Phosphore (P) , élément chimique non métallique du famille de l'azote (Groupe 15 [Va] du tableau périodique) qui, à température ambiante, est un solide incolore, semi-transparent, mou et cireux qui brille dans le noir.
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numéro atomique | quinze |
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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 grammes/cm3à 20 °C (68 °F) |
états d'oxydation | -3, +3, +5 |
configuration électronique | 1 s deuxdeux s deuxdeux p 63 s deux3 p 3 |
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Les alchimistes arabes du XIIe siècle ont peut-être isolé du phosphore élémentaire par accident, mais les archives 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. Brand a laissé reposer 50 seaux d'urine jusqu'à ce qu'ils se pourrissent 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 le noir, ou phosphorescent, 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 un composant de OS . Digestion des os avec nitrique ou l'acide sulfurique formait 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 roche phosphatée, qui est essentiellement la méthode utilisée aujourd'hui.
Le phosphore est un élément très largement distribué - le 12e plus abondant dans la croûte terrestre, auquel il contribue à 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 est toujours présent sous forme d'ion phosphate. Les principales formes combinées dans la nature sont les sels de phosphate. Environ 550 différents minéraux ont été trouvés pour contenir du phosphore, mais, parmi ceux-ci, 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 [Cadix(bon de commande4)6(F, Cl ou OH)deux]. D'autres minéraux phosphorés importants sont la wavellite et la vivianite. Généralement, des atomes de métal tels que magnésium , manganèse , strontium , et conduire substitut du calcium dans le minéral , et le silicate, le sulfate, le vanadate et des anions similaires remplacent les ions phosphate. De très grands dépôts sédimentaires de fluoroapatite se trouvent dans de nombreuses régions de la Terre. Le phosphate de OS et l'émail des dents est l'hydroxyapatite. (Le principe de réduction de la carie dentaire par fluoration dépend de la conversion de l'hydroxyapatite en une fluoroapatite plus dure et plus résistante à la carie.)
La principale source commerciale est la phosphorite, ou roche phosphatée, une forme massive impure d'apatite carbonatée. Les estimations de la roche phosphatée totale dans la croûte terrestre sont en moyenne d'environ 65 000 000 000 de 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. De grandes quantités de matière à faible teneur en phosphore existent également.
Togo : mine de phosphate Mine de phosphate, Hahatoé, Togo. age fotostock/SuperStock
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. Tout cela est radioactif avec des demi-vies relativement courtes. L'isotope de masse 32 a un demi-vie de 14,268 jours et s'est avéré extrêmement utile dans les études de traceurs impliquant l'absorption et le mouvement du phosphore dans les organismes vivants.
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La principale technique de conversion de la roche phosphatée en matériaux utilisables implique l'acidulation de la roche concassée - avec des acides sulfurique ou phosphorique - pour former des hydrogénophosphates de calcium bruts qui, étant l'eau -solubles, sont des ajouts précieux aux engrais . La majeure partie de la production est brûlée en anhydride phosphorique et ensuite traitée avec de l'eau pour former de l'acide phosphorique, H3Bon de commande4. Environ 95 pour cent de la roche phosphatée extraite aux États-Unis est utilisée pour fabriquer des engrais ou des compléments alimentaires pour animaux. Cependant, des inquiétudes ont surgi au sujet de l'utilisation du phosphore. La majeure partie du phosphore est gaspillée lors de son passage de l'exploitation minière à la consommation humaine, et le phosphore gaspillé se retrouve dans les cours d'eau où il peut provoquer la prolifération d'algues. Une autre préoccupation est que l'utilisation accrue de phosphore épuisera l'approvisionnement non renouvelable de roche phosphatée.
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Seulement environ 5 pour cent du phosphore consommé par an aux États-Unis est utilisé sous forme élémentaire. Les applications pyrotechniques de l'élément comprennent les traceurs, incendiaires , feux d'artifice et allumettes. Certains sont utilisés comme alliage agent, une partie est utilisée pour tuer les rongeurs, et le reste est utilisé dans synthèse chimique . Une grande quantité est convertie en sulfures utilisés dans les allumettes et dans la fabrication de insecticides et les additifs pour huile. La majeure partie du reste est convertie en halogénures ou oxydes pour une utilisation ultérieure dans la synthèse du phosphore organique composés .
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