Phosphor

Phosphor ist das chemische Element, das das Symbol P und die Atomnummer 15 hat. Ein multivalent Nichtmetall der Stickstoff-Gruppe, Phosphor weil ist ein Mineral fast immer in seinem maximal oxidierten Staat da, weil sich anorganisches Phosphat schaukelt. Elementarer Phosphor besteht in zwei Hauptformen — weißem Phosphor und rotem Phosphor — aber wegen seiner hohen Reaktionsfähigkeit wird Phosphor als ein freies Element auf der Erde nie gefunden.

Die erste Form von elementarem Phosphor, der (weißer Phosphor, 1669) zu erzeugen ist, strahlt ein schwaches Glühen nach der Aussetzung von Sauerstoff - folglich sein von der griechischen Mythologie gegebener Name aus, "leichten Träger" (lateinischer Luzifer) bedeutend, sich auf den "Morgenstern", der Planet Venus beziehend. Der Begriff "Phosphoreszenz", Glühen nach der Beleuchtung bedeutend, ist ursprünglich auf dieses Eigentum von Phosphor zurückzuführen, obwohl dieses Wort für einen verschiedenen physischen Prozess seitdem verwendet worden ist, der ein Glühen erzeugt. Das Glühen von Phosphor selbst bringt von der Oxydation des Weißes (aber nicht rot) Phosphor hervor — ein Prozess hat jetzt Chemilumineszenz genannt.

Die große Mehrheit von Phosphor-Zusammensetzungen wird als Dünger verbraucht. Andere Anwendungen schließen die Rolle von Organophosphorus-Zusammensetzungen in Reinigungsmitteln, Schädlingsbekämpfungsmitteln und Nervenagenten und Matchs ein.

Phosphor ist für das Leben notwendig. Als Phosphat ist es ein Bestandteil der DNA, RNS, ATP und auch der phospholipids, die alle Zellmembranen bilden. Als man die Verbindung zwischen Phosphor und Leben demonstriert hat, wurde elementarer Phosphor historisch zuerst vom menschlichen Urin isoliert, und Knochen-Asche war eine wichtige frühe Phosphatquelle. Phosphatminerale sind Fossilien. Niedrige Phosphatniveaus sind eine wichtige Grenze zum Wachstum in einigen Wassersystemen. Der kommerzielle Hauptgebrauch von Phosphor-Zusammensetzungen für die Produktion von Düngern ist wegen des Bedürfnisses, den Phosphor zu ersetzen, den Werke vom Boden entfernen.

Eigenschaften

Physisch

Phosphor besteht als mehrere Formen (allotropes), die auffallend verschiedene Eigenschaften ausstellen. Die zwei allgemeinsten allotropes sind weißer Phosphor und roter Phosphor. Eine andere Form, scharlachroter Phosphor, wird erhalten, indem sie eine Lösung weißen Phosphors im Kohlenstoff-Disulfid erlaubt wird, im Sonnenlicht zu verdampfen. Schwarzer Phosphor wird durch die Heizung weißen Phosphors unter dem Hochdruck (darüber) erhalten. Anscheinend, Eigenschaften und Struktur, ähnelt es Grafit, ein Leiter der Elektrizität schwarz und flockig seiend, und hat Platten von verbundenen Atomen gerunzelt. Ein anderer allotrope ist diphosphorus; es enthält einen Phosphor dimer als eine Struktureinheit und ist hoch reaktiv.

Weißer Phosphor und verwandte molekulare Formen

Die wichtigste Form von elementarem Phosphor von der Perspektive von Anwendungen und chemischer Literatur ist

weißer Phosphor. Es besteht aus vierflächigen Molekülen, in denen jedes Atom zu den anderen drei Atomen durch ein einzelnes Band gebunden wird. Dieses Tetraeder ist auch in flüssigem und gasartigem Phosphor bis zur Temperatur von 800 °C da, wenn es anfängt, sich zu Molekülen zu zersetzen. Festes Weiß besteht in zwei Formen. Bei niedrigen Temperaturen ist die β-Form stabil. Bei hohen Temperaturen α Form ist vorherrschend. Diese Formen unterscheiden sich in Bezug auf die Verhältnisorientierungen des Bestandteils P tetrahedra.

Weißer Phosphor ist am wenigsten stabil, am meisten reaktiv, flüchtiger, weniger dicht, und toxischer als der andere allotropes. Weißer Phosphor ändert sich allmählich zu rotem Phosphor. Diese Transformation, die durch das Licht und die Hitze und die Proben von weißem Phosphor fast immer beschleunigt wird, enthält etwas roten Phosphor und scheint deshalb gelb. Deshalb wird es auch gelben Phosphor genannt. Es glüht in der Dunkelheit (wenn ausgestellt, zu Sauerstoff) mit einer sehr schwachen Tönung des Grüns und Blaus, ist hoch feuergefährlich und pyrophoric, der (sich) auf den Kontakt mit Luft sowie toxisch (das Verursachen strengen Leberschadens auf der Nahrungsaufnahme) (selbstentzündet). Wegen pyrophoricity wird weißer Phosphor als ein Zusatz im Napalm verwendet. Der Geruch des Verbrennens dieser Form hat einen charakteristischen Knoblauch-Geruch, und Proben werden mit dem Weiß" (di) Phosphor pentoxide allgemein angestrichen", der aus tetrahedra mit Sauerstoff besteht, der zwischen den Phosphor-Atomen und an ihren Scheitelpunkten eingefügt ist. Weißer Phosphor ist in Wasser unlöslich, aber im Kohlenstoff-Disulfid auflösbar.

Thermolysis (das Knacken) von P an 1100 kelvin) gibt diphosphorus, P. Diese Art ist als ein Festkörper oder Flüssigkeit nicht stabil. Die dimeric Einheit enthält ein dreifaches Band und ist N analog. Es kann auch als ein vergängliches Zwischenglied in der Lösung durch thermolysis von organophosphorus Vorgänger-Reagenzien erzeugt werden. Bei noch höheren Temperaturen trennt sich P in atomaren P ab.

Obwohl der Begriff Phosphoreszenz aus Phosphor, die Reaktion abgeleitet wird, die Phosphor gibt, wird sein Glühen Chemilumineszenz richtig genannt (wegen einer kalten chemischen Reaktion glühend), nicht Phosphoreszenz (Licht wiederausstrahlend, das vorher auf eine Substanz gefallen ist und sie erregt hat).

