【簡介】

元素磷于1669年由Hennig Brand發現。大約200年后，詹姆斯·雷德曼(James Readman)開發了一種使 用電爐從磷礦石中回收磷的方法。 磷是地球上分布最廣泛的元素之一。在幾乎所有火成巖，沉積物沉積物和海床中都以磷酸鹽形式發現。 磷存在于300多種礦物質中，通常與Ca，Mg，Fe，Sr，Al，Na和其他幾種金屬以及諸如硅酸鹽，硫酸鹽， 氧化物，氫氧化物和鹵化物之類的陰離子有關。磷是所有生物中必不可少的元素，在生物和生態過程中 至關重要。它發生在DNA和其他核酸以及骨骼中。 磷用于煙火，炸彈，燃燒彈和安全火柴。它也用于有機合成，磷酸，三氯化磷，膦和其他化合物的生產 。

【磷的三種同素異形體】

固相中的元素磷以三種主要的同素異形體存在：(1)可能以α或β修飾形式出現的白磷或黃磷；(2) 紅磷；和(3)黑磷。

白磷是一種白色，柔軟，蠟狀的透明物質，經常由于雜質呈現黃色。有大蒜味。它由立方晶體組成，密 度為1.82 g / cm3，在44.1℃熔化為無色或微黃色液體。X射線衍射研究和31P-NMR分析表明，四面體P4 分子的原子間距離為2.21?，并且這些分子能夠在晶體中自由旋轉。當冷卻至–76.9°C以下時，立方α 形式轉化為密度為1.88 g/cm3的六邊形β變體。與α形式不同，β形式在晶體中不能自由旋轉，但晶格 中P4分子的方向固定。

在230至240℃下加熱，白磷轉化為紅磷，完全轉化在48小時內完成，此反應可由硫，碘和硒作催化劑。 紅色同素異形體還會從液態磷或白磷溶液中緩慢沉積析出，其沉積速率和產率取決于催化劑，溫度，光 和其他因素。紅磷表現出不同形式，有三種常見形式，一種是常溫下的無定形形式，還有兩種晶體變體 ，這兩種變體包括三斜晶形體和六邊形或四邊形體。還存在一些其他形體，所有這些形體可以共存。在 常溫下，紅磷的三斜變化是所有同素異形體中最穩定的。紅磷的密度為2.0至2.31 g / cm3，在590°C時 熔化。

黑磷是磷的第三種主要同素異形形式。它以兩種形式出現，一種是具有類似于石墨的層狀結構的無定形 變體，另一種是正交晶體。黑磷的密度可能在2.20至2.69 g/cm3之間變化。黑磷是通過將白磷在約 10,000個大氣壓的極高壓力下在220°C加熱下而獲得。

當任何形式的固態磷(白色，紅色或黑色)熔化時，會形成相同的液態磷。該液體的密度為1.74g / cm 3，在50℃下的粘度為1.69厘泊。液態磷在280.5°C沸騰。冷卻后，液態磷固化為白磷。液態磷及其蒸氣 由四面體P4分子組成，蒸氣在迅速凝結后也轉化為白磷。

白色和紅色磷具有高電阻率，而黑磷在0°C下具有0.71 ohm-cm的低電阻率。三種磷的溶解度也相差很大 。白磷可溶于許多有機溶劑。它在二硫化碳中的溶解度非常高，在0°C時約400 g / 100 g的溶劑，在苯 中適度溶解(在25°C時約?3.59 g / 100g)，在乙醚中的溶解度較低(在25°C時約1.5g / 100g) ° C)。紅磷和黑磷不溶于有機溶劑。白磷是一種易燃固體，在35°C的空氣中自燃。紅色和黑色磷不易燃 ，黑磷很難點燃。

【發現歷史】

漢尼格·布蘭德于1669年在德國漢堡發現了磷，當時他正在從尿液中提取磷。布蘭德稱他發現的物質為冷火，因為它在黑暗中發光。布蘭德是個煉金術士，和其他煉金術士一樣，他對自己的方法守口如瓶。他沒有公開透露自己的方法，而是選擇把它賣給約翰·丹尼爾·克拉夫特(Johann Daniel Kraft)和昆克爾·馮·洛溫斯坦(Kunckel von Lowenstern)。為了得到更多的報酬，他還向戈特弗里德·威廉·萊布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)透露了自己的秘密。萊布尼茨，同樣以煉金術士的角度思考，他錯誤地認為布蘭德可能通過生產大量的磷來發現“哲學家之石”。

布蘭德的方法是將尿液蒸發，留下黑色的殘留物，然后留幾個月。然后用沙子把殘渣加熱，把各種氣體和油從水中冷凝出來。最后一種被排出的物質是磷，它凝結成白色固體。這是一種典型的煉金術方法，煉金術士研究體液的性質，希望更好地了解生物，以尋找他們認為提供了永生前景的魔法石。1737年，一個不知名的人把布蘭德的方法賣給了巴黎的科學院，使它廣為人知。直到18世紀70年代，氯氣的發現者、氧的獨立發現者之一、瑞典科學家卡爾·威廉·舍勒發現磷可以從骨頭中提取出來，這種方法才得以產生磷。它的名字來源于希臘單詞磷，意思是帶來光明。

【來源】

磷在自然界中不會以其元素態出現，因為它易于氧化，因此會沉積為磷礦石。第15組的其余元素主要來 自礦物，但也可以以其元素形式存在于地殼中。公認有21個磷同位素。磷礦石中含有磷灰石(一種不純 的磷酸三鈣)礦物，是該元素的重要來源。在俄羅斯，中國，摩洛哥以及佛羅里達州，田納西州，猶他 州，愛達荷州和其他地方發現了大量礦床。

