Un esperimento tutto italiano ha permesso di ottenere una reazione chimica tra fosforo rosso, una forma polimerica dell'elemento che si ottiene dal più comune fosforo bianco, e acqua, utilizzando solamente alta pressione e luce laser, senza ricorrere a solventi o reagenti inquinanti di alcun tipo. Un processo 'pulito’ che apre interessanti prospettive applicative nell’industria di questo elemento, ad esempio per la produzione di fertilizzanti, concimi, detersivi, ma anche di molecole biologiche e additivi alimentari.
Il risultato è frutto di uno studio di ricercatori dell'Istituto di chimica dei composti organometallici (Iccom) del Cnr di Firenze in collaborazione con colleghi del Laboratorio europeo di spettroscopie non-lineari (Lens) e del dipartimento di Chimica 'Ugo Schiff’ dell'Università di Firenze.
“La chimica del fosforo è finora interamente basata sull'utilizzo del fosforo bianco, la forma molecolare dell'elemento più facilmente ottenibile, ma altamente instabile, infiammabile e tossica, mentre scarso interesse è stato riservato al fosforo rosso, che nonostante la minore reattività, ha il vantaggio di essere facilmente maneggiabile e meno tossico, in particolare per gli organismi acquatici”, spiega Matteo Ceppatelli dell’Iccom-Cnr, coautore dello studio pubblicato sulla rivista 'Angewandte Chemie International Edition’. “Oltre all’importanza per l'avanzamento delle conoscenze di base in campo chimico legate allo studio della reattività in condizioni estreme di pressione, il lavoro ha risvolti applicativi di potenziale interesse in campo energetico e ambientale”.
Il fattore chiave per l'attivazione della reazione è rappresentato dalla 'fotodissociazione’ delle molecole d'acqua, cioè la separazione degli elementi chimici che la compongono in frammenti molecolari estremamente reattivi, mediante irraggiamento con luce laser nel vicino ultravioletto. Quando questo avviene in condizioni di elevata densità, come nel caso dell’applicazione di pressioni dell’ordine delle migliaia di atmosfere, i frammenti di acqua riescono a reagire con gli atomi di fosforo prima di ricombinarsi tra loro. Un processo 'non convenzionale’ che ha permesso di generare idrogeno, fosfina e una miscela di acidi del fosforo a vari stadi di ossidazione.
“Da notare che la reazione è avvenuta senza l'impiego di catalizzatori, solventi o altri reagenti chimici potenzialmente inquinanti, per non parlare dei costi”, aggiunge Ceppatelli. “Inoltre, avendo lavorato su pressioni relativamente basse, possiamo immaginare che questa tecnica sia trasferibile alle attuali tecnologie industriali”.
Fonte: Matteo Ceppatelli, Istituto di chimica dei composti organo metallici, Sesto Fiorentino, tel. 055/4572536 , email matteo.ceppatelli@iccom.cnr.it -
Per saperne di più: “High-Pressure Chemistry of Red Phosphorus and Water under Near- UV Irradiation”, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2313 –2317. DOI: 10.1002/anie.201208684
