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  • 磷元素

    磷,原子序数15,原子量30.973762, 磷有白磷、红磷、黑磷三种同素异构体。白磷又叫黄磷为白色至黄色蜡性固体,熔点44.1°C,沸点280°C,密度1.82克/厘米3。白磷活性很高,必须储存在水里,人吸入0.1克白磷就会中毒死亡。白磷在没有空气的条件下,加热到250°C或在光照下就会转变成红磷。红磷无毒,加热到400°C以上才着火。在高压下,白磷可转变为黑磷,它具有层状网络结构,能导电,是磷的同素异形体中最稳定的。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 磷元素 外文名: phosphorus
    别称: 红磷,白磷,黄磷 符号: p
    序号: 15 族: 第15族(VA 氮族)
    周期: 第三周期 原子质量: 30.973762
    密度: 1.82克/立方厘米 外观: 软的白色蜡状固体,棕红色粉末或黑色固体
    熔点: 44.3 沸点: 280
    化学式: P 分子量: 30.97
    水溶性: 不溶

    目录

    概括/磷元素 编辑

    如果氧气不足,在潮湿情况下,白磷氧化很慢,并伴随有磷光现象。白磷可溶于热的浓碱溶液,生成磷化氢和次磷酸二氢盐;干燥的氯气与过量的磷反应生成三氯化磷,过量的氯气与磷反应生成五氯化磷。磷在充足的空气中燃烧可生成五氧化二磷,如果空气不足则生成三氧化二磷。

    约三分之二的磷用于磷肥。磷还用于制造磷酸、烟火、燃烧弹、杀虫剂等。三聚磷酸盐用于合成洗涤剂。

    元素名称:磷 (P)

    原子序数:15,第三周期,第15族(VA 氮族) 原子核外电子排布式:1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

    元素符号:P

    元素原子量:30.97

    晶体结构:晶胞为简单立方晶胞

    原子体积:(立方厘米/摩尔)

    ⒘0

    元素在太阳中的含量:(ppm)

    7

    元素在海水中的含量:(ppm)

    太平洋表面 0.0015

    地壳中含量:(ppm)

    1000

    原子结构

    原子半径/Å: 1.23 原子体积/cm3/mol: 17 共价半径/Å: 1.06

    电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p3 离子半径/Å: 0.38 氧化态: ±3,5,4

    晶体结构

    白磷是分子晶体立方晶系,分子间靠范德华力结合,分子式P4,4个磷原子位于四面体的四个顶点。

    红磷的结构目前还不十分清楚,有人认为红磷是链状结构。

    发现

    1669 在德国,汉堡,由 Hennig Brandt 发明。

    来源

    以磷酸盐矿存在于自然界。

    用途

    用于制造磷肥、火柴、烟火、杀虫剂、牙膏和除垢剂。

    氧化态:

    Main P+5

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

    化学键能:(kJ /mol)

    P-H 328

    P-O 407

    P=O 560

    P-F 490

    P-Cl 319

    P-P 209

    热导率: W/(m·K)

    (white) 0.236

    晶胞参数

    a = 1145 pm

    b = 550.3 pm

    c = 1126.1 pm

    α = 71.840°

    β = 90.370°

    γ = 71.560°

    电离能 (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/磷元素 编辑

    已发现的共有13种

    包括从磷27到磷39

    其中只有磷31最为稳定

    其它同位素都具有放射性

    磷的同素异形体:

    黑磷(紫磷、金属磷)

    白磷

    红磷(赤磷

    元素类型:非金属

    元素描述/磷元素 编辑

    单质磷有几种同素异形体。其中,白磷或黄磷是无色或淡黄色的透明结晶固体。密度1.82克/厘米3。熔点44.1℃,沸点280℃,着火点是40℃。放于暗处有磷光发出。有恶臭。剧毒。白磷几乎不溶于水,易溶解与二硫化碳溶剂中.在高压下加热会变为黑磷,其密度2.70克/厘米3,略显金属性。电离能为10.486电子伏特。不溶于普通溶剂中。白磷经放置或在400℃密闭加热数小时可转化为红磷。红磷是红棕色粉末,无毒,密度2.34克/厘米3,熔点59℃,沸点200℃,着火点240℃。不溶于水。在自然界中,磷以磷酸盐的形式存在,是生命体的重要元素。存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中。在含磷化合物中,磷原子通过氧原子而和别的原子或基团相联结。

