PHOSPHORE ROUGE

Le phosphore rouge est un allotrope du phosphore d'importance industrielle, reconnu pour sa stabilité à l'état solide et son apparence rougeâtre distinctive.
Le phosphore rouge sert de matière première fonctionnelle dans les polymères résistants au feu, les compositions d'allumettes, les produits chimiques spécialisés et les technologies avancées des matériaux.
Comparé aux formes de phosphore plus réactives, le phosphore rouge offre une manipulation plus facile et une plus grande adéquation à un traitement industriel contrôlé.

Numéro CAS : 7723-14-0
Numéro EC : 231-768-7
Formule moléculaire : P
Poids moléculaire : 30,97 g/mol

Synonymes : Phosphore rouge, Phosphore rouge, Phosphore élémentaire rouge, Phosphore rouge amorphe, Phosphore amorphe, Phosphore, Rouge, Phosphore élémentaire, Forme rouge, Matériau phosphore rouge, Phosphore polymère, Phosphore rouge non cristallin, Poudre de phosphore rouge, Allotrope de phosphore rouge, Phosphore (modification rouge), Phosphore, Rouge amorphe, Rouge P

Le phosphore rouge est un allotrope stable du phosphore élémentaire qui apparaît sous forme d'un solide amorphe ou microcristallin rouge foncé à brun-rougeâtre.
Le phosphore rouge est moins réactif et moins volatil que le phosphore blanc et est largement utilisé dans les formulations ignifuges, les compositions pyrotechniques, les allumettes de sécurité, les applications liées aux semi-conducteurs et certains procédés de synthèse chimique.
La stabilité thermique du phosphore rouge, sa faible pression de vapeur et sa composition riche en phosphore en font une valeur précieuse dans les matériaux industriels où une réactivité contrôlée et une performance inhibiteur de la flamme sont requises.

Le phosphore rouge est le nom commun de plusieurs formes de phosphore élémentaire, souvent considéré comme l'un de ses allotropes.
La forme la plus courante du phosphore rouge est un solide polymère rouge amorphe, stable dans l'air.

Le phosphore rouge amorphe est facilement obtenu lors de l'exposition du phosphore blanc à la lumière du soleil ou au chauffage, ce qui a été découvert en 1847 par Anton von Schrötter.
Lorsqu'il est sublimé dans le vide, le phosphore rouge amorphe peut se transformer en une forme cristalline, connue sous le nom de violet ou phosphore de Hittorf, d'après le nom de son découvreur.
Lorsque ce processus est réalisé en présence d'iode, un autre cristallin est obtenu en parallèle, appelé phosphore rouge fibreux.

Les applications du phosphore rouge amorphe incluent les allumettes et les retardateurs de feu.

Le phosphore rouge est l'allotrope le plus courant du phosphore en raison de sa stabilité relative par rapport au phosphore blanc.
Le phosphore rouge a de nombreuses utilisations, notamment, mais sans s'y limiter, comme catalyseur, anode de batterie, retardateur de flamme et allumeur.

La formule chimique P est composée de phosphore, blanc, noir et rouge.
Il existe 10 allotropes (formes distinctes) répartis en trois grands groupes.

Le phosphore rouge est constitué de phosphore blanc avec effet de lumière solaire et de chaleur.
Contrairement au phosphore blanc, le phosphore rouge n'est pas facilement enflammé, ne brille pas et n'est pas toxique.

La température de fusion du phosphore rouge est bien plus élevée.
Le phosphore rouge est stable dans l'air.

La structure du phosphore rouge est très complexe et n'a pas été entièrement expliquée.
On peut dire que les atomes de phosphore prennent la forme de chaînes infinies.

Le phosphore blanc P4 est appelé phosphore rouge P8.
Le phosphore rouge est moins actif que le phosphore blanc mais il peut produire les mêmes produits réactifs que le phosphore blanc.

Le phosphore rouge est défini comme une forme allotrope polymérique et thermiquement stable du phosphore, efficace comme additif ignifuge dans les polymères, en particulier à des concentrations inférieures à 10 %.
Le phosphore rouge est relativement non toxique et agit en atténuant les radicaux libres et en réduisant la production de chaleur lors de la combustion, bien qu'il puisse réagir avec l'humidité pour produire un gaz phosphine toxique.

Le phosphore rouge est un allotrope stable du phosphore élémentaire, fourni sous forme de poudre amorphe rouge profond.
Le phosphore rouge est moins réactif que le phosphore blanc et est largement utilisé en pyrotechnie, en applications de sécurité et en synthèse chimique en raison de sa réactivité contrôlée et de sa stabilité thermique.

