磷

第15號化學元素,符號P。處于元素周期表的第三周期、第VA族。磷存在于人體所有細胞中,是維持骨骼和牙齒的必要物質,幾乎參與所有生理上的化學反應。磷還是使心髒有規律地跳動、維持腎髒正常機能和傳達神經刺激的重要物質。沒有磷時,煙酸(又稱為維生素B3)不能被吸收;磷的正常機能需要維生素(維生素食品) D 和鈣(鈣食品)來維持。

磷被首次發現存在于恆星爆炸後的宇宙殘餘物裏。對超新星殘餘物仙後座A的最新觀測揭示了磷存在的最新證據。它是在深空發現的兩大元素之一,或可能給科學家提供有關生命在宇宙裏的可能性的線索。

  • 中文名稱
  • 化學式
    P
  • CAS登錄號
    7723-14-0
  • 熔    點
    280ºC
  • 危險性符號
    F:易燃物質 
  • 外    觀
    紫紅色粉末
  • 別    稱
    紅磷,紅磷,Phosphorus red
  • 危險性描述
    R11/16:非常易燃,與氧化物質混合會爆炸
  • 分子量
    30.973762
  • 沸    點
    590℃
  • 應    用
    製造火柴、煙火,製取磷酸及磷化合物的原料,還用于滅鼠葯等
  • 英文名
    Phosphorus
  • 閃    點
    30ºC
  • EINECS登錄號
    231-768-7
  • 水溶性
    不溶于水
  • 安全性描述
    S7/61 :保持容器緊密封閉,避免排放到環境中。 
  • 危險品運輸編號
    UN1381/1338/2447

​基本簡介

音:lín;

磷

筆畫數:17;   部首:石;

英文名稱:phosphorus

--------------

元素名稱:磷 原子序數:15,第三周期,第15族(VA族元素、 氮族)

元素符號:P

元素相對原子質量:30.97

晶體結構:晶胞為簡單立方晶胞。原子體積:(立方釐米/摩爾) 17.0立方釐米/摩爾

元素在太陽中的含量:7 ppm

元素在海水中的含量: 0.0015ppm

地殼中含量:1000ppm

密度、硬度:白磷:1823 kg/立方米,NA

紅磷:2340 kg/立方米,NA

黑磷:2670 kg/立方米,NA

顏色、外表:無色、紅色、銀白色

CAS號:7723-14-0

原子結構

元素信息

原子體積/cm3/mol: 17

共價半徑:106pm

外圍電子層排布:3s2 3p3

磷

電子在每能級的排布:2,8,5

核電荷數:15

電子層:K-L-M

原子量:30.973762g/mol

原子半徑:100/98 pm

範德華半徑:180 pm

晶體結構:單斜晶體

電子構型: 1s2 2s2p6 3s²3p3

離子半徑: 0.38

氧化態: ±3,5,4

白磷是分子晶體,立方晶系,分子間靠範德華力結合,分子式P4,4個磷原子位于四面體的四個頂點。

紅磷的結構目前還不十厘清楚,有人認為紅磷是鏈狀結構。

發現

1669 在德國,漢堡,由 Hennig Brandt 發現。

來源

以磷酸鹽礦存在于自然界。

用途

用于製造磷肥、火柴、煙火、殺蟲劑、牙膏和除垢劑。

氧化態:

Main P+5

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

化學鍵能:(kJ /mol)

P-H 328

P-O 360

P=O 585

P-F 490

P-Cl 319

P-P 198

熱導率: W/(m·K)

(white) 0.236

晶胞參數:a = 1145 pm

磷

b = 550.3 pm

c = 1126.1 pm

α = 71.840°

β = 90.370°

γ = 71.560°

電離能 (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

同位素

已發現的共有23種:包括從磷24到磷46。其中隻有磷31最為穩定。其它同位素都具有放射性,其中磷32、磷33的半衰期在10d內,其餘的都為極不穩定的放射性同位素。

符號質子中子質量(u)半衰期原子核自旋相對豐度相對豐度的變化量
24P15924.03435(54)#
(1+)#

25P151025.02026(21)#<30 ns(1/2+)#

26P151126.01178(21)#43.7(6) ms(3+)

27P151226.999230(28)260(80) ms1/2+

28P151327.992315(4)270.3(5) ms3+

29P151428.9818006(6)4.142(15) s1/2+

30P151529.9783138(3)2.498(4) min1+

31P151630.97376163(20)穩定1/2+1.0000
32P151731.97390727(20)14.263(3) d1+

33P151832.9717255(12)25.34(12) d1/2+

34P151933.973636(5)12.43(8) s1+

35P152034.9733141(20)47.3(7) s1/2+

36P152135.978260(14)5.6(3) s4-#

37P152236.97961(4)2.31(13) s1/2+#

38P152337.98416(11)0.64(14) s


39P152438.98618(11)190(50) ms1/2+#

40P152539.99130(15)153(8) ms(2-,3-)

