Fosfor (P), lämmastikuperekonna mittemetalliline keemiline element (perioodilise tabeli rühm 15 [Va]), mis on toatemperatuuril värvitu, poolläbipaistev, pehme vahajas tahke aine, mis helendab pimedas.
Elemendi omadused
| aatomnumber | 15 |
|---|---|
| aatommass | 30,9738 |
| sulamistemperatuur (valge) | 44,1 ° C (111,4 ° F) |
| keemistemperatuur (valge) | 280 ° C (536 ° F) |
| tihedus (valge) | 1,82 grammi / cm 3 temperatuuril 20 ° C (68 ° F) |
| oksüdatsiooniseisundid | −3, +3, +5 |
| elektronide konfiguratsioon | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
Ajalugu
12. sajandi Araabia alkeemikud võisid juhuslikult isoleerida elementaarfosfori, kuid andmed on ebaselged. Näib, et fosfori avastas 1669. aastal saksa kaupmees Hennig Brand, kelle hobiks oli alkeemia. Bränd lubas seista 50 ämbrit uriini, kuni need purunesid ja ussid aretati. Seejärel keetis ta uriini pastaks ja kuumutas seda liivaga, destilleerides segus elementaarfosfori. Brand teatas avastusest Gottfried Wilhelm Leibnizile saadetud kirjas ning seejärel äratasid selle elemendi demonstreerimine ja selle võime pimedas helendada ehk “fosforestsents” avalikkuse huvi. Fosfor püsis aga keemilise uudishimu all alles umbes sajand hiljem, kui see osutus luude komponendiks. Luude lagundamisel lämmastik- või väävelhappega moodustus fosforhape, millest fosfori võiks söega kuumutades destilleerida. 1800. aastate lõpus töötas James Burgess Readman Edinburghist välja elektriahju meetodi elemendi tootmiseks fosfaatkivimitest, mis on põhimõtteliselt tänapäeval kasutatav meetod.
Esinemine ja levik
Fosfor on väga laialt levinud element - 12. kohal kõige enam koorikuarteris, mille osakaal selles on umbes 0,10. Selle kosmiline arvukus on umbes üks aatom 100 räni aatomi kohta. Selle kõrge keemiline reaktsioonivõime tagab, et seda ei esine vabas olekus (välja arvatud üksikud meteoriidid). Fosfor esineb alati fosfaatioonina. Looduses on peamised kombineeritud vormid fosfaatsoolad. On leitud, et fosforit sisaldab umbes 550 erinevat mineraalainet, kuid neist peamiseks fosforiallikaks on apatiidi seeriad, milles eksisteerivad kaltsiumiioonid koos fosfaatioonidega ja muutuva koguse fluoriidi, kloriidi või hüdroksiidiioonidega vastavalt valemile [Ca 10 (PO 4) 6 (F, Cl või OH) 2]. Muud olulised fosforit sisaldavad mineraalid on wavelliit ja vivianiit. Tavaliselt on sellised metalli aatomid nagu magneesium, mangaan, strontsium ja mineraali kaltsiumi asendaja pliis, fosfaatioone asendavad silikaat, sulfaat, vanadaat jms anioonid. Väga suuri fluoropaatiidi setteladestusi leidub paljudes Maa osades. Luu ja hambaemaili fosfaat on hüdroksüapatiit. (Fluorimise teel hammaste lagunemise vähendamise põhimõte sõltub hüdroksüapatiidi muutumisest kõvemaks, lagunemiskindlamaks fluoropaatiidiks.)
Peamine kaubanduslik allikas on fosforiit ehk fosfaatkivim, karbonaati kandva apatiidi ebapuhas massiline vorm. Kogu maakoores sisalduva fosfaatkivimi hinnanguline keskmine suurus on umbes 65 000 000 000 tonni, millest Maroko ja Lääne-Sahara moodustavad umbes 80 protsenti. See hinnang hõlmab ainult maaki, mis on piisavalt rikkalikult fosfaadiga, et praeguste meetodite abil saada kasulikuks tooteks. Samuti on tohutul hulgal fosforisisaldusega materjale.
Ainus looduslikult esinev fosfori isotoop on massi 31. Muud isotoobid massist 24 massini 46 on sünteesitud sobivate tuumareaktsioonide abil. Kõik need on suhteliselt lühikese poolestusajaga radioaktiivsed. Massi 32 isotoobi poolestusaeg on 14,268 päeva ja see on osutunud äärmiselt kasulikuks märgistusuuringutes, mis hõlmavad fosfori imendumist ja liikumist elusorganismides.