【用途】

磷的同素異形體和化合物具有許多重要用途，大多數元素磷用于生產磷酸，磷酸是用于生產三磷酸鹽肥 料的固體，一些土壤需要大量的磷才能生長出的作物。通過加熱白磷或將白磷暴露在陽光下可形成紅色 磷光體。它與爆炸性白磷有很大不同。例如，在表面上刮擦時，由紅磷制成的安全火柴頭會由于粗糙表 面上火柴的輕微摩擦而變回白磷并點燃。紅磷還用于煙花，炸彈和殺蟲劑中，并用于制造磷酸，電致發 光涂料和化肥。

磷是生物的必需元素。它是組織(尤其是骨骼和牙齒)和細胞的重要組成部分，是核酸和載能分子(例如ATP)形成所必需的，并且還參與各種代謝反應。

磷(P)是植物的重要營養素。它是原子序數為15的非金屬元素。它屬于元素周期表的第15組。磷的使用高達氮的十分之一。大多數植物中磷的含量在0.1％到0.4％之間，大大低于植物中鉀和氮的含量。磷是細胞核中核蛋白的重要組成部分，核蛋白控制著細胞分裂和DNA分子，后者將遺傳基因傳遞給活生物體。磷在(a)刺激根的早期生長，(b)促進植物成熟，(c)轉換細胞內的能量以及(d)使果實和種子發育和成熟中也起重要作用。磷被正確地稱為生命的關鍵，因為它直接參與大多數生命過程。

【制備】

通常通過在電爐中將某種形式的磷酸鈣與石英和焦炭一起加熱來獲得白磷。反應可分為以下兩個步驟：

Ca3(PO4)2 + 3SiO2→3CaSiO3 + P2O5

P2O5 + 5C→2P + 5CO

在商業規模上，白磷主要由氟硅石礦物與二氧化硅和焦炭加熱制得。電弧爐或高爐，溫度為1200至1500°C。總體反應可以用以下方程式表示：

4Ca5F(PO4)3 + 18SiO2 + 30C→18CaO?SiO2?2CaF2 + 30CO↑+ 3P4↑

(爐渣)白磷也可以通過使用磷酸的濕法生產，這種方法在商業生產中一直沿用。在這種方法中，磷酸通常是通過使磷礦石與硫酸反應在大桶中制得的：

Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 10H2O→3H3PO4 + 5CaSO4?10H2O + HF

從混合物中過濾掉磷酸，然后與焦炭，木炭或鋸末混合；干燥；焦化最后在耐火泥罐中加熱至白熱蒸汽：H3PO4 + 16C→P4 + 6H2 + 16CO 冷凝蒸汽得到白磷。

如前所述，所有其他形式的磷都可以由白磷制成。因此，首先將白磷在260°C加熱幾個小時，然后在350°C加熱，得到紅磷。該轉化是放熱的，并且在碘作為催化劑的存在下會爆炸。當輻照二硫化碳或三溴化磷中的白磷溶液時，會獲得鮮紅色的磷。

黑磷是通過將白磷在220°C和12,000個大氣壓下加熱而制得的。轉換最初很慢，但是在過渡期之后可能變得快速和爆炸性。

【健康危害】

白磷是一種劇毒物質，包括急性和慢性毒性物質。長期暴露于其蒸氣中會導致“下顎疼痛”；頜骨壞死。其他癥狀是支氣管肺炎，骨骼變化，貧血和體重減輕。食入可能引起惡心，嘔吐，腹痛，腹瀉和昏迷。皮膚接觸可導致嚴重灼傷。在眼睛上會損害視力。 紅磷比白色同素異形體的毒性小得多。燃燒時，其煙霧極具刺激性。白磷是易燃固體，暴露于空氣中會自燃。

【火災隱患】

磷在與空氣接觸時會自燃，快速燃燒，釋放出濃密的白色刺激性煙霧。紅磷是一種易燃固體，但暴露于空氣中不會自燃。在高溫(-300°C)下，紅磷轉化為白色形式。

【毒性】

參見工業黃磷。

【性質】

形態：金屬光澤晶體

參數

純度:>99.998%

晶體大小：1-10mm不等

【應用】

黑磷應用非常廣泛，與石墨烯材料相比，同樣由單原子層堆疊而成，石墨烯沒有半導體帶隙，難以完成導體和絕緣體之間的轉換，不能實現數字電路的邏輯開與關，而黑磷則具有一個半導體帶隙，因此可以說是天然的半導體材料。與其他的磷的同素異構體(白磷、黑磷)相比，黑磷是熱力學穩定的半導體材料，具有高的載流子遷移率，可以應用于場效應晶體管、各向異性運輸和光電設備等方面。我司將晶體片狀加工成粉末裝可以方便客戶進行化學實驗，做進一步修飾。另外也方便客戶做成黑磷分散液，通過離心獲取單層、少層和多層的黑磷溶液。

【存儲條件】

先豐納米提供高品質的黑磷晶體材料，該產品金屬光澤晶體單個晶體尺寸在1cm大小結晶性能很好，是我司最新推出的一款極具吸引力的一款新材料，并且對其進行了詳細的表征測試。通過XRD、Raman、XPS、SEM及HRTEM表征，樣品結晶性能很好、純度很高。

總結

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