Roter Phosphor

Roter Phosphor ist in der Struktur polymer. Es kann als eine Ableitung von P angesehen werden, worin ein P-P Band gebrochen wird, und ein zusätzliches Band zwischen dem benachbarten Tetraeder gebildet wird, das auf eine kettenähnliche Struktur hinausläuft. Roter Phosphor kann durch die Heizung weißen Phosphors zu 250 °C (482 °F) oder durch das Herausstellen weißen Phosphors zum Sonnenlicht gebildet werden. Der Phosphor nach dieser Behandlung ist amorph. Nach der weiteren Heizung kristallisiert dieses Material. In diesem Sinn ist roter Phosphor nicht ein allotrope, aber eher eine Zwischenphase zwischen dem weißen und violetten Phosphor, und die meisten seiner Eigenschaften haben einen Wertbereich. Zum Beispiel ist frisch bereiter, hellroter Phosphor hoch reaktiv und entzündet sich an ungefähr 300 °C, obwohl es noch stabiler ist als weißer Phosphor, der sich an ungefähr 30 °C entzündet. Danach verlängert, Heizung oder Lagerung, die Farbe wird dunkel (sieh infobox Images); das resultierende Produkt ist stabiler und entzündet sich in Luft nicht spontan.

Violetter Phosphor

Violetter Phosphor ist eine Form von Phosphor, der durch das den ganzen Tag dauernde Ausglühen von rotem Phosphor über 550 °C erzeugt werden kann. 1865 hat Hittorf entdeckt, dass, als Phosphor von der geschmolzenen Leitung wiederkristallisiert wurde, eine rote/purpurrote Form erhalten wird. Deshalb ist diese Form manchmal als der "Phosphor von Hittorf" (oder violetter oder α-metallic Phosphor) bekannt.

Schwarzer Phosphor

Schwarzer Phosphor ist der am wenigsten reaktive allotrope und die thermodynamisch stabile Form unter 550 °C. Es ist auch bekannt als β-metallic Phosphor und hat eine Struktur, die etwas diesem des Grafits ähnelt. Hochdruck ist gewöhnlich erforderlich, schwarzen Phosphor zu erzeugen, aber er kann auch an umgebenden Bedingungen mit Metallsalzen als Katalysatoren erzeugt werden.

Isotope

Dreiundzwanzig Isotope von Phosphor, sind einschließlich aller Möglichkeiten von bis zu bekannt). Nur ist stabil und ist deshalb an 100-%-Überfluss da. Die halbganze Zahl Kerndrehung und hoher Überfluss an P macht Phosphor 31 NMR Spektroskopie ein sehr nützliches analytisches Werkzeug in Studien von Phosphor enthaltenden Proben.

Zwei radioaktive Isotope von Phosphor haben Halbwertzeiten, die sie nützlich für wissenschaftliche Experimente machen. P hat eine Halbwertzeit von 14.262 Tagen, und P hat eine Halbwertzeit von 25.34 Tagen. Biomolecules kann mit einem Radioisotop "markiert" werden, um die Studie von sehr verdünnten Proben zu berücksichtigen.

Radioaktive Isotope von Phosphor schließen ein

  • , ein Beta-Emitter (1.71 MeV) mit einer Halbwertzeit von 14.3 Tagen, die alltäglich in Lebenswissenschaft-Laboratorien verwendet wird, um in erster Linie radiolabeled DNA und RNS-Untersuchungen, z.B für den Gebrauch in Nördlichen Klecksen oder Südlichen Klecksen zu erzeugen. Weil die hohen erzeugten Energiebeta-Partikeln in Haut und Hornhäute eindringen, und weil irgendwelcher, eingeatmet aufgenommen hat oder absorbiert hat, wird in den Knochen und die Nukleinsäuren, die Arbeitsschutz-Regierung in den Vereinigten Staaten sogleich vereinigt, und ähnliche Einrichtungen in anderen entwickelten Ländern verlangen, dass ein Laboratorium-Mantel, Einweghandschuhe und Sicherheitsbrille oder Schutzbrille getragen werden, wenn man damit arbeitet, und dass das Arbeiten direkt über einen offenen Behälter vermieden werden, um die Augen zu schützen. Die Überwachung des Persönlichen, der Kleidung und der Oberflächenverschmutzung ist auch erforderlich. Außerdem, wegen der hohen Energie der Beta-Partikeln, diese Radiation mit den normalerweise verwendeten dichten Materialien (z.B beschirmend. Leitung), verursacht Sekundäremission von Röntgenstrahlen über Bremsstrahlung (Radiation bremsend). Deshalb Abschirmung muss mit niedrigen Dichte-Materialien z.B vollbracht werden. Plexiglas (Lucite), anderer Plastik, Wasser, oder (wenn Durchsichtigkeit nicht erforderlich ist), sogar Holz.
  • , ein Beta-Emitter (0.25 MeV) mit einer Halbwertzeit von 25.4 Tagen. Es wird in Lebenswissenschaft-Laboratorien in Anwendungen verwendet, in denen niedrigere Energiebeta-Emissionen wie DNA sequencing vorteilhaft sind.

Ereignis

In Bezug auf stellaren nucleosynthesis werden stabile Formen von Phosphor im großen (größer erzeugt als 3 Sonnenmassen) Sterne durch das Schmelzen von zwei Sauerstoff-Atomen zusammen. Das verlangt Temperaturen über 1,000 megakelvins.

Phosphor wird frei in der Natur nicht gefunden, aber es wird in vielen Mineralen, hauptsächlich Phosphaten weit verteilt. Phosphatfelsen, der aus apatite (ein unreines Tri-Kalzium-Phosphatmineral) teilweise gemacht wird, ist eine wichtige kommerzielle Quelle dieses Elements. Ungefähr 50 Prozent der globalen Phosphor-Reserven sind in den arabischen Nationen. Große Ablagerungen von apatite werden in China, Russland, Marokko, Florida, Idaho, Tennessee, Utah, und anderswohin gelegen. Albright und Wilson im Vereinigten Königreich und ihr Werk von Niagarafällen verwendeten zum Beispiel Phosphatfelsen in den 1890er Jahren und 1900er Jahren vom Îles du Connétable, Tennessee und Florida; vor 1950 verwendeten sie Phosphatfelsen hauptsächlich von Tennessee und dem Nördlichen Afrika. Am Anfang der 1990er Jahre wurden Albright und das gereinigte nasse phosphorige saure Geschäft von Wilson durch Phosphatfelsen-Verkäufe durch China und den Zugang ihrer langjährigen marokkanischen Phosphatlieferanten ins gereinigte nasse phosphorige saure Geschäft nachteilig betroffen.