    元素来源:

    单质磷是由磷酸钙、石英砂和碳粉的混合物在电弧炉中熔烧或蒸馏尿而制得。

    元素用途:

    白磷用于制造磷酸、燃烧弹和烟雾弹。红磷用于制造农药和安全火柴。

    元素辅助资料:

    西方化学史的研究者们几乎一致认为,磷是在1669年首先由德国汉堡一位叫汉林·布朗德的人发现的。他是怎么样取得磷的呢?一般只是说他是通过强热蒸发尿取得。他在蒸发尿的过程中,偶然地在曲颈瓶的接受器中发现到一种特殊的白色固体,在黑暗中不断发光,称它为kalte feuer(德文,冷火)。

    磷广泛存在于动植物体中,因而它最初从人和动物的尿以及骨骼中取得。这和古代人们从矿物中取得的那些金属元素不同,它是第一个从有机体中取得的元素。最初发现时取得的是白磷,是白色半透明晶体,在空气中缓慢氧化,产生的能量以光的形式放出,因此在暗处发光。当白磷在空气中氧化到表面积聚的能量使温度达到40℃时,便达到磷的燃点而自燃。所以白磷曾在19世纪早期被用于火柴的制作中,但由于当时白磷的产量很少而且白磷有剧毒,使用白磷制成的火柴极易着火,效果倒是很好,可是不安全,所以很快就不再使用白磷制造火柴。到1845年,奥地利化学家施勒特尔发现了红磷,确定白磷和红磷是同素异形体。由于红磷无毒,在240℃左右着火,受热后能转变成白磷而燃烧,于是红磷成为制造火柴的原料,一直沿用至今。

    是拉瓦锡首先把磷列入化学元素的行列。他燃烧了磷和其他物质,确定了空气的组成成分。磷的发现促进了人们对空气的认识。

    磷的拉丁名称phosphorum有希腊文phos(光)和phero(携带)组成,也就是“发光物”的意思,元素符号是P。

    磷与鬼火/磷元素 编辑

    另外,我们常说的的“鬼火”是P2H4气体在空气中自动燃烧的现象。

    磷,原子序数15,原子量30.973762,元素名来自希腊文,原意是“发光物”。1669年德国科学家布兰德从尿中制得。磷在地壳中的含量为0.118%。自然界中含磷的矿物有磷酸钙、磷辉石等,磷还存在于细胞、蛋白质、骨骼中。天然的磷有一种稳定同位素:磷31。

    磷有白磷、红磷、黑磷三种同素异构体。白磷又叫黄磷为白色至黄色蜡性固体,熔点44.1℃,沸点280℃,密度1.82克/厘米³;。白磷活性很高,必须储存在水里,人吸入0.1克白磷就会中毒死亡。白磷在没有空气的条件下,加热到260℃或在光照下就会转变成红磷,而红磷在加热到416℃变成蒸汽之后冷凝就会变成白磷。红磷无毒,加热到240℃以上才着火。在高压下,白磷可转变为黑磷,它具有层状网络结构,能导电,是磷的同素异形体中最稳定的。

    如果氧气不足,在潮湿情况下,白磷氧化很慢,并伴随有磷光现象。白磷可溶于热的浓碱溶液,生成磷化氢和次磷酸二氢盐;干燥的氯气与过量的磷反应生成三氯化磷,过量的氯气与磷反应生成五氯化磷。磷在充足的空气中燃烧可生成五氧化二磷,如果空气不足则生成三氧化二磷。

    约三分之二的磷用于磷肥。磷还用于制造磷酸、烟火、燃烧弹、杀虫剂等。三聚磷酸盐用于合成洗涤剂。

    磷的简介/磷元素 编辑

    磷在生物圈内的分布很广泛,地壳含量丰富列前10位,在海水中浓度属第2类。广泛存在于动、植物组织中,也是人体含量较多的元素之一,稍次于钙排列为第六位。约占人体重的1%,成人体内约含有600-900g的磷。体内磷的85.7%集中于骨和牙,其余散在分布于全身各组织及体液中,其中一半存在于肌肉组织。它不但构成人体成分,且参与生命活动中非常重要的代谢过程,是机体很重要的一种元素。

