# 磷[编辑]

磷 15P|

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|  |  |  |
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| 氫（非金屬） |  | 氦（惰性氣體） |
| 鋰（鹼金屬） | 鈹（鹼土金屬） |  | 硼（類金屬） | 碳（非金屬） | 氮（非金屬） | 氧（非金屬） | 氟（鹵素） | 氖（惰性氣體） |
| 鈉（鹼金屬） | 鎂（鹼土金屬） |  | 鋁（貧金屬） | 矽（類金屬） | 磷（非金屬） | 硫（非金屬） | 氯（鹵素） | 氬（惰性氣體） |
| 鉀（鹼金屬） | 鈣（鹼土金屬） |  | 鈧（過渡金屬） | 鈦（過渡金屬） | 釩（過渡金屬） | 鉻（過渡金屬） | 錳（過渡金屬） | 鐵（過渡金屬） | 鈷（過渡金屬） | 鎳（過渡金屬） | 銅（過渡金屬） | 鋅（過渡金屬） | 鎵（貧金屬） | 鍺（類金屬） | 砷（類金屬） | 硒（非金屬） | 溴（鹵素） | 氪（惰性氣體） |
| 銣（鹼金屬） | 鍶（鹼土金屬） |  |  | 釔（過渡金屬） | 鋯（過渡金屬） | 鈮（過渡金屬） | 鉬（過渡金屬） | 鎝（過渡金屬） | 釕（過渡金屬） | 銠（過渡金屬） | 鈀（過渡金屬） | 銀（過渡金屬） | 鎘（過渡金屬） | 銦（貧金屬） | 錫（貧金屬） | 銻（類金屬） | 碲（類金屬） | 碘（鹵素） | 氙（惰性氣體） |
| 銫（鹼金屬） | 鋇（鹼土金屬） | 鑭（鑭系元素） | 鈰（鑭系元素） | 鐠（鑭系元素） | 釹（鑭系元素） | 鉕（鑭系元素） | 釤（鑭系元素） | 銪（鑭系元素） | 釓（鑭系元素） | 鋱（鑭系元素） | 鏑（鑭系元素） | 鈥（鑭系元素） | 鉺（鑭系元素） | 銩（鑭系元素） | 鐿（鑭系元素） | 鎦（鑭系元素） | 鉿（過渡金屬） | 鉭（過渡金屬） | 鎢（過渡金屬） | 錸（過渡金屬） | 鋨（過渡金屬） | 銥（過渡金屬） | 鉑（過渡金屬） | 金（過渡金屬） | 汞（過渡金屬） | 鉈（貧金屬） | 鉛（貧金屬） | 鉍（貧金屬） | 釙（貧金屬） | 砈（類金屬） | 氡（惰性氣體） |
| 鍅（鹼金屬） | 鐳（鹼土金屬） | 錒（錒系元素） | 釷（錒系元素） | 鏷（錒系元素） | 鈾（錒系元素） | 錼（錒系元素） | 鈽（錒系元素） | 鋂（錒系元素） | 鋦（錒系元素） | 鉳（錒系元素） | 鉲（錒系元素） | 鑀（錒系元素） | 鐨（錒系元素） | 鍆（錒系元素） | 鍩（錒系元素） | 鐒（錒系元素） | 鑪（過渡金屬） | 𨧀（過渡金屬） | 𨭎（過渡金屬） | 𨨏（過渡金屬） | 𨭆（過渡金屬） | 䥑（預測為過渡金屬） | 鐽（預測為過渡金屬） | 錀（預測為過渡金屬） | 鎶（過渡金屬） | 鉨（預測為貧金屬） | 鈇（貧金屬） | 鏌（預測為貧金屬） | 鉝（預測為貧金屬） | 鿬（預測為鹵素） | 鿫（預測為惰性氣體） |

