磷 2009年03月24日修訂版

BY banlang

心氣虛,則脈細;肺氣虛,則皮寒;肝氣虛,則氣少;腎氣虛,則泄利前後;脾氣虛,則飲食不入。
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磷是一種化學元素,它的化學符號是P,它的原子序數是15。

磷的特性

硅 - - 硫



 
磷在元素週期表中的位置
元素週期表
總體特性
名稱, 符號, 序號 磷、P、15
系列 非金屬
族, 週期, 元素分區 15族(VA), 3, p
密度、硬度 白磷: 1823 kg/m3,NA
紅磷: 2340 kg/m3,NA
黑磷: 2670 kg/m3,NA
顏色和外表 無色 / 紅色 / 銀白色
地殼含量 0.09 %
原子屬性
原子量 30.973762(2)原子量單位
原子半徑 (計算值) 100(98)pm
共價半徑 106 pm
範德華半徑 180 pm
價電子排布 [氖]3s23p3
電子在每能級的排布 2,8,5
氧化價(氧化物) ±3,5,4(弱酸性)
晶體結構 單斜晶體
物理屬性
物質狀態 固態
熔點 317.3 K(44.2 °C)
沸點 550 K (277 °C)
摩爾體積 17.02×10-6m3/mol
汽化熱 12.129 kJ/mol
熔化熱 0.657 kJ/mol
蒸氣壓 20.8 帕(294K)
聲速 無數據
其他性質
電負性 2.19(鮑林標度)
比熱 1040 J/(kg·K)
電導率 1.0×10-9/(米歐姆)
熱導率 0.235 W/(m·K)
第一電離能 1011.8 kJ/mol
第二電離能 1907 kJ/mol
第三電離能 2914.1 kJ/mol
第四電離能 4963.6 kJ/mol
第五電離能 6273.9 kJ/mol
穩定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰變模式 衰變能量
MeV
衰變產物
31P 100 % 穩定
在沒有特別註明的情況下使用的是
國際標準基準單位單位和標準氣溫和氣壓

性狀

磷是一種易起化學反應的、有毒的氮族非金屬元素。它的化學反應活性和毒性取決於形態不同而有所區別。

單質磷的同素異形體

黑磷(金屬磷) 化學結構類似石墨,因此可導電。 化學式一般寫爲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) 化學結構爲巨型共價分子。 化學式一般寫爲P。 鮮紅色粉末,無毒,比重2.296,熔點725度,是黃磷於壓力下惰氣中加熱8-10日而成 紫磷 化學結構爲層狀,但與黑磷不同。 化學式一般寫爲P。

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裏可以製得“金屬之王”黃金,於是抱着圖謀發財的目的,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美麗的物質,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”,這就是今日稱之爲白磷的物質。波蘭特對制磷之法,起初極守祕密,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祕密的製法,終於探知這種所謂發光的物質,是由尿裏提取出來的,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,放置在地窯裏,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爲白色蠟狀的固體。後來,他爲介紹磷,曾寫過一本書,名叫《論奇異的磷質及其發光丸》。

在磷元素的發現上,英國化學家波義爾差不多與孔克爾同時,用與他相近的方法也製得了磷。波義爾的學生漢克維茨(Codfrey·Hanckwitz)曾用這種方法在英國製得較大量的磷,作爲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。

名稱由來

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“啓明星”,意爲“光亮”。而在中文裏,磷的本義是薄石。

分佈

磷在地殼中的含量爲0.09%。磷不以單質存在,通常在磷酸鹽中天然存在,尤其是磷灰石。磷也存在於生物體當中,是原生質的基本成分。

製備

磷的現代製法是將磷酸鈣與砂(主要成分爲二氧化硅)及焦炭一起放在電爐中加熱。爲使反應式易於理解,可寫成兩步如下:

Ca3(PO4)2+3SiO2=3CaSiO3+P2O5 P2O5+5C=2P+5CO

同位素

主條目:磷的同位素

已發現磷的同位素共有13種,包括磷27至磷39,其中只有磷31是穩定的,其他同位素都帶有放射性。

含氧酸

磷有5種比較重要的含氧酸:

名稱 化學式 磷的氧化數(化合價) 結構式 N元酸
磷酸(正磷酸) H3PO4 +5
焦磷酸 H4P2O7 +5
     OH      OH
     |       |
 O = P - O - P = O
     |       |
     OH      OH
4
偏磷酸 HPO3 +5
  O
  \\
   P - OH
  //
  O
1
亞磷酸 H3PO3 +3
    OH
    |
H - P = O
    |
    OH
2
次磷酸 H3PO2 +1
    OH
    |
H - P = O
    |
    H
1

用途

磷可用於安全火柴、煙花、燃燒彈和化肥,還可以保護金屬表面免於腐蝕。

磷酸的用途也十分廣泛。

對人體的影響

磷是骨骼和牙齒的構成材料之一。正常成年人骨中的含磷總量約爲600~900克,人體每100毫升全血中含磷35-45毫克。磷能保持人體內代謝平衡,在調節能量代謝過程中發揮重要作用。它是生命物質核苷酸的基本成分。它參與體內的酸鹼平衡的調節,參與體內脂肪的代謝。

磷缺乏可以出現低磷血癥,引起紅細胞、白細胞、血小板的異常,軟骨病。磷過多將導致高磷血癥,使血液中血鈣降低導致骨質疏鬆。

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