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元素名称:磷

原子序数:15 ,第三周期,第15族(VA 氮族)

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。

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原子体积:(立方厘米/摩尔) 17.0立方厘米/摩尔

元素在太阳中的含量:7 ppm

元素在海水中的含量: 0.0015ppm

地壳中含量:1000ppm

密度、硬度:白磷: 1823 kg/立方米,NA

红磷: 2340 kg/立方米,NA

黑磷: 2670 kg/立方米,NA

颜色、外表:无色、红色、银白色  

目录

  1. 原子结构
    1. 磷的同位素:
    2. 名称的由来
  2. 元素描述
  3. 磷的发现
  4. 磷的简介
    1. 食物来源
    2. 生理功能
    3. 需要人群
    4. 生理需要
    5. 过量表现
    6. 缺乏症
    7. 摄取提示
  5. 物理性质
  6. 磷对植物的影响
  7. 军事用途
  8. 参看

原子结构

原子体积/cm3/mol: 17 共价半径:106pm 价电子排布:[氖]3s23p3 电子在每能级的排布:2,8,5

原子量:30.973762g/mol 原子半径:100/98 pm 范得华半径:180 pm 晶体结构:单斜晶体

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

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 发现。

来源

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 360

P=O 585

P-F 490

P-Cl 319

P-P 198

热导率: W/(m.K)

(white) 0.236

晶胞参数:

白磷的燃烧需要氧气支持

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:

红磷阻燃母粒

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(金属磷)

化学结构类似石墨,因此可导电。

化学式一般写为P。

深黑色粉末

白磷(黄磷)

化学式:P4

淡黄蜡似半透明可结晶的固体,于黑暗中能发光。有特臭,剧毒。比重1.83,熔点44.4,沸点287度。

红磷(赤磷)

化学结构为巨型共价分子。

化学式一般写为P。

鲜红色粉末,无毒,比重2.296,熔点725度,是黄磷于压力下稀有气体中加热8-10日而成

紫磷

化学结构为层状,但与黑磷不同。

化学式一般写为P。  

名称的由来

由于单质磷在空气中会自燃而发光,因此在英语中,磷来源于希腊语中的Phosphoros,原指“启明星”,意为“光亮”。而在中文里,磷的本义是薄石  

元素描述

白磷和红磷

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/立方厘米。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℃(在43atm下,熔点是590℃,常压一应该很快升华了,升华温度416℃),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:  

磷的发现

在化学史上第一个发现磷元素的人,当推十七世纪的一个德国汉堡商人波兰特(Henning.Brand,约1630年~ 约1710 年)。他是一个相信炼金术的人,由于他曾听传说从尿里可以制得“金属之王”黄金,于是抱着图谋发财的目的,便用尿作了大量实验。1669年,他在一次实验中,将砂、木炭、石灰等和尿混合,加热蒸馏,虽没有得到黄金,而竟意外地得到一种十分丽的物质,它色白质软,能在黑暗的地方放出闪烁的亮光,于是波兰特给它取了个名字,叫“冷光”,这就是今日称之为白磷的物质。波兰特对制磷之法,起初极守秘密,不过,他发现这种新物质的消息立刻传遍了德国。

德国化学家孔克尔曾用尽种种方法想打听出这一秘密的制法,终于探知这种所谓发光的物质,是由尿里提取出来的,于是他也开始用尿做试验,经过苦心摸索,终于在1678年也告成功。他是把新鲜的尿蒸馏,待蒸到水分快干时,取出黑色残渣,放置在地窑里,使它腐烂,经过数日后,他将黑色残渣取出,与两倍于“尿渣”重的细砂混合。一起放置在曲颈瓶中,加热蒸馏,瓶颈则接连盛水的收容器。起初用微火加热,继用大火干馏,及至尿中的挥发性物质完全蒸发后,磷就在收容器中凝结成为白色蜡状的固体。后来,他为介绍磷,曾写过一本书,名叫《论奇异的磷质及其发光丸》。

胶囊包覆红磷阻燃剂

在磷元素的发现上,英国化学家罗伯特.波义耳差不多与孔克尔同时,用与他相近的方法也制得了磷。波义耳的学生汉克维茨(Codfrey.Hanckwitz)曾用这种方法在英国制得较大量的磷,作为商品运到欧洲其他国家出售。他在1733 年曾发表论文,介绍制磷的方法,不过说得十分含糊,以后,又有人从动物骨质中发现了磷。