Knappheit

Neue Berichte weisen darauf hin, dass die Produktion von Phosphor kulminiert haben kann, zur Möglichkeit der globalen Knappheit vor 2040 führend. 2007, im Verhältnis vom Verbrauch, wie man schätzte, ist die Versorgung von Phosphor in 345 Jahren ausgegangen. Jedoch glauben einige Wissenschaftler jetzt, dass ein "Maximalphosphor" in 30 Jahren vorkommen wird, und dass "An aktuellen Raten Reserven in den nächsten 50 bis 100 Jahren entleert werden."

Produktion

Die Mehrheit von Phosphor enthaltenden Zusammensetzungen wird für den Gebrauch als Düngemittel erzeugt. Für diesen Zweck werden phosphatenthaltende Minerale zu phosphoriger Säure umgewandelt. Zwei verschiedene Wege, werden der wichtige verwendet, der Behandlung von Phosphatmineralen mit Schwefelsäure ist. Der andere Prozess verwertet weißen Phosphor, der durch die Reaktion und Destillation von sehr niedrigen Rang-Phosphatquellen erzeugt werden kann. Der weiße Phosphor wird dann zu phosphoriger Säure oxidiert und nachher mit der Basis neutralisiert, um Phosphatsalze zu geben. Phosphorige über weißen Phosphor erhaltene Säure ist relativ rein und ist die Hauptquelle von Phosphaten, die in Reinigungsmitteln und anderen Nichtdüngemittel-Anwendungen verwendet sind.

Elementarer Phosphor

Über elementaren Phosphors wird jährlich erzeugt. Kalzium-Phosphat (Phosphatfelsen), größtenteils abgebaut in Florida und dem Nördlichen Afrika, kann zu 1.200-1.500 °C mit Sand geheizt werden, der größtenteils, und Cola (unreiner Kohlenstoff) ist, um verdunstet zu erzeugen. Das Produkt wird nachher in ein weißes Puder unter Wasser kondensiert, um Oxydation mit dem Flugzeug zu verhindern. Sogar unter Wasser wird weißer Phosphor zum stabileren roten Phosphor allotrope langsam umgewandelt.

Die chemische Gleichung für diesen Prozess, wenn sie mit fluoroapatite, einem allgemeinen Phosphatmineral anfängt, ist:

:4 Ca (PO) F + 18 SiO + 30 C  3 P + 30 CO + 18 CaSiO + 2 CaF

Seitenprodukte von dieser Produktion schließen Eisenphosphor, eine grobe Form von FeP ein, sich aus Eisenunreinheiten in den Mineralvorgängern ergebend. Die Silikat-Schlacke ist ein nützliches Baumaterial. Das Fluorid wird manchmal für den Gebrauch in Wasser fluoridation wieder erlangt. Problematischer ist ein "Schlamm", der bedeutende Beträge von weißem Phosphor enthält. Die Produktion von weißem Phosphor wird in großen Möglichkeiten teilweise geführt, weil es intensive Energie ist. Der weiße Phosphor wird in der geschmolzenen Form transportiert. Einige Hauptunfälle sind während des Transports, der Zugentgleisungen an Brownston, Nebraska und Miamisburg vorgekommen, Ohio hat zu großen Feuern geführt. Das schlechteste Ereignis war in letzter Zeit ein Umwelt-1968, als das Meer verseucht wegen Verschütten geworden ist und/oder unzulänglich Abwasser von einem weißen Phosphor-Werk in der Placentia Bucht, Neufundland behandelt hat.

Ein anderer Prozess, durch den elementarer Phosphor herausgezogen wird, schließt Verwendung bei hohen Temperaturen (1500 °C) ein:

:2 Ca (PO) + 6 SiO + 10 C  6CaSiO + 10 CO + P

Thermphos International ist Europas einziger Erzeuger von elementarem Phosphor mit der jährlichen Kapazität von 80,000 t, die von einem Werk an Vlissingen, die Niederlande zur Verfügung gestellt sind.

Zusammensetzungen

Oxyacids von Phosphor

Phosphorhaltige oxyacids sind umfassend, häufig, und manchmal strukturell komplizierte gewerblich wichtig. Sie alle haben acidic zu Sauerstoff-Atomen gebundene Protone, und einige haben nonacidic Protone, die direkt zu Phosphor verpfändet werden. Obwohl viele oxyacids von Phosphor gebildet werden, sind nur sechs wichtig, und drei von ihnen, hypophosphorous Säure, ist phosphorhaltige saure und phosphorige Säure besonders wichtige.

Phosphor (V) Zusammensetzungen

Oxyde

Die am meisten überwiegenden Zusammensetzungen von Phosphor sind Ableitungen von Phosphat (PO), einem vierflächigen Anion. Phosphat ist die verbundene Basis von phosphoriger Säure, die auf einer massiven Skala für den Gebrauch in Düngern erzeugt wird. Wenn sie triprotic ist, wandelt sich phosphorige Säure schrittweise zu drei verbundenen Basen um:

:HPO + HO HO + HPO K = 7.25×10

:HPO + HO HO + HPO K = 6.31×10

:HPO + HO HO + PO K = 3.98×10

Phosphat stellt die Tendenz aus, Ketten und Ringe mit KNALL-Obligationen zu bilden. Viele Polyphosphate sind einschließlich ATP bekannt. Polyphosphate entstehen durch Wasserentzug von Wasserstoffphosphaten wie HPO und HPO. Zum Beispiel wird der industriell wichtige trisodium triphosphate (auch bekannt als Natrium tripolyphosphate, STPP) industriell auf einer Megatonne-Skala über diese Kondensationsreaktion erzeugt:

: 2 Na [(HO) PO] + Na [(HO) PO]  Na [OP-O-P (O)-o-po] + 2 HO

Phosphor pentoxide (PO) ist das saure Anhydrid von phosphoriger Säure, aber mehrere Zwischenglieder sind zwischen den zwei bekannt. Dieser wächserne weiße Festkörper reagiert kräftig mit Wasser.