 | 氮 ↑ **磷** ↓ 砷
 |
| 矽 ← **磷** → 硫
 |

 |

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| 外觀 |
| 無色、蠟狀白、黃、深紅、紅、紫或黑  由左而右分別是:蠟狀白磷(黃色切面), 顆粒狀紅磷,塊狀紅磷、紫磷 |
| 概況 |
| 名稱·符號·序數 | 磷（phosphorus）·P·15 |
| 元素類別 | 非金屬 |
| 族·週期·區 | 15·3·p |
| 標準原子質量 | 30.973761998(5) |
| 电子排布 | [Ne] 3s2 3p3 2, 8, 5
磷的电子層（2, 8, 5） |
| 歷史 |
| 發現 | 亨尼格·布蘭德（1669年） |
| 確認其為一元素者 | 安東萬·拉瓦節(1777) |
| 物理性質 |
| 物態 | 固態 |
| 密度 | （接近室温） (白磷) 1.823, (紅磷) ≈ 2.2 – 2.34, (紫磷) 2.36, (黑磷) 2.69 g·cm−3 |
| 熔点 | (白磷) 44.2 °C, (黑磷) 610 °C |
| 昇華點 | (紅磷) ≈ 416 – 590  °C, (紫磷) 620 °C |
| 沸點 | (白磷) 280.5 °C |
| 熔化热 | (白磷) 0.66 kJ·mol−1 |
| 汽化热 | (白磷) 12.4 kJ·mol−1 |
| 比熱容 | (白磷) 23.824 J·mol−1·K−1 |
| **蒸氣壓**（(白磷)）

|  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 壓/Pa
 | 1
 | 10
 | 100
 | 1 k
 | 10 k
 | 100 k
 |
| 溫/K
 | 279
 | 307
 | 342
 | 388
 | 453
 | 549
 |

 |
| **蒸氣壓**（(紅磷, 沸點 431 °C)） |

|  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 壓/Pa
 | 1
 | 10
 | 100
 | 1 k
 | 10 k
 | 100 k
 |
| 溫/K
 | 455
 | 489
 | 529
 | 576
 | 635
 | 704
 |

 |
| 原子性質 |
| 氧化态 （粗体为常见氧化态） | **5**, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3 （弱酸性氧化物） |
| 电负性 | 2.19（鲍林标度） |
| 电离能 | 第一：1011.8 kJ·mol−1 第二：1907 kJ·mol−1 第三：2914.1 kJ·mol−1 （更多）  |
| 范德华半径 | 180 pm |
| **磷的原子谱线** |
| 雜項 |
| 晶体结构 | 体心立方
 |
| 磁序 | (白，紅，紫，黑) 抗磁性 |
| 熱導率 | (白磷) 0.236, (黑磷) 12.1 W·m−1·K−1 |
| 体积模量 | (白磷) 5, (紅磷) 11 GPa |
| CAS号 | 7723-14-0 |
| 同位素* 查
* 论
* 编
 |
| 主条目：磷的同位素

| 同位素
 | 丰度
 | 半衰期​（*t*1/2） | 衰變
 |
| --- | --- | --- | --- |
| 方式
 | 能量​（MeV） | 產物
 |
| 30P
 | 人造
 | 2.5000 分钟 | β+ | 3.210
 | 30Si
 |
| 31P
 | 100%
 | 穩定，帶16粒中子
 |
| 32P
 | 痕量
 | 14.269 天 | β− | 1.711
 | 32S
 |
| 33P
 | 痕量
 | 25.35 天 | β− | 0.248
 | 33S
 |

 |

**磷**（英語：Phosphorus；源于拉丁語：Phosphorum），是一种化学元素，化学符号为**P**，原子序数为15，原子量為7001309737619980000♠30.973761998 u。元素磷存在两种主要形态，一种是白磷，另一种是红磷。但由于其具有高度反应性，磷在地球上从来不以单体元素的形式存在。磷在地壳中的含量大约为0.1%，通常以磷酸盐的形式出现在矿物中。

元素磷于1669年由德国炼金术士亨尼格·布兰德首次以白磷的形式分离出来，这标志着磷成为人类通过化学方法发现的第一个化学元素。“磷”（古希臘語：Φωσφόρος，羅馬化：Phōsphoros，字面意思为“光的使者”）这一名称源自希腊神话中的启明星之神福斯福洛斯，命名灵感来自白磷在氧气中发出的微弱光辉。磷的这一特性也成为了“磷光”一词的由来，尽管白磷本身并不产生磷光，而是由于其氧化作用引起的化学发光。磷与氮、砷、锑、铋和锇同属于氮族元素，因此与它们具有一些相似的特性。

