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原子序为15的化学元素 来自维基百科,自由的百科全书

磷
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(英语:Phosphorus;源于拉丁语Phosphorum),是一种化学元素化学符号P原子序数为15,原子量30.973761998 u。元素磷存在两种主要形态,一种是白磷,另一种是红磷。但由于其具有高度反应性,磷在地球上从来不以单体元素的形式存在。磷在地壳中的含量大约为0.1%,通常以磷酸盐的形式出现在矿物中。

事实速览 外观, 概况 ...

元素磷于1669年由德国炼金术士亨尼格·布兰德首次以白磷的形式分离出来,这标志着磷成为人类通过化学方法发现的第一个化学元素[6]。“磷”(古希腊语Φωσφόρος罗马化:Phōsphoros,字面意思为“光的使者”)这一名称源自希腊神话中的启明星之神福斯福洛斯,命名灵感来自白磷在氧气中发出的微弱光辉。磷的这一特性也成为了“磷光”一词的由来,尽管白磷本身并不产生磷光,而是由于其氧化作用引起的化学发光。磷与同属于氮族元素,因此与它们具有一些相似的特性。

磷是维持生命所必需的元素,其主要通过磷酸盐来发挥作用。磷酸盐是一种含有磷酸根离子(PO43−)的化合物,是DNARNA三磷酸腺苷(ATP)和磷脂等复杂化合物的组成部分,这些化合物对细胞至关重要。元素磷最早是从人类尿液中分离出来的,而骨灰则是早期磷酸盐的重要来源。磷酸盐矿中含有化石,因为动物遗骸和排泄物的化石沉积物中含有磷酸盐。在许多植物生态系统中,低磷酸盐含量是限制植物生长的关键因素之一。人类需要使用磷酸盐来替代植物从土壤中去除的磷。磷酸盐的年需求量的增长速度几乎是人类人口增长的两倍,其还广泛应用于洗涤剂杀虫剂神经毒剂有机磷化学产品中。

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性状

是一种易起化学反应的、有毒的氮族非金属元素。它的化学反应活性和毒性取决于形态不同而有所区别。

磷化氢燃烧的火叫鬼火

单质磷的同素异构体

  • 黑磷(金属磷)
    • 化学结构类似石墨,因此可导电
    • 化学式一般写为
    • 深黑色粉末
  • 白磷(黄磷)
    • 化学式:
    • 淡黄蜡似半透明可结晶的固体,于黑暗中能发光。放置一段时间部分表面白磷会形成红磷,使白磷变成淡黄色。不溶于水,但可溶于苯、乙醚,需保存于水中。有特臭,剧毒。比重1.83,熔点44.4,沸点287度。可作武器白磷弹,吸入人体会燃烧形成磷酸酐,造成呼吸道及肺部灼伤,磷酸酐溶于水形成磷酸,具强脱水性,使呼吸道及肺部脱水。
    • 在温度35℃以上会在大气中自燃,与氧气产生 ,必须保存在水中。当被吸入时会与肺里水分形成磷酸并产生大量热能使肺部灼伤。
  • 红磷(赤磷)
    • 化学结构为巨型共价分子。
    • 化学式一般写为
    • 鲜红色粉末,无毒,比重2.296,熔点725度,是黄磷于压力下稀有气体中加热8-10日而成,白磷隔除空气加热至250度可得红磷。
  • 紫磷
    • 化学结构为层状,但与黑磷不同。
    • 化学式一般写为
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化学性质

总结
视角
把白磷溶于二硫化碳,再把溶液洒在纸上。二硫化碳挥发后留下白磷,白磷在空气中自燃,令纸张烧焦

磷可以在空气中燃烧,生成大量五氧化二磷

白烟:

在有催化剂存在的情况下,白磷、红磷和水经过几步反应生成H3PO4H2及很少量的H3PO3PH3

[7]

发现

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有关磷元素发现的绘画

化学史上第一个发现磷元素的人,当推十七世纪的一个德国汉堡商人亨尼格·布兰德(Henning Brand,约1630年~约1710年)。他是一个相信炼金术的人,在三十年战争时他担任初级军官,战争结束后成为玻璃工匠的学徒。后来他娶了一位有钱人的女儿。丰饶的嫁妆让他从此不愁吃穿,所以他开始追求他真正的兴趣,也就是寻找贤者之石。当时的社会相信贤者之石要透过炼金术才能制成,可以把所有东西变成黄金,甚至可以让人长生不老。

然而,反复的实验失败终究还是花光了他的所有积蓄。更不幸的是他妻子也过世了。之后他又娶了另一位女人,这位后来娶的妻子不只带给他财富让他可以继续实验,也给他一个儿子可以在实验室帮他的忙。

由于他相信人体本身就是一种炼金术,因为从嘴巴吃进去的跟排泄出来的物质完全不一样。所以他使用尿作了大量实验。1669年,他在一次实验中,将木炭石灰等和尿混合,加热蒸馏,虽没有得到黄金,而竟意外地得到一种十分美丽的物质,它色白质软,能在黑暗的地方放出闪烁的亮光,于是波兰特给它取了个名字,叫“冷光”,这就是今日称之为白磷的物质。波兰特对制磷之法,起初极守秘密,不过,他发现这种新物质的消息立刻传遍了德国。[8]

