องค์ประกอบทางเคมีของฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัส (P) เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ไม่ใช่โลหะของตระกูลไนโตรเจน (กลุ่มที่ 15 [Va] ของตารางธาตุ) ที่ที่อุณหภูมิห้องเป็นของแข็งไม่มีสีกึ่งโปร่งใสนุ่มขี้ผึ้งที่เรืองแสงในที่มืด

คุณสมบัติองค์ประกอบ

เลขอะตอม	15
น้ำหนักปรมาณู	30.9738
จุดหลอมเหลว (สีขาว)	44.1 ° C (111.4 ° F)
จุดเดือด (สีขาว)	280 ° C (536 ° F)
ความหนาแน่น (สีขาว)	1.82 กรัม / ซม. 3ที่ 20 ° C (68 ° F)
สถานะออกซิเดชัน	−3, +3, +5
การกำหนดค่าอิเล็กตรอน	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

ประวัติศาสตร์

นักเล่นแร่แปรธาตุชาวอาหรับในศตวรรษที่ 12 อาจมีธาตุฟอสฟอรัสที่แยกได้จากอุบัติเหตุ แต่บันทึกไม่ชัดเจน ฟอสฟอรัสดูเหมือนจะถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1669 โดย Hennig Brand พ่อค้าชาวเยอรมันที่งานอดิเรกเล่นแร่แปรธาตุ ตราสินค้าอนุญาตให้ถังปัสสาวะ 50 ถังยืนได้จนกว่าพวกเขาจะถูกทำให้เน่าและเป็น "พันธุ์หนอน" จากนั้นเขาก็ต้มปัสสาวะลงเพื่อวางและทำให้ร้อนด้วยทรายจึงกลั่นธาตุฟอสฟอรัสจากส่วนผสม ตราสินค้ารายงานการค้นพบของเขาในจดหมายถึงกอทท์ฟรีดวิลเฮล์มไลบนิซและหลังจากนั้นการสาธิตองค์ประกอบนี้และความสามารถในการเรืองแสงในที่มืดหรือ "ฟอสฟอรัส" เป็นที่สนใจของสาธารณชน อย่างไรก็ตามฟอสฟอรัสยังคงมีความอยากรู้อยากเห็นทางเคมีจนกระทั่งประมาณหนึ่งศตวรรษต่อมาเมื่อพิสูจน์ว่าเป็นส่วนประกอบของกระดูก การย่อยของกระดูกด้วยกรดไนตริกหรือกรดซัลฟูริกก่อให้เกิดกรดฟอสฟอริกซึ่งฟอสฟอรัสจะถูกกลั่นด้วยความร้อนด้วยถ่าน ในช่วงปลายปี 1800 James Burgess Readman แห่งเอดินบะระได้พัฒนาวิธีเตาหลอมไฟฟ้าสำหรับการผลิตธาตุจากหินฟอสเฟตซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้

การเกิดและการกระจาย

ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางมากที่สุดอันดับที่ 12 ในเปลือกโลกซึ่งมีส่วนช่วยในเรื่องน้ำหนักร้อยละ 0.10 ความอุดมสมบูรณ์ของจักรวาลอยู่ที่ประมาณหนึ่งอะตอมต่อซิลิคอน 100 อะตอมซึ่งเป็นมาตรฐาน ปฏิกิริยาทางเคมีที่สูงของมันทำให้มั่นใจได้ว่ามันจะไม่เกิดขึ้นในรัฐอิสระ (ยกเว้นในอุกกาบาตไม่กี่) ฟอสฟอรัสมักเกิดขึ้นในรูปของไอออนฟอสเฟต รูปแบบรวมหลักในธรรมชาติคือเกลือฟอสเฟต พบแร่ธาตุที่แตกต่างกันประมาณ 550 ชนิดที่มีฟอสฟอรัส แต่สิ่งเหล่านี้แหล่งที่มาหลักของฟอสฟอรัสคืออะพาไทต์ซีรีส์ซึ่งมีแคลเซียมไอออนอยู่พร้อมกับฟอสเฟตไอออนและปริมาณฟลูออไรด์คลอไรด์หรือไฮดรอกไซด์ตามตัวแปร [Ca ₁₀ (PO ₄) ₆ (F, Cl หรือ OH) ₂] แร่ธาตุที่มีฟอสฟอรัสที่สำคัญอื่น ๆ ได้แก่ wavellite และ vivianite โดยทั่วไปอะตอมโลหะเช่นแมกนีเซียมแมงกานีสสตรอนเซียมและตะกั่วแทนแคลเซียมในแร่และซิลิเกตซัลเฟตซัลเฟตวานาเตะและแอนไอออนที่คล้ายกันแทนไอออนฟอสเฟต มีตะกอนสะสมขนาดใหญ่มากของฟลูออโรอะพาไทต์ที่พบในหลายส่วนของโลก ฟอสเฟตของกระดูกและเคลือบฟันคือไฮดรอกซีอะพาไทต์ (หลักการของการลดฟันผุด้วยฟลูออไรด์ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของไฮดรอกซีอะพาไทต์ไปเป็นฟลูออโรอะพาไทต์ที่ทนต่อการสลายตัวได้ยากขึ้น)

แหล่งการค้าหลักคือฟอสฟอร์ไรต์หรือหินฟอสเฟตซึ่งเป็นอะปาไทต์ที่มีส่วนประกอบของคาร์บอเนตที่ไม่บริสุทธิ์ ประมาณการของหินฟอสเฟตรวมในเปลือกโลกเฉลี่ยประมาณ 65,000,000,000 ตันซึ่งโมร็อกโกและซาฮาราตะวันตกมีประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ การประมาณนี้รวมถึงแร่ที่อุดมด้วยฟอสเฟตอย่างเพียงพอสำหรับการแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์โดยวิธีการปัจจุบัน ปริมาณของวัสดุฟอสฟอรัสในปริมาณที่น้อยกว่าก็มีอยู่เช่นกัน

ไอโซโทปฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเพียงอย่างเดียวคือมวล 31 ไอโซโทปอื่นจากมวล 24 ถึงมวล 46 ถูกสังเคราะห์โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เหมาะสม ทั้งหมดนี้มีกัมมันตภาพรังสีค่อนข้างสั้นครึ่งชีวิต ไอโซโทปของมวล 32 มีอายุครึ่งชีวิต 14.268 วันและพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างมากในการศึกษาการติดตามเกี่ยวกับการดูดซับและการเคลื่อนที่ของฟอสฟอรัสในสิ่งมีชีวิต