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元素名稱:磷

原子序數:15 ,第三周期,第15族(VA 氮族)

元素符號:P

元素原子量:30.97

晶體結構:晶胞為簡單立方晶胞。

Bknux.jpg

原子體積:(立方厘米/摩爾) 17.0立方厘米/摩爾

元素在太陽中的含量:7 ppm

元素在海水中的含量: 0.0015ppm

地殼中含量:1000ppm

密度、硬度:白磷: 1823 kg/立方米,NA

紅磷: 2340 kg/立方米,NA

黑磷: 2670 kg/立方米,NA

顏色、外表:無色、紅色、銀白色  

目錄

原子結構

原子體積/cm3/mol: 17 共價半徑:106pm 價電子排布:[氖]3s23p3 電子在每能級的排布:2,8,5

原子量:30.973762g/mol 原子半徑:100/98 pm 范得華半徑:180 pm 晶體結構:單斜晶體

電子構型: 1s2 2s2p6 3s2p3 離子半徑: 0.38 氧化態: ±3,5,4

白磷是分子晶體,立方晶系,分子間靠范德華力結合,分子式P4,4個磷原子位於四面體的四個頂點。

紅磷的結構目前還不十分清楚,有人認為紅磷是鏈狀結構。

發現

1669 在德國,漢堡, 由 Hennig Brandt 發現。

來源

磷酸鹽礦存在於自然界。

用途

用於製造磷肥、火柴、煙火、殺蟲劑、牙膏和除垢劑。

氧化態:

Main P+5

Other P-3, P-2, P0, P+2, P+3

化學鍵能: (kJ /mol)

P-H 328

P-O 360

P=O 585

P-F 490

P-Cl 319

P-P 198

熱導率: W/(m.K)

(white) 0.236

晶胞參數:

白磷的燃燒需要氧氣支持

a = 1145 pm

b = 550.3 pm

c = 1126.1 pm

α = 71.840°

β = 90.370°

γ = 71.560°

電離能 (kJ/ mol)

M - M+ 1011.7

M+ - M2+ 1903.2

M2+ - M3+ 2912

M3+ - M4+ 4956

M4+ - M5+ 6273

M5+ - M6+ 21268

M6+ - M7+ 25397

M7+ - M8+ 29854

M8+ - M9+ 35867

M9+ - M10+ 40958  

磷的同位素:

紅磷阻燃母粒

已發現的共有13種

包括從磷27到磷39

其中只有磷31最為穩定

其它同位素都具有放射性

磷的同素異形體:

黑磷(金屬磷)

化學結構類似石墨,因此可導電。

化學式一般寫為P。

深黑色粉末

白磷(黃磷)

化學式:P4

淡黃蠟似半透明可結晶的固體,於黑暗中能發光。有特臭,劇毒。比重1.83,熔點44.4,沸點287度。

紅磷(赤磷)

化學結構為巨型共價分子。

化學式一般寫為P。

鮮紅色粉末,無毒,比重2.296,熔點725度,是黃磷於壓力下稀有氣體中加熱8-10日而成

紫磷

化學結構為層狀,但與黑磷不同。

化學式一般寫為P。  

名稱的由來

由於單質磷在空氣中會自燃而發光,因此在英語中,磷來源於希臘語中的Phosphoros,原指「啟明星」,意為「光亮」。而在中文裡,磷的本義是薄石  

元素描述

白磷和紅磷

單質磷有幾種同素異形體。其中,白磷或黃磷是無色或淡黃色的透明結晶固體。密度1.82克/立方厘米。熔點44.1℃,沸點280℃,著火點是40℃。放於暗處有磷光發出。有惡臭。劇毒。白磷幾乎不溶於水,易溶解與二硫化碳溶劑中.在高壓下加熱會變為黑磷,其密度2.70克/厘米3,略顯金屬性。電離能為10.486電子伏特。不溶於普通溶劑中。白磷經放置或在400℃密閉加熱數小時可轉化為紅磷。紅磷是紅棕色粉末,無毒,密度2.34克/厘米3,熔點59℃(在43atm下,熔點是590℃,常壓一應該很快升華了,升華溫度416℃),沸點200℃,著火點240℃。不溶於水。在自然界中,磷以磷酸鹽的形式存在,是生命體的重要元素。存在於細胞蛋白質骨骼和牙齒中。在含磷化合物中,磷原子通過氧原子而和別的原子或基團相聯結。