Mit Metall cations bildet Phosphat eine Vielfalt von Salzen. Diese Festkörper sind polymer, P-O-M Verbindungen zeigend. Wenn das Metall cation eine Anklage 2 + oder 3 + hat, sind die Salze allgemein unlöslich, folglich bestehen sie als allgemeine Minerale. Viele Phosphatsalze werden aus Wasserstoffphosphat (HPO) abgeleitet.

PCl und PF sind allgemeine Zusammensetzungen. Beide sind flüchtig und blass oder farblos. Die anderen zwei Halogenide, PBr und PIPI sind nicht stabil. Der pentachloride und pentafluoride nehmen trigonal bipyramid molekulare Geometrie an und sind Säuren von Lewis. Mit dem Fluorid bildet PF PF, ein Anion, das isoelectronic mit SF ist. Der wichtigste oxyhalide ist Phosphor oxychloride (POCl), der vierflächig ist.

Bevor umfassende Computerberechnungen ausführbar waren, wurde es vorgeschlagen, dass, in Phosphor (V) verpfändend, Zusammensetzungen d orbitals eingeschlossen haben. Es wird jetzt akzeptiert, dass das Abbinden durch die molekulare Augenhöhlentheorie besser erklärt werden kann und nur s- und p-orbitals auf Phosphor verbunden ist.

Nitride

Zusammensetzungen der Formel (PNCl) bestehen hauptsächlich als Ringe wie der trimer hexachlorophosphazene. Die phosphazenes entstehen durch die Behandlung von Phosphor pentachloride mit dem Ammoniumchlorid:

PCl + NHCl  1/n (NPCl) + 4 HCl

Die Chlorid-Gruppen können durch alkoxide (RO) ersetzt werden, um eine Familie von Polymern mit potenziell nützlichen Eigenschaften zu verursachen.

Sulfide

Phosphor bildet eine breite Reihe von Sulfiden, wo Phosphor P (V), P (III) oder andere Oxydationsstaaten sein kann. Am berühmtesten ist der dreifache symmetrische in Matchs des Schlags überall verwendete P4S3. PS und haben PO analoge Strukturen.

Phosphor (III) Zusammensetzungen

Phosphine (PH) und seine organischen Ableitungen (PR) sind Strukturentsprechungen mit Ammoniak (NH), aber die Winkel an Phosphor sind an 90 ° für phosphine und seine organischen Ableitungen näher. Es ist eine schlecht-riechende, toxische Zusammensetzung. Phosphine wird durch die Hydrolyse des Kalzium-Phosphids, CaP erzeugt. Verschieden von Ammoniak wird phosphine mit dem Flugzeug oxidiert. Phosphine ist auch viel weniger grundlegend als Ammoniak.

Alle vier symmetrischen trihalides sind weithin bekannt: gasartiger PF, die gelblichen Flüssigkeiten PCl und PBr und das feste PI. Diese Materialien sind Feuchtigkeit empfindlich, hydrolysing, um Phosphor-Säure zu geben. Der trichloride, ein allgemeines Reagens, wird durch das Chloren von weißem Phosphor erzeugt:

:P + 6 Kl.  4 PCl

Der trifluoride wird durch vom trichloride durch den Halogenid-Austausch erzeugt. PF ist toxisch, weil er zum Hämoglobin bindet.

Phosphor (III) Oxyd, PO (hat auch tetraphosphorus hexoxide genannt), ist das Anhydrid von P (OH), dem geringen tautomer von phosphorhaltiger Säure. Die Struktur von PO ist der von PO weniger die unheilbar kranken Oxydgruppen ähnlich.

Gemischter oxyhalides und oxyhydrides von Phosphor (III) sind fast unbekannt.

Organophosphorus vergleicht sich

Zusammensetzungen mit P-C und P-O-C Obligationen werden häufig als organophosphorus Zusammensetzungen klassifiziert. Sie werden gewerblich weit verwendet. Der PCl dient als eine Quelle von P in Wegen zu organophosphorus (III) Zusammensetzungen. Zum Beispiel ist es der Vorgänger zu triphenylphosphine:

:PCl + 6 Na + 3 CHCl  P (CH) + 6 NaCl

Die Behandlung von Phosphor trihalides mit alcohols und Phenol gibt phosphites, z.B triphenylphosphite:

:PCl + 3 CHOH  P (OCH) + 3 HCl

Ähnliche Reaktionen kommen für Phosphor oxychloride vor, triphenylphosphate gewährend:

:OPCl + 3 CHOH  OP (OCH) + 3 HCl

Phosphor (I) und Phosphor (II) Zusammensetzungen

Diese Zusammensetzungen zeigen allgemein P-P Obligationen. Beispiele schließen verkettete Ableitungen von phosphine und organophosphines ein. Das hoch feuergefährliche Benzin diphosphine (PH) ist von einer Reihe von Ableitungen dieses Typs erst. Diphosphine ist eine Entsprechung von hydrazine. Zusammensetzungen, die P=P Doppelbindungen enthalten, sind auch beobachtet worden, obwohl sie selten sind.

Phosphid

Das Phosphid-Ion ist P. Phosphid entsteht durch die Reaktion von Metallen mit rotem Phosphor. Salze von P bestehen in der Lösung nicht, und diese Ableitungen sind widerspenstig, ihre hohe Gitter-Energie widerspiegelnd. Illustriert durch das Verhaltenskalzium-Phosphid, vieles Metallphosphid hydrolyse in Wasser mit der Ausgabe von phosphine:

:CaP + 6 HO  2 TEL + 3 Ca (OH)

Schreibersite ist ein natürlich vorkommendes in Meteorsteinen gefundenes Phosphid. Vieles Polyphosphid ist wie Ableitungen von OsP bekannt. Diese können im Intervall von NaP und Ableitungen von P strukturell kompliziert sein. Häufig nehmen diese Arten einem Käfig ähnliche Strukturen an, die Bruchstücken von violettem Phosphor ähneln.

Die Rechtschreibung und Etymologie

Der Name Phosphor im Alten Griechenland war der Name für den Planeten Venus und wird aus den griechischen Wörtern abgeleitet (φως = Licht, φέρω = tragen), der grob als leichtes-bringer oder leichtes Transportunternehmen übersetzt. (In der griechischen Mythologie und Tradition sind Augerinus ( = Morgenstern, im Gebrauch bis heute), Hesperus oder Hesperinus ( oder  oder  = Abendstern, im Gebrauch bis heute) und Eosphorus ( = dawnbearer, nicht im Gebrauch für den Planeten nach dem Christentum) naher homologues, und auch vereinigt mit Planet-Phosphor).

