Fosforový chemický prvek

Fosfor (P), nekovový chemický prvek rodiny dusíku (skupina 15 [Va] periodické tabulky), který je při pokojové teplotě bezbarvá, poloprůhledná, měkká voskovitá pevná látka, která svítí ve tmě.

Vlastnosti prvku

protonové číslo	15
atomová hmotnost	30,9738
bod tání (bílý)	44,1 ° C (111,4 ° F)
bod varu (bílý)	280 ° C (536 ° F)
hustota (bílá)	1,82 g / cm 3 při 20 ° C (68 ° F)
oxidační stavy	-3, +3, +5
elektronová konfigurace	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Dějiny

Arabští alchymisté 12. století mohou náhodou izolovat elementární fosfor, ale záznamy jsou nejasné. Zdá se, že fosfor objevil v roce 1669 německý obchodník Hennig Brand, jehož koníčkem byla alchymie. Značka nechala stát 50 kbelíků moči, dokud neuslyšely hnízdo a „chovali červy“. Potom vařil moč na pastu a zahříval ji pískem, čímž destiloval elementární fosfor ze směsi. Brand objevil svůj objev v dopise Gottfriedovi Wilhelmovi Leibnizovi a poté demonstrace tohoto prvku a jeho schopnost zářit ve tmě neboli „fosforesce“ vzbudily zájem veřejnosti. Fosfor však zůstal chemickou zvědavostí až asi o století později, když se ukázalo, že je součástí kostí. Trávení kostí kyselinou dusičnou nebo kyselinou sírovou tvořilo kyselinu fosforečnou, ze které lze fosfor destilovat zahřátím na uhlí. Na konci 18. století James Burgess Readman z Edinburghu vyvinul metodu elektrické pece pro výrobu prvku z fosfátové horniny, což je v podstatě metoda používaná dnes.

Výskyt a distribuce

Fosfor je velmi široce distribuovaný prvek - 12. nejhojnější v crustEarth's, ke kterému přispívá asi 0,10 procenta hmotnosti. Jeho kosmická hojnost je asi jeden atom na 100 atomů křemíku, standard. Jeho vysoká chemická reaktivita zajišťuje, že se nevyskytuje ve volném stavu (s výjimkou několika meteoritů). Fosfor se vždy vyskytuje jako fosfátový ion. Hlavní kombinované formy v přírodě jsou fosfátové soli. Bylo zjištěno, že asi 550 různých minerálů obsahuje fosfor, ale z nich je hlavním zdrojem fosforu apatitová řada, ve které existují ionty vápníku spolu s fosfátovými ionty a různým množstvím fluoridových, chloridových nebo hydroxidových iontů podle vzorce [Ca ₁₀ (PO ₄) ₆ (F, Cl nebo OH) ₂]. Dalšími důležitými minerály s obsahem fosforu jsou wavellit a vivianit. Obvykle takové atomy kovů jako hořčík, mangan, stroncium a olovo nahrazují vápník v minerálu a fosforečnanové ionty nahrazují křemičitany, sírany, vanadáty a podobné anionty. V mnoha částech Země se nacházejí velmi velká sedimentární ložiska fluoroapatitu. Fosfát kostní a zubní skloviny je hydroxyapatit. (Princip snižování zubního kazu fluoridací závisí na přeměně hydroxyapatitu na tvrdší fluoroapatit odolnější vůči rozkladu.)

Hlavním komerčním zdrojem je fosforitan nebo fosfátová hornina, nečistá masivní forma uhličitanu nesoucího apatitu. Odhady celkového fosfátového kamene v zemské kůře jsou v průměru asi 65 000 000 000 tun, z nichž asi 80 procent obsahuje Maroko a Západní Sahara. Tento odhad zahrnuje pouze rudu, která je dostatečně bohatá na fosfáty pro přeměnu na užitečné produkty současnými metodami. Existuje také velké množství materiálu s nižším obsahem fosforu.

Jediným přirozeně se vyskytujícím izotopem fosforu je hmota 31. Ostatní izotopy od hmotnosti 24 do hmotnosti 46 byly syntetizovány vhodnými nukleárními reakcemi. Všechny tyto jsou radioaktivní s relativně krátkými poločasy. Izotop hmoty 32 má poločas rozpadu 14 268 dní a ukázal se jako velmi užitečný ve studiích se stopováním, které zahrnují absorpci a pohyb fosforu v živých organismech.