Phosphore rouge amorphe :
Fragments de chaîne amorphe de phosphore rouge, avec ou sans connexion interchaînes (en haut) ou sans (en bas)
Le phosphore rouge amorphe est polymérique dans sa structure et est donc insoluble dans la plupart des solvants.
Le phosphore rouge est facilement obtenu par irradiation ou chauffage du phosphore blanc.

L'enthalpie standard de formation du phosphore rouge amorphe est de −17,6 kJ/mol.
Le phosphore rouge est la forme de phosphore la plus stable sur le plan cinétique.

De ce fait, le phosphore rouge ne présente pas la réactivité intense et complète du phosphore blanc.
Et il est beaucoup plus stable dans des conditions standards.
Cependant, le phosphore rouge est moins stable que le phosphore noir, l'allotrope le plus stable thermodynamiquement du phosphore.

En raison de sa structure polymérique, le phosphore rouge amorphe est insoluble dans la plupart des solvants.
Le phosphore rouge présente également des propriétés semi-conductrices.

Du phosphore rouge cristallin :

Violet ou phosphore de Hittorf :
Le phosphore de Hittorf, ou phosphore violet, est l'une des formes cristallines du phosphore rouge.

Le phosphore violet peut être préparé par sublimation du phosphore rouge dans le vide, en présence d'un catalyseur d'iode.

Le phosphore rouge est chimiquement similaire au phosphore rouge.
Il existe cependant des différences subtiles.

Le phosphore violet s'enflamme à l'impact dans l'air, tandis que le phosphore rouge est stable à l'impact.
Le phosphore violet ne s'enflamme pas en présence d'air au contact à température ambiante avec le brome, contrairement au phosphore rouge.
La réaction du phosphore rouge et du brome à elle seule ne génère pas de flamme.

Phosphore rouge fibreux :
Le phosphore rouge fibreux est une autre forme cristalline du phosphore rouge.
Le phosphore rouge est obtenu en même temps que le phosphore violet lorsque le phosphore rouge est sublimé dans le vide en présence d'iode.

Le phosphore rouge est structurellement similaire au phosphore violet.
Cependant, dans le phosphore rouge fibreux, les chaînes de phosphore sont parallèles au lieu d'être orthogonales, contrairement au phosphore violet.
Le phosphore rouge fibreux, similaire au phosphore rouge, présente une activité en tant que photocatalyseur.

Applications du phosphore rouge :
Le phosphore rouge est largement utilisé comme additif ignifuge dans les polymères, les plastiques d'ingénierie, les composants électriques et les matériaux protecteurs.
Le phosphore rouge est utilisé dans la fabrication d'allumettes de sécurité, en particulier sur la surface de frappe, où une allumage contrôlée est requise.

Le phosphore rouge sert également d'intermédiaire dans la production de divers produits chimiques contenant du phosphore, notamment les phosphures et les composés phosphorés spécialisés.
Dans les industries de l'électronique et des semi-conducteurs, les grades de haute pureté peuvent être utilisés comme source de phosphore pour des applications spécialisées dans le traitement des matériaux.

Le phosphore rouge est également incorporé dans certaines formulations métallurgiques, céramiques et de matériaux spécialisés pour modifier les performances chimiques ou thermiques.
En raison de sa volatilité relativement faible et de sa stabilité supérieure par rapport au phosphore blanc, le phosphore rouge est préféré dans de nombreuses applications industrielles nécessitant une source solide de phosphore élémentaire.

Retardateurs de flamme :
Le phosphore rouge amorphe peut être utilisé comme un retardateur de flamme très efficace, notamment dans les thermoplastiques (par exemple polyamide) et les thermodurcissants (par exemple résines époxy ou polyuréthanes).
L'effet de retard de flamme repose sur la formation d'acide polyphosphorique.

Avec le polymère organique, ces acides créent un charbon qui empêche la propagation de la flamme.
Les risques liés à la génération de phosphine et à la sensibilité au frottement du phosphore rouge peuvent être efficacement minimisés grâce à la stabilisation et à la micro-encapsulation.
Pour une manipulation plus facile, le phosphore rouge est souvent utilisé sous forme de dispersions ou de masterbatch dans divers systèmes de porteurs.

Cependant, pour les systèmes électroniques/électriques, le retardateur de flamme au phosphore rouge a été effectivement interdit par les grands fabricants d'équipement en raison de sa tendance à provoquer des pannes prématurées.
Un problème persistant est que le phosphore rouge dans les composés de moulage époxy induit un courant de fuite élevé dans les dispositifs semi-conducteurs.
Un autre problème était l'accélération des réactions d'hydrolyse dans le matériau isolant PBT.

