Φωσφόρος (Ρ), μη μεταλλικό χημικό στοιχείο της οικογένειας αζώτου (Ομάδα 15 [Va] του περιοδικού πίνακα) που σε θερμοκρασία δωματίου είναι ένα άχρωμο, ημιδιαφανές, μαλακό, κηρώδες στερεό που λάμπει στο σκοτάδι.
Ιδιότητες στοιχείου
| ατομικός αριθμός | 15 |
|---|---|
| ατομικό βάρος | 30.9738 |
| σημείο τήξης (λευκό) | 44,1 ° C (111,4 ° F) |
| σημείο βρασμού (λευκό) | 280 ° C (536 ° F) |
| πυκνότητα (λευκό) | 1,82 γραμμάρια / cm 3 στους 20 ° C (68 ° F) |
| καταστάσεις οξείδωσης | −3, +3, +5 |
| διαμόρφωση ηλεκτρονίων | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
Ιστορία
Οι Άραβες αλχημιστές του 12ου αιώνα μπορεί να έχουν απομονωθεί τυχαία στοιχειακό φωσφόρο, αλλά τα αρχεία είναι ασαφή. Ο Φώσφορος φαίνεται να ανακαλύφθηκε το 1669 από τον Hennig Brand, έναν Γερμανό έμπορο του οποίου το χόμπι ήταν η αλχημεία. Η μάρκα επέτρεψε να σταθούν 50 κουβάδες ούρων έως ότου απογοητεύσουν και «εκτρέφουν σκουλήκια». Στη συνέχεια έβρασε τα ούρα σε πάστα και το θερμάνθηκε με άμμο, αποστάζοντας έτσι στοιχειακό φωσφόρο από το μείγμα. Ο Brand ανέφερε την ανακάλυψή του σε μια επιστολή προς τον Gottfried Wilhelm Leibniz και, στη συνέχεια, τις επιδείξεις αυτού του στοιχείου και την ικανότητά του να λάμπει στο σκοτάδι, ή «φωσφορίζω», ενθουσιασμένο δημόσιο ενδιαφέρον. Ο φωσφόρος, ωστόσο, παρέμεινε χημική περιέργεια μέχρι περίπου έναν αιώνα αργότερα, όταν αποδείχθηκε ότι ήταν συστατικό των οστών. Η πέψη των οστών με νιτρικό ή θειικό οξύ σχηματίστηκε φωσφορικό οξύ, από το οποίο ο φώσφορος μπορούσε να αποσταχθεί με θέρμανση με κάρβουνο. Στα τέλη του 1800 ο James Burgess Readman του Εδιμβούργου ανέπτυξε μια μέθοδο ηλεκτρικού κλιβάνου για την παραγωγή του στοιχείου από φωσφορικό βράχο, η οποία είναι ουσιαστικά η μέθοδος που χρησιμοποιείται σήμερα.
Εμφάνιση και κατανομή
Ο φωσφόρος είναι ένα πολύ ευρέως κατανεμημένο στοιχείο - το 12ο πιο άφθονο στο crustEarth's, στο οποίο συμβάλλει περίπου 0,10 τοις εκατό κατά βάρος. Η κοσμική του αφθονία είναι περίπου ένα άτομο ανά 100 άτομα πυριτίου, το πρότυπο. Η υψηλή χημική αντιδραστικότητά του διασφαλίζει ότι δεν εμφανίζεται στην ελεύθερη κατάσταση (εκτός από μερικούς μετεωρίτες). Ο φωσφόρος εμφανίζεται πάντα ως το φωσφορικό ιόν. Οι κύριες συνδυασμένες μορφές στη φύση είναι τα φωσφορικά άλατα. Έχει βρεθεί ότι περίπου 550 διαφορετικά μέταλλα περιέχουν φωσφόρο, αλλά, από αυτά, η κύρια πηγή φωσφόρου είναι η σειρά απατίτη στην οποία υπάρχουν ιόντα ασβεστίου μαζί με φωσφορικά ιόντα και μεταβλητές ποσότητες ιόντων φθορίου, χλωριδίου ή υδροξειδίου, σύμφωνα με τον τύπο [Ca 10 (PO 4) 6 (F, Cl ή OH) 2]. Άλλα σημαντικά ανόργανα άλατα φωσφόρου είναι τα κυματοειδή και vivianite. Συνήθως, τέτοια άτομα μετάλλου όπως το μαγνήσιο, το μαγγάνιο, το στρόντιο και ο μόλυβδος υποκαθιστούν το ασβέστιο στο ορυκτό, και τα πυριτικά, θειικά, vanadate και παρόμοια ανιόντα υποκαθιστούν τα φωσφορικά ιόντα. Πολλές μεγάλες ιζηματογενείς εναποθέσεις φθοροαπατίτη βρίσκονται σε πολλά μέρη της Γης. Το φωσφορικό σμάλτο των οστών και των δοντιών είναι υδροξυαπατίτης. (Η αρχή της μείωσης της φθοράς των δοντιών με φθορίωση εξαρτάται από τη μετατροπή του υδροξυαπατίτη σε σκληρότερο, πιο ανθεκτικό στη φθορά φθοροαπατίτη.)
Η κύρια εμπορική πηγή είναι ο φωσφορίτης ή ο φωσφορικός βράχος, μια ακάθαρτη τεράστια μορφή απατίτη που φέρει ανθρακικό άλας. Οι εκτιμήσεις του συνολικού φωσφορικού βράχου στο φλοιό της Γης είναι περίπου 65.000.000.000 τόνοι, εκ των οποίων το Μαρόκο και η Δυτική Σαχάρα περιέχουν περίπου 80 τοις εκατό. Αυτή η εκτίμηση περιλαμβάνει μόνο μετάλλευμα που είναι αρκετά πλούσιο σε φωσφορικό άλας για μετατροπή σε χρήσιμα προϊόντα με τις παρούσες μεθόδους. Υπάρχουν επίσης τεράστιες ποσότητες υλικού χαμηλότερης περιεκτικότητας σε φωσφόρο.
Το μοναδικό φυσικά ισότοπο του φωσφόρου είναι εκείνο της μάζας 31. Τα άλλα ισότοπα από τη μάζα 24 έως τη μάζα 46 έχουν συντεθεί με κατάλληλες πυρηνικές αντιδράσεις. Όλα αυτά είναι ραδιενεργά με σχετικά μικρό χρόνο ημιζωής. Το ισότοπο μάζας 32 έχει χρόνο ημιζωής 14.268 ημερών και έχει αποδειχθεί εξαιρετικά χρήσιμο σε μελέτες ιχνηλάτη που περιλαμβάνουν την απορρόφηση και την κίνηση φωσφόρου σε ζωντανούς οργανισμούς.
