le correspondre C'est un élément non métallique qui est représenté par le symbole chimique P et qui porte le numéro atomique 15. Il a trois formes allotropiques principales: le phosphore blanc, rouge et noir. Le phosphore blanc est phosphorescent, brûle spontanément lorsqu'il est exposé à l'air et est également très toxique..
Le phosphore blanc à une température de 250 ºC devient du phosphore rouge; une forme polymère insoluble qui ne brûle pas à l'air. Aux températures et pressions élevées, ainsi qu'en présence ou non de catalyseurs, on obtient du phosphore noir, qui ressemble au graphite et est un bon conducteur d'électricité..
Le phosphore a été isolé pour la première fois par H. Brand en 1669. Pour cela, il a utilisé l'urine comme source de cet élément. En 1770, W. Scheele a découvert qu'il pouvait également isoler le phosphore des os.
Plus tard, en raison de la création du four électrique par J. Burgess Readman (1800), les roches phosphatées sont devenues la principale source de production de phosphore à partir de la fluoroapatite minérale, présente en eux..
Le phosphore est le douzième élément le plus abondant de la croûte terrestre, représentant 0,1% de celui-ci en poids. De plus, c'est le sixième élément en abondance dans le corps humain; principalement concentré dans les os sous forme d'hydroxylapatite.
C'est donc un élément essentiel pour les êtres vivants, devenant l'un des trois principaux nutriments des plantes. Le phosphore fait partie de la structure chimique des acides nucléiques; de composés de stockage d'énergie (ATP), coenzymes; et en général, des composés du métabolisme.
Index des articles
Le phosphore a été isolé par Henning Brand en 1669, étant le premier humain à isoler un élément. Brand était un alchimiste allemand de Hambourg et a réussi à obtenir un composé de phosphore à partir de l'urine. Pour ce faire, il a collecté l'urine de 50 seaux et l'a laissée se décomposer.
Brand a ensuite évaporé l'urine et obtenu un résidu noirâtre, qu'il a conservé pendant plusieurs mois. À cela, il a ajouté du sable et l'a chauffé, parvenant à éliminer les gaz et les huiles. Finalement, il a obtenu un solide blanc qui brillait dans l'obscurité avec une couleur verte, qu'il appelait «feu froid»..
Le terme «phosphore» vient par coïncidence du mot grec «Phosphoros» qui signifie porteur de lumière..
Brand n'a pas publié ses résultats expérimentaux et les a vendus à divers alchimistes, notamment: Johann Kraft, Kunckel Lowenstern et Wilhelm Leibniz. Probablement, certains d'entre eux ont rapporté le travail de Brand à l'Académie des Sciences de Paris, diffusant ainsi leurs recherches.
Cependant, Brand n'a pas isolé le phosphore, mais le phosphate de sodium ammoniacal [Na (NH4) PO4]. En 1680, Robert Boyle a amélioré la procédure de Brand, par laquelle il a pu obtenir une forme allotropique de phosphore (P4).
Johan Gottlieb Gahn et Carl Wihelm Scheele ont établi en 1769 qu'un composé du phosphore, le phosphate de calcium, a été trouvé dans les os. Les os dégraissés ont été soumis à un processus de digestion avec des acides forts, tels que l'acide sulfurique.
Ensuite, le produit de digestion a été chauffé dans des conteneurs en acier avec du charbon et du charbon, obtenant ainsi du phosphore blanc par distillation dans des cornues. Les os étaient la principale source de phosphore jusqu'en 1840, date à laquelle ils ont été remplacés à cet effet par le guano..
Le guano est un mélange d'excréments d'oiseaux et de produits de décomposition d'oiseaux. Il était utilisé comme source de phosphore et d'engrais au 19e siècle.
Les roches phosphatées ont été utilisées en 1850 comme source de phosphore. Ceci, combiné à l'invention du four électrique pour la calcination des roches par James Burgess Readman (1888), a fait des roches phosphatées la principale matière première pour la production de phosphore et d'engrais..
