磷
一种非金属固体元素。1669年由H.布兰德发现。至少有4种:白磷(α和β)、红磷和黑磷。白磷系一种蜡状固体,遇空气自燃形成五氧化物(P2O5)。红磷是一种较稳定的同素异形体,当白磷加热至400℃时即可获得;用于火柴。黑磷也较稳定,将白磷加热至200℃—300℃即得。磷主要存在于自然界*磷灰石(apatite)(Ca3(PO4)2)矿物中,通过与碳还原作用,或与二氧化硅高温反应即可获得。磷酸盐广泛用于生产化肥(主要为“过磷酸钙”),也用于生产清洁剂、软水剂和特殊玻璃等。磷的化合物有氢化物(磷化氢,PH3)、各种磷酸盐(如Na3PO4)和磷化物(如Na3P)。磷也存在于脱氧核糖核酸和核糖核酸分子中,因此对生命来说十分重要;骨骼中也含有磷酸盐(参见“磷灰石”),但有些有机磷化合物有剧毒,常用作神经性毒气。原子序数15,原子量30.9738,熔点(白磷)44.1℃,沸点(白磷)280℃。
元素名称：磷
英文名称：Phosphorus
元素符号：P
原子序号：15
分子量：30.973762
水溶性：不溶于水
CAS：号：7723-14-0
EINEECS：号：231-768-7
1、元素简介
元素符号P,原子序数15,原子量30.97。外围电子排布3s23p3,位于第3周期第ⅤA族。共价半径110pm,P3-半径212pm,P+5半径为35pm,第一电离能1011.8kJ/mol,电负性2.1。单质磷有几种同素异形体,其中的白磷或黄磷是白色或淡黄色腊状晶体,是由P4分子组成的分子晶体,P4分子是四面体构型。密度1.82g/cm3,熔点44.1℃,沸点280℃,着火点40℃,有蒜臭气味,有剧毒,致死量为60～100mg。难溶于水,易溶于二硫化碳,在气态和溶液中以P4形式存在。白磷在潮湿空气中缓慢氧化,部分反应的能量以光能的形式释放出来,故在暗处可看到磷光。白磷在空气中经缓慢氧化,积蓄热量使温度达到着火点,引起自燃。白磷隔绝空气加热到400℃数小时可转化为红磷。红磷是暗红色粉末,是磷的一种稳定变体,无定形体。密度2.2g/cm3,不溶于水和二硫化碳等一般溶剂,熔点590°(4355.9kPa——43大气压),沸点200℃,着火点240℃。无毒。在416℃时红磷升华,它的蒸气冷却后变成白磷。在1.2×109kPa(12000大气压)和200℃时,白磷可转变成一种黑色同素异形体——黑磷,它有石墨状片层结构,呈铁灰色,有金属光泽,能导电,密度2.25～2.69g/cm3,燃点490℃。白磷化性活泼,红磷次之,黑磷化学活动性最差。磷的各种单质都能燃烧生成五氧化二磷;白磷、红磷都易与卤素化合,生成三卤化磷或五卤化磷。白磷溶于热浓碱液中生成磷化氢和次磷酸盐,白磷可跟金、银、铜、铅盐溶液反应。白磷用于制磷酸、燃烧弹、烟雾弹、杀鼠药等。红磷用于制火柴和农药等。1669年德国的布兰特从人尿蒸馏和干馏后的物质中制得白磷。自然界中磷以磷酸盐的形式存在,主要矿石有磷灰石。磷也是构成生物体的重要元素,存在于细胞、骨骼、蛋白质中。工业上将磷酸钙、二氧化硅和焦炭混和在电炉中反应制得白磷。
2、磷的单质
磷的单质至少有十余种同素异形体，主要的有以下几种。
黑磷（金属磷）
化学结构类似石墨，因此可导电。化学式一般写为P。
将白磷在1.21×109Pa下加热，就得到黑磷。黑磷呈铁灰色，具有金属光泽，能导电，密度为2.7g/cm3，着火点是490℃，外形像石墨。黑磷的化学活动性比紫磷差，通常难于发生化学反应。性质最不活跃也最缺乏经济价值。但是最近发现的单层及多层黑磷有非常好的电学性质，可制成性能很好的p型场效应管，曾为继石墨烯，二硫化钼之后的有一个新型二维材料，预示着其在半导体行业的巨大应用前途。单层黑磷的出现必将引起一次新的低维材料研究热潮。
白磷（黄磷）
白磷
红磷（赤磷）
红磷
红磷和白磷两者均不溶于水，易溶于脂肪、二硫化碳。在爆竹、焰火、灭鼠药、火柴、杀虫剂、磷肥及军火生产和使用中，都可接触到磷，若防护、使用不当，可发生中毒。
紫磷
化学结构为层状，但与黑磷不同，化学式一般写为P。把黑磷加热到125℃则变成钢蓝色的紫磷。紫磷的化学活动性比白磷小，但仍能被硝酸氧化成磷酸。紫磷跟氯酸钾一起摩擦可以剧烈燃烧。
3、发现过程
欧洲中世纪盛行着炼金术，1669年，德国汉堡一位叫布朗特（BrandH）的商人在强热蒸发人尿的过程中，他没有制得黄金，却意外地得到一种像白蜡一样的物质，在黑暗的小屋里闪闪发光。这从未见过的白蜡模样的东西，虽不是布朗特梦寐以求的黄金，可那神奇的蓝绿色的火光却令他兴奋得手舞足蹈。他发现这种绿火不发热，不引燃其它物质，是一种冷光。于是，他就以“冷光”的意思命名这种新发现的物质为“磷”。磷的拉丁文名称Phosphorum就是“冷光”之意，它的化学符号是P，它的英文名称是Phosphorus。