Gemäß dem englischen Wörterbuch von Oxford ist die richtige Rechtschreibung des Elements Phosphor. Das phosphorhaltige Wort ist die adjektivische Form der P Wertigkeit: So, gerade als Schwefel schwefelhaltige und Schwefelzusammensetzungen bildet, bildet Phosphor phosphorhaltige Zusammensetzungen (z.B, phosphorhaltige Säure) und P Wertigkeit phosphorige Zusammensetzungen (z.B, phosphorige Säuren und Phosphate).

Geschichte und Entdeckung

Phosphor war das 13. zu entdeckende Element. Deshalb und auch wegen seines Gebrauches in Explosivstoffen, Giften und Nervenagenten, wird es manchmal "das Element des Teufels" genannt. Die Entdeckung von Phosphor wird dem deutschen Alchimisten Hennig Brand 1669 kreditiert, obwohl andere Chemiker Phosphor um dieselbe Zeit entdeckt haben könnten. Brand hat mit dem Urin experimentiert, der beträchtliche Mengen von aufgelösten Phosphaten vom normalen Metabolismus enthält. In Hamburg arbeitend, hat Brand versucht, den Stein des sagenhaften Philosophen durch die Destillation von einigen Salzen durch den verdampfenden Urin zu schaffen, und im Prozess hat ein weißes Material erzeugt, das in der Dunkelheit geglüht hat und hervorragend gebrannt hat. Es wurde Phosphor mirabilis ("wunderbarer Träger des Lichtes") genannt. Sein Prozess ursprünglich beteiligter Lassen-Urinstandplatz seit den Tagen, bis es einen schrecklichen Geruch abgegeben hat. Dann hat er es unten zu einem Teig gekocht, hat diesen Teig zu einer hohen Temperatur geheizt, und hat die Dämpfe durch Wasser geführt, wo er gehofft hat, dass sie sich zu Gold verdichten würden. Statt dessen hat er eine weiße, wächserne Substanz erhalten, die in der Dunkelheit geglüht hat. Brand hatte Phosphor, das erste seit der Altertümlichkeit entdeckte Element entdeckt. Wir wissen jetzt, dass Brand Ammonium-Natriumswasserstoffphosphat erzeugt hat. Während die Mengen im Wesentlichen richtig waren (man hat ungefähr 1,100 L des Urins gebraucht, um ungefähr 60 g von Phosphor zu machen), es war unnötig, dem Urin zu erlauben, zu faulen. Spätere Wissenschaftler würden entdecken, dass frischer Urin denselben Betrag von Phosphor nachgegeben hat.

Marke hat zuerst versucht, das Methode-Geheimnis zu behalten, aber hat später das Rezept für 200 thalers zu D Krafft von Dresden verkauft, wer es jetzt ebenso machen konnte, und viel Europa damit einschließlich Englands bereist hat, wo er sich mit Robert Boyle getroffen hat. Das Geheimnis, dass es vom Urin der durchgelassene und erste Johann Kunckel (1630-1703) in Schweden (1678) und später Boyle in London (1680) auch gemacht wurde, hat geschafft, Phosphor zu machen. Boyle stellt fest, dass Krafft ihm keine Information betreffs der Vorbereitung von Phosphor außer dem gegeben hat, wurde es "etwas abgeleitet, der dem Körper des Mannes gehört hat". Das hat Boyle einen wertvollen Hinweis jedoch gegeben, so dass er auch geschafft hat, Phosphor zu machen, und die Methode seiner Fertigung veröffentlicht hat. Später hat er den Prozess der Marke verbessert, indem er Sand in der Reaktion (noch verwendet hat, Urin als Grundmaterial verwendend),

: 4 + 2 + 10 C  2 + 10 CO +

Robert Boyle war erst, um Phosphor zu verwenden, um Schwefel-geneigte Holzschienen, Vorzeichen unserer modernen Matchs 1680 zu entzünden.

1769 haben Johan Gottlieb Gahn und Carl Wilhelm Scheele gezeigt, dass Kalzium-Phosphat in Knochen gefunden wird, und sie Phosphor von der Knochen-Asche erhalten haben. Antoine Lavoisier hat Phosphor als ein Element 1777 anerkannt. Knochen-Asche war die Hauptquelle von Phosphor bis zu den 1840er Jahren. Phosphatfelsen, ein Mineral-, der Kalzium-Phosphat enthält, wurde zuerst 1850 und im Anschluss an die Einführung des elektrischen Kreisbogen-Brennofens 1890 verwendet, das ist die einzige Quelle von Phosphor geworden. Phosphor, Phosphate und phosphorige Säure werden noch beim Phosphatfelsen erhalten. Phosphatfelsen ist ein größerer feedstock in der Dünger-Industrie.

Weißer Phosphor wurde zuerst gewerblich für die Match-Industrie im 19. Jahrhundert durch das Destillieren vom Phosphor-Dampf von hinabgestürzten Phosphaten gemacht, die mit Boden-Kohle oder Holzkohle gemischt sind, die in einem Eisentopf in der Erwiderung geheizt wurde. Die hinabgestürzten Phosphate wurden von Boden-Knochen gemacht, die entfettet und mit starken Säuren behandelt worden waren. Kohlenmonoxid und anderes feuergefährliches während des Verminderungsprozesses erzeugtes Benzin wurden in einem Aufflackern-Stapel abgebrannt. Dieser Prozess ist veraltet geworden, als der Brennofen des untergetauchten Kreisbogens für die Phosphor-Produktion eingeführt wurde, um Phosphatfelsen zu reduzieren. Die elektrische Brennofen-Methode hat Produktion erlaubt, zum Punkt zuzunehmen, wo Phosphor in Waffen des Krieges verwendet werden konnte. Im Ersten Weltkrieg wurde es in Brandbomben, Rauchschwaden und Leuchtspurgeschoss-Kugeln verwendet. Eine spezielle Brandkugel wurde entwickelt, um nach wasserstoffgefüllten Zeppelinen über Großbritannien zu schießen (Wasserstoff, der hoch feuergefährlich ist, wenn es entzündet werden kann). Während des Zweiten Weltkriegs wurden Molotowcocktails des Benzols und Phosphors in Großbritannien besonders ausgewählten Bürgern innerhalb der britischen Widerstand-Operation für die Verteidigung verteilt; und Phosphor-Brandbomben wurden im Krieg gegen einen in großem Umfang verwendet. Brennender Phosphor ist schwierig auszulöschen, und wenn er auf die menschliche Haut spritzt, hat er schreckliche Effekten.