En 1819, les usines d'allumettes ont été établies, commençant le développement industriel de l'utilisation du phosphore..
Selon la forme allotrope, il peut être incolore, blanc cireux, jaune, écarlate, rouge, violet ou noir.
30 973 unités
quinze
Phosphore blanc: 44,15 ºC
Phosphore rouge: ~ 590 ºC
Phosphore blanc: 280,5 ºC
Blanc: 1,823 g / cm3
Rouge: 2,2-2,34 g / cm3
Violet: 2,36 g / cm3
Noir: 2,69 g / cm3
Phosphore blanc: 0,66 kJ / mol
Phosphore blanc: 51,9 kJ / mol
Phosphore blanc: 23,824 J / (mol.K)
-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4 et +5
En fonction de l'électronégativité des éléments avec lesquels il se combine, le phosphore peut montrer l'état d'oxydation +3 ou -3. Le phosphore, contrairement à l'azote, a tendance à réagir préférentiellement avec l'état d'oxydation +5; c'est le cas du pentoxyde de phosphore (PdeuxOU ALORS5 ou Pdeux5+OU ALORS5deux+).
2.19 sur l'échelle de Pauling
-Premièrement: 1101 kJ / mol
-Deuxième: 2190,7 kJ / mol
-Troisième: 2914 kJ / mol
Phosphore blanc: 0,236 W / (mK)
Phosphore noir: 12,1 W / (mK)
Il montre comment le phosphore noir conduit presque six fois plus de chaleur que le phosphore blanc.
Les phosphores blancs, rouges, violets et noirs sont diamagnétiques.
Le phosphore a 20 isotopes, les principaux étant: 31P, le seul isotope stable avec une abondance de 100%; 32Isotope émetteur de P, β- et avec une demi-vie de 14,28 jours; Oui 33P, un isotope émetteur de β- et avec une demi-vie de 25,3 jours.
Le phosphore blanc est phosphorescent et émet une lumière verte dans l'obscurité.
Le phosphore blanc est instable et change à des températures proches de 250 ° C en une forme polymère connue sous le nom de phosphore rouge, qui peut varier de l'orange au violet. C'est une substance amorphe, mais elle peut devenir cristalline; ne brille pas dans l'obscurité ou ne brûle pas dans l'air.
Le phosphore blanc à des températures et pressions élevées, ou en présence de catalyseurs, se transforme en une forme polymérique autre que le phosphore rouge: le phosphore noir. C'est une substance cristalline de couleur noire, inerte, semblable au graphite, et qui a la capacité de conduire l'électricité.
Le phosphore blanc sous forme pure est insoluble dans l'eau, bien qu'il puisse être solubilisé dans le sulfure de carbone. Pendant ce temps, les phosphores rouges et noirs sont insolubles dans l'eau et sont moins volatils que le phosphore blanc..
Le phosphore brûle spontanément dans l'air pour former du PdeuxOU ALORS5, et cela à son tour peut réagir avec trois molécules d'eau pour former de l'acide orthophosphorique ou phosphorique (H3PO4).
Par l'action de l'eau chaude, la phosphine (PH3) et les oxydes de phosphore.
L'acide phosphorique agit sur les roches phosphatées, provoquant le phosphate de dihydrogène calcique ou le superphosphate [Ca (HdeuxPO4)deux].
Peut réagir avec les halogènes pour former des halogénures PX3, X représentant F, Cl, Br ou I; ou halogénures de formule PX5, où X est le F, Cl ou Br.
De plus, le phosphore réagit avec les métaux et les métalloïdes pour former des phosphures et avec le soufre pour former divers sulfures. D'autre part, il se lie à l'oxygène pour créer des esters. De la même manière, il se combine avec le carbone pour former des composés organiques phosphorés..
