第15號化學元素，符號P。
磷
第15號化學元素，符號P。
處於元素週期表的第三週期、第VA族。
磷存在於人體所有細胞中，是維持骨骼和牙齒的必要物質，
幾乎參與所有生理上的化學反應。
磷還是使心臟有規律地跳動、
維持腎臟正常機能和傳達神經刺激的重要物質。
沒有磷時，煙酸（又稱為維生素B3）不能被吸收；
磷的正常機能需要維生素（維生素食品）
D 和鈣（鈣食品）來維持。
磷被首次發現存在於恒星爆炸後的宇宙殘餘物裏。
對超新星殘餘物仙后座A的最新觀測揭示了磷存在的最新證據。
它是在深空發現的兩大元素之一，或可能給科學家提供有關生命在宇宙裏的可能性的線索。
發現簡史
白磷
關於磷元素的發現，還得從歐洲中世紀的煉金術說起。
那時候，盛行著煉金術，據說只要找到一種聰明人的石頭──哲人石，
便可以點石成金，讓普通的鉛、鐵變成貴重的黃金。
煉金術家仿佛瘋子一般，採用稀奇古怪的器皿和物質，
在幽暗的小屋裏，口中念著咒語，在爐火裏煉，
在大缸中攪，朝思暮想尋覓點石成金的哲人石。
1669年，德國漢堡一位叫布朗特（Brand H）的商人在強熱蒸發人尿的過程中，
他沒有制得黃金， 卻意外地得到一種像白蠟一樣的物質，在黑暗的小屋裏閃閃發光。
這從未見過的白蠟模樣的東西，雖不是布朗特夢寐以求的黃金，
可那神奇的藍綠色的火光卻令他興奮得手舞足蹈。
他發現這種綠火不發熱，不引燃其他物質，是一種冷光。於是，他就以“冷光”的意思命名這種新發現的物質為“磷”。
磷的拉丁文名稱Phosphorum就是“冷光”之意，它的化學符號是P，它的英文名稱是Phosphorus。
元素含量
元素在太陽中的含量：7 ppm
元素在海水中的含量： 0.0015ppm
地殼中含量：1000ppm
磷在生物圈內的分佈很廣泛，
地殼含量豐富列前10位，在海水中濃度屬第2類。
廣泛存在於動植物組織中，也是人體含量較多的元素之一，
稍次於鈣排列為第六位。約占人體重的1%，成人體內約含有600
體內磷的85.7%集中於骨和牙，其餘散在分佈於全身各組織及體液中，其中一半存在於肌肉組織。
它不但構成人體成分，且參與生命活動中非常重要的代謝過程，是機體很重要的一種元素。
物理性質
單質磷有幾種同素異形體。
其中，白磷或黃磷是無色或淡黃色的透明結晶固體。
密度
放於暗處有磷光發出。有惡臭。劇毒。
白磷幾乎不溶于水，易溶解於二硫化碳溶劑中．
在高壓下加熱會變為黑磷，其密度
。電離能為10.486電子伏特。一般不溶于普通溶劑中。
白磷經放置或在
紅磷是紅棕色粉末，無毒，密度
熔點
沸點
在自然界中，磷以磷酸鹽的形式存在，是生命體的重要元素。存在於細胞、蛋白質、骨骼和牙齒中。
在含磷化合物中，磷原子通過氧原子而和別的原子或基團相聯結。
同位素
已發現的共有23種：包括從磷24到磷46。其中只有磷31最為穩定。
其他同位素都具有放射性，其中磷32、磷33的半衰期在10d內，其餘的都為極不穩定的放射性同位素。
同素異形體
黑磷（金屬磷）：黑色有金屬光澤的晶體，在磷的同素異形體中反應活性最弱，在空氣中不會點燃。
化學結構類似石墨，因此可導電。化學式一般寫為P。深黑色粉末
白磷（黃磷）：化學式：P4、淡黃蠟似半透明可結晶的固體，於黑暗中能發光。
有特臭，劇毒。密度
紅磷（赤磷）：
化學結構為巨型共價分子。化學式一般寫為P。
鮮紅色粉末，無毒，密度
是黃磷於壓力下稀有氣體中加熱8-10日而成。
紫磷：
把黑磷加熱到
紫磷的化學活動性比白磷小，但仍能被硝酸氧化成磷酸。
紫磷跟氯酸鉀一起摩擦可以劇烈燃燒。
化學結構為層狀，但與黑磷不同。
化學式一般寫為P。
化學性質
白磷：純白磷是無色而透明的晶體，遇光逐漸變黃，因而又叫黃磷。黃磷劇毒，誤食
皮膚若經常接觸到單質磷也會引起吸收中毒。白磷不溶于水，易溶於CS2中。
經測定，不論在溶液中或在蒸汽狀態，磷的分子品質都相當於分子式P4。
磷蒸汽熱至1073K，P4開始分解為P2。P2分子結構和N2相同。
白磷晶體是由P4分子組成的分子晶體，P4分子呈四面體構型，分子中P—P鍵長是221pm，鍵角∠PPP是60°。
理論上研究認為，P—P鍵是98%3p軌道形成的鍵（3s和3d僅占很少成分），純p軌道間的夾角應為90°，而實際僅有60°，