Frühe Matchs haben weißen Phosphor in ihrer Zusammensetzung verwendet, die wegen seiner Giftigkeit gefährlich war. Morde, Selbstmorde und zufälliger poisonings haben sich aus seinem Gebrauch ergeben. (Ein apokryphisches Märchen erzählt von einer Frau, die versucht, ihren Mann mit weißem Phosphor in seinem Essen zu ermorden, das durch das Geben des Fischteichs vom Leuchtdampf entdeckt wurde). Außerdem hat die Aussetzung von den Dämpfen Match-Arbeitern eine strenge Nekrose der Knochen des Kiefers, das berüchtigte "phossy Kiefer" gegeben. Als ein sicherer Prozess, um roten Phosphor zu verfertigen, mit seiner viel niedrigeren Entflammbarkeit und Giftigkeit entdeckt wurde, wurden Gesetze laut der Berner Tagung (1906) verordnet, seine Adoption als eine sicherere Alternative für die Match-Fertigung verlangend. Die Giftigkeit von weißem Phosphor hat zu Unterbrechung davon Gebrauch in Matchs geführt. In einem historischen Zufall haben die Verbündeten Phosphor-Brandbomben im Zweiten Weltkrieg verwendet, um Hamburg, der Platz zu zerstören, wo der "wunderbare Träger des Lichtes" zuerst entdeckt wurde.

Das Glühen, die Erklärung und der Begriff sind darauf zurückzuführen gewesen

Es war von frühen Zeiten bekannt, dass das grüne Glühen, das von weißem Phosphor ausgeht, einige Zeit auf einem stoppered Glas andauern, aber dann aufhören würde. Robert Boyle hat es in den 1680er Jahren "der Schwächung" der Luft zugeschrieben; tatsächlich ist es Sauerstoff, der wird verbraucht. Vor dem 18. Jahrhundert war es bekannt, dass in reinem Sauerstoff Phosphor überhaupt nicht glüht; es gibt nur eine Reihe des teilweisen Drucks, an dem sie tut. Hitze kann angewandt werden, um die Reaktion am höheren Druck zu steuern.

1974 wurde das Glühen von R. J. van Zee und A. U. Khan erklärt. Eine Reaktion mit Sauerstoff findet an der Oberfläche des Festkörpers (oder Flüssigkeit) Phosphor statt, die kurzlebigen Moleküle HPO bildend, und dass beide sichtbares Licht ausstrahlen. Die Reaktion ist langsam, und nur sehr wenig von den Zwischengliedern sind erforderlich, die Lumineszenz, folglich die verlängerte Zeit zu erzeugen, die das Glühen in einem stoppered Glas fortsetzt.

Seit dieser Zeit wurden Leuchtmassen und Phosphoreszenz lose verwendet, um Substanzen zu beschreiben, die in der Dunkelheit ohne das Brennen scheinen. Jedoch, wie oben erwähnt, wenn auch der Begriff Phosphoreszenz als ein Begriff analog mit dem Glühen von der Oxydation von elementarem Phosphor ursprünglich ins Leben gerufen wurde, wird jetzt für einen anderen im Wesentlichen verschiedenen Prozess — Wiederemission des Lichtes nach der Beleuchtung vorbestellt.

Anwendungen

Düngemittel

Die dominierende Anwendung von Phosphor ist in Düngemitteln, der Phosphat, wie erforderlich, für das ganze Leben zur Verfügung stellt und häufig ein Begrenzungsnährstoff für Getreide ist. Phosphor, ein wesentlicher Pflanzennährstoff seiend, findet seinen Hauptgebrauch als ein Bestandteil von Düngern für die Landwirtschaft und Farm-Produktion in der Form von konzentrierten phosphorigen Säuren, die aus PO von 70 % bis 75 % bestehen können. Die globale Nachfrage nach Düngemitteln hat zu großer Zunahme in Phosphat (PO) Produktion in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts geführt. Wegen der wesentlichen Natur von Phosphor zu lebenden Organismen, der niedrigen Löslichkeit von natürlichen Phosphor enthaltenden Zusammensetzungen und dem langsamen natürlichen Zyklus von Phosphor, ist die landwirtschaftliche Industrie auf Düngemitteln schwer vertrauensvoll, die Phosphat größtenteils in der Form von Superphosphat von Limone enthalten. Das Superphosphat von Limone ist eine Mischung von zwei Phosphatsalzen, Kalzium dihydrogen Phosphat Ca (HPO) und Kalzium-Sulfat dihydrate CaSO · 2HO erzeugt durch die Reaktion von Schwefelsäure und Wasser mit Kalzium-Phosphat.

Organophosphorus vergleicht sich

Weißer Phosphor wird weit verwendet, um Organophosphorus-Zusammensetzungen, durch die Zwischenphosphor-Chloride und zwei Phosphor-Sulfide, Phosphor pentasulfide und Phosphor sesquisulfide zu machen. Zusammensetzungen von Organophosphorus haben viele Anwendungen, einschließlich in Weichmachern, Flamme-Verzögerungsmitteln, Schädlingsbekämpfungsmitteln, Förderungsagenten und Wasserbehandlung. insbesondere hat das Herbizid glyphosate laut der Markenname-Zusammenfassung verkauft.

Metallurgische Aspekte

Phosphor ist auch ein wichtiger Bestandteil in der Stahlproduktion, im Bilden von Phosphorbronze, und in vielen anderen zusammenhängenden Produkten. Phosphor wird zu metallischem Kupfer während seines Verhüttungsprozesses hinzugefügt, um mit der Sauerstoff-Gegenwart als eine Unreinheit in Kupfer zu reagieren und kupfernes oder Phosphor enthaltendes Kupfer ohne Sauerstoff (CuOFP) Legierung mit einem höheren thermischen und elektrischen Leitvermögen zu erzeugen, als normales Kupfer.