Les atomes de phosphore ont la configuration électronique suivante:
[Ne] 3sdeux 3p3
Il possède donc cinq électrons de valence, tels que l'azote et les autres éléments du groupe 15. Comme il s'agit d'un élément non métallique, ses atomes doivent former des liaisons covalentes jusqu'à ce que l'octet de valence soit complété. L'azote y parvient en s'établissant comme des molécules diatomiques Ndeux, avec une triple liaison, N≡N.
La même chose se produit avec le phosphore: deux de ses atomes P se lient avec une triple liaison pour former la molécule Pdeux, P≡P; c'est-à-dire l'allotrope diphosphoreux. Cependant, le phosphore a une masse atomique plus élevée que l'azote, et ses orbitales 3p, plus diffuses que le 2p de l'azote, se chevauchent moins efficacement; par conséquent, le Pdeux n'existe qu'à l'état gazeux.
Au lieu de cela, à température ambiante, les atomes P préfèrent s'organiser de manière covalente d'une autre manière: dans une molécule tétraédrique P4:
Notez que dans l'image du haut, tous les atomes P ont trois liaisons simples au lieu d'une triple liaison. Ainsi, le phosphore dans P4 complète son octet de valence. Cependant, dans le P4 il y a une tension dans les liaisons P-P, car leurs angles sont éloignés de 109,5 ° à l'œil nu.
Même image des unités P4 et son instabilité expliquent pourquoi le phosphore blanc est l'allotrope le plus instable de cet élément.
Unités P4 ils sont disposés dans l'espace pour définir un cristal bcc (phase α) dans des conditions normales. Lorsque la température chute à -77,95 ° C, le cristal bcc se transforme en un hcp plus dense (vraisemblablement) (phase β). Autrement dit, les unités P4 ils sont disposés en deux couches alternées, A et B, pour établir une séquence ABAB ...
Seul un petit segment de la structure du phosphore rouge est représenté sur l'image du haut. Comme les trois unités sont alignées "symétriquement", on peut dire qu'il s'agit d'une structure cristalline, qui est obtenue en chauffant ce luminophore au-dessus de 250 ° C..
Le phosphore rouge, cependant, se compose la plupart du temps d'un solide amorphe, de sorte que sa structure est désordonnée. Ensuite, les chaînes polymères de P4 serait disposé sans motif apparent, certains au-dessus et d'autres au-dessous du même plan arbitrairement.
Notez que c'est la principale différence structurelle entre le phosphore blanc et rouge: dans le premier, le P4 ils sont individuels, et dans les secondes chaînes de formation. Ceci est possible car l'une des liaisons P-P au sein du tétraèdre est rompue afin de se lier au tétraèdre voisin. Ainsi, la tension annulaire est réduite et le phosphore rouge gagne en stabilité..
Lorsqu'il y a un mélange des deux allotropes, il est offert à l'œil sous forme de luminophore jaune; un mélange de tétraèdres et de chaînes phosphorées amorphes. En effet, le phosphore blanc devient jaunâtre lorsqu'il est exposé aux rayons du soleil, car le rayonnement favorise la rupture de la liaison P-P déjà mentionnée..
Le phosphore violet est la dernière évolution du phosphore rouge. Comme on peut le voir sur l'image ci-dessus, il est toujours constitué d'une chaîne polymère; mais maintenant les structures sont plus complexes. Il semble que l'unité structurelle n'est plus le P4 mais le Pdeux, disposés de manière à former des anneaux pentagonaux irréguliers.
Malgré l'aspect asymétrique de la structure, ces chaînes polymères parviennent à s'organiser suffisamment bien et avec une périodicité pour que le luminophore violet établisse des cristaux monocliniques..
Et enfin, nous avons l'allotrope de phosphore le plus stable: le noir. Il est préparé en chauffant du phosphore blanc sous une pression de 12000 atm.
Sur l'image du haut (ci-dessous), on peut voir que sa structure, d'un plan supérieur, a une certaine ressemblance avec celle du graphite; est un réseau raide d'anneaux hexagonaux (même s'ils ressemblent à des carrés).
