Phosphore (P), élément chimique non métallique de la famille de l'azote (groupe 15 [Va] du tableau périodique) qui, à température ambiante, est un solide incolore, semi-transparent, doux et cireux qui brille dans l'obscurité.
Propriétés des éléments
| numéro atomique | 15 |
|---|---|
| poids atomique | 30.9738 |
| point de fusion (blanc) | 44,1 ° C (111,4 ° F) |
| point d'ébullition (blanc) | 280 ° C (536 ° F) |
| densité (blanc) | 1,82 gramme / cm 3 à 20 ° C (68 ° F) |
| états d'oxydation | −3, +3, +5 |
| configuration électronique | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
Histoire
Les alchimistes arabes du XIIe siècle peuvent avoir isolé le phosphore élémentaire par accident, mais les données ne sont pas claires. Le phosphore semble avoir été découvert en 1669 par Hennig Brand, un marchand allemand dont le passe-temps était l'alchimie. La marque a laissé 50 seaux d'urine reposer jusqu'à ce qu'ils putrifient et «reproduisent des vers». Il a ensuite fait bouillir l'urine en une pâte et l'a chauffée avec du sable, distillant ainsi le phosphore élémentaire du mélange. Brand a rapporté sa découverte dans une lettre à Gottfried Wilhelm Leibniz et, par la suite, des démonstrations de cet élément et de sa capacité à briller dans l'obscurité, ou «phosphorescence», ont suscité l'intérêt du public. Le phosphore, cependant, est resté une curiosité chimique jusqu'à environ un siècle plus tard, quand il s'est avéré être une composante des os. La digestion des os avec de l'acide nitrique ou sulfurique a formé de l'acide phosphorique, à partir duquel le phosphore pouvait être distillé par chauffage au charbon de bois. À la fin des années 1800, James Burgess Readman, d'Édimbourg, a développé une méthode de four électrique pour produire l'élément à partir de phosphate naturel, qui est essentiellement la méthode utilisée aujourd'hui.
Occurrence et distribution
Le phosphore est un élément très largement distribué - le 12e plus abondant dans la croûte terrestre, auquel il contribue pour environ 0,10 pour cent en poids. Son abondance cosmique est d'environ un atome pour 100 atomes de silicium, la norme. Sa réactivité chimique élevée garantit qu'il ne se produit pas à l'état libre (sauf dans quelques météorites). Le phosphore se produit toujours sous forme d'ion phosphate. Les principales formes combinées dans la nature sont les sels de phosphate. Environ 550 minéraux différents se sont révélés contenir du phosphore, mais, parmi eux, la principale source de phosphore est la série d'apatite dans laquelle existent des ions calcium avec des ions phosphate et des quantités variables d'ions fluorure, chlorure ou hydroxyde, selon la formule [Ca 10 (PO 4) 6 (F, Cl ou OH) 2]. Les autres minéraux importants contenant du phosphore sont l'ondellite et la vivianite. Généralement, des atomes de métal tels que le magnésium, le manganèse, le strontium et le plomb remplacent le calcium dans le minéral, et le silicate, le sulfate, le vanadate et des anions similaires se substituent aux ions phosphate. De très grands dépôts sédimentaires de fluoroapatite se trouvent dans de nombreuses régions de la Terre. Le phosphate de l'émail des os et des dents est l'hydroxyapatite. (Le principe de la diminution de la carie dentaire par fluoration dépend de la conversion de l'hydroxyapatite en fluoroapatite plus dure et plus résistante à la carie.)
La principale source commerciale est le phosphorite, ou phosphate naturel, une forme massive impure d'apatite carbonatée. Les estimations de la roche phosphatée totale dans la croûte terrestre s'élèvent en moyenne à environ 65 000 000 000 tonnes, dont le Maroc et le Sahara occidental en contiennent environ 80%. Cette estimation ne comprend que le minerai suffisamment riche en phosphate pour être converti en produits utiles par les méthodes actuelles. Il existe également de grandes quantités de matières à faible teneur en phosphore.
Le seul isotope naturel du phosphore est celui de la masse 31. Les autres isotopes de la masse 24 à la masse 46 ont été synthétisés par des réactions nucléaires appropriées. Tous ces éléments sont radioactifs avec des demi-vies relativement courtes. L'isotope de la masse 32 a une demi-vie de 14,268 jours et s'est révélé extrêmement utile dans les études sur les traceurs impliquant l'absorption et le mouvement du phosphore dans les organismes vivants.
