מהן התכונות הכימיות של זרחן?

זרחן לבן, המכונה לפעמים זרחן צהוב בשל הגוון החיוור והצהבהב שלו, הוא הצורה התגובתית ביותר של זרחן. זהו מוצק שעווה, שקוף, נדיף מאוד ומתלקח באופן ספונטני באוויר כאשר הטמפרטורה עולה על 30 מעלות, פולט זוהר ירקרק אופייני. בגלל התגובתיות הגבוהה שלו, זרחן לבן רעיל מאוד ומהווה סיכונים בריאותיים חמורים אם נבלע, נשאף או נספג דרך העור. למרות תכונותיו המסוכנות, לזרחן הלבן תפקיד חשוב בייצור תעשייתי של חומצה זרחתית, שהיא מרכיב מרכזי בדשנים ובתרכובות זרחן אחרות.

זרחן אדום הוא צורה יציבה יותר של זרחן בהשוואה לזרחן לבן. הוא מיוצר על ידי חימום לבןזַרחָןבהיעדר חמצן, מה שמביא לשינוי במבנה המולקולרי שלו. זרחן אדום הוא אבקה בצבע אדום כהה או בצבע אדום, שאינה מתלקחת באופן ספונטני בטמפרטורת החדר. בשל תגובתיות נמוכה יותר, הוא בטוח יותר לטיפול והוא נפוץ בשימוש ביישומים כגון ייצור גפרורי בטיחות. זרחן אדום מנוצל גם בייצור מעכבי בעירה ותוספי פולימרים, כאשר יכולתו לעמוד בפני בעירה הופכת אותו לבעל ערך רב.

זרחן שחור הוא האלוטרופ הכי פחות מגיב ויציב של זרחן בטמפרטורת החדר. יש לו מראה ייחודי, הדומה לגרפיט, עם מבנה שכבות הדומה לזה של גרפן. צורה זו של זרחן מציגה תכונות מוליכות למחצה, מה שהופך אותו לחומר מרגש עבור יישומים אלקטרוניים פוטנציאליים. חוקרים בוחנים את השימוש בו בטרנזיסטורים ופוטו-גלאי, מכיוון שתכונותיו הייחודיות עשויות להועיל בפיתוח של מכשירים אלקטרוניים מהדור הבא. זרחן שחור הראה הבטחה גם בתחום האופטיקה, שם יכולתו לקלוט אור באורכי גל ספציפיים עלולה להוביל להתקדמות במכשירים פוטוניים.

זרחן סגול, הידוע גם בשם הזרחן של Hittorf, הוא אלוטרופ בעל מראה מתכתי עם צבע סגול-סגול בולט. הוא נוצר על ידי הכפפת זרחן אדום ללחץ וחום גבוהים. לזרחן סגול יש תכונות שנמצאות בין אלו של זרחן אדום ושחור מבחינת תגובתיות ויציבות. למרות שהוא אינו נפוץ ללימוד או שימוש כמו הצורות האחרות, המאפיינים הייחודיים שלו עשויים להציע יישומים פוטנציאליים בתחומים מיוחדים של כימיה ומדעי החומרים.

זרחן מגיב בעוצמה עם חמצן, במיוחד בצורתו הלבנה, שהיא מאוד תגובתית. במהלך תגובה זו נוצרות תחמוצות זרחן שונות, כאשר פנטאוקסיד זרחן (P₄O₁₀) הוא אחד המשמעותיים ביותר. זרחן פנטאוקסיד הוא תרכובת היגרוסקופית במיוחד, כלומר היא סופגת בקלות לחות מהאוויר. בשל תכונה זו, הוא משמש לעתים קרובות כחומר ייבוש חזק במעבדות ובתעשייתיות, שם הוא משמש להסרת מים מחומרים או ליצירת תנאים מימיים. התגובה בין זרחן לחמצן היא אקסותרמית ויכולה להיות די דרמטית, במיוחד במקרה של זרחן לבן.

זַרחָןיוצר הלידים זרחן בעת ​​תגובה עם הלוגנים כמו כלור, ברום ויוד. לדוגמה, זרחן טריכלוריד (PCl₃) וזרחן פנטכלוריד (PCl₅) הם כימיקלים תעשייתיים חשובים המשמשים בייצור חומרי הדברה ומעכבי בעירה.

זרחן יכול להגיב עם מתכות ליצירת פוספידים. לתרכובות אלו יש יישומים שונים, החל ממוליכים למחצה ועד לחומרי סוללה. לדוגמה, אינדיום פוספיד (InP) משמש באלקטרוניקה בתדר גבוה ובתאים סולאריים.

בתנאים ספציפיים, זרחן יכול להגיב עם מימן ליצירת פוספין (PH₃), גז רעיל בעל ריח דמוי שום אופייני. פוספין משמש כחומר חיטוי ובייצור תרכובות זרחן אורגניות.