Foszfor
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Általános | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Név, vegyjel, rendszám | foszfor, P, 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Latin megnevezés | phosphorus | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elemi sorozat | nemfémek | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Csoport, periódus, mező | 15, 3, p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Megjelenés | színtelen/vörös/ezüstfehér ![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomtömeg | 30,973761998(5) g/mol[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronszerkezet | [Ne] 3s² 3p³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronok héjanként | 2, 8, 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fizikai tulajdonságok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Halmazállapot | szilárd | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sűrűség (szobahőm.) | (fehér) 1,823 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sűrűség (szobahőm.) | (vörös) 2,34 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sűrűség (szobahőm.) | (fekete) 2,69 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Olvadáspont | (fehér) 317,3 K (44,2 °C, 111,6 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Olvadáspont | (vörös) ~860 K (~590 °C, ~1090 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Forráspont | 550 K (277 °C, 531 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Olvadáshő | (fehér) 0,66 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Párolgáshő | 12,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Moláris hőkapacitás | (25 °C) (fehér) 23,824 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomi tulajdonságok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristályszerkezet | monoklin | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidációs szám | ±3, 5, 4 (enyhén savas oxid) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativitás | 2,19 (Pauling-skála) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionizációs energia | 1.: 1011,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.: 1907 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.: 2914,1 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomsugár | 100 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomsugár (számított) | 98 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalens sugár | 106 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals-sugár | 180 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Egyebek | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mágnesség | diamágneses[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hővezetési tényező | (300 K) (fehér) 0,236 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kompressziós modulus | 11 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS-szám | 7723-14-0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fontosabb izotópok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hivatkozások |
A foszfor (nyelvújításkori magyar nevén vilany) egy nemfémes, szilárd kémiai elem. A rendszáma 15, vegyjele P. Neve görög eredetű, jelentése „fényhozó”. Az ún. biogén elemek közé tartozik, részt vesz fontos szerves molekulák, például a DNS, RNS felépítésében.
Felfedezése
[szerkesztés]Az elemet először Hennig Brand alkimista állította elő 1669-ben úgy, hogy először napokig vizeletet rothasztott, főzéssel besűrítette, majd a lombikban maradt anyagot vörösizzásig hevítve ledesztillálta, és a keletkező gőzöket víz alatt kondenzáltatta. A keletkező viaszszerű anyag levegőre kerülve sötétben is világított, láng nélkül. A világító anyagot „hideg tűz”-nek nevezte el. A foszfor szó a görög φως (phos = fény) és φορος (phoros = hordozó) szóból származik. A foszfor egyedülálló az elemek között azzal, hogy először fedezték fel állati/emberi testnedvben, majd utána a növény- és az ásványvilágban, valamint az első elem, melynek ismerjük felfedezőjét.
Allotrop módosulatai
[szerkesztés]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/88/PhosphComby.jpg/300px-PhosphComby.jpg)
- fehérfoszfor (sárgafoszfor): viasz keménységű, késsel vágható, erősen mérgező anyag, szobahőmérsékleten is hevesen oxidálódik, öngyúlékony. Víz alatt kell tartani, oxigéntől elzárva. Zsírokban, olajokban jól oldódik, ezért nem tanácsos szabad kézzel hozzányúlni, mivel a bőrön zsír található. Lenyelve már 0,05 g[3] is halálos belőle. Tetraéderes P4 molekulákból épül fel, amelyek köbös (α-foszfor) vagy hexagonális (β-foszfor) molekularácsot alkotnak. Át tud alakulni vörösfoszforrá.
- vörösfoszfor: sötétvörös színű amorf por, nem oldódik semmiben, így nem is mérgező. Levegőn eltartható, csak magasabb hőmérsékleten gyullad meg.
- feketefoszfor: sötétszürke, fémesen csillogó, a hőt és a villamosságot jól vezeti, több módosulata van (három kristályos és egy amorf). A foszfor termodinamikailag legstabilabb módosulata.
Gyulladási hőmérsékletek
[szerkesztés]- fehérfoszfor 60 °C
- vörösfoszfor 350 °C
- feketefoszfor ismeretlen.
Kémiai tulajdonságai
[szerkesztés]A három foszfor kémiailag azonos módon viselkedik. A foszfor égésekor foszfor-pentoxid keletkezik, amely kiváló vízmegkötő anyag, bőrre kerülve égési sebet okoz.
A foszfor-pentoxid vízzel való reakciójának egyenlete:
Ekkor foszforsav keletkezik. A foszforsav nem mérgező, üdítően savanyú ízű anyag, ezért ízesítésre használják (pl.: kóla). A foszforsav sói a foszfátok, savmaradékionja a foszfátion.
Előfordulása
[szerkesztés]- A természetben a foszfor legnagyobb része apatitokban és amorf foszfátkőzet-telepeken található. Bár a kitermelés igen nagy (évi 151 millió tonna foszforkőzet,[4] ami 20 millió tonna tiszta foszfornak felel meg), a becslések szerint a jelenlegi felhasználás mellett a telepeken található foszfor több évszázadra elegendő.
- Az emberi szervezetben nagy mennyiségben található (700-800 g/felnőtt). Szükséges a csontok, fogak felépüléséhez, az idegrendszer működéséhez, a fehérje-, szénhidrát-, zsíranyagcseréhez, a fehérjeszintézishez és az enzimek működéséhez.
Előállítása
[szerkesztés]A foszfort kalcium-foszfátból (Ca3(PO4)2) állítják elő. A kalcium-foszfátot kvarchomokkal és szénnel keverik össze, majd a levegőt kizárva hevítik.[5]
Felhasználása
[szerkesztés]A foszfor minden növény és állat számára létfontosságú. A legtöbb bányászott foszfort műtrágyázásra használják, mert a műveletlen termőföldben kis mennyiségben, oldhatatlan sók formájában van jelen, és ez a növények számára feldolgozhatatlan. Növényvédő szerekben is felhasználják.