41P152640.99434(23)100(5) ms1/2+#

42P152742.00101(48)48.5(15) ms


43P152843.00619(104)36.5(15) ms1/2+#

44P152944.01299(75)#18.5(25) ms


45P153045.01922(86)#8# ms [>200 ns]1/2+#

46P153146.02738(97)#4# ms [>200 ns]


備註:畫上#號的資料代表沒有經過實驗的證明,隻是理論推測而已,而用括弧括起來的代表資料不確定性。

磷的同素異形體

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,于黑暗中能發光。有特臭,劇毒。密度1.83克/立方釐米,熔點44.4,沸點287度。

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,密度2.296克/立方釐米,熔點725度,是黃磷于壓力下稀有氣體中加熱8-10日而成

紫磷

化學結構為層狀,但與黑磷不同。

化學式一般寫為P。

名稱由來

由于單質磷在空氣中會自燃而發光,因此在英語中,磷來源于希臘語中的Phosphoros,原指“啓明星”,意為“光亮”。而在中文裏,磷的本義是薄石。

歷史簡介

磷的第一次製取是由 Hennig Brandt在漢堡(德國西北部一城市)于1669年完成的,他蒸發尿液並加熱殘渣直到它變為紅熱,于是蒸餾得到磷蒸汽,然後他用水冷凝來收集。Brandt保留著他發現的秘密,以為自己發現了點金石,它能把基本材料變成金子。當他沒錢後,他把磷賣給了Daniel Kraft,他在歐洲各地包括倫敦展示它,Robert Boyle它非常著迷。他發現了它是如何製造的並系統的對它進行研究。(他的助手Ambrose Godfrey建立了自己的業務,製造並出售磷而變得富有。)

當意識到骨頭就是磷酸鈣,而且能用于製作磷後,其套用變得更為廣泛了。在19世紀,火柴製造商確保了一個現成的市場。

元素描述

單質磷有幾種同素異形體。其中,白磷或黃磷是無色或淡黃色的透明結晶固體。密度1.82克/立方釐米。熔點44.1℃,沸點280℃,著火點是40℃。放于暗處有磷光發出。有惡臭。劇毒。白磷幾乎不溶于水,易溶解與二硫化碳溶劑中.在高壓下加熱會變為黑磷,其密度2.70克/立方釐米,略顯金屬性。電離能為10.486電子伏特。一般不溶于普通溶劑中。白磷經放置或在400℃隔絕空氣加熱數小時可轉化為紅磷。紅磷是紅棕色粉末,無毒,密度2.34克/立方釐米,熔點59℃(在43atm下,熔點是590℃,升華溫度416℃),沸點200℃,著火點240℃。不溶于水。在自然界中,磷以磷酸鹽的形式存在,是生命體的重要元素。存在于細胞、蛋白質骨骼和牙齒中。在含磷化合物中,磷原子通過氧原子而和別的原子或基團相聯結。

磷

元素來源:

單質磷是由磷酸鈣、石英砂和碳粉的混合物在電弧爐中熔燒或蒸餾尿液而製得。

元素用途:

白磷用于製造磷酸、燃燒彈和煙霧彈。紅磷用于製造農葯和安全火柴。

葯物分析

磷的測定—分光光度法

套用範圍:該方法採用分光光度法測定甘油磷酸磷註射液中磷的含量。

該方法適用于甘油磷酸磷註射液。

方法原理:供試品經水稀釋,置瓷坩堝中,加氧化鋅後置電爐上炭化,在600℃熾灼1小時,冷卻至室溫,加水和鹽酸,加熱煮沸溶解,轉移並加水稀釋,再鉬酸銨溶液、0.5%對苯二酚溶液1mL及50%醋酸鈉溶液,並用水稀釋,置紫外可見分光光度計,于720nm波長處測定吸收度,計算出其含量。

試劑:1. 磷酸二氫鉀

2. 鉬酸銨溶液

3. 0.5%對苯二酚溶液

4. 50%醋酸鈉溶液

5. 氧化鋅

6. 鹽酸

儀器設備:紫外可見分光光度計

試樣製備:1.鉬酸銨溶液

稱取鉬酸銨5g,加5%(g/mL)硫酸溶液溶解,並稀釋至100mL。

2. 0.5%對苯二酚溶液

稱取對苯二酚0.5g,加0.25%(g/mL)硫酸溶液溶解,並稀釋至100mL,臨用新製。

3.對照品溶液的製備

精密稱取在105℃幹燥2小時的磷酸二氫鉀136.09mg,置100mL量瓶中,加水稀釋至刻度,搖勻,精密量取10mL,置100mL量瓶中,加水稀釋至刻度,搖勻,即得對照品溶液。