元素來源:

單質磷是由磷酸鈣、石英砂和碳粉的混合物在電弧爐中熔燒或蒸餾尿而製得。

元素用途:

白磷用於製造磷酸、燃燒彈和煙霧彈。紅磷用於製造農藥和安全火柴。

元素輔助資料:  

磷的發現

在化學史上第一個發現磷元素的人,當推十七世紀的一個德國漢堡商人波蘭特(Henning.Brand,約1630年~ 約1710 年)。他是一個相信鍊金術的人,由於他曾聽傳說從尿里可以製得「金屬之王」黃金,於是抱著圖謀發財的目的,便用尿作了大量實驗。1669年,他在一次實驗中,將砂、木炭、石灰等和尿混合,加熱蒸餾,雖沒有得到黃金,而竟意外地得到一種十分麗的物質,它色白質軟,能在黑暗的地方放出閃爍的亮光,於是波蘭特給它取了個名字,叫「冷光」,這就是今日稱之為白磷的物質。波蘭特對制磷之法,起初極守秘密,不過,他發現這種新物質的消息立刻傳遍了德國。

德國化學家孔克爾曾用盡種種方法想打聽出這一秘密的製法,終於探知這種所謂發光的物質,是由尿里提取出來的,於是他也開始用尿做試驗,經過苦心摸索,終於在1678年也告成功。他是把新鮮的尿蒸餾,待蒸到水分快乾時,取出黑色殘渣,放置在地窯里,使它腐爛,經過數日後,他將黑色殘渣取出,與兩倍於「尿渣」重的細砂混合。一起放置在曲頸瓶中,加熱蒸餾,瓶頸則接連盛水的收容器。起初用微火加熱,繼用大火乾餾,及至尿中的揮發性物質完全蒸發後,磷就在收容器中凝結成為白色蠟狀的固體。後來,他為介紹磷,曾寫過一本書,名叫《論奇異的磷質及其發光丸》。

膠囊包覆紅磷阻燃劑

在磷元素的發現上,英國化學家羅伯特.波義耳差不多與孔克爾同時,用與他相近的方法也製得了磷。波義耳的學生漢克維茨(Codfrey.Hanckwitz)曾用這種方法在英國製得較大量的磷,作為商品運到歐洲其他國家出售。他在1733 年曾發表論文,介紹制磷的方法,不過說得十分含糊,以後,又有人從動物骨質中發現了磷。

磷廣泛存在於動植物體中,因而它最初從人和動物的尿以及骨骼中取得。這和古代人們從礦物中取得的那些金屬元素不同,它是第一個從有機體中取得的元素。最初發現時取得的是白磷,是白色半透明晶體,在空氣中緩慢氧化,產生的能量以光的形式放出,因此在暗處發光。當白磷在空氣中氧化到表面積聚的能量使溫度達到40℃時,便達到磷的燃點而自燃。所以白磷曾在19世紀早期被用於火柴的製作中,但由於當時白磷的產量很少而且白磷有劇毒,使用白磷製成的火柴極易著火,效果倒是很好,可是不安全,而且常常會發生自燃,所以很快就不再使用白磷製造火柴。到1845年,奧地利化學家施勒特爾發現了紅磷,確定白磷和紅磷是同素異形體。由於紅磷無毒,在240℃左右著火,受熱後能轉變成白磷而燃燒,於是紅磷成為製造火柴的原料,一直沿用至今。

是拉瓦錫首先把磷列入化學元素的行列。他燃燒了磷和其他物質,確定了空氣的組成成分。磷的發現促進了人們對空氣的認識。

磷的拉丁名稱phosphorum有希臘文phos(光)和phero(攜帶)組成,也就是「發光物」的意思,元素符號是P。

另外,我們常說的的「鬼火」是P2H4氣體在空氣中自動燃燒的現象。

磷,原子序數15,原子量30.973762,元素名來自希臘文,原意是「發光物」。1669年德國科學家布蘭德從尿中製得。磷在地殼中的含量為0.118%。自然界中含磷的礦物有磷酸鈣、磷輝石等,磷還存在於細胞、蛋白質、骨骼中。天然的磷有一種穩定同位素:磷31。

