Kemijski element fosfor

Fosfor (P), nemetalički kemijski element porodice dušika (skupina 15 [Va] periodične tablice) koji je na sobnoj temperaturi bezbojna, poluprozirna, meka, voštana kruta tvar koja svijetli u mraku.

Svojstva elementa

atomski broj	15
atomska težina	30,9738
talište (bijelo)	44,1 ° C (111,4 ° F)
tačka ključanja (bijela)	280 ° C (536 ° F)
gustoća (bijela)	1,82 grama / cm 3 na 20 ° C (68 ° F)
oksidacijska stanja	−3, +3, +5
konfiguracija elektrona	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Povijest

Arapski alkemičari 12. stoljeća možda su slučajno izolirali elementarni fosfor, ali zapisi su nejasni. Čini se da je fosfor 1669. otkrio Hennig Brand, njemački trgovac čiji je hobi bio alkemija. Brand je ostavio 50 kanti mokraće da se očiste i ne uzgoje crve. " Potom je dolijevao urin do paste i grijao ga s pijeskom, destilirajući elementarni fosfor iz smjese. Brand je izvijestio o svom otkriću u pismu Gottfriedu Wilhelmu Leibnizu, a nakon toga su demonstracije ovog elementa i njegove sposobnosti da svijetli u mraku ili „fosforesciranja“ pobudile javni interes. Fosfor je, međutim, ostao kemijska znatiželja sve do otprilike jednog stoljeća kasnije kada se pokazalo da je sastavni dio kostiju. Digestijom kosti s dušičnom ili sumpornom kiselinom formirana je fosforna kiselina iz koje se fosfor može destilirati zagrijavanjem drvenim ugljenom. Krajem 1800-ih James Burgess Readman iz Edinburga razvio je metodu električne peći za proizvodnju elementa iz fosfatne stijene, što je u osnovi danas korištena metoda.

Pojava i distribucija

Fosfor je vrlo rasprostranjen element - 12. najzastupljeniji u kore Zemlje, kojem pridonosi oko 0,10 posto mase. Njegovo kozmičko obilježje je oko jedan atom na 100 atoma silicija. Njegova visoka kemijska reaktivnost osigurava da se ne pojavi u slobodnom stanju (osim u nekoliko meteorita). Fosfor se uvijek pojavljuje kao fosfatni ion. Glavni kombinirani oblici u prirodi su fosfatne soli. Otkriveno je da oko 550 različitih minerala sadrži fosfor, ali od njih, glavni izvor fosfora je serija apatita u kojoj postoje ioni kalcija, zajedno s fosfatnim ionima i promjenjivim količinama iona fluora, klorida ili hidroksida, u skladu s formulom [Ca ₁₀ (PO ₄) ₆ (F, Cl ili OH) ₂]. Ostali važni minerali koji sadrže fosfor su vallit i vivianit. Uobičajeno, takvi atomi metala poput magnezija, mangana, stroncija i olova zamjenjuju kalcij u mineralu, te silikati, sulfati, vanadati i slični anioni zamjenjuju fosfatne ione. Vrlo velika sedimentna ležišta fluoroapatita nalaze se u mnogim dijelovima Zemlje. Fosfat koštane i zubne cakline je hidroksiapatit. (Princip smanjivanja truljenja zuba fluoridiranjem ovisi o pretvorbi hidroksiapatita u tvrđi, otporniji na propadanje, fluoroapatit.)

Glavni komercijalni izvor je fosforit ili fosfatna stijena, nečisti masivni oblik apatita koji nosi karbonat. Procjene ukupne fosfatne stijene u Zemljinoj kori prosječno su oko 65.000.000.000 tona, od čega Maroko i Zapadna Sahara sadrže oko 80 posto. Ova procjena uključuje samo rudu koja je sadašnjim metodama dovoljno bogata fosfatom da bi se pretvorila u korisne proizvode. Postoje i velike količine materijala nižeg sadržaja fosfora.

Jedini prirodni izotop fosfora je masa 31. Ostali izotopi od mase 24 do mase 46 sintetizirani su odgovarajućim nuklearnim reakcijama. Sve su to radioaktivne s relativno kratkim poluživotom. Vrijeme poluživota izotopa mase 32 bio je 14,268 dana i pokazao se izuzetno korisnim u tragačkim studijama koje uključuju apsorpciju i kretanje fosfora u živim organizmima.