Fosfor

Fosfor
[Ne] 3s2 3p3 15P                                                                                                                                                                                                                                 ↓                                                                     ↓                                                             →                                                             →                                                             Periodni sistem elemenata
Općenito
Hemijski element, Simbol, Atomski broj	Fosfor, P, 15
Serija	Nemetal
Grupa, Perioda, Blok	15, 3, p
Izgled	bijelo-sivi (B) tamnocrveni (Crv) crn (Cn)
Zastupljenost	0,09 %
Atomske osobine
Atomska masa	30,97376 u
Atomski radijus (izračunat)	100 (98) pm
Kovalentni radijus	106 pm
Van der Waalsov radijus	180 pm
Elektronska konfiguracija	[Ne] 3s2 3p3
Broj elektrona u energetskom nivou	2, 8, 5
1. energija ionizacije	1011,8 kJ/mol
2. energija ionizacije	1907 kJ/mol
3. energija ionizacije	2914,1 kJ/mol
4. energija ionizacije	4963,6 kJ/mol
5. energija ionizacije	6273,9 kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje	čvrsto
Struktura kristala	monoklinska
Gustoća	B: 1877 kg/m3 Crv: 2340 kg/m3 Cn: 2670 kg/m3
Magnetizam	nemagnetičan
Tačka topljenja	317,3 K (44,2 °C)
Tačka ključanja	550 K (277 °C)
Molarni volumen	17,02 · 10−6 m3/mol
Toplota isparavanja	12,129 kJ/mol
Toplota topljenja	0,657 kJ/mol
Pritisak pare	20,8 Pa kod 294 K
Brzina zvuka	m/s
Specifična toplota	769 J/(kg · K) kod 298 K
Specifična električna provodljivost	B: 0 Crv: 0 Cn: 1,0 · 10−9 S/m
Toplotna provodljivost	0,235 W/(m · K)
Hemijske osobine
Oksidacioni broj	±3, 4, 5
Oksidi	P2O5
Elektronegativnost	2,19 (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR 28P sin 270,3 ms ε 14,332 28 Si 29P sin 4,14 s ε 4,943 29 Si 30P sin 2,49 min ε 4,232 30 Si 31P 100 % Stabilan 32P sin 14,26 d β- 1,711 32S 33P sin 25,34 d β- 0,249 33S 34P sin 12,43 s β- 5,374 34S 35P sin 47,3 s β- 3,989 35S
Sigurnosno obavještenje
Oznake upozorenja Crveni fosfor F Lako zapaljivo Bijeli fosfor F Lako zapaljivo T+ Vrlo otrovno C Nagrizajuće N Opasno za okoliš
Obavještenja o riziku i sigurnosti	R: 11-16-52/53 (crveni) R: 17-26/28-35-50 (bijeli) S: (2-)7-43-61 (crveni) S: (1/2-)5-26-38-45-61 (bijeli)
Ukoliko je moguće i u upotrebi, koriste se SI osnovne jedinice. Ako nije drugačije označeno, svi podaci su podaci dobiveni mjerenjima u normalnim uslovima.

Fosfor je element 15. grupe hemijskih elemenata. Ima samo jedan stabilan izotop ³¹P, ali se javlja u više alotropskih modifikacija.

Historija

Fosfor je otkrio alhemičar Hennig Brandt 1669. godine prilikom destilacije ostatka urina. Kondenzacijom nastalih para pronašao je supstancu koja svijetli u mraku. Zbog te osobine supstancu je nazvao fosfor, od grčke riječi phos što znači svjetlo i phoros što znači donositi.

Zastupljenost

Fosfor je sastavni dio biljnog i životinjskog svijeta. Ima ga u mineralima u obliku fosfata. Apatit je smjesa kalcijumovih fosfata čija je opšta formula [Ca₃(PO₄)₂]₃·CaX₂ gdje je X = F za fluoroapatit, X = Cl za hloropatit i X = OH za hidroksiapatit. Ulazi u sastav nukleinskih kiselina (DNA). Ulazi u sastav spojeva unutar ćelije, koji su odgovorni za energetske promjene.

Dobivanje

Elementarni fosfor se dobija žarenjem kalcijum fosfata sa silicijum dioksidom i ugljikom na temperaturi 1300 °C:

2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C → 6 CaSiO₃ + 10 CO + P₄

Struktura bijelog fosfora P₄

Fizičke osobine

Fosfor ima više alotropskih modifikacija. Bijeli fosfor ima formulu P₄ i to je manje stabilna modifikacija. Bijeli fosfor je čvrsta supstanca slična vosku. Tačka topljenja bijelog fosfora je 44 °C, a tačka ključanja 280 °C. Rastvara se u nepolarnim organskim rastvaračima (ugljik disulfid, benzen). Ekstremno je otrovan i potrebno je izbjegavati bilo kakav kontakt. Na zraku se spontano zapali pri 35 °C, pa se zbog toga drži pod vodom. Upravo ova reakcija sa kisikom je uzrok pojave koju je Brand primijetio - emisija svjetlosti. Taj fenomen se naziva hemoluminiscencija, a jedan oblik te pojave se naziva fosforescencija. Crveni fosfor je amorfni oblik, koji nastaje iz bijelog fosfora, zagrijavanjem bez prisustva zraka između 270 °C i 300 °C. Crveni fosfor nije toksičan i smije se držati na zraku.

Hemijske osobine

Fosfor se javlja u slijedećim oksidacijskim stanjima: 4, +1, +3, +5. Predstavnik spojeva u kojima je fosfor u oksidacijskon stanju -3 je fosfin PH₃. Fosfidi su spojevi fosfora sa metalima, npr. kalcijum fosfid Ca₃P₂. Hipofosfitna kiselina (H₃PO₂) je umjereno jaka monoprotonska kiselina fosfora u kojoj on ima oksidacijsko stanje +1. Oksidacijsko stanje fosfora +3 je prisutno u halogenidima npr. PF₃, PCl₃, PBr₃ i PI₃. Oksidacijsko stanje +5 je prisutno u halogenidima npr. (PBr₅), fosfor (V) oksidu P₄O₁₀ i fosfatnoj kiselini H₃PO₄.