Fósforo
El fósforo fue descubierto en 1669 por el alquimista alemán Brand. El fósforo no se encuentra libre en la naturaleza, por ser un elemento muy activo, se encuentra combinado en forma de fosfatos, tales como la fosforíta, Ca3(PO4)2, y los apatitos CaF2 · 3 Ca3 (PO4)2 y CaCl2 ∙ 3 Ca3 (PO4)2. El fósforo se obtiene en la industria a partir del fosfato de calcio. Para ello se introduce en un horno eléctrico una mezcla formada por fosfato de calcio, arena y coque.
A continuación, se hace saltar el arco eléctrico entre los electrodos para mantener la elevada temperatura que requiere la reacción:
El silicato de calcio formado se retira por la base del horno y el vapor de fósforo sale por un orificio situado en la parte superior. Posteriormente se condensa enfriándolo bajo agua. Existen tres formas alotrópicas importantes del fósforo: la forma blanca, la roja y la negra. En el fósforo blanco existen moléculas tetraédricas P4. El fósforo rojo se obtiene por calentamiento de la forma blanca a 400 °C durante varias horas.
El fósforo negro se obtiene en forma cristalina calentando fósforo blanco a altas presiones, o bien en presencia de mercurio como catalizador.
El fósforo negro tiene una estructura en capas, de modo que los átomos situados en distintas capas están unidos más débilmente que los que pertenecen a la misma capa.
La forma blanca es mucho más reactiva que las demás; por ejemplo, se inflama en contacto con el aire, mientras que las otras formas son estables.
Así mismo, el fósforo blanco es soluble en disolventes orgánicos, como el benceno y el sulfuro de carbono, mientras que las otras variedades son insolubles en tales disolventes.
El fósforo se emplea para obtener abonos y, combinado con el azufre, para fabricar cerillas. La fosfina, PH3, se obtiene hirviendo fósforo blanco con una disolución de hidróxido de potasio, desalojando previamente el aire con H2 para evitar explosiones, según la reacción:
Cuando las burbujas de fosfina llegan a la superficie del agua se inflaman espontáneamente, formando volutas de ácido fosfórico. Se conocen diversos ácidos del fósforo. Los más importantes son el ácido ortofosforoso, H3PO3, y el ácido ortofosfórico, H3PO4.
Arsénico
El arsénico se conoce desde el tiempo de los alquimistas y fue ampliamente utilizado como veneno durante la Edad Media. En la naturaleza se encuentra combinado en forma de sulfuros, como el oropimente, As2S3, y el rejalgar, As2S2. Puede obtenerse calentando una mezcla de As2O3 y carbón, según la reacción1:
El arsénico es un sólido quebradizo, cristalino, de color gris, que sublima con facilidad. El arsénico existe en tres formas alotrópicas: gris cristalina, amarilla cristalina y negra amorfa. La forma amarilla es similar al fósforo blanco, su molécula es tetraatómica y es soluble en sulfuro de carbono. La variedad gris se parece al fósforo negro y no se disuelve en sulfuro de carbono. Los compuestos de arsénico se utilizan en agricultura como plaguicidas.
La arsina es un gas incoloro muy venenoso que se disocia en sus componentes al ser calentada. Esta propiedad se utiliza en el ensayo de Marsh para reconocer el arsénico.
Para ello, se utiliza un generador de hidrógeno, A, empleando ácido clorhídrico y cinc. El gas obtenido se deseca haciéndolo pasar por un tubo B, que contiene CaCl2. Después de expulsar todo el aire del aparato se hace arder el hidrógeno en el extremo C. Se calienta el tubo de desprendimiento en el punto D y si no hay arsénico no se forma una mancha negra en el tubo de vidrio detrás de la zona de calentamiento.
El material que se ensaya se introduce por el tubo de seguridad. Si se produce una mancha negra en el punto E el material contiene arsénico. Si no se calienta el tubo de vidrio y se coloca en la llama una cápsula de porcelana, no se produce mancha negra si los reactivos no contienen arsénico. Si se obtiene mancha negra y se disuelve en hipoclorito de sodio, hay arsénico presente en la muestra.
Antimonio
Se encuentra en la naturaleza en forma de sulfuro, Sb2S3. El antimonio se obtiene calentando el sulfuro con hierro:
Existe en tres formas alotrópicas. La forma más abundante tiene una estructura parecida a la del fósforo negro. El antimonio se utiliza para fabricar aleaciones (metal de imprenta, cojinetes, etc.).
Bismuto
El bismuto se encuentra en la naturaleza combinado en forma de sulfuro, Bi2S3, y óxido, Bi2O3. El bismuto se obtiene a partir de dichos compuestos por tostación y posterior reducción con carbón en un horno. El bismuto se emplea para preparar aleaciones de bajo punto de fusión. El nitrato básico de bismuto, Bi (OH)2 NO3, Se emplea en medicina como desinfectante intestinal.
