磷 (P) , 非金属化学元素 氮族 (元素周期表第 15 [Va] 族)在室温下为无色、半透明、柔软的蜡状固体,可在黑暗中发光。
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原子数 | 十五 |
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原子重量 | 30.9738 |
熔点(白色) | 44.1 摄氏度(111.4 华氏度) |
沸点(白色) | 280 °C (536 °F) |
密度(白色) | 1.82克/厘米320 °C (68 °F) |
氧化态 | −3、+3、+5 |
电子配置 | 1 秒 二二 秒 二二 磷 63 秒 二3 磷 3 |
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12 世纪的阿拉伯炼金术士可能偶然分离出元素磷,但记录尚不清楚。磷似乎是在 1669 年由 Hennig Brand 发现的,Hennig Brand 是一位爱好炼金术的德国商人。布兰德让 50 桶尿液静置,直到它们腐烂并滋生蠕虫。然后他将尿液煮成糊状并用沙子加热,从而从混合物中蒸馏出元素磷。 Brand 在给 Gottfried Wilhelm Leibniz 的一封信中报告了他的发现,此后,这种元素及其在黑暗中发光或发磷光的能力的演示激发了公众的兴趣。然而,磷一直是一种化学好奇物,直到大约一个世纪后它被证明是 骨头 .消化骨头 硝酸 或硫酸生成磷酸,用木炭加热可蒸馏出磷。在 1800 年代后期,爱丁堡的 James Burgess Readman 开发了一种从磷矿石中生产元素的电炉方法,这基本上是今天采用的方法。
磷是一种分布非常广泛的元素——在地球地壳中含量排名第 12 位,约占重量的 0.10%。它的宇宙丰度大约是每 100 个硅原子中有一个原子,这是标准的。它的高化学反应性确保它不会以游离状态出现(少数陨石除外)。磷总是以磷酸根离子的形式出现。自然界中主要的结合形式是磷酸盐。约 550 种不同 矿物质 已发现含有磷,但其中磷的主要来源是磷灰石系列,其中钙离子与磷酸根离子以及不同数量的氟离子、氯离子或氢氧根离子一起存在,根据公式 [Ca10(PO4)6(F、Cl 或 OH)二]。其他重要的含磷矿物是波光石和紫云母。通常,这些金属原子如 镁 , 锰 , 锶 , 和 带领 代替钙 矿物 和硅酸盐、硫酸盐、钒酸盐和类似的阴离子替代磷酸盐离子。在地球的许多地方都发现了非常大的氟磷灰石沉积物。磷酸盐 骨 牙釉质是羟基磷灰石。 (通过氟化减少蛀牙的原理取决于羟基磷灰石向更硬、更耐腐蚀的氟磷灰石的转化。)
主要的商业来源是磷灰石或磷酸盐岩,一种不纯的块状含碳酸盐磷灰石。据估计,地壳中的磷矿石总量平均约为 65,000,000,000 吨,其中摩洛哥和西撒哈拉约占 80%。该估计仅包括富含磷酸盐的矿石,可通过现有方法转化为有用的产品。还存在大量磷含量较低的材料。
多哥:磷酸盐矿 Phosphate mine,Hahatoé,多哥。年龄 fotostock/SuperStock
磷的唯一天然同位素是质量 31。其他同位素从质量 24 到质量 46 已通过适当的核反应合成。所有这些都是 放射性 半衰期相对较短。质量为 32 的同位素有 半衰期 14.268 天,并已证明在涉及活生物体中磷的吸收和移动的示踪研究中非常有用。
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将磷矿石转化为可用材料的主要技术包括用硫酸或磷酸对碎石进行酸化,以形成粗磷酸氢钙,即 水 可溶,是肥料的宝贵添加剂。大部分产出物燃烧成磷酸酐,随后用水处理形成磷酸,H3采购订单4.在美国开采的磷矿石中约有 95% 用于制造动物的肥料或食品补充剂。然而,人们对磷的使用产生了担忧。大多数磷在从采矿到被人类食用的过程中被浪费掉了,浪费的磷最终会进入水道,在那里它会导致藻类大量繁殖。另一个担忧是磷使用量的增加将耗尽磷矿的不可再生供应。
磷循环 磷主要在陆地和水生环境中循环,是影响植物生长的最重要元素之一。大英百科全书,股份有限公司。
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在美国,每年消耗的磷中只有大约 5% 以元素形式使用。该元素的烟火应用包括示踪剂、 燃烧弹 、烟花和火柴。有些用作 合金化 药剂,一些用于杀死啮齿动物,其余用于 化学合成 .大量转化为硫化物,用于火柴和制造 杀虫剂 和油添加剂。其余大部分转化为卤化物或氧化物,用于后续合成有机磷 化合物 .
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