4. 供試品溶液的製備

精密量取供試品5mL,置50mL量瓶中,加水稀釋至刻度,搖勻,精密量取1mL置瓷坩堝中,加氧化鋅1g,置電爐上炭化,在600℃熾灼1小時,冷卻至室溫,加水5mL,加鹽酸5mL,加熱煮沸溶解,轉移至100mL量瓶中,加水稀釋至刻度,搖勻,即得供試品溶液。

註:“精密稱取”系指稱取重量應準確至稱取重量的千分之一。“精密量取”系指量取體積的準確度應符合國家標準中對該體積移液管的精度要求。

操作步驟:精密量取對照品溶液與供試品溶液各5mL,分別置25mL量瓶中,加鉬酸銨溶液1mL與0.5%對苯二酚溶液1mL。再加50%醋酸鈉溶液3mL,並用水稀釋至刻度,搖勻,照紫外可見分光光度法,于波長720nm處測定吸收度。

註:分光光度法應以配製供試品的同批溶劑為對照,採用1cm的石英吸收池。以吸收度最大的波長作為測定波長,一般供試品的吸收度讀數,以在0.3-0.7之間的誤差較小。儀器的狹縫波頻寬度應小于供試品吸收帶的半寬度,否則測得的吸收度偏低。狹縫寬度的選擇,應以減少狹縫寬度時供試品的吸收度不再增加為準。由于吸收池和溶劑本身可能有空白吸收,因此測定供試品的吸收度後應減去空白讀數,再計算含量。

發現

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)。他是一個相信煉金術的人,由于他曾聽傳說從尿裏可以製得“金屬之王”黃金,于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,于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。波蘭特對製磷之法,起初極守秘密,不過,他發現這種新物質的訊息立刻傳遍了德國。

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,終于探知這種所謂發光的物質,是由尿裏提取出來的,于是他也開始用尿做試驗,經過苦心摸索,終于在1678年也告成功。他是把新鮮的尿蒸餾,待蒸到水分快幹時,取出黑色殘渣,放置在地窯裏,使它腐爛,經過數日後,他將黑色殘渣取出,與兩倍于“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,繼用大火幹餾,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。

磷

磷廣泛存在于動植物體中,因而它最初從人和動物的尿以及骨骼中取得。這和古代人們從礦物中取得的那些金屬元素不同,它是第一個從有機體中取得的元素。最初發現時取得的是白磷,是白色半透明晶體,在空氣中緩慢氧化,產生的能量以光的形式放出,因此在暗處發光。當白磷在空氣中氧化到表面積聚的能量使溫度達到40℃時,便達到白磷的燃點而自燃。所以白磷曾在19世紀早期被用于火柴的製作中,但由于當時白磷的產量很少而且白磷有劇毒,使用白磷製成的火柴極易著火,效果倒是很好,可是不安全,而且常常會發生自燃,所以很快就不再使用白磷製造火柴。到1845年,奧地利化學家施勒特爾發現了紅磷,確定白磷和紅磷是同素異形體。由于紅磷無毒,在240℃左右著火,受熱後能轉變成白磷而燃燒,于是紅磷成為製造火柴的原料,一直沿用至今。

是拉瓦錫首先把磷列入化學元素的行列。他燃燒了磷和其他物質,確定了空氣的組成成分。磷的發現促進了人們對空氣的認識。

磷的拉丁名稱phosphorum有希臘文phos(光)和phero(攜帶)組成,也就是“發光物”的意思,元素符號是P。

另外,我們常說的的“鬼火”是P2H4氣體在空氣中自動燃燒的現象。

磷,原子序數15,原子量30.973762,元素名來自希臘文,原意是“發光物”。1669年德國科學家布蘭德從尿中製得。磷在地殼中的含量為0.118%。自然界中含磷的礦物有磷酸鈣、磷輝石等,磷還存在于細胞、蛋白質、骨骼中。天然的磷有一種穩定同位素:磷31。