德国化学家孔克尔曾用尽种种方法想打听出这一秘密的制法,终于探知这种所谓发光的物质,是由尿里提取出来的,于是他也开始用尿做试验,经过苦心摸索,终于在1678年也告成功。他是把新鲜的尿蒸馏,待蒸到水分快干时,取出黑色残渣,放置在地窑里,使它腐烂,经过数日后,他将黑色残渣取出,与两倍于“尿渣”重的细砂混合。一起放置在曲颈瓶中,加热蒸馏,瓶颈则接连盛水的收容器。起初用微火加热,继用大火干馏,及至尿中的挥发性物质完全蒸发后,磷就在收容器中凝结成为白色蜡状的固体。后来,他为介绍磷,曾写过一本书,名叫《论奇异的磷质及其发光丸》。

在磷元素的发现上,英国化学家罗伯特·波义耳差不多与孔克尔同时,用与他相近的方法也制得了磷。波义耳的学生汉克维茨(Codfrey Hanckwitz)曾用这种方法在英国制得较大量的磷,作为商品运到欧洲其他国家出售。他在1733年曾发表论文,介绍制磷的方法,不过说得十分含糊,以后,又有人从动物骨质中发现了磷。

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名称由来

由于单质磷在空气中会自燃或缓慢氧化而放热发光,因此磷的拉丁文名称Phosphorum来源于希腊文Φωσφόρος拉丁化,原指“启明星”,意为“光亮”。

而在中文里,磷的本字为粦,根据晋代《博物志》记载,“战鬬死亡之处,有人马血,积中为粦,着地入艸木,如霜露不可见。有触者,着人体后有光,拂拭即散无数,又有吒声如鬻豆。舛者,人足也。言光行着人。”可见上部"米"字乃代表鬼火之"炎"字转写,下部"舛"字则指人足部。

“磷”字本与“粦”无关,如司马相如在作赋时将其与"嶙"、"粼"混用,指光亮。南朝时期的字典《玉篇》中记载为云母之意。本作为鬼火之源的"粦"后加石字偏旁以作为其元素性质之辨,指鬼火之源所含的元素。此与"磷"之原来诸义皆有所不同。

分布

磷在地壳中的含量为0.09%。磷不以单质存在,通常在磷酸盐中天然存在,尤其是磷灰石。磷也存在于生物体当中,是原生质的基本成分。

制备

磷的现代制法是将磷酸钙与砂(主要成分为二氧化硅)及焦炭一起放在电炉中加热。为使反应式易于理解,可写成两步如下:

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同位素

已发现磷的同位素共有13种,包括磷27磷39,其中只有磷31是稳定的,其他同位素都带有放射性

化合物

含氧酸

磷的含氧酸非常丰富,结构较为复杂,且大多具有商业价值。这些含氧酸都有和氧相连的氢原子,可以体现酸性,也有些有不体现酸性的直接连在磷上的氢原子。纵然许多磷的含氧酸已经被合成,但仅有以下几种是较常见的。其中的三种——次磷酸亚磷酸磷酸尤为重要。

更多信息 , ...
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磷(V)化合物

含氧化合物

最常见的磷化合物磷酸盐),它是一个呈四面体阴离子[9]其一个很重要的作用是用作化肥。磷酸根离子是(正)磷酸的共轭碱。磷酸是一个三元酸,所以它可以逐步转变为以下三种共轭碱:

      Ka1= 7.25×10−3
   Ka2= 6.31×10−8
     Ka3= 3.98×10−13

磷酸及其衍生物有聚合成链或环而形成键的倾向。目前已知的聚磷酸衍生物已经有很多,比如ATP。它们通过磷酸氢盐(例如)脱水得到。例如,下列缩合反应在工业上非常广泛地用于生产三磷酸钠(俗称五钠):

十氧化四磷(P4O10)是磷酸的酸酐。它是白色的固体,与水反应非常剧烈。

两种化合物具有共同点:它们都较不稳定,且都是白色或浅色的。空间构型都是五角双锥,并且它们都是路易斯酸。后者可以形成离子,它和互为等电子体。至于另外两种磷的卤化物都是极不稳定的。而磷最主要的卤氧化物是三氯氧磷),它的空间构型是四面体型的。

以往一直认为磷(V)化合物中磷的d轨道参与了杂化。然而经过计算机大量计算,事实并非如此:磷只用了s和p轨道杂化[10]。这可用分子轨道理论来解释。

含硫化合物

磷酸根中的氧可以被取代,如硫代磷酸。

多种硫化磷也是已知的。

用途

磷可用于安全火柴烟花燃烧弹化肥,还可以保护金属表面免于腐蚀

磷酸的用途也十分广泛。

对人体的影响

磷是骨骼牙齿的构成材料之一。正常成年人骨中的含磷总量约为600~900克,人体每100毫升全血中含磷35-45毫克。磷能保持人体内代谢平衡,在调节能量代谢过程中发挥重要作用。它是生命物质核苷酸的基本成分。它参与体内的酸碱平衡的调节,参与体内脂肪的代谢。

磷缺乏可以出现低磷血症,引起红细胞白细胞血小板的异常,软骨病。磷过多将导致高磷血症,使血液中血钙降低导致骨质疏松。

短时间内摄取一定分量的白磷单质,可造成急性白磷中毒

参考文献

外部链接

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