Matchs

Phosphor-enthaltene Matchs wurden zuerst in den 1830er Jahren erzeugt und haben eine Mischung von weißem Phosphor, eine Sauerstoff veröffentlichende Zusammensetzung (chlorsaures Kalium-Salz, Leitungsdioxyd oder ein Nitrat) und ein Binder in ihren Köpfen enthalten. Sie waren zu Lagerungsbedingungen ziemlich empfindlich, toxisch und unsicher, weil sie angezündet werden konnten, indem sie auf jeder rauen Oberfläche geschlagen haben. Deshalb wurde ihre Produktion zwischen 1872 und 1925 in verschiedenen Ländern allmählich verboten. Die internationale Berner Tagung, angenommen 1906, hat den Gebrauch von weißem Phosphor in Matchs verboten. Demzufolge wurden die Matchs 'des Schlags überall' durch 'Sicherheitsmatchs' allmählich ersetzt, wo weißer Phosphor durch Phosphor sesquisulfide (PS), Schwefel oder Antimon-Sulfid eingesetzt wurde. Solche Matchs sind hart, sich auf einer willkürlichen Oberfläche zu entzünden und einen speziellen Streifen zu verlangen. Der Streifen enthält roten Phosphor, der nach dem Anschlagen anheizt, mit der Sauerstoff veröffentlichenden Zusammensetzung im Kopf reagiert und das feuergefährliche Material des Kopfs entzündet.

Wassererweichung

Natrium tripolyphosphate gemacht von phosphoriger Säure wird in Wäscherei-Reinigungsmitteln in einigen Ländern verwendet, aber für diesen Gebrauch in anderen verboten. Es ist nützlich, um Wasser weich zu machen, um die Leistung der Reinigungsmittel zu erhöhen und Korrosion der Pfeife/Rauchrohrs zu verhindern.

Nische-Anwendungen

  • Phosphate werden im Bilden der speziellen Brille verwertet, die für Natriumslampen verwendet wird.
  • Knochen-Asche, Kalzium-Phosphat, wird in der Produktion des feinen Porzellans verwendet.
  • Phosphorige von elementarem Phosphor gemachte Säure wird in Nahrungsmittelanwendungen wie einige Soda-Getränke verwendet. Die Säure ist auch ein Startpunkt, um Nahrungsmittelrang-Phosphate zu machen. Diese schließen Monokalzium-Phosphat ein, das in Backpulver und Natrium tripolyphosphate und anderen Natriumsphosphaten verwendet wird. Unter anderem Gebrauch werden diese verwendet, um die Eigenschaften von bearbeitetem Fleisch und Käse zu verbessern. Andere werden in der Zahnpasta verwendet.
  • Weißer Phosphor, genannt "WP" (Slangbegriff "Willie Peter") wird in militärischen Anwendungen als Brandbomben, für die Rauch-Abschirmung als Rauch-Töpfe und Nebelbomben, und in der Leuchtspurgeschoss-Munition verwendet. Es ist auch ein Teil eines veralteten M34 Weißen Phosphors US-Handhandgranate. Diese Mehrzweckhandgranate wurde größtenteils für die Nachrichtenübermittlung, Rauchschwaden und Entzündung verwendet; es konnte auch strenge Brandwunden verursachen und hatte einen psychologischen Einfluss auf den Feind. Der militärische Gebrauch von weißem Phosphor wird durch das internationale Recht beschränkt
  • In Spur-Beträgen wird Phosphor als ein dopant für n-leitende Halbleiter verwendet.
  • P und P werden als radioaktive Leuchtspurgeschosse in biochemischen Laboratorien verwendet.
  • Phosphat ist ein starker Komplexbildner für den hexavalent uranyl Arten (UO), und das ist der Grund, warum apatite und andere natürliche Phosphate häufig an Uran sehr reich sein können.
  • Tributylphosphate ist ein organophosphate auflösbarer in Leuchtpetroleum und verwendet, um Uran im in der Wiederaufbereitung von verausgabtem Kernbrennstoff angewandten Prozess von Purex herauszuziehen.

Biologische Rolle

Der anorganische Phosphor in der Form des Phosphats ist für alle bekannten Formen des Lebens erforderlich, eine Hauptrolle in biologischen Molekülen wie DNA und RNS spielend, wo es einen Teil des Strukturfachwerks dieser Moleküle bildet. Lebende Zellen verwenden auch Phosphat, um Zellenergie in der Form von Adenosin triphosphate (ATP) zu transportieren. Fast jeder Zellprozess, der Energie verwendet, erhält sie in der Form von ATP. ATP ist auch für phosphorylation, ein Schlüssel Durchführungsereignis in Zellen wichtig. Phospholipids sind die Hauptstrukturbestandteile aller Zellmembranen. Kalzium-Phosphatsalze helfen bei sich versteifenden Knochen.

Lebende Zellen werden durch eine Membran definiert, die es von seinen Umgebungen trennt. Biologische Membranen werden von einer phospholipid Matrix und Proteinen normalerweise in der Form eines bilayer gemacht. Phospholipids werden aus Glyzerin, solch abgeleitet, dass zwei des Glyzerins hydroxyl (OH) Protone durch Fettsäuren als ein ester ersetzt worden sind, und das dritte hydroxyl Proton durch zu einem anderen Alkohol verpfändetes Phosphat ersetzt worden ist.

Ein durchschnittlicher erwachsener Mensch enthält ungefähr 0.7 Kg Phosphor, dessen ungefähr 85-90 % in Knochen und Zähnen in der Form von apatite und dem Rest in weichen Geweben und extracellular Flüssigkeiten (~1 %) da sind. Der Phosphor-Inhalt nimmt von ungefähr 0.5 Gewicht-% im Säuglingsalter zu 0.65-1.1 Gewicht-% in Erwachsenen zu. Die durchschnittliche Phosphor-Konzentration im Blut ist ungefähr 0.4 g/L, ungefähr 70 % davon sind organische und anorganische 30-%-Phosphate. Ein gut gefütterter Erwachsener in der industrialisierten Welt verzehrt sich und excretes ungefähr 1-3 Gramme Phosphor pro Tag, mit dem Verbrauch in der Form von anorganischem Phosphat und Phosphor enthaltendem biomolecules wie Nukleinsäuren und phospholipids; und Ausscheidung fast exklusiv in der Form von Phosphationen solcher als und. Nur ungefähr 0.1 % Körperphosphat zirkulieren im Blut, und dieser Betrag widerspiegelt den Betrag von für weiche Gewebezellen verfügbarem Phosphat.

