元素磷于1669年由HennigBrand发现。大约200年后,詹姆斯·雷德曼(JamesReadman)开发了一种使用电炉从磷矿石中回收磷的方法。磷是地球上分布最广泛的元素之一,在几乎所有火成岩,沉积物沉积物和海床中都以磷酸盐形式发现。磷存在于300多种矿物质中,通常与Ca,Mg,Fe,Sr,Al,Na和其他几种金属以及诸如硅酸盐,硫酸盐,氧化物,氢氧化物和卤化物之类的阴离子有关。磷是所有生物中必不可少的元素,在生物和生态过程中至关重要,它发生在DNA和其他核酸以及骨骼中。磷用于烟火,炸弹,燃烧弹和安全火柴,它也用于有机合成,磷酸,三氯化磷,膦和其他化合物的生产。
磷的三种同素异形体固相中的元素磷以三种主要的同素异形体存在:(1)可能以α或β修饰形式出现的白磷或黄磷;(2)红磷;和(3)黑磷。白磷是一种白色,柔软,蜡状的透明物质,经常由于杂质呈现黄色。有大蒜味。它由立方晶体组成,密度为1.82g/cm3,在44.1℃熔化为无色或微黄色液体。X射线衍射研究和31P-NMR分析表明,四面体P4分子的原子间距离为2.21Å,并且这些分子能够在晶体中自由旋转。当冷却至–76.9°C以下时,立方α形式转化为密度为1.88g/cm3的六边形β变体。与α形式不同,β形式在晶体中不能自由旋转,但晶格中P4分子的方向固定。在230至240℃下加热,白磷转化为红磷,完全转化在48小时内完成,此反应可由硫,碘和硒作催化剂。红色同素异形体还会从液态磷或白磷溶液中缓慢沉积析出,其沉积速率和产率取决于催化剂,温度,光和其他因素。红磷表现出不同形式,有三种常见形式,一种是常温下的无定形形式,还有两种晶体变体,这两种变体包括三斜晶形体和六边形或四边形体。还存在一些其他形体,所有这些形体可以共存。在常温下,红磷的三斜变化是所有同素异形体中最稳定的。红磷的密度为2.0至2.31g/cm3,在590°C时熔化。黑磷是磷的第三种主要同素异形形式。它以两种形式出现,一种是具有类似于石墨的层状结构的无定形变体,另一种是正交晶体。黑磷的密度可能在2.20至2.69g/cm3之间变化。黑磷是通过将白磷在约10,000个大气压的极高压力下在220°C加热下而获得。当任何形式的固态磷(白色,红色或黑色)熔化时,会形成相同的液态磷。该液体的密度为1.74g/cm3,在50℃下的粘度为1.69厘泊。液态磷在280.5°C沸腾。冷却后,液态磷固化为白磷。液态磷及其蒸气由四面体P4分子组成,蒸气在迅速凝结后也转化为白磷。白色和红色磷具有高电阻率,而黑磷在0°C下具有0.71ohm-cm的低电阻率。三种磷的溶解度也相差很大。白磷可溶于许多有机溶剂。它在二硫化碳中的溶解度非常高,在0°C时约400g/100g的溶剂,在苯中适度溶解(在25°C时约〜3.59g/100g),在乙醚中的溶解度较低(在25°C时约1.5g/100g)°C)。红磷和黑磷不溶于有机溶剂。白磷是一种易燃固体,在35°C的空气中自燃。红色和黑色磷不易燃,黑磷很难点燃。
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