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p096444087530  磷[編輯]

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本文介紹的是化學元素「磷」。關於人體必需的營養素，詳見「磷營養」。
磷
15P
氮
↑
磷
↓
砷
氫（其他非金屬）
  
氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬）
鈹（鹼土金屬）
  
硼（類金屬）
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氮（其他非金屬）
氧（其他非金屬）
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氖（惰性氣體）
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鎂（鹼土金屬）
  
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矽（類金屬）
磷（其他非金屬）
硫（其他非金屬）
氯（鹵素）
氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬）
鈣（鹼土金屬）
  
鈧（過渡金屬）
鈦（過渡金屬）
釩（過渡金屬）
鉻（過渡金屬）
錳（過渡金屬）
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銅（過渡金屬）
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鎵（貧金屬）
鍺（類金屬）
砷（類金屬）
硒（其他非金屬）
溴（鹵素）
氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬）
鍶（鹼土金屬）
    
釔（過渡金屬）
鋯（過渡金屬）
鈮（過渡金屬）
鉬（過渡金屬）
鎝（過渡金屬）
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銠（過渡金屬）
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錫（貧金屬）
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氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬）
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鑭（鑭系元素）
鈰（鑭系元素）
鐠（鑭系元素）
釹（鑭系元素）
鉕（鑭系元素）
釤（鑭系元素）
銪（鑭系元素）
釓（鑭系元素）
鋱（鑭系元素）
鏑（鑭系元素）
鈥（鑭系元素）
餌（鑭系元素）
銩（鑭系元素）
鐿（鑭系元素）
鑥（鑭系元素）
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銥（過渡金屬）
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金（過渡金屬）
汞（過渡金屬）
鉈（貧金屬）
鉛（貧金屬）
鉍（貧金屬）
釙（貧金屬）
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鈁（鹼金屬）
鐳（鹼土金屬）
錒（錒系元素）
釷（錒系元素）
鏷（錒系元素）
鈾（錒系元素）
錼（錒系元素）
鈈（錒系元素）
鋂（錒系元素）
鋦（錒系元素）
錇（錒系元素）
鉲（錒系元素）
鑀（錒系元素）
鐨（錒系元素）
鍆（錒系元素）
鐒（錒系元素）
鍩（錒系元素）
鑪（過渡金屬）
𨧀（過渡金屬）
𨭎（過渡金屬）
𨨏（過渡金屬）
𨭆（過渡金屬）
䥑（未知特性）
鐽（未知特性）
錀（未知特性）
鎶（過渡金屬）
Uut（未知特性）
Fl（未知特性）
Uup（未知特性）
Lv（未知特性）
Uus（未知特性）
Uuo（未知特性）
 
  矽 ← 磷 → 硫
外觀
無色、蠟狀白、黃、深紅、紅、紫或黑

由左而又分別是:蠟狀白磷(黃色切面), 顆粒狀紅磷,塊狀紅磷、紫磷
概況
名稱·符號·序數 磷（phosphorus）·P·15
元素類別 非金屬
族·週期·區 15·3·p
標準原子質量 30.973762（2）
電子排布

[氖] 3s2 3p3
2, 8, 5

磷的電子層（2, 8, 5）
歷史
發現 亨尼格·布蘭德（1669年）
確認其為一元素者 安東萬·拉瓦節[1] (1777)
物理性質
物態 固態
密度 （接近室溫）
(白磷) 1.823, (紅磷) ≈ 2.2 – 2.34, (紫磷) 2.36, (黑磷) 2.69 g·cm−3
熔點 (白磷) 44.2 °C, (黑磷) 610 °C
昇華點 (紅磷) ≈ 416 – 590  °C, (紫磷) 620 °C
沸點 (白磷) 280.5 °C
熔化熱 (白磷) 0.66 kJ·mol−1
汽化熱 (白磷) 12.4 kJ·mol−1
比熱容 (白磷)
23.824 J·mol−1·K−1

蒸汽壓（(白磷)）

壓（Pa） 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫（K） 279 307 342 388 453 549
蒸汽壓（(紅磷, 沸點 431 °C)）
壓（Pa） 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫（K） 455 489 529 576 635 704
原子性質
氧化態 5, 4, 3, 2[2], 1[3], −1, −2, −3
（弱酸性氧化物）
電負性 2.19（鮑林標度）
電離能