因此P4分子中P—P鍵是受了很大應力而彎曲的鍵。其鍵能比正常無應力時的P—P鍵要弱，易於斷裂，
是白磷在常溫下就有很高的化學活性。
白磷在潮濕的空氣中發生緩慢氧化作用，部分的反應能量以光能的形式放出，故在暗處可看到白磷發光。
當緩慢氧化積累的能量達到燃點（313K）時便發生自燃，因此白磷通常要儲存在水中以隔絕空氣。
白磷和氧化劑反應猛烈，它在氯氣中可自燃；遇液氯或溴會發生爆炸，與冷濃硝酸反應激烈生成磷酸；
在熱的濃堿液中發生歧化反應生成磷化氫（主要是PH3，還有P2H4）和次磷酸鹽。
白磷的主要反應：
1．白磷在空氣中自燃生成氧化物：P4+3O2==P4O6（化合反應）
2．白磷與鹵素單質劇烈反應，在氯氣中也能自燃生成三氯化磷和五氯化磷。
P4+6Cl2==4PCl3（化合反應）
P4+10Cl2==4PCl5（化合反應）
3．白磷能被硝酸氧化成磷酸：3P+5HNO3+2H2O==3H3PO4+5NO↑（氧化還原反應）
4．白磷溶解在熱的濃堿中，歧化生成磷化氫和次磷酸鹽：P4
+3OH- +3H2O == PH3+ 3H2PO2-[4]
5．白磷還可以把金、銀、銅和鉛從它們的鹽中取代出來，例如白磷與熱的銅鹽反應生成磷化亞銅，在冷溶液中則析出銅。
11P+15CuSO4+24H2O=△=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4（氧化還原反應）
2P+5CuSO4+8H2O==5Cu+2H3PO4+5H2SO4（氧化還原反應）
硫酸銅是白磷中毒的解毒劑，如不慎白磷沾到皮膚上，可用CuSO4溶液沖洗，用磷的還原性來解毒。
6．白磷可以被氫氣還原生成磷化氫：P4+6H2==4PH3
紅磷：紅磷的著火點極高，在空氣中不發生自燃，但是只需要在紅磷中加入少量的MnO2，片刻將會發生燃燒，
在這個過程中一定需要注意安全，最好在一個安全的容器內做這個實驗，否則將可能發生意外。
主要化合物：磷的氧化物有三氧化二磷和五氧化二磷。
三氧化二磷：磷在常溫下慢慢氧化，或在不充分的空氣中燃燒，均可生成P（III）的氧化物P4O6，常稱做三氧化二磷。
P4O6的生成可以看成是P4分子中的P-P鍵因受到O2分子的進攻而斷開，在每個P原子間嵌入一個O原子而形成稠環分子。
形成P4O6分子後，4個P原子的相對位置（正四面體的角頂）並不發生變化。
由於三氧化二磷的分子具有似球狀的結構而容易滑動，
所以三氧化二磷是有滑膩感的白色吸潮性蠟狀固體，熔點296.8K，沸點（在氮氣中）446.8K。
①三氧化二磷有很強的毒性，溶於冷水中緩慢地生成亞磷酸，它是亞磷酸酐。P4O6+6H2O(冷)==4H3PO3
②三氧化二磷在熱水中歧化生成磷酸和放出磷化氫：P4O6+6H2O(熱)==PH3↑+3H3PO4
③三氧化二磷易溶於有機溶劑中。
五氧化二磷：
磷在充分的氧氣中燃燒，可以生成P2O5，
這個化合物常簡稱為五氧化二磷。其中P的氧化數為+5。
在P4O6的球狀分子中，每個P原子上還有一對孤電子對，
會受到O2分子的進攻，生成四個P=O雙鍵，而形成P4O10的分子。
五氧化二磷是白色粉末狀固體，熔點693K，573K時昇華。
它有很強的吸水性，在空氣中很快就潮解，
因此它是一種最強的乾燥劑。
五氧化二磷與水作用激烈，放出大量熱，
生成P（Ⅴ）的各種含氧酸，並不能立即轉變成磷酸，
只有在HNO3存在下煮沸才能轉變成磷酸：
P4O10+6H2O==4H3PO4(在HNO3與煮沸的條件下)
五氧化二磷是磷酸的酸酐。
三鹵化磷：用氣態的氯和溴與白磷作用可以得到PCl3和PBr3,根據理論比值混合白磷和碘在CS2中反應可以得到PI3。
三氟化磷可用三氟化砷與三氯化磷的反應製備：PCl3+ AsF3 =PF3+AsCl3、磷也生成一些混合鹵化物如PF
五鹵化磷：單質和鹵素直接反應或三鹵化物和鹵素反應可以得到五鹵化磷：P4
+
第二種方法特別適用於製備混合鹵化物。
鹵氧化磷：五鹵化磷和過量的水直接接觸時會迅速發生水解作用，產生磷酸和氫鹵酸：PX5+4H2O=
H3PO4 +5HX
如果使五鹵化磷和有限量的水作用，水解產物是氫鹵酸和鹵氧化磷(或鹵化磷先)POX3。：PX5
+H2O = POX3+2HX.