Az élelmiszeripar nagyon sok foszfort használ fel, főleg savanyítóanyagként, foszforsav formájában.
Irinyi János a fehérfoszfort a mai biztonsági gyufa elődjéhez használta. A mai biztonsági gyufa dobozának dörzsfelületéhez már a jóval biztonságosabb vörösfoszfort alkalmazzák.
Ezen kívül mosószerekbe is kerülnek foszfátok.
Vegyületei
[szerkesztés]A foszfor az antimon, bizmut és a nemesgázok kivételével minden elemmel képez biner (két különböző atomból álló) vegyületet. A bizmut, higany és ólom kivételével a többi fémmel közvetlenül is egyesül. Fémmel alkotott biner vegyületei a foszfidok, hidrogénnel alkotott binerje a foszfin (PH3).
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/27/Phosphorus-pentoxide-3D-balls.png/150px-Phosphorus-pentoxide-3D-balls.png)
Oxidok
[szerkesztés]A tetrafoszfor-dekaoxid, (melyet gyakran foszfor-pentoxidnak neveznek, bár P2O5 összegképletű vegyület nem létezik) az égetett foszfor:
A tetrafoszfor-dekaoxid oldásával kapjuk a foszforsavat, amely nem mérgező, savanyú ízű anyag, üdítőket ízesítenek vele. E 338-as adalékanyag.
A foszfor másik fontos oxidja a tetrafoszfor-hexaoxid („foszfor-trioxid”, P4O6) a foszforossav anhidridje.
Keveset tudunk a foszfor-monoxidról (PO), mely a nitrogén-monoxid analógja, pedig a csillagközi gázfelhőkben ez a legelterjedtebb foszformolekula.
További foszfor-oxidok: P4O7, P4O8, P4O9. Ezek gyűrűje a tetrafoszfor-dekaoxidéval azonos, csak kevesebb oxigénatom kapcsolódik a gyűrűhöz.
Oxosavak
[szerkesztés]A foszfornak számos oxosava ismert, ezek közül messze a legfontosabb az ortofoszforsav (H3PO4), a pirofoszforsav (difoszforsav; H4P2O7) és a trifoszforsav (H5P3O10).
A foszforsav különböző sóit és savanyú sóit az élelmiszer- és mosószeriparban, valamint fogkrémekben használják. Megtalálható a csontokban, fogakban kalcium-foszfát alakjában.
Az élőlények örökítőanyaga, a DNS nukleinsavak foszforsavval alkotott észtere. A foszforsav a „ragasztóanyag” szerepét játssza a hosszú nukleinsav-láncban.
A trifoszforsav adenozinnal alkotott észtere, az ATP a szervezet sejtjeinek energiahordozója. Energialeadáskor a difoszforsav adenozin-észterére, ADP-re bomlik le.
Szulfidok
[szerkesztés]A foszfor a kénnel is sokféle vegyületet alkot. Ezek közül iparilag két fontos van:
- a tetrafoszfor-triszulfidot (P4S3) a „mindenen meggyulladó” gyufafejek gyártásában használják
- a tetrafoszfor-dekaszulfid (P4S10) sok P−S-kötést tartalmazó vegyület gyártásának kiinduló anyaga. A tetrafoszfor-dekaoxid analógja.
Halogénvegyületek
[szerkesztés]A foszfor biner halogénvegyületeinek három típusa van:
- PX3
- P2X4
- PX5
ahol X = F, Cl, Br vagy I. Mind a 12 vegyület ismert, közülük gyakorlati szempontból legfontosabb a foszfor-triklorid (PCl3). További példák: foszfor-pentabromid, foszfor-pentaklorid, foszfor-trijodid. Ismertek vegyes foszfor-halogenidek is, melyekben kétféle halogénatom is van.
Más vegyületek
[szerkesztés]A foszfornak oxigénnel vagy kénnel és halogénnel sokféle vegyülete ismert, pl. POCl3, POF2Cl, PSF3.
Az egyszeres P−N-kötést tartalmazó vegyületek a foszfazánok és ciklofoszfazánok, a P=N kettős kötést tartalmazók a foszfazének. Ezek molekulaszerkezetének sok részlete máig ismeretlen és intenzív kutatás tárgya.
A C−P-kötés tartalmazó foszfororganikus vegyületek száma és jelentősége óriási. Két példa: foszkarnet, perzinfotel.
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights – Commission II.I of the International Union of Pure and Applied Chemistry, 2013. (Hozzáférés: 2013. október 13.)
- ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Archiválva 2004. március 24-i dátummal a Wayback Machine-ben, Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
- ↑ Albert Attila – Albert Viktor – Paulovits Ferenc: Kémia 8. Műszaki Kiadó, Budapest, 2003
- ↑ 1985-ös adat.
- ↑ Nyilasi János: Szervetlen kémia. Gondolat Kiadó, 1975, 51. o.
Források
[szerkesztés]- N. N. Greenwood – A. Earnshaw: Az elemek kémiája. Nemzeti Tankönyvkiadó, 2004, 647–665. o. ISBN 963-19-5255-X
- Dr. Otto-Albrecht Neumüller: Römpp vegyészeti lexikon. Műszaki Könyvkiadó, 1983, 183–185. o. ISBN 963-10-3269-8
- Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret. Műszaki Könyvkiadó, 1963, 130–133. o.
További információk
[szerkesztés]- a magyar Wikipédia foszfort tartalmazó vegyületeinek listája belső lapon és külső keresővel