Fosfina

La fosfina (nombre IUPAC: fosfano) es el compuesto con la fórmula química PH3, clasificado como un hidruro pnicógeno. Es un gas incoloro, inflamable y muy tóxico. La fosfina pura es inodora, pero las muestras de grado técnico tienen un olor muy desagradable como a ajo o pescado podrido, debido a la presencia de fosfina y difosfano sustituidos (P2H4). Con rastros de P2H4 presentes, el PH3 es espontáneamente inflamable en el aire (pirofórico), ardiendo con una llama luminosa.

Historia de la fosfina

Philippe Gengembre (1764-1838), estudiante de Lavoisier, obtuvo por primera vez la fosfina en 1783 calentando el fósforo blanco en una solución acuosa de potasa (carbonato de potasio).

Quizás debido a su fuerte asociación con el fósforo elemental, la fosfina fue considerada una vez como una forma gaseosa del elemento, pero Lavoisier (1789) la reconoció como una combinación de fósforo con hidrógeno y la describió como phosphure d’hydrogène (fosfuro de hidrógeno).

Estructura 2D de la fosfina
Estructura 2D de la fosfina

En 1844, Paul Thénard, hijo del químico francés Louis Jacques Thénard, utilizó una trampa fría para separar la difosfina de la fosfina que se había generado a partir del fosfuro de calcio, demostrando así que el P2H4 es responsable de la inflamabilidad espontánea asociada al PH3, y también del característico color naranja/marrón que puede formarse en las superficies, que es un producto de polimerización. Consideró que la fórmula de la difosfina era PH2, y por lo tanto un intermediario entre el fósforo elemental, los polímeros superiores, y el fosfano. El fosfuro de calcio (nominalmente Ca3P2) produce más P2H4 que otros fosfuros debido a la preponderancia de los enlaces P-P en el material de partida.

Síntesis

La fosfina puede prepararse de diversas maneras. Industrialmente puede elaborarse mediante la reacción del fósforo blanco con hidróxido de sodio o de potasio, produciendo como subproducto el hipofosfito de potasio o de sodio.

Alternativamente, la desproporción catalizada por el ácido del fósforo blanco produce ácido fosfórico y fosfina. Ambas rutas tienen importancia industrial; la ruta del ácido es el método preferido si se necesita una mayor reacción del fosfino a fosfinas sustituidas.

La ruta del ácido requiere purificación y presurización. También se puede hacer (como se ha descrito anteriormente) mediante la hidrólisis de un fosfuro metálico, como el fosfuro de aluminio o el fosfuro de calcio. Se pueden preparar muestras puras de fosfina, libres de P2H4, utilizando la acción del hidróxido de potasio sobre el yoduro de fosfonio (PH4I)

Se prepara en el laboratorio mediante la desproporción del ácido fosfórico

La aparición de la fosfina ocurre a unos 200 °C. Los métodos alternativos incluyen la hidrólisis del fosfuro de aluminio, el fosfuro de calcio y la tris(trimetilsilil)fosfina.

Ocurrencia de la fosfina

La fosfina es un constituyente de la atmósfera de la Tierra en concentraciones muy bajas y variables. Puede contribuir significativamente al ciclo bioquímico del fósforo mundial. La fuente más probable es la reducción del fosfato en la materia orgánica en descomposición, posiblemente mediante reducciones parciales y desproporciones, ya que en los sistemas ambientales no se conocen agentes reductores de suficiente potencia para convertir directamente el fosfato en fosfina.

Estructura 3D de la fosfina
Estructura 3D de la fosfina

También se encuentra en la turbulenta atmósfera de Júpiter, donde se forma en el interior caliente del planeta y reacciona con otros compuestos en la atmósfera superior. La síntesis abiótica de la fosfina requiere enormes cantidades de energía, como en las tormentas de convección del tamaño de un planeta de gigantes gaseosos.

Fosfina como posible bioseñal extraterrestre

También se ha detectado fosfina en la zona templada de la atmósfera de Venus (aproximadamente 50 km de altitud) a 20 ppb, concentración que no es posible con los procesos químicos conocidos. Venus carece de las altas temperaturas y presiones para formar fosfina como lo hacen los gigantes gaseosos como Júpiter, por lo que se requiere otra explicación para su presencia. No se espera que el fosfano persista en la atmósfera venusina, ya que al estar sujeta a la radiación ultravioleta, con el tiempo sería consumida por el agua y el dióxido de carbono, por lo que tendría que ser repuesta.

El documento en el que se anuncia el descubrimiento sugiere que la fosfina “podría proceder de una fotoquímica o geoquímica desconocida o, por analogía con la producción biológica de PH3 en la Tierra, de la presencia de vida” (Phosphine gas in the cloud decks of Venus – Nature Astronomy). Por esta razón se ha propuesto que la fosfina sea un bioseñal utilizable para la astrobiología. La PH3 se asocia con los ecosistemas anaeróbicos de la Tierra, lo que puede ser indicativo de la vida en exoplanetas anóxicos. A partir de 2019, no se conoce ningún proceso abiótico que genere gas fosfino en los planetas terrestres en cantidades apreciables, por lo que cantidades detectables de fosfino podrían indicar la existencia de vida.

En la cultura popular

En el episodio piloto de Breaking Bad, Walter White noqueó a Krazy-8 y mató a Emilio Koyama generando gas fosfino.

Para más información Phosphine