Fosfor

Fósfor (latinsko phosphorus) je kemični element, ki ima v periodnem sistemu simbol P in atomsko število 15. To multivalentno nekovino v dušikovi skupini je moč pogosto najti v neorganskih fosfatnih skalah in v vseh živih celicah, a je nikjer v naravi ne najdemo samorodno. Fosfor je izjemno reaktiven, ob spajanju s kisikom oddaja bled lesk (odtod njegovo ime, ki v latinščini pomeni jutranja zvezda, iz grških besed za svetlobo in prinašanje), pojavlja se v mnogih oblikah in je nujno potreben element za življenje organizmov. Najpomembnejša človeška raba fosforja je v izdelavi gnojil, na široko pa se tudi uporablja za izdelavo eksplozivov, vžigalic, ognjemetov, pesticidov, zobne paste in detergentov. Odkril ga je nemški alkimist Hening Brand leta 1669 pri močnem segrevanju uparjene sečnine.

Fosfor, ₁₅P

limonsko rumen, rdeč in vijolični fosfor
Fosfor
Izgovarjava	IPA: [ˈfoːsfɔr]
Alotropi	bel, rdeč, vijoličen, črn in drugi (glej Alotropi fosforja)
Videz	voskasto bel, rumen, rdeč, vijoličen, kovinsko črn
Standardna atomska teža Ar, std(P)	7001309737619980000♠30,973761998(5)
Pogostost
v zemeljski skorji	5,2 (silcij = 100)
Fosfor v periodnem sistemu
Vodik Helij Litij Berilij Bor (element) Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon Kalij Kalcij Skandij Titan (element) Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran (element) Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson N ↑ P ↓ As silicij ← fosfor → žveplo
Vrstno število (Z)	15
Skupina	skupina 15 (pniktogeni)
Perioda	perioda 3
Blok	blok p
Razporeditev elektronov	[Ne] 3s2 3p3
Razporeditev elektronov po lupini	2, 8, 5
Fizikalne lastnosti
Faza snovi pri STP	trdnina
Tališče	44,15 °C rdeč: ∼590 °C
Vrelišče	280,5 °C
Sublimišče	≈416–590 °C vijoličen: 620 °C
Gostota (blizu s.t.)	bel: 1,823 g/cm3 rdeč: ≈2,2–2,34 g/cm3 vijoličen: 2,36 g/cm3 črn: 2,69 g/cm3
Talilna toplota	bel: 0,66 kJ/mol
Izparilna toplota	bel: 51,9 kJ/mol
Toplotna kapaciteta	bel: 23,824 J/(mol·K)
Parni tlak (bel) P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pri T (°C) 6 34 69 115 180 276
Parni tlak (rdeč, b.p. 431 °C) P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pri T (°C) 182 216 256 303 362 431
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja	−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 (rahlo kisel oksid)
Elektronegativnost	Paulingova lestvica: 2,19
Ionizacijske energije	1.: 1011,8 kJ/mol 2.: 1907 kJ/mol 3.: 2914,1 kJ/mol (več)
Kovalentni polmer	107±3 pm
Van der Waalsov polmer	180 pm
Spektralne črte fosforja
Druge lastnosti
Pojavljanje v naravi	prvobitno
Kristalna struktura	​telesno centrirana kubična (tck)
Toplotna prevodnost	bel: 0,236 W/(m⋅K) črn: 12,1 W/(m⋅K)
Magnetna ureditev	bel, rdeč, vijoličen, črn: diamagnetik
Magnetna susceptibilnost	−20,8·10−6 cm3/mol (293 K)
Stisljivostni modul	bel: 5 GPa rdeč: 11 GPa
Številka CAS	7723-14-0 (rdeč) 12185-10-3 (bel)
Zgodovina
Odkritje	Hennig Brand (1669)
Prepoznal kot element	Antoine Lavoisier (1777)
Najpomembnejši izotopi fosforja
Izo­top Pogos­tost Razpolovni čas (t1/2) Razpadni način Pro­dukt 31P 100% stabilen 32P sled 14,28 d β− 32S 33P sled 25,3 d β− 33S

Pomembne lastnosti

Beli fosfor tvori voskasto belo trdnino, ki ima značilen zoprn vonj, a ko je čist, je brezbarven in prozoren. Ta nekovina ni topna v vodi, je pa topna v ogljikovem disulfidu. Čisti beli fosfor se na zraku spontano vžge in zgori v fosforjev pentaoksid.

Oblike

Fosfor obstaja v najmanj štirih alotropnih oblikah: v beli (ali rumeni), rdeči, in črni (ali vijolični). Najpogostejša sta rdeči in beli fosfor; oba sta tetraederski skupini štirih atomov. Beli fosfor gori na zraku in se ob izpostavljanju toploti ali svetlobi lahko pretvori v rdeči fosfor. Obstaja v dveh različicah, alfa in beta, ki se razločita ob prehodni temperaturi −3.8 °C. Rdeči fosfor je relativno stabilen in sublimira pri plinskem tlaku ene atmosfere pri 170 °C, a gori ob udarcu ali gretju zaradi trenja. Obstaja črni fosforjev alotrop, ki ima podobno strukturo kot grafit - atomi so urejeni v heksagonalnih ravninah - in prevaja elektriko.

Uporaba

Koncentrirane fosforne kisline, ki lahko vsebujejo od 70 % do 75 % P₂O₅, so v obliki gnojil zelo pomembne za poljedelstvo in živinorejo. V drugi polovici 20. stoletja je globalno povpraševanje za gnojili vodilo v veliko povečanje izdelave fosfatov. Druge rabe:

• Fosfate uporabljajo pri izdelavi določenih stekel, ki se uporabljajo za karbidne svetilke.
• Kostni pepel, kalcijev fosfat, se uporablja za izdelavo porcelana in za pridobivanje mono-kalcijevega fosfata, ki ga uporabljajo v pecilnem prašku.
• Ta element je tudi pomembna sestavina pri izdelavi jekla, pri izdelavi fosforjevega brona, in v mnogih drugih podobnih izdelkih.
• Trinatrijev fosfat se obče uporablja v čistilnih sredstvih za mehčanje vode in za preprečevanje korozije vodovodne napeljave ali grelcev za vodo.
• Beli fosfor se uporablja v vojaške namene za zažigalne bombe, generatorje dima, dimne bombe in sledilne naboje.
• Različna raba; uporablja se pri izdelavi vžigalic, v pirotehniki, v pesticidih, zobni pasti, čistilih itd.

Glej tudi

• Fosfor (video), University of Nottingham