Dans le coin supérieur gauche de l'image, ce qui vient d'être commenté peut être mieux apprécié. L'environnement moléculaire des atomes P sont des pyramides trigonales. Notez que la structure vue de côté (coin supérieur droit), est disposée en couches qui s'emboîtent les unes sur les autres.
La structure du phosphore noir est assez symétrique et ordonnée, ce qui est cohérent avec sa capacité à s'établir comme des cristaux orthorhombiques. L'empilement de leurs couches polymères rend les atomes P indisponibles pour de nombreuses réactions chimiques; et c'est pourquoi il est considérablement stable et peu réactif.
Bien que cela vaille la peine d'être mentionné, les forces de dispersion de Londres et les masses molaires de ces solides phosphoriques sont ce qui régit certaines de leurs propriétés physiques; tandis que leurs structures et liaisons P-P définissent les propriétés chimiques et autres.
C'est le douzième élément de la croûte terrestre et en représente 0,1% en poids. Il y a environ 550 minéraux qui contiennent du phosphore, l'apatite étant le minéral le plus important pour obtenir du phosphore..
L'apatite est un minéral de phosphore et de calcium qui peut contenir des quantités variables de fluor, de chlorure et d'hydroxyde, dont la formule est la suivante: [Cadix(PO4)6(F, Cl ou OH)deux)]. Outre l'apatite, il existe d'autres minéraux phosphoreux d'importance commerciale; tel est le cas de wavelita et vivianita.
La roche phosphatée ou le phosphorite est la principale source de phosphore. C'est une roche sédimentaire non détritique qui a une teneur en phosphore de 15 à 20%. Le phosphore est généralement présent sous forme de Cadix(PO4)6Fdeux (fluoroapatite). Il est également présent sous forme d'hydroxyapatite, bien que dans une moindre mesure.
De plus, la fluoroapatite fait partie des roches ignées et métamorphiques, ainsi que du calcaire et des schistes..
Les roches phosphatées sélectionnées sont transférées à l'usine de traitement pour traitement. Dans un premier temps, ils sont concassés pour obtenir des fragments rocheux qui sont ensuite broyés dans des broyeurs à boulets à 70 tours par minute.
Ensuite, le produit du broyage des fragments de roche est tamisé afin de pouvoir les fractionner. Les fractions avec une teneur en phosphore de 34% sont choisies comme pentoxyde de phosphore (PdeuxOU ALORS5).
Phosphore blanc (P4) est obtenu industriellement par réduction électrothermique de fluoroapatite avec du carbone à une température de 1500 ºC en présence d'oxyde de silicium:
2Ca3(PO4)deux(s) + 6SiOdeux(s) + 10 C (s) => P4(g) + CaSiO3(l) + CO (g)
Le p4 à l'état gazeux, après condensation, il est collecté et stocké sous forme de solide blanc immergé dans l'eau pour l'empêcher de réagir avec l'air extérieur.
La couverture de phosphore est fabriquée avec différents pourcentages de cuivre et de phosphore: Cu 94% - P 6%; Cu 92% - P 8%; Cu 85% - P 15%, etc. L'alliage est utilisé comme désoxydant, agent mouillant pour l'industrie du cuivre et également comme agent de nucléation dans l'industrie de l'aluminium.
Ce sont des alliages de cuivre, de phosphore et d'étain qui contiennent 0,5 à 11% de phosphore et 0,01 à 0,35% d'étain. L'étain augmente la résistance à la corrosion, tandis que le phosphore augmente la résistance à l'usure de l'alliage et lui confère sa rigidité.
Il est utilisé dans la fabrication de ressorts, de boulons et, en général, dans des articles qui nécessitent une résistance à la fatigue, à l'usure et à la corrosion chimique. Son utilisation est recommandée dans les hélices des bateaux.
L'alliage le plus connu est le NiPvingt, utilisation de nickel phosphoreux dans les alliages de brasage pour améliorer leur résistance à l'érosion chimique, à l'oxydation et aux températures élevées.
