Nguyên tố hóa học phốt pho

Phốt pho (P), nguyên tố hóa học phi kim loại thuộc họ nitơ (Nhóm 15 [Va] của bảng tuần hoàn) ở nhiệt độ phòng là chất rắn không màu, bán trong suốt, mềm, phát sáng trong bóng tối.

Thuộc tính nguyên tố

số nguyên tử	15
trọng lượng nguyên tử	30.9738
điểm nóng chảy (trắng)	44,1 ° C (111,4 ° F)
điểm sôi (trắng)	280 ° C (536 ° F)
mật độ (màu trắng)	1,82 gram / cm ³ ở 20 ° C (68 ° F)
trạng thái oxy hóa	−3, +3, +5
cấu hình electron	1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³

Lịch sử

Các nhà giả kim Ả Rập của thế kỷ 12 có thể đã bị cô lập nguyên tố phốt pho do tai nạn, nhưng hồ sơ không rõ ràng. Phốt pho dường như đã được phát hiện vào năm 1669 bởi Hennig Brand, một thương gia người Đức có sở thích là giả kim thuật. Thương hiệu cho phép 50 thùng nước tiểu đứng yên cho đến khi chúng tiêu diệt và giun giun. Sau đó, anh ta đun sôi nước tiểu thành bột nhão và đun nóng nó với cát, từ đó chưng cất phốt pho nguyên tố từ hỗn hợp. Brand đã báo cáo khám phá của mình trong một lá thư gửi Gottfried Wilhelm Leibniz, và sau đó, các cuộc biểu tình của yếu tố này và khả năng phát sáng trong bóng tối, hay phosphoresce, vụng trộm được công chúng quan tâm. Phốt pho, tuy nhiên, vẫn là một sự tò mò về hóa học cho đến khoảng một thế kỷ sau khi nó được chứng minh là một thành phần của xương. Tiêu hóa xương bằng axit nitric hoặc axit sunfuric tạo thành axit photphoric, từ đó phốt pho có thể được chưng cất bằng cách đốt nóng bằng than củi. Vào cuối những năm 1800, James Burgess Readman ở Edinburgh đã phát triển một phương pháp lò điện để sản xuất nguyên tố từ đá phốt phát, về cơ bản là phương pháp được sử dụng ngày nay.

Xuất hiện và phân phối

Phốt pho là một nguyên tố được phân phối rất rộng rãi, thứ 12 có nhiều nhất trong lớp vỏ, mà nó đóng góp khoảng 0,10 phần trăm trọng lượng. Sự phong phú vũ trụ của nó là khoảng một nguyên tử trên 100 nguyên tử silicon, tiêu chuẩn. Khả năng phản ứng hóa học cao của nó đảm bảo rằng nó không xảy ra ở trạng thái tự do (ngoại trừ trong một vài thiên thạch). Photpho luôn xảy ra dưới dạng ion photphat. Các dạng kết hợp chính trong tự nhiên là muối photphat. Theo công thức, khoảng 550 khoáng chất khác nhau đã được tìm thấy có chứa phốt pho, nhưng trong số đó, nguồn phốt pho chính là chuỗi apatit trong đó các ion canxi tồn tại cùng với các ion photphat và một số lượng khác nhau của các ion florua, clorua hoặc hydroxit, theo công thức [Ca ₁₀ (PO ₄) ₆ (F, Cl hoặc OH) ₂]. Các khoáng chất quan trọng khác chứa phốt pho là wav Vệ và vivianite. Thông thường, các nguyên tử kim loại như magiê, mangan, strontium và chì thay thế canxi trong khoáng chất, và silicat, sunfat, vanadate và các anion tương tự thay thế cho các ion photphat. Các trầm tích trầm tích rất lớn của fluoroapatite được tìm thấy ở nhiều nơi trên Trái đất. Phosphate của men xương và răng là hydroxyapatite. (Nguyên tắc làm giảm sâu răng bằng fluorid hóa phụ thuộc vào sự chuyển đổi hydroxyapatite thành fluoroapatite cứng hơn, chống sâu răng hơn.)

Nguồn thương mại chính là photphorit, hay đá phốt phát, một dạng apatit khổng lồ không tinh khiết chứa cacbonat. Ước tính tổng lượng đá phốt phát trong lớp vỏ trái đất trung bình khoảng 65.000.000.000 tấn, trong đó Morocco và Tây Sahara chứa khoảng 80%. Ước tính này chỉ bao gồm quặng đủ giàu phốt phát để chuyển đổi thành các sản phẩm hữu ích theo phương pháp hiện tại. Số lượng lớn vật liệu thấp hơn trong nội dung phốt pho cũng tồn tại.

Đồng vị phốt pho tự nhiên duy nhất là khối lượng 31. Các đồng vị khác từ khối lượng 24 đến khối lượng 46 đã được tổng hợp bằng các phản ứng hạt nhân thích hợp. Tất cả những thứ này đều phóng xạ với thời gian bán hủy tương đối ngắn. Đồng vị của khối 32 có chu kỳ bán rã 14.268 ngày và đã được chứng minh là cực kỳ hữu ích trong các nghiên cứu theo dõi liên quan đến sự hấp thụ và di chuyển của phốt pho trong các sinh vật sống.