    磷的发现/磷元素 编辑

    关于磷元素的发现,还得从欧洲中世纪的炼金术说起。那时候,盛行着炼金术,据说只要找到一种聪明人的石头──哲人石,便可以点石成金,让普通的铅、铁变成贵重的黄金。炼金术家仿佛疯子一般,采用稀奇古怪的器皿和物质,在幽暗的小屋里,口中念着咒语,在炉火里炼,在大缸中搅,昭思慕想寻觅点石成金的哲人石。1669年,德国汉堡一位叫布朗特(Brand H)的商人在强热蒸发人尿的过程中,他没有制得黄金,却意外地得到一种像白蜡一样的物质,在黑暗的小屋里闪闪发光。这从未见过的白蜡模样的东西,虽不是布朗特梦寐以求的黄金,可那神奇的蓝绿色的火光却令他兴奋得手舞足蹈。他发现这种绿火不发热,不引燃其它物质,是一种冷光。于是,他就以“冷光”的意思命名这种新发现的物质为“磷”。磷的拉丁文名称Phosphorum就是“冷光”之意,它的化学符号是P,它的英文名称是Phosphorus。

    食物来源/磷元素 编辑

    磷在食物中分布很广,无论动物性食物或食物性食物,在其细胞中,都含有丰富的磷,动物的乳汁中也含有磷,所以磷是与蛋白质并存的,瘦肉、蛋、奶、动物的肝、肾含量都很高,海带、紫菜、芝麻酱、花生、干豆类、坚果粗粮含磷也较丰富。但粮谷中的磷为植酸磷,不经过加工处理,吸收利用率低。

    代谢吸收/磷元素 编辑

    磷的吸收部位在小肠,其中以十二指肠及空肠部位吸收最快,回肠较差。磷的吸收分为通过载体需能的主动吸收和扩散被动吸收两种机制。磷的代谢过程与钙相似,体内的磷平衡取决于体内和体外环境之间磷的交换。磷的主要排泄途径是经肾脏。未经肠道吸收的磷从粪便排出,这部分平均约占机体每日摄磷量的30%,其余70%经由肾以可溶性磷酸盐形式排出,少量也可由汗液排出。

    生理功能/磷元素 编辑

    ⒈构成骨骼和牙齿。

    ⒉磷酸组成生命的重要物质,促进成长及身体组织器官的修复。

    ⒊参与代谢过程,协助脂肪和淀粉的代谢,供给能量与活力。

    ⒋参与酸碱平衡的调节。

    需要人群

    甲状腺功能亢进的人需要补充磷质。

    生理需要/磷元素 编辑

    成人适宜摄入量为700mg/d。

    过量表现

    骨质疏松易碎、牙齿蛀蚀、各种钙缺乏症状日益明显、精神不振甚至崩溃,破坏其他矿物质平衡。高磷血症。

    缺乏症

    ⒈磷质缺乏会导致佝偻病和牙龈溢脓等疾患。

    ⒉缺磷会使人虚弱,全身疲劳,肌肉酸痛,食欲不振。

    摄取提示

    因为人类食物中含有丰富的磷,故人类营养性的磷缺乏很少见,中国人不缺乏,已经过量并干扰钙的吸收。

    物理性质/磷元素 编辑

    状态:软的白色蜡状固体,棕红色粉末或黑色固体。熔 点(℃): 44.3 沸 点(℃): 280 密度(g/cc,300K): 1.82

    比 热/J/gK : 0.77 蒸发热/KJ/mol : 12.129 熔化热/KJ/mol: 0.657

    导电率/106/cm : 1.0E-17 导热系数/W/cmK: 0.00235

    地质数据

    丰 度 滞留时间/年: 100000

    太阳(相对于 H=1×1012): 3.16 × 105 海水中/p.p.m.

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

    大西洋深处: 0.042 太平洋深处: 0.084

    生物数据

    人体中含量 肝/p.p.m.: 3 - 8.5

    器官中: 肌肉/p.p.m.: 3000 - 8500

    血/mg dm-3 : 345 日摄入量/mg: 900 - 19000

    骨/p.p.m.: 67000 - 71000 人(70Kg)均体内总量/g: 780

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