什麼是磷
一種化學元素,化學符號 P,原子序數15,原子量30.973762,屬週期系VA族。1669年德意志 H.布蘭德從尿中製得。元素英文名來自希臘文phōsphores,原義是“發光物”。
存在
磷在地殼中的含量為0.118%(重量)。自然界中含磷的礦物有磷酸鈣 Ca3(PO4)2、磷灰石Ca5F(PO4)3等,磷還存在於細胞、蛋白質和骨骼中。在自然界中只有一種穩定的同位素磷31。
物理性質
磷有白磷、紅磷、黑磷三種同素異形體。
白磷的熔點 44.1℃,沸點280℃,20℃時的密度為1.82克/釐米3。白磷為白色至黃色固體(決定於純度),故又叫黃磷。它質軟似蠟狀,反應活性很高,在空氣中能自燃形成P4O10,必須儲存在水中。白磷不溶於水,毒性很大,人體吸入0.1克白磷,就會中毒死亡,空氣中白磷的容許濃度是0.1毫克/米3。白磷能中等程度地溶解在二甲醚和苯中;低於800℃時,無論固態、液態或氣態都是以P4的形式出現,它是四面體結構。
白磷在沒有空氣的條件下,加熱到250℃或者在光照下,就轉變為紅磷。紅磷與白磷不同,它不溶於水也不溶於二硫化碳。紅磷無毒,加熱到400℃以上才著火。在高溫下紅磷與一些元素的反應與白磷相同,但反應能力差一些。紅磷呈鏈狀結構。
在高壓下,白磷可轉變為黑磷。它是具有層狀的網路結構,能導電,是磷同素異形體中最穩定的。
化學性質
磷的電子構型為(Ne)3s23p3,氧化態為+5、+4、+3、-3、+1。磷可與電負性低的原子結合而形成P3-離子的離子型化合物,P3-離子僅存在於固體中,在水溶液中,P3-離子會發生水解作用,例如:
Ca3P2+6H2O─→3Ca(OH)2+2PH3
在磷的共價型化合物中,磷的氧化態可從+5變化到-3。P(Ⅲ)原子上有一孤對電子,它可以向一些過渡金屬離子進行配位,生成膦類的配位化合物。
如果氧氣不足,在潮溼的情況下,白磷氧化很慢,並伴隨有磷光現象。當白磷溶於熱的濃鹼溶液時,生成磷化氫和次磷酸二氫鹽,例如:
P4+3KOH+3H2O─→PH3+3KH2PO2
乾燥的氯氣與過量的磷反應生成三氯化磷,當磷與過量的乾燥氯氣反應則生成五氯化磷。磷在充足的空氣中燃燒可生成五氧化二磷P4O10(過去沿用P2O5),如果空氣不足則生成三氧化二磷P4O6(過去沿用P2O3)。將它們溶於水時發生下列反應:
P4O10溶於水時,用水量多時可生成正磷酸;用水量少時則生成各種聚合度的偏磷酸,例如:
P4O10對水有很強的親和力,甚至能從其他物質中奪取化合態的水,故常被用作乾燥劑,例如:
P4O10+6H2SO4─→6SO3+4H3PO4
P4O10+12HNO3─→6N2O5+4H3PO4
製法
將磷酸鈣、石英砂和炭粉混合物放在電孤爐中熔制,反應生成的磷蒸氣通入水中就得到凝固的白磷:
應用
約用三分之二的磷用於磷肥。磷還用於製造磷酸、煙火、燃燒彈、火柴、殺蟲劑等。三聚磷酸鹽用於合成洗滌劑。
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