Le phosphore rouge peut être utilisé comme :
Photocatalyseur pour la formation de H2 à partir de l'eau.
Catalyseur dans la synthèse de la tris(2-pyridyl)phosphine en réagissant avec la 2-bromopyridine en présence d'une base.

Ignifuge avec oxyde d'aluminium dans le poly (térephtalate d'éthylène recyclé).
Matériau d'anode en combinaison avec des composites de carbone pour les batteries sodium-ion.

Matchs de sécurité :
Le phosphore rouge est utilisé, avec des abrasifs, sur les plaques de frappe des allumettes modernes.
La découverte du phosphore rouge a permis le développement d'allumettes plus sûres (historiquement appelées allumettes de sécurité), ainsi qu'une fabrication beaucoup moins dangereuse.

La tête d'allumette, contenant du chlorate de potassium, s'enflamme lors de la friction avec le coussinet de frappe.
Cependant, la couleur rouge de la tête d'allumette est due à l'ajout d'oxyde de fer rouge, et n'a rien à voir avec le phosphore.

Synthèse chimique :
Le phosphore rouge amorphe réagit avec le brome et l'iode pour former le tribromure de phosphore et le triiodure de phosphore.
Les deux sont utiles comme agents halogénants, par exemple pour remplacer le groupe hydroxyle des alcools.

Le triiodure de phosphore peut également être utilisé pour produire de l'acide hydroiodique après hydrolyse.
Cette réaction se distingue par la production illicite de méthamphétamine et de Krokodil, où l'iodure d'hydrogène agit comme un agent réducteur.

Le phosphore rouge est souvent utilisé pour préparer des produits chimiques dont la liaison P-P est conservée.
Lors d'une réaction à température ambiante avec la chlorite de sodium, Na2H2P2O6 se forme.

Le phosphore rouge peut être utilisé comme photocatalyseur élémentaire pour la formation d'hydrogène à partir de l'eau.
Le phosphore rouge présente des taux d'évolution constante de l'hydrogène de 633 μmol/(h⋅g) par la formation de phosphore fibreux de petite taille.
Le phosphore rouge a également été étudié comme anode de batterie à ions sodium.

Production et réactions du phosphore rouge :
Le phosphore rouge est obtenu en réduisant les roches phosphatées avec du SiO2 par le coke dans des fours électriques.

2Ca3 (PO4) 2 SiO2 10Ca ---> P4 6CaSiO4

Lors de cette réaction, les molécules P4 passent en phase gazeuse.

Refroidi à l'eau et concentré en phosphore blanc :
2Ca3 (PO4) 2 6SiO2 x 6CaSiO3 P4O10 ---> P4O10 10C à 10CO P

Un phosphore réduit peut être produit en chauffant ce produit chimique P4 obtenu à 250-300 °C pendant une longue période.

Stabilité et réactivité du phosphore rouge :

Stabilité chimique :
Stable dans des conditions de stockage recommandées, mais combustible et capable d'allumer lorsqu'il est exposé à suffisamment de chaleur, d'étincelles ou de flammes.

Réactivité :
Peut réagir vigoureusement avec des agents oxydants puissants et d'autres substances réactives incompatibles.

Conditions à éviter :
Chaleur, flammes nues, étincelles, décharges statiques, friction, formation de poussière et contact avec des matériaux incompatibles.

Matériaux incompatibles :
Agents oxydants puissants, halogènes et autres substances chimiques très réactives.

Manipulation et stockage du phosphore rouge :

Manipulation sécurisée :
Évitez de créer ou d'inhaler de la poussière et évitez la chaleur, les étincelles, les flammes et d'autres sources d'inflammation.
Utilisez une mise à la terre appropriée et des précautions contre les décharges statiques lorsque cela est applicable.

Conditions de stockage :
Gardez les contenants bien fermés dans un endroit frais, sec et bien ventilé, séparés des sources d'allumage et des matériaux incompatibles.

Mesures de premiers secours au phosphore rouge :

Inhalation :
Faites passer la personne atteinte à l'air frais et consultez un médecin si la toux, l'irritation ou les difficultés respiratoires persistent.

Contact cutané :
Retirez les vêtements contaminés et lavez soigneusement la zone affectée avec du savon et de l'eau.

Contact visuel :
Rincez prudemment avec de l'eau propre pendant plusieurs minutes et consultez un médecin si l'irritation persiste.

Ingestion :
Rincez la bouche et consultez un médecin si vous ressentez de l'inconfort ou des symptômes indésirables.

Mesures de lutte contre l'incendie du phosphore rouge :

Supports d'extinction appropriés :
Utilisez un milieu d'extinction adapté aux solides combustibles et au feu environnant ; suivez la FDS spécifique du produit pour la qualité fournie.