磷有白磷、紅磷、黑磷三種同素異構體。白磷又叫黃磷,為白色至黃色蠟性固體,熔點44.1°C,沸點280°C,密度1.82克/釐米&sup3;。白磷活性很高,必須儲存在水裏,人吸入0.1克白磷就會中毒死亡。白磷在隔絕空氣的條件下,加熱到260°C或在光照下就會轉變成紅磷,而紅磷在加熱到416°C變成蒸汽之後冷凝就會變成白磷。紅磷無毒,加熱到240°C以上才著火。在高壓下,白磷可轉變為黑磷,它具有層狀網路結構,能導電,是磷的同素異形體中最穩定的。如果氧氣不足,在潮濕情況下,白磷氧化很慢,並伴隨有磷光現象。白磷可溶于熱的濃鹼溶液,生成磷化氫和次磷酸二氫鹽;幹燥的氯氣與過量的磷反應生成三氯化磷,過量的氯氣與磷反應生成五氯化磷。磷在充足的氧氣中燃燒可生成五氧化二磷,如果氧氣不足則生成三氧化二磷。

磷

約三分之二的磷用于磷肥。磷還用于製造磷酸、煙火、燃燒彈、殺蟲劑等。三聚磷酸鹽用于合成洗滌劑。

分布

磷在生物圈內的分布很廣泛,地殼含量豐富列前10位,在海水中濃度屬第2類。廣泛存在于動植物組織中,也是人體含量較多的元素之一,稍次于鈣排列為第六位。約佔人體重的1%,成人體內約含有600-900g的磷。體內磷的85.7%集中于骨和牙,其餘散在分布于全身各組織及體液中,其中一半存在于肌肉組織。它不但構成人體成分,且參與生命活動中非常重要的代謝過程,是機體很重要的一種元素。

食物來源

磷在食物中分布很廣,無論動物性食物或植物性食物,在其細胞中,都含有豐富的磷,動物的乳汁中也含有磷,所以磷是與蛋白質並存的,瘦肉、蛋、奶、動物的肝、腎含量都很高,海帶、紫菜、芝麻醬、花生、幹豆類、堅果粗糧含磷也較豐富。但糧谷中的磷為植酸磷,不經過加工處理,吸收利用率低

代謝吸收磷的吸收部位在小腸,其中以十二指腸及空腸部位吸收最快,回腸較差。磷的吸收分為通過載體需能的主動吸收和擴散被動吸收兩種機製。磷的代謝過程與鈣相似,體內的磷平衡取決于體內和體外環境之間磷的交換。磷的主要排泄途徑是經腎髒。未經腸道吸收的磷從糞便排出,這部分平均約佔機體每日攝磷量的30%,其餘70%經由腎以可溶性磷酸鹽形式排出,少量也可由汗液排出。

磷

需要人群

甲狀腺功能亢進的人需要補充磷脂。

生理需要

成人適宜攝入量為700mg/d(毫克/天)。

過量表現

骨質疏松易碎、牙齒蛀蝕、各種鈣缺乏症狀日益明顯、精神不振甚至崩潰,破壞其他礦物質平衡。高磷血症。

攝取提示

因為人類食物中含有豐富的磷,故人類營養性的磷缺乏很少見,中國人不缺乏,已經過量並幹擾鈣的吸收。

磷缺乏症

食物中有很豐富的磷,故磷缺乏是少見的,磷攝入或吸收的不足可以出現低磷血症,引起紅細胞、白細胞、血小板的異常,軟骨病;因疾病或過多的攝入磷,將導致高磷血症,使血液中血鈣降低導致骨質疏松。

生理功能

1.磷和鈣都是骨骼牙齒的重要構成材料,促成骨骼和牙齒的鈣化不可缺少的營養素。有些嬰兒因為缺少鈣和磷,常發生軟骨病或佝僂病。骨骼和牙齒的主要成分叫做磷灰石,它就是由磷和鈣組成的。人到成年時,雖然骨骼已經停止生長,但其中的鈣與磷仍在不斷更新,每年約更新20%。也就是說,每隔5年就更新一遍。可是牙齒一旦長出後,便會失去自行修復的能力。如果兒童長牙時缺鈣,牙齒就容易損壞。

磷

2.保持體內ATP代謝的平衡。

3.磷是組成遺傳物質核酸的基本成分之一,而核苷酸是生命中傳遞信息和調控細胞代謝的重要物質——核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)的基本組成單位。

4.參與體內的酸鹼平衡的調節,參與體內能量的代謝。人體中許多酶也都含有磷。碳水化合物、脂肪、蛋白質這3種含熱能的營養素在氧化時會放出熱能,但這種能量並不是一下子放出來的,這其中磷在貯存與轉移能量的過程中扮演著重要角色。

