Fosfori (P), typpiryhmän ei-metalliset kemialliset elementit ( jaksotaulukon ryhmä 15 [Va]), joka huoneenlämpötilassa on väritön, puoliläpäisevä, pehmeä, vahamainen kiinteä aine, joka hehkuu pimeässä.
Elementin ominaisuudet
| atominumero | 15 |
|---|---|
| atomipaino | 30,9738 |
| sulamispiste (valkoinen) | 44,1 ° C (111,4 ° F) |
| kiehumispiste (valkoinen) | 280 ° C (536 ° F) |
| tiheys (valkoinen) | 1,82 grammaa / cm 3 lämpötilassa 20 ° C (68 ° F) |
| hapetustilat | −3, +3, +5 |
| elektronikonfiguraatio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
Historia
12. vuosisadan arabialaiset alkemistit ovat saattaneet eristää alkuainefosforin vahingossa, mutta tiedot ovat epäselviä. Fosforin näyttää löytäneen vuonna 1669 saksalainen kauppias Hennig Brand, jonka harrastuksena oli alkemia. Brändin ansiosta 50 kauhaa virtsaa pysyi, kunnes ne puhkesivat ja kasvattivat matoja. Sitten hän keitti virtsaa pastaksi ja kuumensi sitä hiekalla tislaamalla siten alkuainefosforia seoksesta. Brand kertoi löytöstään kirjeessä Gottfried Wilhelm Leibnizille, ja tämän jälkeen tämän elementin ja sen kyvyn hehkua pimeässä osoittaminen, tai ”fosforointi”, herätti yleistä kiinnostusta. Fosfori kuitenkin pysyi kemiallisena uteliaisuutena noin vuosisataa myöhemmin, kun se osoittautui luiden komponentiksi. Luiden sulaminen typpi- tai rikkihapolla muodosti fosforihappoa, josta fosfori voitiin tislata kuumentamalla puuhiilellä. 1800-luvun lopulla James Burgess Readman (Edinburgh) kehitti sähköuunimenetelmän elementin valmistamiseksi fosfaattikivistä, mikä on käytännössä nykyään käytetty menetelmä.
Esiintyminen ja jakauma
Fosfori on erittäin laajalti levinnyt alkuaine - 12. rikkaimpana koorikuulassa, jonka osuus se on noin 0,10 painoprosenttia. Sen kosminen runsaus on noin yksi atomi 100 piiatomia kohti, standardi. Sen korkea kemiallinen reaktiivisuus varmistaa, että sitä ei esiinny vapaassa tilassa (lukuun ottamatta muutamaa meteoriittia). Fosforia esiintyy aina fosfaatti-ionina. Tärkeimmät yhdistelmämuodot luonnossa ovat fosfaattisuolat. Noin 550 eri mineraalin on havaittu sisältävän fosforia, mutta näistä tärkein fosforilähde on apatiittisarjat, joissa esiintyy kalsiumioneja yhdessä fosfaatti-ionien ja vaihtelevien määrien kanssa fluori-, kloridi- tai hydroksidi-ioneja, kaavan mukaan [Ca 10 (PO 4) 6 (F, Cl tai OH) 2]. Muita tärkeitä fosforia sisältäviä mineraaleja ovat aalloniitti ja vivianiitti. Yleensä sellaiset metalliatomit kuin magnesium, mangaani, strontium ja mineraalin kalsiumin korvike, sekä fosfaatti-ioneja korvaavat silikaatti, sulfaatti, vanadaatti ja vastaavat anionit. Hyvin suuria fluorapatiitin sedimentaatiokertoja löytyy monista maapallon osista. Luun ja hampaan emalin fosfaatti on hydroksiapatiitti. (Hampaiden hajoamisen vähentämisen fluoroimalla periaate riippuu hydroksiapatiitin muuttumisesta kovemmaksi, rappeutumisenkestävämmäksi fluoropaatiitiksi.)
Tärkein kaupallinen lähde on fosforiitti tai fosfaattikivi, epäpuhdas massiivinen muoto karbonaattia sisältävää apatiittia. Arviot maankuoren kokonaisfosfaattikivestä ovat keskimäärin noin 65 000 000 000 tonnia, josta Marokko ja Länsi-Sahara sisältävät noin 80 prosenttia. Tämä arvio sisältää vain malmin, joka on riittävästi fosfaattipitoista, jotta se voidaan muuttaa hyödyllisiksi tuotteiksi nykyisillä menetelmillä. Materiaalia on myös valtavasti, jonka fosforipitoisuus on alhaisempi.
Ainoa luonnossa esiintyvä fosforin isotooppi on massa 31. Muut isotoopit massasta 24 massaan 46 on syntetisoitu sopivilla ydinreaktioilla. Kaikki nämä ovat radioaktiivisia ja suhteellisen lyhyillä puoliintumisaikoilla. Massan 32 isotoopin puoliintumisaika on 14,268 päivää, ja se on osoittautunut erittäin hyödylliseksi merkkiaineiden tutkimuksissa, jotka koskevat fosforin imeytymistä ja liikkumista elävissä organismeissa.