Knochen und Zahn-Email

Der Hauptbestandteil des Knochens ist hydroxyapatite sowie amorphe Formen von Kalzium-Phosphat vielleicht einschließlich des Karbonats. Hydroxyapatite ist der Hauptbestandteil des Zahn-Emails. Wasser fluoridation erhöht den Widerstand von Zähnen, um durch die teilweise Konvertierung dieses Minerals zu genanntem fluoroapatite des noch härteren Materials zu verfallen:

: +  +

Phosphor-Mangel

In der Medizin werden Syndrome des niedrigen Phosphats durch Unterernährung durch den Misserfolg verursacht, Phosphat, und durch metabolische Syndrome zu absorbieren, die Phosphat vom Blut (wie Wiederfütterung nach Unterernährung) ziehen oder zu viel davon in den Urin passieren. Alle werden durch hypophosphatemia charakterisiert, der eine Bedingung von niedrigen Stufen von auflösbaren Phosphatniveaus im Blutserum, und deshalb innerhalb von Zellen ist. Symptome von hypophosphatemia schließen Muskel und neurologische Funktionsstörung und Störung von Muskel- und Blutzellen ein, die erwartet sind, ATP zu fehlen. Zu viel Phosphat kann zu Diarrhöe und Kalkbildung (das Härten) von Organen und weichem Gewebe führen, und kann die Fähigkeit des Körpers stören, Eisen, Kalzium, Magnesium und Zink zu verwenden.

Phosphor ist ein wesentliches Makromineral für Werke, das umfassend in edaphology studiert wird, um Pflanzenauffassungsvermögen von Boden-Systemen zu verstehen. In ökologischen Begriffen ist Phosphor häufig ein Begrenzungsfaktor in vielen Umgebungen; d. h. die Verfügbarkeit von Phosphor regelt die Rate des Wachstums von vielen Organismen. In Ökosystemen kann ein Übermaß an Phosphor besonders in Wassersystemen problematisch sein, eutrophication hinauslaufend, die manchmal zu Algenblüten führen.

Nahrungsmittelquellen

Die Hauptnahrungsmittelquellen von Phosphor sind Arten des Essens, das Protein, zum Beispiel, Milch und Fleisch enthält. In der Regel, wenn man einen Mahlzeit-Plan hält, der genügend Betrag des Proteins und Kalziums dann zur Verfügung stellt, ist der Betrag von Phosphor auch genügend.

Vorsichtsmaßnahmen

Organische Zusammensetzungen von Phosphor bilden eine breite Klasse von Materialien, viele sind für das Leben erforderlich, aber einige sind äußerst toxisch. Fluorophosphate esters sind unter dem stärksten bekannten neurotoxins. Eine breite Reihe von Organophosphorus-Zusammensetzungen ist für ihre Giftigkeit an bestimmte Organismen als Schädlingsbekämpfungsmittel (Herbizide, Insektizide, Fungizide, usw.) und weaponised als Nervenagenten gewöhnt. Die meisten anorganischen Phosphate sind relativ nichttoxische und wesentliche Nährstoffe.

Der weiße Phosphor allotrope präsentiert eine bedeutende Gefahr, weil er sich in Luft entzündet und phosphorigen sauren Rückstand erzeugt. Chronische weiße Phosphor-Vergiftung führt zu Nekrose des Kiefers genannt "phossy Kiefer". Die Nahrungsaufnahme von weißem Phosphor kann eine medizinische als das "Rauchen des Stuhl-Syndroms bekannte Bedingung" verursachen.

Nach der Aussetzung von elementarem Phosphor in der Vergangenheit wurde es angedeutet, das betroffene Gebiet mit 2-%-Kupfersulfat-Lösung zu waschen, harmlose Zusammensetzungen zu bilden, die abgewaschen werden können. Gemäß der Behandlung der neuen US-Marine von Kampfstoff-Unfällen und Herkömmlichen Militärischen Chemischen Verletzungen: FM8-285: Teil 2 Herkömmliche Militärische Chemische Verletzungen, "Kupfer-(Kupfer (II)) Sulfat ist vom amerikanischen Personal in der Vergangenheit verwendet worden und wird noch von einigen Nationen verwendet. Jedoch ist Kupfersulfat toxisch, und sein Gebrauch wird unterbrochen. Kupfersulfat kann Niere- und Gehirngiftigkeit sowie Intragefäßhemolysis erzeugen."

Das Handbuch deutet stattdessen "eine Bikarbonat-Lösung an, phosphorige Säure für neutral zu erklären, die dann Eliminierung von sichtbarem weißem Phosphor erlauben wird. Partikeln können häufig durch ihre Emission des Rauchs wenn Luftangriffe sie, oder durch ihre Phosphoreszenz in der Dunkelheit gelegen werden. In dunklen Umgebungen werden Bruchstücke als lumineszierende Punkte gesehen. Schnell debride die Brandwunde, wenn die Bedingung des Patienten Eliminierung von Bit von WP erlauben wird (weißer Phosphor), der später absorbiert werden und vielleicht Körpervergiftung erzeugen könnte. Wenden Sie ölige Salben NICHT an, bis es sicher ist, dass der ganze WP entfernt worden ist. Folgende ganze Eliminierung der Partikeln, behandeln Sie die Verletzungen als Thermalbrandwunden." Da sich weißer Phosphor sogleich mit Ölen vermischt, werden irgendwelche öligen Substanzen oder Salben nicht empfohlen, bis das Gebiet gründlich gereinigt wird und der ganze weiße Phosphor entfernt.

US-DEA-Liste I Status

Phosphor kann elementares Jod auf hydroiodic Säure reduzieren, die ein Reagens ist, das wirksam ist, um ephedrine oder pseudoephedrine zu methamphetamine zu reduzieren. Deshalb wurde roter und weißer Phosphor von der USA-Rauschgift-Vollzugsregierung als Liste I Vorgänger-Chemikalien unter 21 CFR 1310.02 wirksame am 17. November 2001 benannt. Infolgedessen, in den Vereinigten Staaten, sind Dressierer von rotem oder weißem Phosphor strengen Durchführungssteuerungen unterworfen.

Siehe auch

  • Weißer Phosphor (Waffe)
  • Maximalphosphor

Referenzen

Quellen

Links


Proton / Palladium
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