Fosfors (P), slāpekļa grupas nemetāliskais ķīmiskais elements (periodiskās tabulas 15. grupa [Va]), kas istabas temperatūrā ir bezkrāsains, puscaurspīdīgs, mīksts, vaskveida ciets materiāls, kas mirdz tumsā.
Elementa īpašības
| atomu skaitlis | 15 |
|---|---|
| atomsvars | 30.9738 |
| kušanas temperatūra (balta) | 44,1 ° C (111,4 ° F) |
| viršanas temperatūra (balta) | 280 ° C (536 ° F) |
| blīvums (balts) | 1,82 grami / cm 3 pie 20 ° C (68 ° F) |
| oksidācijas stāvokļi | −3, +3, +5 |
| elektronu konfigurācija | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
Vēsture
Iespējams, ka 12. gadsimta arābu alķīmiķi nejauši ir izolējuši elementāro fosforu, taču ieraksti nav skaidri. Fosforu, šķiet, 1669. gadā atklāja Hennigs Brends, vācu tirgotājs, kura hobijs bija alķīmija. Brends ļāva nostāvēties 50 spaiņiem urīna, līdz tie sadrumstalojās un “izaudzēja tārpus”. Pēc tam viņš vārīja urīnu līdz pastai un karsēja to ar smiltīm, tādējādi destilējot elementāro fosforu no maisījuma. Brend vēstulē Gotfrīdam Vilhelmam Leibnizam ziņoja par saviem atklājumiem, un pēc tam šī elementa un tā spēju mirdzēt tumsā demonstrācijas jeb “fosforizēšana” demonstrēja sabiedrības interesi. Fosfors tomēr saglabājās ķīmiskā zinātkāre līdz aptuveni gadsimtam vēlāk, kad izrādījās, ka tas ir kaulu sastāvdaļa. Kaulu gremošana ar slāpekļa vai sērskābi veido fosforskābi, no kuras fosforu var destilē, karsējot ar kokogli. 1800. gadu beigās Džeimss Burgess Readmens no Edinburgas izstrādāja elektriskās krāsns metodi elementa iegūšanai no fosfāta ieža, kas būtībā ir mūsdienās izmantotā metode.
Rašanās un izplatība
Fosfors ir ļoti plaši izplatīts elements - 12. visizplatītākais garozā, kurā tas veido apmēram 0,10 svara procentus. Tā kosmiskā pārpilnība ir aptuveni viens atoms uz 100 silīcija atomiem, kas ir standarts. Tā augstā ķīmiskā reaktivitāte nodrošina, ka tas nenotiek brīvā stāvoklī (izņemot dažus meteorītus). Fosfors vienmēr notiek kā fosfāta jons. Galvenās kombinētās formas dabā ir fosfātu sāļi. Ir konstatēts, ka fosforu satur apmēram 550 dažādi minerāli, taču no tiem galvenais fosfora avots ir apatīta virkne, kurā pastāv kalcija joni kopā ar fosfāta joniem un mainīga daudzuma fluorīdu, hlorīdu vai hidroksīdu joniem pēc formulas [Ca 10 (PO 4) 6 (F, Cl vai OH) 2]. Citas svarīgas fosforu saturošas minerālvielas ir wavellite un vivianite. Parasti minētie metālu atomi kā magnijs, mangāns, stroncijs un kalcija svina aizstājējs minerālā, kā arī fosfātu jonus aizstāj silikāti, sulfāti, vanadate un līdzīgi anjoni. Ļoti lielas fluorapatīta nogulumiežu atradnes ir atrodamas daudzās Zemes daļās. Kaulu un zobu emaljas fosfāts ir hidroksiapatīts. (Zobu samazinājuma samazināšanas princips, fluorējot, ir atkarīgs no hidroksilapatīta pārvēršanas cietākā, izturīgākā pret sabrukšanu fluoroapatītē.)
Galvenais komerciālais avots ir fosforīts vai fosfāta iezis, neattīrīta masīva karbonātu saturoša apatīta forma. Aplēses par kopējo fosfātu iežu daudzumu Zemes garozā ir vidēji aptuveni 65 000 000 000 tonnu, no kurām Marokā un Rietumsahārā ir aptuveni 80 procenti. Šajā novērtējumā iekļautas tikai rūdas, kas ir pietiekami bagātas ar fosfātiem, lai ar pašreizējām metodēm pārvērstos noderīgos produktos. Pastāv arī milzīgi daudzumi materiālu ar zemāku fosfora saturu.
Vienīgais dabiski sastopamais fosfora izotops ir masas 31. Pārējie izotopi no masas 24 līdz 46 ir sintezēti ar piemērotām kodolreakcijām. Tie visi ir radioaktīvi ar salīdzinoši īsu pussabrukšanas periodu. 32 masas izotopa pussabrukšanas periods ir 14,268 dienas, un tas ir izrādījies ārkārtīgi noderīgs marķieru pētījumos, kas saistīti ar fosfora absorbciju un pārvietošanos dzīvos organismos.