Dangers particuliers :
La combustion du phosphore rouge peut produire des fumées d'oxyde de phosphore irritantes et dangereuses.

Équipement de protection :
Les pompiers doivent porter des vêtements de protection complets et un appareil respiratoire autonome.

Mesures de libération accidentelle du phosphore rouge :

Précautions personnelles :
Éliminer les sources d'inflammation, éviter de produire de la poussière en suspension dans l'air, assurer une ventilation adéquate et utiliser un équipement de protection adapté.

Méthodes de nettoyage :
Collectez soigneusement les matériaux renversés en utilisant des méthodes sans étincelles et placez-les dans un contenant fermé approprié.

Précautions environnementales :
Empêcher les rejets incontrôlés dans les canalisations, les cours d'eau et l'environnement.
Le phosphore rouge est classé par Sigma-Aldrich comme nuisible à la vie aquatique avec des effets durables pour la catégorie mentionnée.

Contrôles d'exposition / Protection personnelle du phosphore rouge :

Contrôles techniques :
Assurez-vous d'une ventilation générale adéquate et d'un évacuation local où la poussière peut être produite.

Protection des yeux :
Portez des lunettes de protection ou une protection oculaire appropriée.

Protection des mains :
Utilisez des gants protecteurs adaptés résistants aux produits chimiques.

Protection de la peau :
Portez des vêtements de travail protecteurs et minimisez l'exposition directe de la peau.

Protection respiratoire :
Utilisez une protection respiratoire particulaire appropriée lorsque l'exposition à la poussière ne peut pas être correctement contrôlée ; Sigma-Aldrich énumère la protection respiratoire particulaire, les gants et la protection oculaire pour son produit à base de phosphore rouge.

Identifiants du phosphore rouge :
Numéro CAS : 7723-14-0
Numéro EC : 231-768-7
Formule moléculaire : P
Poids moléculaire : 30,97 g/mol
Allotrope : phosphore rouge
Numéro ONU : 1338

Article n° : 05257
Note : Pour la synthèse
Pureté : 98 %
Numéro de code de la carte : 7723-14-0
Formule moléculaire : P
Poids moléculaire : 30,97
Code H.S. : 2804.7020

Numéro CAS : 7723-14-0
Apparence : poudre
Couleur : Rouge-brun
Densité de vapeur : 4,7 (air = 1)
Solubilité dans l'eau : négligeable
Poids moléculaire : 30,973762
Nom chimique : phosphore rouge
Formule chimique : P

Formule empirique (notation de Hill) : P
Numéro CAS : 7723-14-0
Poids moléculaire : 30,97
NACRES : NA.22
ID de substance PubChem : 57646724
Code UNSPSC : 12141909
Numéro EC : 231-768-7
Numéro MDL : MFCD00133771

Numéro CAS : 7723-14-0
DrugBank : DB14151
Numéro EC : 231-768-7
CID PubChem : 5462309
UNII : 27YLU75U4W
Numéro ONU : 1338
Tableau de bord CompTox (EPA) : DTXSID1024382
InChI : InChI=1S/P
Clé : OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N
SOURIRE : [P]

Propriétés du phosphore rouge :
Apparence : Rouge foncé à brun-rougeâtre solide ou poudre
Odeur : Inodore
Formule moléculaire : P
Poids moléculaire : 30,97 g/mol

Formule chimique : P
Masse molaire : 30,974 g·mol−1
Densité : 2,34 g/cm3
Point de fusion : 590 °C (1 094 °F ; 863 K)

État physique à 20 °C : Solide
Couleur : Poudre rouge
Point de fusion / point de congélation [°C] : 280 °C
Température d'auto-allumage [°C] : 260°C
Pression de vapeur [20°C] : 0,04 hPa à 20 °C
Densité [g/cm3] : 2,34
Solubilité dans l'eau [ % poids] : Insoluble dans l'eau

Densité de vapeur : 0,02 (contre l'air)
Catégorie Qualité : 100
pression de vapeur : 0,03 mmHg (21 °C), 1 mmHg (76,6 °C)
Analyse : ≥97,0 %
Température d'autoallumage : 500 °F
résistivité : 10 μΩ-cm, 20°C
mp : 416 °C (subl.) (litt.)
densité : 2,34 g/mL à 25 °C (lit.)
traces de cationes : Fe : ≤2000 mg/kg
Température de stockage : température ambiante
FIL DE SOURIRES : [P]
InChI : 1S/P
Clé InChI : OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N

Caractéristiques du phosphore rouge :
Apparence : Poudre rouge
Analyse (en tant que P) : Minimum 98 %