磷有白磷、紅磷、黑磷三種同素異構體。白磷又叫黃磷為白色至黃色蠟性固體,熔點44.1°C,沸點280°C,密度1.82克/厘米³。白磷活性很高,必須儲存在水裡,人吸入0.1克白磷就會中毒死亡。白磷在沒有空氣的條件下,加熱到260°C或在光照下就會轉變成紅磷,而紅磷在加熱到416°C變成蒸汽之後冷凝就會變成白磷。紅磷無毒,加熱到240°C以上才著火。在高壓下,白磷可轉變為黑磷,它具有層狀網路結構,能導電,是磷的同素異形體中最穩定的。

夜間的磷火

如果氧氣不足,在潮濕情況下,白磷氧化很慢,並伴隨有磷光現象。白磷可溶於熱的濃鹼溶液,生成磷化氫和次磷酸二氫鹽;乾燥的氯氣與過量的磷反應生成三氯化磷,過量的氯氣與磷反應生成五氯化磷。磷在充足的空氣中燃燒可生成五氧化二磷,如果空氣不足則生成三氧化二磷。

約三分的磷用於磷肥。磷還用於製造磷酸、煙火、燃燒彈、殺蟲劑等。三聚磷酸鹽用於合成洗滌

劑。  

磷的簡介

磷在生物圈內的分布很廣泛,地殼含量豐富列前10位,在海水中濃度屬第2類。廣泛存在於動、植物組織中,也是人體含量較多的元素之一,稍次於鈣排列為第六位。約佔人體重的1%,成人體內約含有600-900g的磷。體內磷的85.7%集中於骨和牙,其餘散在分布於全身各組織及體液中,其中一半存在於肌肉組織。它不但構成人體成分,且參與生命活動中非常重要的代謝過程,是機體很重要的一種元素。  

食物來源

磷在食物中分布很廣,無論動物性食物或食物性食物,在其細胞中,都含有豐富的磷,動物的乳汁中也含有磷,所以磷是與蛋白質並存的,瘦肉、蛋、奶、動物的肝、腎含量都很高,海帶、紫菜、芝麻醬、花生、干豆類、堅果粗糧含磷也較豐富。但糧谷中的磷為植酸磷,不經過加工處理,吸收利用率低。

代謝吸收

磷火玩手技雜耍圖片

磷的吸收部位在小腸,其中以十二指腸空腸部位吸收最快,迴腸較差。磷的吸收分為通過載體需能的主動吸收和擴散被動吸收兩種機制。磷的代謝過程與鈣相似,體內的磷平衡取決於體內和體外環境之間磷的交換。磷的主要排泄途徑是經腎臟。未經腸道吸收的磷從糞便排出,這部分均約佔機體每日磷量的30%,其餘70%經由腎以可溶性磷酸鹽形式排出,少量也可由汗液排出。  

生理功能

1.構成骨骼和牙齒。

2.磷酸組成生命的重要物質,促進成長及身體組織器官的修復。

3.參與代謝過程,協助脂肪和澱粉的代謝,供給能量與活力。

4.參與酸鹼平衡的調節。  

需要人群

甲狀腺功能亢進的人需要補充磷質。  

生理需要

成人適宜攝入量為700mg/d。  

過量表現

骨質疏鬆易碎、牙齒蛀蝕、各種鈣缺乏症状日益明顯、精神不振甚至崩潰,破壞其他礦物質平衡。高磷血症。  

缺乏症

1.磷質缺乏會導致佝僂病牙齦溢膿等疾患。

2.缺磷會使人虛弱,全身疲勞肌肉酸痛食欲不振。  

攝取提示

因為人類食物中含有豐富的磷,故人類營養性的磷缺乏很少見,中國人不缺乏,已經過量並干擾鈣的吸收。  

物理性質

狀態:軟的白色蠟狀固體,棕紅色粉末或黑色固體。 熔 點(℃): 44.3 沸 點(℃): 280 密度(g/cc,300K): 1.82

比 熱/J/gK : 0.77 蒸發熱/KJ/mol : 12.129 熔化熱/KJ/mol: 0.657

導電率/106/cm : 1.0E-17 導熱係數/W/cmK: 0.00235

地質數據

豐 度 滯留時間/年: 100000

太陽(相對於 H=1×1012): 3.16 × 105 海水中/p.p.m.