磷是维持生命所必需的元素，其主要通过磷酸盐来发挥作用。磷酸盐是一种含有磷酸根离子（PO43−）的化合物，是DNA、RNA、三磷酸腺苷（ATP）和磷脂等复杂化合物的组成部分，这些化合物对细胞至关重要。元素磷最早是从人类尿液中分离出来的，而骨灰则是早期磷酸盐的重要来源。磷酸盐矿中含有化石，因为动物遗骸和排泄物的化石沉积物中含有磷酸盐。在许多植物生态系统中，低磷酸盐含量是限制植物生长的关键因素之一。人类需要使用磷酸盐来替代植物从土壤中去除的磷。磷酸盐的年需求量的增长速度几乎是人类人口增长的两倍，其还广泛应用于洗涤剂、杀虫剂和神经毒剂等有机磷化学产品中。

## 性状

**磷**是一种易起化学反应的、有毒的氮族非金属元素。它的化学反应活性和毒性取决于形态不同而有所区别。

磷化氫燃烧的火叫鬼火。

### 单质磷的同素异構体

* 黑磷（金属磷）
	+ 化學結構類似石墨，因此可導電。
	+ 化學式一般寫為 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0 。
	+ 深黑色粉末
* 白磷（黃磷）
	+ 化學式： WIKINIUM\_MATH\_PH\_2
	+ 淡黃蠟似半透明可結晶的固體，於黑暗中能發光。放置一段時間部份表面白磷會形成紅磷，使白磷變成淡黃色。不溶於水，但可溶於苯、乙醚，需保存於水中。有特臭，劇毒。比重1.83，熔點44.4，沸點287度。可作武器白磷彈，吸入人體會燃燒形成磷酸酐，造成呼吸道及肺部灼傷，磷酸酐溶於水形成磷酸，具強脫水性，使呼吸道及肺部脫水。
	+ 在溫度35℃以上會在大氣中自燃，與氧氣産生 WIKINIUM\_MATH\_PH\_4 ，必須保存在水中。 WIKINIUM\_MATH\_PH\_6 當被吸入時會與肺裏水分形成磷酸並產生大量熱能使肺部灼傷。
* 红磷（赤磷）
	+ 化學結構為巨型共價分子。
	+ 化學式一般寫為 WIKINIUM\_MATH\_PH\_8 。
	+ 鮮紅色粉末，無毒，比重2.296，熔點725度，是黃磷於壓力下稀有气体中加熱8-10日而成，白磷隔除空氣加熱至250度可得紅磷。
* 紫磷
	+ 化學結構為層狀，但與黑磷不同。
	+ 化學式一般寫為 WIKINIUM\_MATH\_PH\_10 。

## 化学性质

把白磷溶於二硫化碳，再把溶液灑在紙上。二硫化碳揮發後留下白磷，白磷在空氣中自燃，令紙張燒焦
磷可以在空气中燃烧，生成大量五氧化二磷

白烟：

>  WIKINIUM\_MATH\_PH\_12
>
>

在有催化剂存在的情况下，白磷、红磷和水经过几步反应生成H3PO4、H2及很少量的H3PO3和PH3：

>  WIKINIUM\_MATH\_PH\_14
>
>

## 发现

有关磷元素发现的绘画
在化学史上第一个发现磷元素的人，当推十七世纪的一个德国汉堡商人亨尼格·布蘭德（Henning Brand，约1630年~约1710年）。他是一个相信炼金术的人，在三十年戰爭時他擔任初級軍官，戰爭結束後成為玻璃工匠的學徒。後來他娶了一位有錢人的女兒。豐饒的嫁妝讓他從此不愁吃穿，所以他開始追求他真正的興趣，也就是尋找賢者之石。當時的社會相信賢者之石要透過煉金術才能製成，可以把所有東西變成黃金，甚至可以讓人長生不老。

然而，反覆的實驗失敗終究還是花光了他的所有積蓄。更不幸的是他妻子也過世了。之後他又娶了另一位女人，這位後來娶的妻子不只帶給他財富讓他可以繼續實驗，也給他一個兒子可以在實驗室幫他的忙。