鹵化氧磷是許多金屬鹵化物的非水溶劑，它們也能和許多金屬鹵化物形成配合物，如ZrCl4.2POCl3，這種配合物應用於分離Zr和Hf。
毒理性質：
急救措施
皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，
用大量流動清水沖洗20∼30
分鐘。如有不適感，就醫。
眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。
如有不適感，就醫。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。
保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。
呼吸、心跳停止，立即進行心肺復蘇術。就醫。
食入：飲水，禁止催吐。如有不適感，就醫。
應用領域
食物中有很豐富的磷，故磷缺乏是少見的，磷攝入或吸收的不足可以出現低磷血症，
引起紅細胞、白細胞、血小板的異常，軟骨病；因疾病或過多的攝入磷，將導致高磷血症，使血液中血鈣降低導致骨質疏鬆。
對人體的影響
1．
磷和鈣都是骨骼牙齒的重要構成材料，促成骨骼和牙齒的鈣化不可缺少的營養素。
2．
有些嬰兒因為缺少鈣和磷，常發生軟骨病或佝僂病。
3．
骨骼和牙齒的主要成分叫做磷灰石，它就是由磷和鈣組成的。
4． 人到成年時，雖然骨骼已經停止生長，但其中的鈣與磷仍在不斷更新，每年約更新20%。
也就是說，每隔5年就更新一遍。可是牙齒一旦長出後，便會失去自行修復的能力。
如果兒童長牙時缺鈣，牙齒就容易損壞。
5．保持體內ATP代謝的平衡。
6．磷是組成遺傳物質核酸的基本成分之一，
而核苷酸是生命中傳遞資訊和調控細胞代謝的重要物質——核糖核酸(RNA)和去氧核糖核酸(DNA)的基本組成單位。
7．參與體內的酸堿平衡的調節，參與體內能量的代謝。
人體中許多酶也都含有磷。
碳水化合物、脂肪、蛋白質這3種含熱能的營養素在氧化時會放出熱能，但這種能量並不是一下子放出來的，
這其中磷在貯存與轉移能量的過程中扮演著重要角色。
對植物的影響
磷肥能夠促進番茄花芽分化，提早開花結果，促進幼苗根系生長和改善果實品質。
缺磷時，幼芽和根系生長緩慢，植株矮小，葉色暗綠，無光澤，背面紫色。
番茄對磷的吸收以植株生長前期為高，在第一穗果實長到核桃大小時，植株吸磷量約占全生育期90%。
所以，番茄苗期不能缺磷，以免影響花芽分化。番茄吸收磷肥的能力較弱，尤其在低溫下的
水稻缺磷：
吸收率較低。磷肥一般作基肥，
也可用0.5%磷酸二氫鉀溶液作葉面噴施，進行根外追肥。
磷在植物體內促進氨基酸，蛋白質和碳水化合物的合成和運輸，
對延遲植株衰老，延長結果期，增加後期產量有良好的作用。
磷通常成正磷酸鹽（磷酸氫根或磷酸二氫根）形式被植物吸收。
當磷進入植物體後，大部分成為有機物，有一部分仍然保持無機鹽的形式。
磷以磷酸根形式存在於糖磷酸、核酸、核苷酸、輔酶、磷脂、植酸等中。
磷在ATP的反應中其關鍵作用，磷在糖類代謝、蛋白質代謝、
和脂肪代謝中起著重要的作用。
施磷能夠促進各種代謝正常進行，植物生長發育良好，
同時提高植物的抗寒性和抗旱性。
由於磷與糖類、蛋白質和脂肪的代謝和三者相互轉變都有關係，
多以不論栽培糧食作物、豆類作物和油類作物都需要磷肥。
缺磷時，蛋白質合成受阻，新的細胞質和細胞核形成較少，影響細胞分裂，生長緩慢，也少，
分枝或分蘖減少，植株矮小，葉片暗綠，可能是細胞生長慢，葉綠素含量相對提高。
某些植物（如油菜）葉子有時呈紅色或紫色。
因為缺磷阻礙了糖分運輸，也自己累了大量的糖分，有利於黃色素苷的形成。
缺磷時，開花期和成熟期都延遲，產量降低，抗性減弱。
元素間的影響
磷廣泛存在於動植物組織中，並與蛋白質或脂肪結合成核蛋白、磷蛋白和磷脂等，也有少量其他有機磷和無機磷化合物。
除植酸形式的磷不能被機體充分吸收和利用外，其他大都能為機體利用。
穀類種子中主要是植酸形式的磷，利用率很低，但當用酵母發麵時，或預先將谷粒浸泡於熱水中，
則可大大降低植酸磷的含量，從而提高其吸收率。
若長期食用大量穀類食品，可形成對植酸的適應力，植酸磷的吸收率也可有不同程度的提高；磷的吸收，也需要維生素D。
維生素D缺乏，常使血清無機磷酸鹽下降，所以佝僂病患者血鈣濃度往往正常，而血清無機磷含量較低。