食物中的來源

人類的食物中有很豐富的磷,肌體對磷的吸收比鈣容易,因此,一般不會出現磷缺乏症。

磷攝入或吸收的不足可以出現低磷血症,引起紅細胞白細胞、血小板的異常,軟骨病;因疾病或過多的攝入磷,將導致高磷血症,使血液中血鈣降低導致骨質疏松。

幾乎所有的食物都含磷,特別是谷類和含蛋白質豐富的食物。在人類所食用的食物中,無論動物性食物或植物性食物都主要是其細胞,而細胞膜都含有豐富的磷脂(含磷和氮的類脂質,是生物體的重要組成成分,動物的腦、肝、卵等含量較多)。

所需劑量

一般國家都無明確規定;因一歲以下的嬰兒隻要能按正常要求喂養,鈣能滿足需要,磷必然也能滿足需要;一歲以上的幼兒以至成人,由于所吃食物種類廣泛,磷的來源不成問題,故實際上並無規定磷供給量的必要。一般說來,如果膳食中鈣和蛋白質含量充足,則所得到的磷也能滿足需要。

但美國對磷的供給量有一定的規定,其原則是出生至一歲的嬰兒,按鈣/磷比值為1.5:1的量供給磷;一歲以上,則按1:1的量供給磷。

元素間的影響

磷廣泛存在于動植物組織中,並與蛋白質或脂肪結合成核蛋白、磷蛋白和磷脂等,也有少量其它有機磷和無機磷化合物。除植酸形式的磷不能被機體充分吸收和利用外,其它大都能為機體利用。谷類種子中主要是植酸形式的磷,利用率很低,但當用酵母發面時,或預先將谷粒浸泡于熱水中,則可大大降低植酸磷的含量,從而提高其吸收率。若長期食用大量谷類食品,可形成對植酸的適應力,植酸磷的吸收率也可有不同程度的提高;磷的吸收,也需要維生素D。維生素D缺乏,常使血清無機磷酸鹽下降,所以佝僂病患者血鈣濃度往往正常,而血清無機磷含量較低。

物理性質

狀態:軟的白色蠟狀固體,棕紅色粉末或黑色固體。

熔 點(℃): 44.3

沸 點(℃): 280

密度(g/cm3,300K): 1.82

比 熱/J/gK : 0.77

蒸發熱/KJ/mol : 12.129

熔化熱/KJ/mol: 0.657

導電率/106/cm : 1.0E-17

導熱系數/W/cmK: 0.00235

地質資料

豐 度 滯留時間/年: 100000

太陽(相對于 H=1×1012): 3.16 × 105 海水中/p.p.m.

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

大西洋深處: 0.042 太平洋深處: 0.084

生物資料

人體中含量 肝/p.p.m.: 3 - 8.5

器官中: 肌肉/p.p.m.: 3000 - 8500

血/mg dm-3 : 345 日攝入量/mg: 900 - 19000

骨/p.p.m.: 67000 - 71000 人(70Kg)均體內總量/g: 780

植物影響

磷肥能夠促進番茄花芽分化,提早開花結果,促進幼苗根系生長和改善果實品質。缺磷時,幼芽和根系生長緩慢,植株矮小,葉色暗綠,無光澤,背面紫色。

番茄對磷的吸收以植株生長前期為高,在第一穗果實長到核桃大小時,植株吸磷量約佔全生育期90%。所以,番茄苗期不能缺磷,以免影響花芽分化。番茄吸收磷肥的能力較弱,尤其在低溫下的吸收率較低。磷肥一般作基肥,也可用0.5%磷酸二氫鉀溶液作葉面噴施,進行根外追肥。鉀在植物體內促進氨基酸蛋白質和碳水化合物的合成和運輸,對延遲植株衰老,延長結果期,增加後期產量有良好的作用。

磷通常成正磷酸鹽(磷酸氫根或磷酸二氫根)形式被植物吸收。當磷進入植物體後,大部分成為有機物,有一部分仍然保持無機鹽的形式。磷以磷酸根形式存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、輔酶、磷脂、植酸等中。磷在ATP的反應中其關鍵作用,磷在糖類代謝、蛋白質代謝、和脂肪代謝中起著重要的作用。

施磷能夠促進各種代謝正常進行,植物生長發育良好,同時提高植物的抗寒性和抗旱性。由于磷與糖類、蛋白質和脂肪的代謝和三者相互轉變都有關系,多以不論栽培糧食作物、豆類作物和油類作物都需要磷肥。 缺磷時,蛋白質合成受阻,新的細胞質和細胞核形成較少,影響細胞分裂,生長緩慢,也少,分枝或分櫱減少,植株矮小,葉片暗綠,可能是細胞生長慢,葉綠素含量相對提高。某些植物(如油菜)葉子有時呈紅色或紫色。因為缺磷阻礙了糖分運輸,也自己累了大量的糖分,有利于黃色素苷的形成。缺磷時,開花期和成熟期都延遲,產量降低,抗性減弱。