由于他相信人體本身就是一種煉金術，因為從嘴巴吃進去的跟排泄出來的物質完全不一樣。所以他使用尿作了大量实验。1669年，他在一次实验中，将砂、木炭、石灰等和尿混合，加热蒸馏，虽没有得到黄金，而竟意外地得到一种十分美丽的物质，它色白质软，能在黑暗的地方放出闪烁的亮光，于是波兰特给它取了个名字，叫“冷光”，这就是今日称之为白磷的物质。波兰特对制磷之法，起初极守秘密，不过，他发现这种新物质的消息立刻传遍了德国。

德国化学家孔克爾曾用尽种种方法想打听出这一秘密的制法，终于探知这种所谓发光的物质，是由尿里提取出来的，于是他也开始用尿做试验，经过苦心摸索，终于在1678年也告成功。他是把新鲜的尿蒸馏，待蒸到水分快干时，取出黑色残渣，放置在地窑里，使它腐烂，经过数日后，他将黑色残渣取出，与两倍于“尿渣”重的细砂混合。一起放置在曲颈瓶中，加热蒸馏，瓶颈则接连盛水的收容器。起初用微火加热，继用大火干馏，及至尿中的挥发性物质完全蒸发后，磷就在收容器中凝结成为白色蜡状的固体。后来，他为介绍磷，曾写过一本书，名叫《论奇异的磷质及其发光丸》。

在磷元素的发现上，英国化学家罗伯特·波义耳差不多与孔克尔同时，用与他相近的方法也制得了磷。波义耳的学生汉克维茨（Codfrey Hanckwitz）曾用这种方法在英国制得较大量的磷，作为商品运到欧洲其他国家出售。他在1733年曾发表论文，介绍制磷的方法，不过说得十分含糊，以后，又有人从动物骨质中发现了磷。

## 名称由来

由于单质磷在空气中会自燃或缓慢氧化而放热发光，因此磷的拉丁文名称Phosphorum来源于希腊文Φωσφόρος的拉丁化，原指“启明星”，意为“光亮”。

而在中文裡，磷的本字為粦，根據晋代《博物志》記載，「戰鬬死亡之處，有人馬血，積中爲粦，著地入艸木，如霜露不可見。有觸者，著人體後有光，拂拭即散無數，又有吒聲如鬻豆。舛者，人足也。言光行著人。」可見上部"米"字乃代表鬼火之"炎"字轉寫，下部"舛"字則指人足部。

“磷”字本与“粦”无关，如司馬相如在作賦時將其與"嶙"、"粼"混用，指光亮。南朝时期的字典《玉篇》中記載為雲母之意。本作为鬼火之源的"粦"後加石字偏旁以作為其元素性質之辨，指鬼火之源所含的元素。此與"磷"之原來諸義皆有所不同。

## 分布

磷在地壳中的含量为0.09%。磷不以单质存在，通常在磷酸盐中天然存在，尤其是磷灰石。磷也存在于生物体当中，是原生质的基本成分。

## 制备

磷的现代制法是将磷酸钙与砂（主要成分为二氧化硅）及焦炭一起放在电炉中加热。为使反应式易于理解，可写成两步如下：

* WIKINIUM\_MATH\_PH\_16
* WIKINIUM\_MATH\_PH\_18

## 同位素

已发现磷的同位素共有13种，包括磷27至磷39，其中只有磷31是稳定的，其他同位素都带有放射性。

## 化合物

### 含氧酸

磷的含氧酸非常丰富，结构较为复杂，且大多具有商业价值。这些含氧酸都有和氧相连的氢原子，可以体现酸性，也有些有不体现酸性的直接连在磷上的氢原子。纵然许多磷的含氧酸已经被合成，但仅有以下几种是较常见的。其中的三种——次磷酸、亚磷酸和磷酸尤为重要。

