磷 2009年03月24日修订版

BY banlang

心气虚,则脉细;肺气虚,则皮寒;肝气虚,则气少;肾气虚,则泄利前后;脾气虚,则饮食不入。

磷是一种化学元素,它的化学符号是P,它的原子序数是15。

磷的特性

硅 - - 硫



 
磷在元素周期表中的位置
元素周期表
总体特性
名称, 符号, 序号 磷、P、15
系列 非金属
族, 周期, 元素分区 15族(VA), 3, p
密度、硬度 白磷: 1823 kg/m3,NA
红磷: 2340 kg/m3,NA
黑磷: 2670 kg/m3,NA
颜色和外表 无色 / 红色 / 银白色
地壳含量 0.09 %
原子属性
原子量 30.973762(2)原子量单位
原子半径 (计算值) 100(98)pm
共价半径 106 pm
范德华半径 180 pm
价电子排布 [氖]3s23p3
电子在每能级的排布 2,8,5
氧化价(氧化物) ±3,5,4(弱酸性)
晶体结构 单斜晶体
物理属性
物质状态 固态
熔点 317.3 K(44.2 °C)
沸点 550 K (277 °C)
摩尔体积 17.02×10-6m3/mol
汽化热 12.129 kJ/mol
熔化热 0.657 kJ/mol
蒸气压 20.8 帕(294K)
声速 无数据
其他性质
电负性 2.19(鲍林标度)
比热 1040 J/(kg·K)
电导率 1.0×10-9/(米欧姆)
热导率 0.235 W/(m·K)
第一电离能 1011.8 kJ/mol
第二电离能 1907 kJ/mol
第三电离能 2914.1 kJ/mol
第四电离能 4963.6 kJ/mol
第五电离能 6273.9 kJ/mol
稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV
衰变产物
31P 100 % 稳定
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压

性状

磷是一种易起化学反应的、有毒的氮族非金属元素。它的化学反应活性和毒性取决于形态不同而有所区别。

单质磷的同素异形体

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。 深黑色粉末 白磷(黄磷) 化学式:P4 淡黄蜡似半透明可结晶的固体,于黑暗中能发光。有特臭,剧毒。比重1.83,熔点44.4,沸点287度。 红磷(赤磷) 化学结构为巨型共价分子。 化学式一般写为P。 鲜红色粉末,无毒,比重2.296,熔点725度,是黄磷于压力下惰气中加热8-10日而成 紫磷 化学结构为层状,但与黑磷不同。 化学式一般写为P。

发现

在化学史上第一个发现磷元素的人,当推十七世纪的一个德国汉堡商人波兰特(Henning·Brand,约1630年~约1710年)。他是一个相信炼金术的人,由于他曾听传说从尿里可以制得“金属之王”黄金,于是抱着图谋发财的目的,便用尿作了大量实验。1669年,他在一次实验中,将砂、木炭、石灰等和尿混合,加热蒸馏,虽没有得到黄金,而竟意外地得到一种十分美丽的物质,它色白质软,能在黑暗的地方放出闪烁的亮光,于是波兰特给它取了个名字,叫“冷光”,这就是今日称之为白磷的物质。波兰特对制磷之法,起初极守秘密,不过,他发现这种新物质的消息立刻传遍了德国。

德国化学家孔克尔曾用尽种种方法想打听出这一秘密的制法,终于探知这种所谓发光的物质,是由尿里提取出来的,于是他也开始用尿做试验,经过苦心摸索,终于在1678年也告成功。他是把新鲜的尿蒸馏,待蒸到水分快干时,取出黑色残渣,放置在地窑里,使它腐烂,经过数日后,他将黑色残渣取出,与两倍于“尿渣”重的细砂混合。一起放置在曲颈瓶中,加热蒸馏,瓶颈则接连盛水的收容器。起初用微火加热,继用大火干馏,及至尿中的挥发性物质完全蒸发后,磷就在收容器中凝结成为白色蜡状的固体。后来,他为介绍磷,曾写过一本书,名叫《论奇异的磷质及其发光丸》。

在磷元素的发现上,英国化学家波义尔差不多与孔克尔同时,用与他相近的方法也制得了磷。波义尔的学生汉克维茨(Codfrey·Hanckwitz)曾用这种方法在英国制得较大量的磷,作为商品运到欧洲其他国家出售。他在1733年曾发表论文,介绍制磷的方法,不过说得十分含糊,以后,又有人从动物骨质中发现了磷。

名称由来

由于单质磷在空气中会自燃而发光,因此在英语中,磷来源于希腊语中的Phosphoros,原指“启明星”,意为“光亮”。而在中文里,磷的本义是薄石。

分布

磷在地壳中的含量为0.09%。磷不以单质存在,通常在磷酸盐中天然存在,尤其是磷灰石。磷也存在于生物体当中,是原生质的基本成分。

制备

磷的现代制法是将磷酸钙与砂(主要成分为二氧化硅)及焦炭一起放在电炉中加热。为使反应式易于理解,可写成两步如下:

Ca3(PO4)2+3SiO2=3CaSiO3+P2O5 P2O5+5C=2P+5CO

同位素

主条目:磷的同位素

已发现磷的同位素共有13种,包括磷27至磷39,其中只有磷31是稳定的,其他同位素都带有放射性。

含氧酸

磷有5种比较重要的含氧酸:

名称 化学式 磷的氧化数(化合价) 结构式 N元酸
磷酸(正磷酸) H3PO4 +5
焦磷酸 H4P2O7 +5
     OH      OH
     |       |
 O = P - O - P = O
     |       |
     OH      OH
4
偏磷酸 HPO3 +5
  O
  \\
   P - OH
  //
  O
1
亚磷酸 H3PO3 +3
    OH
    |
H - P = O
    |
    OH
2
次磷酸 H3PO2 +1
    OH
    |
H - P = O
    |
    H
1

用途

磷可用于安全火柴、烟花、燃烧弹和化肥,还可以保护金属表面免于腐蚀。

磷酸的用途也十分广泛。

对人体的影响

磷是骨骼和牙齿的构成材料之一。正常成年人骨中的含磷总量约为600~900克,人体每100毫升全血中含磷35-45毫克。磷能保持人体内代谢平衡,在调节能量代谢过程中发挥重要作用。它是生命物质核苷酸的基本成分。它参与体内的酸碱平衡的调节,参与体内脂肪的代谢。

磷缺乏可以出现低磷血症,引起红细胞、白细胞、血小板的异常,软骨病。磷过多将导致高磷血症,使血液中血钙降低导致骨质疏松。

医学化验

别名

Pi

正常值

儿童1.45~2.10mmol/L ;成人0.97~1.45mmol/L; >60岁 男0.74~1.20mmol/L 女0.90~1.32mmol/L 。

化验结果意义

增加:多发性骨髓瘤,糖尿病酮症酸中毒治疗前,乳酸性酸中毒,肾衰,甲旁减,骨折愈合期,肢端肥大症,维生素D中毒等。

减低:维生素D缺乏,高胰岛素血症,儿童侏儒症,脂痢,甲旁亢,输入大量葡萄糖后等。

化验取材

血液

化验方法

电解质及无机元素检测

化验类别一

血液检查

电解质及无机元素检测

参考资料

《新编临床检验与检查手册》、《新编化验员工作手册》

儿童侏儒症 乳酸性酸中毒

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