4、物理性质
状态：软的白色蜡状固体，棕红色粉末或黑色固体。
熔点(℃):44.1
沸点(℃):280
密度(g/cm3，300K):1.82
比热/J/gK:0.77
蒸发热/KJ/mol:12.129
熔化热/KJ/mol:0.657
导电率/106/cm:1.0E-17
导热系数/W/cmK:0.00235
5、元素来源
矿物来源
磷在生物圈内的分布很广泛，地壳含量丰富列前10位，在海水中浓度属第2类。广泛存在于动植物组织中，也是人体含量较多的元素之一，稍次于钙排列为第六位。约占人体重的1%，成人体内约含有600-900g的磷。体内磷的85.7%集中于骨和牙，其余散在分布于全身各组织及体液中，其中一半存在于肌肉组织。它不但构成人体成分，且参与生命活动中非常重要的代谢过程，是机体很重要的一种元素。
食物摄取
磷在食物中分布很广，无论动物性食物或植物性食物，在其细胞中，都含有丰富的磷，动物的乳汁中也含有磷，所以磷是与蛋白质并存的，瘦肉、蛋、奶、动物的肝、肾含量都很高，海带、紫菜、芝麻酱、花生、干豆类、坚果粗粮含磷也较丰富。但粮谷中的磷为植酸磷，不经过加工处理，吸收利用率低。
代谢吸引磷的吸收部位在小肠，其中以十二指肠及空肠部位吸收最快，回肠较差。磷的吸收分为通过载体需能的主动吸收和扩散被动吸收两种机制。磷的代谢过程与钙相似，体内的磷平衡取决于体内和体外环境之间磷的交换。磷的主要排泄途径是经肾脏。未经肠道吸收的磷从粪便排出，这部分平均约占机体每日摄磷量的30%，其余70%经由肾以可溶性磷酸盐形式排出，少量也可由汗液排出。
6、元素应用
工业用途
全球磷矿山90%的产量消费于化肥生产，因此，磷肥需求增长是拉动磷矿石需求增长的决定因素。其他如黄磷、赤磷、磷酸等磷化工产品约占磷矿石消费量的6%，余则用作动物饲料添加剂。
继2001年增长1.7%，2002年全球磷肥需求量再度增长3.1%，磷肥消费量达到3370万t(P2O5计)，创下10年来的最高水平。而磷矿石市场销售量，2001年虽然增幅不高，但2002年增长率却突破4%，销售量达到14404万t(毛重)。
北美是世界第二大磷矿石消费区，美国是世界上最大的磷矿石消费国，占该区磷矿石消费量的85%。受国内磷肥需求量、磷二铵出口量、磷酸产量全面增长的影响，2002年美国磷矿石销售量比2001年增长6%，达到3470万t。
亚洲是世界上最大的磷矿石消费区，中国是世界上第二大磷矿石消费国，中国磷矿石消费量占亚洲的50%以上。2002年中国磷矿石视消费量1947.8万t(毛重)，2001年为1609.49万t，增长率21.02%。磷肥施用量2002年为712.2万t(P2O5)，比2001年增长1%。与美国相比，中国磷肥(P2O5)消费量相当于美国的170%，居世界第一。西欧和拉丁美洲最近几年磷肥(P2O5)消费量约350万～400万t。
军事用途
白磷弹
2、烟雾弹。一般都用黄磷、四氯化锡（SnCl4）、四氯化钛（TiCl4）或三氧化硫等物质。当烟雾弹被发射到目标区域，引信引爆炸药管里的炸药，弹壳体炸开，将发烟剂的黄磷抛散到空气中，白磷一遇到空气，就立刻自行燃烧，不断的生出滚滚的浓烟雾来。多弹齐发，就会构成一道道“烟墙”，挡住敌人的视线，给自己军队创造有利的战机。
3、燃烧弹。凝固汽油和黄磷等组成，主要用于烧伤敌方有生力量，烧毁易燃的军事技术装备和设备。
生理用途
1、构成骨骼和牙齿。
2、磷酸组成生命的重要物质，促进成长及身体组织器官的修复。
3、参与代谢过程，协助脂肪和淀粉的代谢，供给能量与活力。
4、参与酸碱平衡的调节。
成人适宜摄入量为700mg/d。
过量表现：骨质疏松易碎、牙齿蛀蚀、各种钙缺乏症状日益明显、精神不振甚至崩溃，破坏其他矿物质平衡。高磷血症。
缺乏症：1、磷质缺乏会导致佝偻病和牙龈溢脓等疾患。2、缺磷会使人虚弱，全身疲劳，肌肉酸痛，食欲不振。
摄取提示：因为人类食物中含有丰富的磷，故人类营养性的磷缺乏很少见，中国人不缺乏，已经过量并干扰钙的吸收。
7、贮存方法
操作注意事项：密闭操作，局部排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂、卤素、卤化物接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。禁止震动、撞击和摩擦。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。库温不超过35℃，相对湿度低于80%。远离火种、热源。应与氧化剂、卤素、卤化物等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。禁止震动、撞击和摩擦。
8、鬼火
鬼火