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性狀

磷 是一種易起化學(xué)反應(yīng)的、有毒的氮族非金屬元素。它的化學(xué)反應(yīng)活性和毒性取決于形態(tài)不同而有所區(qū)別。

磷化氫燃燒的火叫鬼火。

單質(zhì)磷的同素異形體

黑磷（金屬磷）

白磷（黃磷）

紅磷（赤磷）

紫磷

化學(xué)性質(zhì)

磷可以在空氣中燃燒，生成大量五氧化二磷白煙：4P+5O 2 →2P 2 O 5 。

在有催化劑存在的情況下，白磷、紅磷和水經(jīng)過(guò)幾步反應(yīng)生成H 3 PO 4、H 2及很少量的H 3 PO 3和PH 3： P 4(l) +16H 2 O (l) =4H 3 PO 4(85%) +10H 2(g)

發(fā)現(xiàn)

在化學(xué)史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)磷元素的人，當(dāng)推十七世紀(jì)的一個(gè)德國(guó)漢堡商人波蘭特（Henning Brand，約1630年~約1710年）。他是一個(gè)相信煉金術(shù)的人，由于他曾聽(tīng)傳說(shuō)從尿里可以制得“金屬之王”黃金，于是抱著圖謀發(fā)財(cái)?shù)哪康?，便用尿作了大量?shí)驗(yàn)。1669年，他在一次實(shí)驗(yàn)中，將砂、木炭、石灰等和尿混合，加熱蒸餾，雖沒(méi)有得到黃金，而竟意外地得到一種十分美麗的物質(zhì)，它色白質(zhì)軟，能在黑暗的地方放出閃爍的亮光，于是波蘭特給它取了個(gè)名字，叫“冷光”，這就是今日稱之為白磷的物質(zhì)。波蘭特對(duì)制磷之法，起初極守秘密，不過(guò)，他發(fā)現(xiàn)這種新物質(zhì)的消息立刻傳遍了德國(guó)。

德國(guó)化學(xué)家孔克爾曾用盡種種方法想打聽(tīng)出這一秘密的制法，終于探知這種所謂發(fā)光的物質(zhì)，是由尿里提取出來(lái)的，于是他也開(kāi)始用尿做試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)苦心摸索，終于在1678年也告成功。他是把新鮮的尿蒸餾，待蒸到水分快干時(shí)，取出黑色殘?jiān)胖迷诘馗G里，使它腐爛，經(jīng)過(guò)數(shù)日后，他將黑色殘?jiān)〕?，與兩倍于“尿渣”重的細(xì)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，繼用大火干餾，及至尿中的揮發(fā)性物質(zhì)完全蒸發(fā)后，磷就在收容器中凝結(jié)成為白色蠟狀的固體。后來(lái)，他為介紹磷，曾寫過(guò)一本書，名叫《論奇異的磷質(zhì)及其發(fā)光丸》。

在磷元素的發(fā)現(xiàn)上，英國(guó)化學(xué)家羅伯特·波義耳差不多與孔克爾同時(shí)，用與他相近的方法也制得了磷。波義耳的學(xué)生漢克維茨（Codfrey Hanckwitz）曾用這種方法在英國(guó)制得較大量的磷，作為商品運(yùn)到歐洲其他國(guó)家出售。他在1733年曾發(fā)表論文，介紹制磷的方法，不過(guò)說(shuō)得十分含糊，以后，又有人從動(dòng)物骨質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了磷。

名稱由來(lái)

由于單質(zhì)磷在空氣中會(huì)自燃或緩慢氧化而放熱發(fā)光，因此磷的拉丁文名稱 Phosphorum 來(lái)源于希臘文 Φωσφ?ρο? 的拉丁化，原指“啟明星”，意為“光亮”。而在中文里，磷的本字為粦，根據(jù)《博物志》記載，“戰(zhàn)鬬死亡之處，有人馬血，積中為粦，著地入艸木，如霜露不可見(jiàn)。有觸者，著人體后有光，拂拭即散無(wú)數(shù)，又有吒聲如鬻豆。舛者，人足也。言光行著人?！笨梢?jiàn)上部"米"字乃代表鬼火之"炎"字轉(zhuǎn)寫，"舛"字則指人足部，后加石字偏旁以作為元素性質(zhì)之辨。 此與"磷"之原來(lái)諸義皆有所不同，如司馬相如在作賦時(shí)將其與"嶙"、"粼"混用，或者玉篇中記載為云母之意。