軍事用途

白磷是一種無色或者淺黃色、半透明蠟狀物質,具有強烈的刺激性,其氣味類似于大蒜,燃點極低,一旦與氧氣接觸就會燃燒,發出黃色火焰的同時散發出濃烈的煙霧。可以用來燃燒普通燃燒材料難以燃燒的物質,其特點為能夠在狹小或空氣密度不大的空間充分燃燒,一般燃燒的溫度可以達到1000度以上,足以在有效的範圍內將所有生物體消滅。白磷彈的危害性非常大,它碰到物體後不斷地燃燒,直到熄滅,因此,當它接觸到人的身體後,肉皮會被穿透,然後再深入到骨頭。

磷

白磷燃燒彈即套用此性質,是非常厲害的燃燒彈,沾到皮膚上的話很難及時去除,燃燒溫度又高,可以一直燒到骨頭,同時產生的煙霧對眼鼻刺激極大。最初美國人用它對付在太平洋諸島工事裏的日本人,非常有效。技術含量不大,現在各國軍隊基本都有。

白磷彈基本結構,就是在彈體內充填磷葯,遇空氣即開始自燃直到消耗完為止。完整的白磷彈由彈底、炮彈底塞、塑膠墊圈、起爆葯、起爆葯室、黃磷發煙罐、鋁質隔片、彈體、銷針、限位器、保險與解除保險裝置、延期雷管、拋射葯和機械時間瞬發引信組成。

例如:MK·77白磷炮彈是一種攻擊型燃燒武器,功能與噴火器相似,彈體內含有大量粘稠劑,能粘在人體和裝備上燃燒,通常用于打擊裸露或易燃目標,殺傷效果極佳,曾被1980年通過的《聯合國常規武器公約》列為違禁武器,不允許對平民或在平民區使用。盡管美國沒有簽署該公約,似乎可不受其製約,但作為一項被80多個國家所接受的國際性公約,其普遍性和合法性已毋容置疑,而美國作為國際社會的一員,理應自覺遵守,否則就會引起國際公憤,陷己于孤立境地。

白磷炮彈主要用作燃燒彈某些情況下也可代替照明彈,二戰末期各國陸軍就開始使用了,美軍似乎是放在化學迫擊炮連內.

煙幕彈中裝有白磷,當其引爆後,白磷會在空氣中迅速燃燒:4P+5O2 === ( 點燃 ) 2P2O5生成物P2O5. 後與空氣中的水分以生化學反應:P2O5+H2O====2HPO3(偏磷酸),P2O5+3H2O===2H3PO4(磷酸),這些酸液微滴與一部分未發生反應的白色小顆粒狀P2O5懸浮在空氣中便形成了煙霧。

處白磷燃燒彈作用範圍,最有效方法是全身浸入水中隔絕空氣,降低溫度。對于傷處,應立即進行外科處理(將傷處切除)。

磷

配置

磷酸鈣、石英砂(SiO2)和炭粉的混合物放在電弧爐中熔燒還原:

2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=1373——1713k=6CaSiO3+P4+10CO

把生成的磷蒸氣P4通過水面下冷卻,就得到凝固的白色固體──白磷。

該反應的本質是碳把高氧化態的磷還原成單質磷,單純的碳還原磷酸鈣的反應需要很高的溫度,加入石英砂後可大大降低反應溫度。

性質

磷至少有10種同素異形體,其中主要的是白磷、紅磷和黑磷三種。

白磷

白磷是無色而透明的晶體,遇光逐漸變黃,因而又叫黃磷。黃磷劇毒,誤食0.1g就能致死。皮膚若經常接觸到單質磷也會引起吸收中毒。白磷不溶于水,易溶于CS2中。經測定,不論在溶液中活在蒸汽狀態,磷的分子質量都相當于分子式P4。磷蒸汽熱至1073K,P4開始分解為P2。P2分子結構和N2相同。

白磷晶體是由P4分子組成的分子晶體,P4分子呈四面體構型,分子中P—P鍵長是221pm,鍵角∠PPP是60°。理論上研究認為,P—P鍵是98%3p軌道形成的鍵(3s和3d僅佔很少成分),純p軌道間的夾角應為90°,而實際僅有60°,因此P4分子中P—P鍵是受了很大應力而彎曲的鍵。其鍵能比正常無應力時的P—P鍵要弱,易于斷裂,是白磷在常溫下就有很高的化學活性。