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,而且常常会发生自燃,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。

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°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260°C或在光照下就会转变成红磷,而红磷在加热到416°C变成蒸汽之后冷凝就会变成白磷。红磷无毒,加热到240°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。

夜间的磷火

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。  

食物来源

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

磷火玩手技杂耍图片

磷的吸收部位在小肠,其中以十二指肠空肠部位吸收最快,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,这部分均约占机体每日磷量的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

1.构成骨骼和牙齿。

2.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。

3.参与代谢过程,协助脂肪和淀粉的代谢,供给能量与活力。

4.参与酸碱平衡的调节。  

需要人群

甲状腺功能亢进的人需要补充磷质。  

生理需要

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

1.磷质缺乏会导致佝偻病牙龈溢脓等疾患。

2.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

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  

磷对植物的影响

磷肥能够促进番茄花芽分化,提早开花结果,促进幼苗根系生长和改善果实品质。缺磷时,幼芽和根系生长缓慢,植株矮小,叶色暗绿,无光泽,背面紫色。

番茄对磷的吸收以植株生长前期为高,在第一穗果实长到核桃大小时,植株吸磷量约占全生育期90%。所以,番茄苗期不能缺磷,以免影响花芽分化。番茄吸收磷肥的能力较弱,尤其在低温下的吸收率较低。磷肥一般作基肥,也可用0.5%磷酸二氢钾溶液作叶面喷施,进行根外追肥。钾在植物体内促进氨基酸,蛋白质和碳水化合物的合成和运输,对延迟植株衰老,延长结果期,增加后期产量有良好的作用。  

军事用途

白磷是一种无色或者浅黄色、半透明蜡状物质,具有强烈的刺激性,其气味类似于大蒜,燃点极低,一旦与氧气接触就会燃烧,发出黄色火焰的同时散发出浓烈的烟雾。可以用来燃烧普通燃烧材料难以燃烧的物质,其特点为能够在狭小或空气密度不大的空间充分燃烧,一般燃烧的温度可以达到1000度以上,足以在有效的范围内将所有生物体消灭。

白磷弹

白磷弹的危害性非常大,它碰到物体后不断地燃烧,直到熄灭,因此,当它接触到人的身体后,肉皮会被穿透,然后再深入到骨头。

白磷燃烧弹即应用此性质,是非常厉害的燃烧弹,沾到皮肤上的话很难及时去除,燃烧温度又高,可以一直烧到骨头,同时产生的烟雾对眼鼻刺激极大。最初美国人用它对付在太平洋诸岛工事里的日本人,非常有效。技术含量不大,现在各国军队基本都有。

白磷弹基本结构,就是在弹体内充填磷药,遇空气即开始自燃直到消耗完为止。完整的白磷弹由弹底、炮弹底塞、塑料垫圈、起爆药、起爆药室、黄磷发烟罐、铝质隔片、弹体、销针、限位器、保险与解除保险装置、延期雷管、抛射药和机械时间瞬发引信组成。

例如:MK.77白磷炮弹是一种攻击型燃烧武器,功能与喷火器相似,弹体内含有大量粘稠剂,能粘在人体和装备上燃烧,通常用于打击裸露或易燃目标,杀伤效果极佳,曾被1980年通过的《联合国常规武器公约》列为违禁武器,不允许对平民或在平民区使用。尽管美国没有签署该公约,似乎可不受其制约,但作为一项被80多个国家所接受的国际性公约,其普遍性和合法性已毋容置疑,而美国作为国际社会的一员,理应自觉遵守,否则就会引起国际公愤,陷己于孤立境地。

白磷炮弹主要用作燃烧弹某些情况下也可代替照明弹,二战末期各国陆军就开始使用了,美军似乎是放在化学迫击炮连内.

烟幕弹中装有白磷,当其引爆后,白磷会在空气中迅速燃烧:4P+5O2 === ( 点燃 ) 2P2O5生成物P2O5. 后与空气中的水分以生化学反应:P2O5+H2O====2HPO3(偏磷酸),P2O5+3H2O===2H2PO4(磷酸),这些酸液微滴与一部分未发生反应的白色小颗粒状P2O5悬浮在空气中便形成了烟雾。

处白磷燃烧弹作用范围,最有效方法是全身浸入水中隔绝空气,降低温度。对于伤处,应立即进行外科处理(将伤处切除)。

爆炸后的白磷弹

参看