El fósforo

La palabra fósforo viene del griego, phos que significa luz y pherein que es portador por lo que vendría a significar “portador de luz” antiguo nombre del planeta Venus.

El fósforo (P) se erige como un elemento químico no metálico de vital importancia para la existencia de la vida en nuestro planeta. Ubicado en el grupo 15 (VA) de la tabla periódica, junto al nitrógeno, el arsénico y el antimonio. El fósforo cuenta con 15 protones y 15 electrones, con lo que tendría las dos primeras capas completas (2 en la primera y 8 en la segunda) y 5 en la tercera, siendo de esta manera un elemento muy reactivo. Podría ganar 3 electrones para completar su última capa, perder los 5 o incluso hacer cosas intermedias para completar subcapas. Estas reacciones pueden ser muy violentas y resulta imposible encontrar fósforo puro en la naturaleza.

A pesar de no encontrarse puro en la naturaleza, este elemento se encontró hace relativamente poco tiempo y por pura casualidad. Hennig Brand fue un alquimista alemán del siglo XVII que buscaba fabricar la piedra filosofal con la que se podría transmutar otros materiales en oro. En un experimento que intentaba extraer sales de la orina, evaporándola y calentando el residuo que quedaba, observó que un tiempo después el recipiente se llenaría de un vapor verdoso y brillante junto con un líquido blanco brillante que, al recogerlo y meterlo en otro recipiente, este seguía brillando de forma mágica. Este descubrimiento debió de haberle entusiasmado, y llamó a esto "portador de luz", fósforo. Aunque intentó mantenerlo en secreto, por suerte acabó siendo algo conocido.

Propiedades físicas y químicas: Una faceta polifacética

El fósforo presenta una notable versatilidad al manifestarse en diversas formas alotrópicas, siendo las más comunes el fósforo blanco, rojo y negro. El fósforo blanco, sin duda la variante más reactiva, se caracteriza por su aspecto ceroso y un llamativo color blanco amarillento. No obstante, su naturaleza altamente inflamable y tóxica exige un manejo extremadamente cuidadoso. En contraste, el fósforo rojo, obtenido al calentar fósforo blanco en ausencia de aire, exhibe una reactividad menor. Por su parte, el fósforo negro, la forma más estable, presenta una estructura cristalina similar al grafito.

Abundancia en la naturaleza: Un tesoro escondido

A pesar de su crucial papel en la vida, el fósforo no se encuentra en estado nativo en la naturaleza, sino combinado en forma de fosfatos. Los minerales de fosfato más abundantes, como la apatita y la fosforita, se localizan en rocas sedimentarias y constituyen una fuente primordial de fósforo para la industria y la agricultura. Un ser humano promedio tiene cerca de 1 kg de fósforo en su cuerpo.

Ciclo del fósforo: Un viaje continuo

El fósforo se encuentra en constante movimiento en la naturaleza a través de un ciclo biogeoquímico. Este proceso inicia con la erosión de las rocas que contienen fosfatos, liberando iones de fosfato al suelo. Las plantas, en su afán por crecer y desarrollarse, absorben estos iones. A su vez, los animales incorporan el fósforo a sus tejidos al consumir las plantas. Una vez que los organismos llegan al final de su ciclo vital, el fósforo se descompone y regresa al suelo, cerrando así el ciclo.

Importancia en los seres vivos: La chispa de la vida

El fósforo se alza como un elemento esencial para la vida, formando parte de moléculas orgánicas de vital importancia. Entre ellas, destacan los ácidos nucleicos (ADN y ARN), encargados de almacenar y transmitir la información genética; los fosfolípidos, componentes fundamentales de las membranas celulares que delimitan las células y regulan el paso de sustancias; y los compuestos de alta energía (ATP y ADP), responsables de almacenar y liberar energía en las células, siendo imprescindibles para todos los procesos biológicos que la requieren. El ATP, esta molécula almacena una gran cantidad de energía, de modo que es una especie de “depósito de energía química” que nuestras células emplean como si fuera una moneda de cambio energética en multitud de procesos, entre ellos el ciclo de Krebs o la síntesis de ácidos nucleicos.