白磷在潮濕的空氣中發生緩慢氧化作用,部分的反應能量以光能的形式放出,故在暗處可看到白磷發光。當緩慢氧化積累的能量達到燃點(313K)時便發生自燃,因此白磷通常要儲存在水中以隔絕空氣。

白磷和氧化劑反應猛烈,它在氯氣中可自燃;遇液氯或溴會發生爆炸,與冷濃硝酸反應激烈生成磷酸;在熱的濃鹼液中發生歧化反應生成磷化氫(主要是PH3,還有P2H4)和次磷酸鹽。

白磷的主要反應有

1.白磷在空氣中自燃生成氧化物。

P4+3O2==P4O6

2.白磷與鹵素單質劇烈反應,在氯氣中也能自燃生成三氯化磷和五氯化磷。

P4+6Cl2==4PCl3

P4+10Cl2==4PCl5

3.白磷能被硝酸氧化成磷酸。

3P+5HNO3+2H2O==3H3PO4+5NO↑

4.白磷溶解在熱的濃鹼中,歧化生成磷化氫和次磷酸鹽。

P4+3OH- +3H2O==PH3+3H2PO2-

5.白磷還可以把金、銀、銅和鉛從它們的鹽中取代出來,例如白磷與熱的銅鹽反應生成磷化亞銅,在冷溶液中則析出銅。

11P+15CuSO4+24H2O=△=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4

2P+5CuSO4+8H2O==5Cu+2H3PO4+5H2SO4

硫酸銅是白磷中毒的解毒劑,如不慎白磷沾到皮膚上,可用CuSO4溶液沖洗,用磷的還原性來解毒。

6.白磷可以被氫氣還原生成磷化氫。

P4+6H2==4PH3

紅磷

將白磷隔絕空氣加熱到533K就轉變為無定形紅磷。它是一種暗紅色的粉末,不溶于水、鹼和CS2中,基本無毒,其化學性質也比較穩定,雖然可與各種氧化劑反應,但不如白磷那樣猛烈,在空氣中也不自燃,加熱到673K以上才著火。若與空氣長期接觸也會極其緩慢的氧化,形成易吸水的氧化物,所以紅磷儲存在未密閉的容器中會逐漸潮解,使用前應小心用水洗滌、過濾和烘幹。

黑磷

黑磷是磷的一種最穩定的變體,但因形成它所需的活化能很高,故在一般條件下,其他變體不容易轉變為黑磷,隻有在1200MPa(12000atm)的壓力下,將白磷加熱到473K方能轉化類似石墨片狀結構的黑磷。黑磷能導電。在磷的主要三種同素異形體中,黑磷的密度最大(2.7克每立方釐米),不溶于有機溶劑,一般不易發生化學反應。

工業上用白磷來製備高純度的磷酸,生產有機磷殺蟲劑、煙幕彈等。含有少量磷青銅叫做磷青銅,它富有彈性、耐磨、抗腐蝕,用于製作軸承、閥門等。大量紅磷用于火柴生產,火柴盒側面所塗物質就是紅磷與三硫化二銻等的混合物。磷還用于製備發光二極體的半導體材料如GaASxP1-x等。

氧化物

磷的氧化物有三氧化二磷和五氧化二磷。

三氧化二磷

1.三氧化二磷的製備

磷在常溫下慢慢氧化,或在不充分的空氣中燃燒,均可生成P(III)的氧化物P4O6,常稱做三氧化二磷。

P4+3O2=P4O6

2.三氧化二磷的結構

P4O6的生成可以看成是P4分子中的P-P鍵因受到O2分子的進攻而斷開,在每個P原子間嵌入一個O原子而形成稠環分子。形成P4O6分子後,4個P原子的相對位置(正四面體的角頂)並不發生變化。

3.三氧化二磷的性質

由于三氧化二磷的分子具有似球狀的結構而容易滑動,所以三氧化二磷是有滑膩感的白色吸潮性蠟狀固體,熔點296.8K,沸點(在氮氣中)446.8K。

①三氧化二磷有很強的毒性,溶于冷水中緩慢地生成亞磷酸,它是亞磷酸酐。

P4O6+6H2O(冷)==4H3PO3

②三氧化二磷在熱水中歧化生成磷酸和放出磷化氫:

P4O6+6H2O(熱)==PH3↑+3H3PO4

③三氧化二磷易溶于有機溶劑中。

五氧化二磷

1.五氧化二磷的製備

磷在充分的氧氣中燃燒,可以生成P4O10,這個化合物常簡稱為五氧化二磷。其中P的氧化數為+5。

P4+5O2==P4O10

2.五氧化二磷的結構

在P4O6的球狀分子中,每個P原子上還有一對孤電子對,會受到O2分子的進攻,生成四個P=O雙鍵,而形成P4O10的分子。

3.五氧化二磷的性質

五氧化二磷是白色粉末狀固體,熔點693K,573K時升華。它有很強的吸水性,在空氣中很快就潮解,因此它是一種最強的幹燥劑。

五氧化二磷與水作用激烈,放出大量熱,生成P(Ⅴ)的各種含氧酸,並不能立即轉變成磷酸,隻有在HNO3存在下煮沸才能轉變成磷酸:

P4O10+6H2O==4H3P04(在HNO3與煮沸的條件下)

五氧化二磷是磷酸的酸酐。

含氧酸及其鹽

磷能生成多種氧化數的含氧酸和含氧酸鹽,以P(Ⅴ)的含氧酸和含氧酸鹽最為重要。我們主要討論:

1.磷的含氧酸分類

2.正磷酸

3.正磷酸鹽

4.復雜磷酸鹽

5.正磷酸、焦磷酸和偏磷酸的鑒別

含氧酸分類

按氧化數分類,磷可以生成以下四類含氧酸,其中P原子都是採取sp3雜化態。

+5價——H3PO4(正磷酸)、H4P2O7(焦磷酸)、H5P3O10(三磷酸)、(HPO3)n(偏磷酸)

+4價——H4P2O6(連二磷酸)

+3價——H3PO3(正亞磷酸)、H4P2O5(焦亞磷酸)、HPO2(偏亞磷酸)

+1價——H3PO2(次磷酸)

鹵化物

所有的單質鹵素都能和白磷反應,和紅磷的反應則緩慢些,它們都能生成PX3,P2X4和PX5等類型的鹵化物和混合鹵化物。

三鹵化磷

用氣態的氯和溴與白磷作用可以得到PCl3和PBr3,根據理論比值混合白磷和碘在CS2中反應可以得到PI3。三氟化磷可用三氟化砷與三氯化磷的反應製備:

PCl3+ AsF3 =PF3+AsCl3

磷也生成一些混合鹵化物如PF2Cl和PFBr2。

五鹵化磷

單質和鹵素直接反應或三鹵化物和鹵素反應可以得到五鹵化磷:

P4 +10Cl2 = 4PCl5

PF3+ Cl2 = PF3Cl2

第二種方法特別適用于製備混合鹵化物。

鹵氧化磷

五鹵化磷和過量的水直接接觸時會迅速發生水解作用,產生磷酸和氫溴酸:

PX5+4H2O= H3PO4 +5HX

如果使五鹵化磷和有限量的水作用,水解產物是氫鹵酸和鹵氧化磷(或鹵化磷先)P8X3。:

PX5 +H2O = PPX3+2HX.

鹵化氧磷是許多金屬鹵化物的非水溶劑,它們也能和許多金屬鹵化物形成配合物,如ZrCl4.2POCl3,這種配合物套用于分離Zr和Hf。

註意事項

對市場上眾多品牌的卵磷脂保健品,很多消費者會感到難以選擇,如何才能買到高品質的產品也是大家很關心的問題。

首先,要看產品的外包裝是否正規。是否明確提出了單位產品中卵磷脂的含量,含量高低也是決定價格高低和品質高低的主要因素。進口保健品產品標簽的說明書部分,必須有中文說明,而且要符合衛生部的規定,尤其是對產品的功效成分含量、保健作用、適宜人群和服用方法及服用量都必須有詳細說明。同時還要註意產品的有效期,尤其是在夏季,由于卵磷脂不耐熱,超過有效期或產品密封不良,其功效成分含量會大大降低,不能達到預期的保健效果。

其次,要選擇售後服務好的品牌。由于含有卵磷脂成份較高的食品不是普通食品,雖然沒有任何副作用,但是服用後的反應因人而異。如果沒有提供專業健康咨詢,很可能造成消費者在服用過程中,因使用原因造成事倍功半的結果。

第三,看產品本身。最好的卵磷脂產品是提取自雞蛋中的,因此如果卵磷脂食品的原料來源于雞蛋,品質自然優越,但價格也會較高;目前市場上出售的許多卵磷脂膠囊大部分來源于大豆或大豆的下腳料,因此品質參差不齊,高品質的大豆磷脂膠囊類保健品應該是棕色、澄清、透明、無任何沉淀或雜質,膠囊光滑,如果顆粒與顆粒之間有輕微粘連,略微搖晃即可分開,屬于正常現象。如果開啟包裝後發現瓶內有液體滲出,或膠囊顆粒粘連在一起,不能完整地分開或有拉絲現象,那麽這種卵磷脂產品屬于劣質產品。    

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