L'alliage est utilisé dans les composants de turbines à gaz et de moteurs à réaction, la galvanoplastie et dans la production d'électrodes de soudage.
Le phosphore blanc provoque de graves brûlures cutanées et est un poison puissant qui peut être mortel à une dose de 50 mg. Le phosphore inhibe l'oxydation cellulaire, interférant avec la gestion de l'oxygène cellulaire, ce qui peut entraîner une dégénérescence graisseuse et la mort cellulaire.
L'intoxication aiguë au phosphore produit dans les quatre premiers jours de l'ingestion des douleurs abdominales, des brûlures, une haleine odorante d'ail, des vomissements phosphorescents, de la transpiration, des crampes musculaires et même un état de choc..
Plus tard, jaunisse, pétéchies, hémorragie, atteinte myocardique avec arythmies, altération du système nerveux central et décès le dixième jour après l'ingestion..
La manifestation la plus évidente de l'intoxication chronique au phosphore est une lésion de la structure osseuse de la mâchoire.
Une augmentation de la concentration plasmatique de phosphore (hyperphosphatémie) survient généralement chez les patients atteints d'insuffisance rénale. Cela provoque un dépôt anormal de phosphates dans les tissus mous, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement vasculaire et des maladies cardiovasculaires..
Le phosphore est un élément essentiel pour les plantes et les animaux. C'est l'un des trois principaux nutriments des plantes, nécessaire à leur croissance et à leurs besoins énergétiques. De plus, il fait partie des acides nucléiques, des phospholipides, des produits intermédiaires des processus métaboliques, etc..
Chez les vertébrés, le phosphore est présent dans les os et les dents sous forme d'hydroxylapatite..
Avec le phosphore, on fabrique un émail chimique qui est utilisé pour éclairer les enseignes placées sur l'aluminium et ses alliages; ainsi que le cuivre et le bronze phosphoreux.
Il est également utilisé pour fabriquer des bombes incendiaires, des grenades, des bombes fumigènes et des balles traçantes. Le phosphore rouge est utilisé pour fabriquer des allumettes ou des allumettes de sécurité.
Le phosphore blanc est utilisé pour fabriquer des organophosphorés. De plus, il est utilisé dans la production d'acide phosphorique.
Une grande quantité du phosphore produit est incinérée pour la production de tétraoxyde de phosphore (P4OU ALORSdix), obtenu sous forme de poudre ou de solide.
C'est la matière première pour la production de divers composés du phosphore. Agit comme agent dopant pour les composants électroniques.
Il est utilisé dans la production de boissons gazeuses en raison de la saveur caractéristique qu'il leur confère. Il agit sur les roches phosphatées pour former du dihydrogénophosphate de calcium [Ca (HdeuxPO4)deux], également connu sous le nom de superphosphate, utilisé comme engrais.
L'acide phosphorique est un élément conditionneur de l'émail dentaire pour faciliter l'adhérence de vos matériaux de restauration. Il est également utilisé, mélangé avec de l'huile, de l'urée, du goudron, du bitume et du sable, pour former de l'asphalte; matériel utilisé pour la réparation des voies de communication terrestres.
Les composés organophosphorés ont de nombreuses applications; tels que: retardateurs de flamme, pesticides, agents d'extraction, agents neurotoxiques et pour le traitement de l'eau.
Il est utilisé comme engrais, levure chimique, additif pour l'alimentation animale et dans la fabrication de dentifrices.
Il est utilisé en analyse chimique comme agent déshydratant et en synthèse organique comme agent de condensation. Le composé est principalement destiné à la production d'acide orthophosphorique.
Utilisé dans les détergents et comme adoucisseur d'eau, ce qui améliore l'action des détergents et aide à prévenir la corrosion des tuyaux.
Utilisé comme agent de nettoyage et adoucisseur d'eau.
Phosphate de sodium dibasique (NadeuxHPO4) et phosphate de sodium monobasique (NaHdeuxPO4) sont les composants d'un système tampon de pH, qui agit même sur les êtres vivants; y compris les êtres humains.
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