Usos del fósforo: Un elemento versátil

El fósforo encuentra una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores:

• Fertilizantes: Los fertilizantes fosfatados son esenciales para la agricultura, ya que proporcionan a las plantas el fósforo que necesitan para su crecimiento. Sin embargo, su uso desmedido puede provocar la eutrofización de las aguas, un fenómeno que consiste en el crecimiento excesivo de algas y plantas acuáticas debido al exceso de nutrientes. La eutrofización puede ocasionar la muerte de peces y otros organismos acuáticos, así como la degradación de la calidad del agua.

• Detergentes: Los fosfatos se utilizan en la fabricación de detergentes para mejorar su capacidad de limpieza. No obstante, su uso excesivo puede contaminar las fuentes de agua. Es por ello que en muchos países se han prohibido o restringido su uso en detergentes.

• Fósforos: El fósforo blanco se utiliza en la fabricación de fósforos, ya que su combustión produce luz y calor.

• Pirotecnia: El fósforo se utiliza en la fabricación de fuegos artificiales, ya que produce efectos luminosos durante su combustión.

• Medicina: Algunos compuestos de fósforo se utilizan en medicina, como por ejemplo en el tratamiento de la osteoporosis.

Datos interesantes sobre el fósforo:

- En 2013, se detectó fósforo en Cassiopeia A, lo que confirmó que este elemento se produce en supernovas como subproducto de la nucleosíntesis de supernovas.

- No se encuentra puro en la naturaleza, pero está muy distribuido en multitud de minerales, normalmente en forma de fosfatos. La roca fosfórica inorgánica, que está en parte formada por apatita (un grupo de minerales que son, generalmente, fluoruro (hidróxido) de triortofosfato de pentacalcio), es la principal fuente comercial de este elemento. Los yacimientos mas importantes se encuentran en Marruecos, Rusia y EEUU.

- El fósforo es un macronutriente esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Se encuentra en el suelo principalmente en forma de fosfatos, compuestos químicos que contienen fósforo y oxígeno combinados con otros elementos como calcio, sodio, potasio o aluminio. Los fosfatos son fundamentales para su crecimiento y desarrollo. Su rol en la fotosíntesis, respiración, división celular, desarrollo de raíces, floración y fructificación los convierte en elementos indispensables para la agricultura. La deficiencia de fósforo en el suelo puede provocar un crecimiento lento, retraso en la floración y fructificación, maduración irregular y mayor susceptibilidad a enfermedades, reduciendo el rendimiento de las cosechas hasta en un 50%. Por ello, la aplicación de fertilizantes fosfatados adecuados, elaborados a partir de minerales ricos en fósforo como la roca fosfórica, es crucial para corregir estas deficiencias y optimizar el crecimiento, rendimiento y calidad de los cultivos.

- Durante la Primera Guerra Mundial, el fósforo blanco se utilizó como arma química en forma de proyectiles incendiarios, causando graves quemaduras y daños respiratorios a los soldados. Su uso fue prohibido en posteriores conflictos internacionales.

- Algunos organismos vivos, como las luciérnagas y ciertos peces, utilizan la bioluminiscencia para producir luz gracias a reacciones químicas que involucran al fósforo. Un espectáculo natural fascinante que nos recuerda la capacidad asombrosa de este elemento.

-El fósforo se utiliza como dopante en la fabricación de obleas de silicio, el material base de los microprocesadores. Este proceso consiste en añadir pequeñas cantidades de fósforo al silicio para modificar sus propiedades eléctricas, convirtiéndolo en un semiconductor de tipo n.

El fósforo es realmente fascinante, y mucho se maravillaría Hennig Brand al descubrirlo. No podría ni imaginar lo importante que sería para la humanidad, tanto en el funcionamiento de las células para vivir como para alimentar a toda la población, cosa imposible sin los fertilizantes creados con los nitratos. Lo malo es la dependencia que se ha creado de ellos, y la falta de una alternativa podría crear un problema serio alimentario global. Esperemos que siga habiendo gran abundancia de fósforo para poder extraerlo y garantizar nuestra supervivencia gracias a este luminoso elemento.