第一：1011.8 kJ·mol−1
第二：1907 kJ·mol−1
第三：2914.1 kJ·mol−1

（更多）
范德華半徑 180 pm
雜項
晶體結構

simple triclinic

 
磁序 (白，紅，紫，黑) 抗磁性[4]
熱導率 (白磷) 0.236, (黑磷) 12.1 W·m−1·K−1
體積模量 (白磷) 5, (紅磷) 11 GPa
CAS號 7723-14-0
最穩定同位素

主條目：磷的同位素

同位素豐度半衰期方式能量（MeV）產物
31P 100% 31P帶16個中子穩定
32P syn 14.28 天 β− 1.709 32S
33P syn 25.3 天 β− 0.249 33S

磷是一種化學元素，它的化學符號是P，它的原子序數是15。

 

 

性狀[編輯]

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。 磷化氫燃燒的火叫鬼火。

單質磷的同素異形體[編輯]

  • 黑磷（金屬磷）
    • 化學結構類似石墨，因此可導電。
    • 化學式一般寫為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。放置一段時間部份表面白磷會形成紅磷，使白磷變成淡黃色。不溶於水，但可溶於苯、乙醚，需保存於水中。有特臭，劇毒。比重1.83，熔點44.4，沸點287度。可作武器，吸入人體會燃燒形成磷酸酐，造成呼吸道及肺部灼傷，磷酸酐溶於水形成磷酸，具強脫水性，使呼吸道及肺部脫水。
  • 紅磷（赤磷）
    • 化學結構為巨型共價分子。
    • 化學式一般寫為P。
    • 鮮紅色粉末，無毒，比重2.296，熔點725度，是黃磷於壓力下稀有氣體中加熱8-10日而成，白磷隔除空氣加熱至250度可得紅磷。
  • 紫磷
    • 化學結構為層狀，但與黑磷不同。
    • 化學式一般寫為P。

化學性質[編輯]

磷可以在空氣中燃燒，生成大量五氧化二磷白煙：4P+5O2→2P2O5。

在有催化劑存在的情況下，白磷、紅磷和水經過幾步反應生成H3PO4、H2及很少量的H3PO3和PH3： P4(l)+16H2O(l)=4H3PO4(85%)+10H2(g)[5]

發現[編輯]

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裡可以製得「金屬之王」黃金，於是抱著圖謀發財的目的，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」，這就是今日稱之為白磷的物質。波蘭特對制磷之法，起初極守秘密，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秘密的製法，終於探知這種所謂發光的物質，是由尿裡提取出來的，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，放置在地窯里，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為白色蠟狀的固體。後來，他為介紹磷，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，英國化學家羅伯特·波義耳差不多與孔克爾同時，用與他相近的方法也製得了磷。波義耳的學生漢克維茨（Codfrey·Hanckwitz）曾用這種方法在英國製得較大量的磷，作為商品運到歐洲其他國家出售。他在1733年曾發表論文，介紹製磷的方法，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[編輯]

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Phosphorus，原指「啟明星」，意為「光亮」。而在中文裡，磷的本義是薄石。

分布[編輯]

磷在地殼中的含量為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[編輯]

磷的現代製法是將磷酸鈣與砂（主要成分為二氧化矽）及焦炭一起放在電爐中加熱。為使反應式易於理解，可寫成兩步如下：

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

同位素[編輯]

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[編輯]

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 Phosphoric acid2.svg ３
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[編輯]

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[編輯]

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為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症，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症，使血液中血鈣降低導致骨質疏鬆。

參考[編輯]

  1. ^ cf. "Memoir on Combustion in General" Mémoires de l'Académie Royale des Sciences 1777, 592–600. from Henry Marshall Leicester and Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry 1400–1900 (New York: McGraw Hill, 1952)
  2. ^ webelements
  3. ^ Ellis, Bobby D.; MacDonald, Charles L. B. Phosphorus(I) Iodide: A Versatile Metathesis Reagent for the Synthesis of Low Oxidation State Phosphorus Compounds. Inorganic Chemistry. 2006, 45 (17): 6864–74. doi:10.1021/ic060186o. PMID 16903744. 
  4. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R.., CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th, Boca Raton (FL): CRC Press. 2005, ISBN 0-8493-0486-5 
  5. ^ 無機化學叢書.第四卷.P195.張青蓮 主編

外部連結[編輯]

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