地殼/p.p.m.: 1000 大西洋表面: 0.0015 太平洋表面: 0.0015

大西洋深處: 0.042 太平洋深處: 0.084

生物數據

人體中含量 肝/p.p.m.: 3 - 8.5

器官中: 肌肉/p.p.m.: 3000 - 8500

血/mg dm-3 : 345 日攝入量/mg: 900 - 19000

骨/p.p.m.: 67000 - 71000 人(70Kg)均體內總量/g: 780  

磷對植物的影響

磷肥能夠促進番茄花芽分化,提早開花結果,促進幼苗根系生長和改善果實品質。缺磷時,幼芽和根系生長緩慢,植株矮小,葉色暗綠,無光澤,背面紫色。

番茄對磷的吸收以植株生長前期為高,在第一穗果實長到核桃大小時,植株吸磷量約佔全生育期90%。所以,番茄苗期不能缺磷,以免影響花芽分化。番茄吸收磷肥的能力較弱,尤其在低溫下的吸收率較低。磷肥一般作基肥,也可用0.5%磷酸二氫鉀溶液作葉面噴施,進行根外追肥。鉀在植物體內促進胺基酸,蛋白質和碳水化合物的合成和運輸,對延遲植株衰老,延長結果期,增加後期產量有良好的作用。  

軍事用途

白磷是一種無色或者淺黃色、半透明蠟狀物質,具有強烈的刺激性,其氣味類似於大蒜,燃點極低,一旦與氧氣接觸就會燃燒,發出黃色火焰的同時散發出濃烈的煙霧。可以用來燃燒普通燃燒材料難以燃燒的物質,其特點為能夠在狹小或空氣密度不大的空間充分燃燒,一般燃燒的溫度可以達到1000度以上,足以在有效的範圍內將所有生物體消滅。

白磷彈

白磷彈的危害性非常大,它碰到物體後不斷地燃燒,直到熄滅,因此,當它接觸到人的身體後,肉皮會被穿透,然後再深入到骨頭。

白磷燃燒彈即應用此性質,是非常厲害的燃燒彈,沾到皮膚上的話很難及時去除,燃燒溫度又高,可以一直燒到骨頭,同時產生的煙霧對眼鼻刺激極大。最初美國人用它對付在太平洋諸島工事里的日本人,非常有效。技術含量不大,現在各國軍隊基本都有。

白磷彈基本結構,就是在彈體內充填磷藥,遇空氣即開始自燃直到消耗完為止。完整的白磷彈由彈底、炮彈底塞、塑料墊圈、起爆藥、起爆藥室、黃磷發煙罐、鋁質隔片、彈體、銷針、限位器、保險與解除保險裝置、延期雷管、拋射藥和機械時間瞬發引信組成。

例如:MK.77白磷炮彈是一種攻擊型燃燒武器,功能與噴火器相似,彈體內含有大量粘稠劑,能粘在人體和裝備上燃燒,通常用於打擊裸露或易燃目標,殺傷效果極佳,曾被1980年通過的《聯合國常規武器公約》列為違禁武器,不允許對平民或在平民區使用。儘管美國沒有簽署該公約,似乎可不受其制約,但作為一項被80多個國家所接受的國際性公約,其普遍性和合法性已毋容置疑,而美國作為國際社會的一員,理應自覺遵守,否則就會引起國際公憤,陷己於孤立境地。

白磷炮彈主要用作燃燒彈某些情況下也可代替照明彈,二戰末期各國陸軍就開始使用了,美軍似乎是放在化學迫擊炮連內.

煙幕彈中裝有白磷,當其引爆後,白磷會在空氣中迅速燃燒:4P+5O2 === ( 點燃 ) 2P2O5生成物P2O5. 後與空氣中的水分以生化學反應:P2O5+H2O====2HPO3(偏磷酸),P2O5+3H2O===2H2PO4(磷酸),這些酸液微滴與一部分未發生反應的白色小顆粒狀P2O5懸浮在空氣中便形成了煙霧。

處白磷燃燒彈作用範圍,最有效方法是全身浸入水中隔絕空氣,降低溫度。對於傷處,應立即進行外科處理(將傷處切除)。

爆炸後的白磷彈

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