Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Foszfor

15
30.9738
±3, 5, 4
P
3p3
Foszfor
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám foszfor, P, 15
Elemi sorozat nemfémek
Csoport, periódus, mező 15, 3, p
Megjelenés színtelen/vörös/ezüstfehér
Atomtömeg 30,973761(2) g/mol
Elektronszerkezet [Ne] 3s2 3p3
Elektronok héjanként 2, 8, 5
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) (fehér) 1,823 g/cm³
Sűrűség (szobahőm.) (vörös) 2,34 g/cm³
Sűrűség (szobahőm.) (fekete) 2,69 g/cm³
Olvadáspont (fehér) 317,3 K
(44,2 °C, 111,6 °F)
Forráspont 550 K
(277 °C, 531 °F)
Olvadáshő (fehér) 0,66 kJ/mol
Párolgáshő 12,4 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) (fehér)
23,824 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet monoklin
Oxidációs állapotok ±3, 5, 4
(enyhén savas oxid)
Elektronegativitás 2,19 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 1011,8 kJ/mol
Atomsugár 100 pm
Atomsugár (számított) 98 pm
Kovalens sugár 106 pm
Van der Waals-sugár 180 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség nincs adat
Hővezetési tényező (300 K) (fehér)
0,236 W/(m·K)
Bulk modulusz 11 GPa
CAS-szám 7723-14-0

A Foszfor bővebb leírása

A foszfor (nyelvújításkori magyar nevén vilany) egy nemfémes, szilárd kémiai elem. A rendszáma 15, vegyjele P. Neve görög eredetű, jelentése „fényhozó”. Az ún. biogén elemek közé tartozik, részt vesz fontos szerves molekulák, például DNS, RNS felépítésében.

Felfedezés

Az elemet először Henning Brand alkimista állította elő 1669-ben, úgy hogy először napokig vizeletet desztillált, és a lombikban maradt anyagot vörösizzásig hevítette. A lombik és a belőle távozó gáz sötétben is világított, láng nélkül. A világító anyagot „hideg tűz”-nek nevezte el. A foszfor szó a görög phosphoros, fényt hordozó szóból származik. A foszfor egyedülálló az elemek között azzal, hogy először fedezték fel állati/emberi testnedvben, majd utána a növény- és az ásványvilágban, valamint az első elem, melynek ismerjük felfedezőjét.

Allotróp módosulatai

A foszfor módosulatai
  • sárgafoszfor: viasz keménységű, késsel vágható, erősen mérgező anyag, szobahőmérsékleten is hevesen oxidálódik, öngyúlékony. Víz alatt kell tartani, oxigéntől elzárva. Zsírokban, olajokban jól oldódik, ezért nem tanácsos szabad kézzel hozzányúlni, mivel a bőrőn zsír található. Lenyelve már 0,05 g[1] is halálos belőle. Át tud alakulni vörösfoszforrá.
  • vörösfoszfor: sötétvörös színű por, nem oldódik semmiben, így nem is mérgező, levegőn tartható
  • feketefoszfor: sötétszürke, fémesen csillogó, hőt és villamosságot jól vezeti, egészen extrém körülmények között létezik (2000 °C felett, nagy nyomáson), nem stabil, több kristályrácsa létezik.

Gyulladási hőmérsékletek

  • sárgafoszfor 60 °C
  • vörösfoszfor 400 °C
  • feketefoszfor ismeretlen.

Kémiai tulajdonságai

A három foszfor kémiailag azonos módon viselkedik. A foszfor égésekor foszfor-pentoxid keletkezik. A foszfor-pentoxid kiváló vízmegkötő anyag, bőrre kerülve égési sebet okoz.

\mathrm{4 \ P + 5 \ O_2 \rightarrow 2 \ P_2O_5}

A foszfor-pentoxid vízzel való reakciójának egyenlete:

\mathrm{ P_2O_5 + 3 \ H_2O \rightarrow 2 \ H_3PO_4}

Ekkor foszforsav keletkezik. A foszforsav nem mérgező, savanyú ízű anyag, ezért ízesítésre használják. A foszforsav sói a foszfátok, savmaradékionja a foszfátion.

Előfordulása

  • Az emberi szervezetben nagy mennyiségben található (700-800 g/felnőtt). Szükséges a csontok, fogak felépüléséhez, az idegrendszer működéséhez, a fehérje-, szénhidrát-, zsíranyagcseréhez, a fehérjeszintézishez és az enzimek működéséhez.

Előállítása

A foszfort kalcium-foszfátból (Ca3(PO4)2) állítják elő. A kalcium-foszfátot kvarchomokkal és szénnel keverik össze, majd a levegőt kizárva hevítik.[2]

\mathrm{Ca_3(PO_4)_2 + 3 \ SiO_2 \rightarrow 3 \ CaSiO_3 + P_2O_5}
\mathrm{2 \ P_2O_5 + 10 \ C \rightarrow P_4 + 10 \ CO}

Felhasználása

Az élelmiszeripar nagyon sok foszfort használ fel, főleg savanyítóanyagként, foszforsav formájában. Irinyi János a vörösfoszfort a mai biztonsági gyufa elődjéhez használta. Növényvédőszerekben és műtrágyagyártáshoz (szuperfoszfát) is felhasználják.

Vegyületei

A foszfor-pentoxid molekulájának modellje

A kalcium-foszfátot (Ca3(PO4)2) műtrágyagyártásra használják.

A foszfor-pentoxid, az égetett foszfor:

\mathrm{4 \ P + 5 \ O_2 \rightarrow 2 \ P_2O_5}

A foszfor-pentaoxid oldásával kapjuk a foszforsavat, amely nem mérgező, savanyú ízű anyag, üdítőket ízesítenek vele. E 338-as adalékanyag.

\mathrm{ P_2O_5 + 3 \ H_2O \rightarrow 2 \ H_3PO_4}