| 名称 | 化学式 | 磷的氧化数（化合价） | 结构式 | N元酸 | 化合物形态
 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 次磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_20  | +1 |  | 1 | 酸、盐
 |
| 亚磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_22  | +3 |  | 2 | 酸、盐
 |
| 偏亚磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_24  | +3 |  | 1 | 盐
 |
| 原亚磷酸（与亚磷酸为互变异构体） |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_26  | +3 |  | 3 | 酸、盐
 |
| 连二磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_28  | +4 |  | 4 | 酸、盐
 |
| n（聚）偏磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_30  | +5 |    | n | 盐（n=3、4、6）
 |
| 磷酸（正磷酸） |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_32  | +5 |  （n聚磷酸n=1时） | 3 | 酸、盐
 |
| n（聚）磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_34  | +5 |  | n+2 | 酸、盐（n=1-6）
 |
| 焦磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_36  | +5 |  （n聚磷酸n=2时） | 4 | 酸、盐
 |
| 三磷酸 |  WIKINIUM\_MATH\_PH\_38  | +5 |  （n聚磷酸n=3时） | 5 | 盐
 |

### 磷（V）化合物

#### 含氧化合物

最常见的磷化合物是磷酸盐（ WIKINIUM\_MATH\_PH\_40 ），它是一个呈四面体的阴离子。其一个很重要的作用是用作化肥。磷酸根离子是（正）磷酸的共轭碱。磷酸是一个三元酸，所以它可以逐步转变为以下三种共轭碱：

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_42       *K*a1= 7.25×10−3
 WIKINIUM\_MATH\_PH\_44    *K*a2= 6.31×10−8
 WIKINIUM\_MATH\_PH\_46      *K*a3= 3.98×10−13
磷酸及其衍生物有聚合成链或环而形成 WIKINIUM\_MATH\_PH\_48 键的倾向。目前已知的聚磷酸衍生物已经有很多，比如ATP。它们通过磷酸氢盐（例如 WIKINIUM\_MATH\_PH\_50 和 WIKINIUM\_MATH\_PH\_52 ）脱水得到。例如，下列缩合反应在工业上非常广泛地用于生产三磷酸钠（俗称五钠）：

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_54
十氧化四磷（P4O10）是磷酸的酸酐。它是白色的固体，与水反应非常剧烈。

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_56 和 WIKINIUM\_MATH\_PH\_58 两种化合物具有共同点：它们都较不稳定，且都是白色或浅色的。 WIKINIUM\_MATH\_PH\_60 和 WIKINIUM\_MATH\_PH\_62 的空间构型都是五角双锥，并且它们都是路易斯酸。后者可以形成 WIKINIUM\_MATH\_PH\_64 离子，它和 WIKINIUM\_MATH\_PH\_66 互为等电子体。至于另外两种磷的卤化物 WIKINIUM\_MATH\_PH\_68 和 WIKINIUM\_MATH\_PH\_70 都是极不稳定的。而磷最主要的卤氧化物是三氯氧磷（ WIKINIUM\_MATH\_PH\_72 ），它的空间构型是四面体型的。

以往一直认为磷（V）化合物中磷的d轨道参与了杂化。然而经过计算机大量计算，事实并非如此：磷只用了s和p轨道杂化。这可用分子轨道理论来解释。

#### 含硫化合物

磷酸根中的氧可以被硫取代，如硫代磷酸。

多种硫化磷也是已知的。

## 用途

磷可用于安全火柴、烟花、燃烧弹和化肥，还可以保护金属表面免于腐蚀。

磷酸的用途也十分广泛。

## 对人体的影响

磷是骨骼和牙齿的构成材料之一。正常成年人骨中的含磷总量约为600～900克，人体每100毫升全血中含磷35-45毫克。磷能保持人体内代谢平衡，在调节能量代谢过程中发挥重要作用。它是生命物质核苷酸的基本成分。它参与体内的酸碱平衡的调节，参与体内脂肪的代谢。

磷缺乏可以出现低磷血症，引起红细胞、白细胞、血小板的异常，软骨病。磷过多将导致高磷血症，使血液中血钙降低导致骨质疏松。

短时间内摄取一定分量的白磷单质，可造成急性白磷中毒。

* 元素磷在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
* EnvironmentalChemistry.com —— 磷（英文）
* 元素磷在*The Periodic Table of Videos*（諾丁漢大學）的介紹（英文）
* 元素磷在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
* WebElements.com – 磷（英文）