分布

磷在地殼中的含量為0.09%。磷不以單質(zhì)存在，通常在磷酸鹽中天然存在，尤其是磷灰石。磷也存在于生物體當(dāng)中，是原生質(zhì)的基本成分。

制備

磷的現(xiàn)代制法是將磷酸鈣與砂（主要成分為二氧化硅）及焦炭一起放在電爐中加熱。為使反應(yīng)式易于理解，可寫成兩步如下：

Ca 3 (PO 4 ) 2 +3SiO 2 →3CaSiO 3 +P 2 O 5

P 2 O 5 +5C→2P+5CO

同位素

已發(fā)現(xiàn)磷的同位素共有13種，包括磷27至磷39，其中只有磷31是穩(wěn)定的，其他同位素都帶有放射性。

化合物

含氧酸

磷的含氧酸非常豐富，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且大多具有商業(yè)價(jià)值。這些含氧酸都有和氧相連的氫原子，可以體現(xiàn)酸性，也有些有不體現(xiàn)酸性的直接連在磷上的氫原子?？v然許多磷的含氧酸已經(jīng)被合成，但僅有以下幾種是較常見(jiàn)的。其中的三種——次磷酸、亞磷酸和磷酸尤為重要。

磷（V）化合物

含氧化合物

最常見(jiàn)的磷化合物是磷酸鹽（PO 4 ），它是一個(gè)呈四面體的陰離子。 其一個(gè)很重要的作用是用作化肥。磷酸根離子是（正）磷酸的共軛堿。磷酸是一個(gè)三元酸，所以它可以逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵氯N共軛堿：

磷酸及其衍生物有聚合成鏈或環(huán)而形成P-O-P鍵的傾向。目前已知的聚磷酸衍生物已經(jīng)有很多，比如ATP。它們通過(guò)磷酸氫鹽（例如HPO 4 和H 2 PO 4 ）脫水得到。例如，下列縮合反應(yīng)在工業(yè)上非常廣泛地用于生產(chǎn)三磷酸鈉（俗稱五鈉）：

十氧化四磷（P 4 O 10 ）是磷酸的酸酐。它是白色的固體，與水反應(yīng)非常劇烈。

PCl 5 和PF 5 兩種化合物具有共同點(diǎn)：它們都較不穩(wěn)定，且都是白色或淺色的。PCl 5 和PF 5 的空間構(gòu)型都是五角雙錐，并且它們都是路易斯酸。后者可以形成PF 6 離子，它和SF 6 互為等電子體。至于另外兩種磷的鹵化物PBr 5 和PI 5 都是極不穩(wěn)定的。而磷最主要的鹵氧化物是三氯氧磷（POCl 3 ），它的空間構(gòu)型是四面體型的。

以往一直認(rèn)為磷（V）化合物中磷的d軌道參與了雜化。然而經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)大量計(jì)算，事實(shí)并非如此：磷只用了s和p軌道雜化 。這可用分子軌道理論來(lái)解釋。

含硫化合物

磷酸根中的氧可以被硫取代，如硫代磷酸。

多種硫化磷也是已知的。

用途

磷可用于安全火柴、煙花、燃燒彈和化肥，還可以保護(hù)金屬表面免于腐蝕。

磷酸的用途也十分廣泛。

對(duì)人體的影響

磷是骨骼和牙齒的構(gòu)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(nèi)代謝平衡，在調(diào)節(jié)能量代謝過(guò)程中發(fā)揮重要作用。它是生命物質(zhì)核苷酸的基本成分。它參與體內(nèi)的酸堿平衡的調(diào)節(jié)，參與體內(nèi)脂肪的代謝。

磷缺乏可以出現(xiàn)低磷血癥，引起紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板的異常，軟骨病。磷過(guò)多將導(dǎo)致高磷血癥，使血液中血鈣降低導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。

參考文獻(xiàn)

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