Phosphorus hayphốt pho theophiên âmtiếng Việt[4] (từtiếng Hy Lạp:phôs có nghĩa là "ánh sáng" vàphoros nghĩa là "người/vật mang"), là mộtnguyên tố hóa học trongbảng tuần hoàn có ký hiệuP vàsố nguyên tử 15. Là một phi kim đa hóa trị trongnhóm nitơ,phosphorus chủ yếu được tìm thấy trong các loại đá phosphat vô cơ và trong các cơ thể sống. Do độ hoạt động hóa học cao, không bao giờ người ta tìm thấy nó ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Nó phát xạ raánh sáng nhạt khi bị phơi ra trướcoxy (vì thế có tên gọi của nó trongtiếng Latinh để chỉ "ngôi sao buổi sáng", từtiếng Hy Lạp có nghĩa là "ánh sáng" và "mang"), và xuất hiện dưới một số dạngthù hình. Nó cũng là nguyên tố thiết yếu cho các cơ thể sống. Sử dụng quan trọng nhất trong thương mại của nó là để sản xuấtphân bón. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong các loạivật liệu nổ,diêm,pháo hoa,thuốc trừ sâu,kem đánh răng vàchất tẩy rửa.
Dạng phổ biến của phosphorus là chất rắn dạng sáp có màu trắng có mùi đặc trưng khó ngửi tương tự nhưtỏi. Dạng tinh khiết của nó là không màu và trong suốt. Phi kim này không hòa tan trongnước nhưng hòa tan trongcarbon disulfide. Phosphorus tinh khiết bắt cháy ngay trongkhông khí và tạo ra khói trắng chứaphosphorus pentoxide P2O5.
Phosphorus tồn tại dưới ba dạng thù hình cơ bản có màu: trắng, đỏ và đen. Các dạng thù hình khác cũng có thể tồn tại. Phổ biến nhất làphosphorus trắng vàphosphorus đỏ, cả hai đều chứa các mạng gồm các nhóm phân bổ kiểu tứ diện gồm 4 nguyên tử phosphorus. Các tứ diện củaphosphorus trắng tạo thành các nhóm riêng; các tứ diện của phosphorus đỏ liên kết với nhau thành chuỗi. Phosphorus trắng cháy khi tiếp xúc với không khí hay khi bị tiếp xúc với nguồn nhiệt và ánh sáng.
Phosphorus cũng tồn tại trong các dạng ưa thích về mặt động học vànhiệt động lực học. Chúng được tách ra ở nhiệt độ chuyển tiếp -3,8 °C. Một dạng gọi là dạng "alpha", dạng kia gọi là "beta". Phosphorus đỏ là tương đối ổn định và thăng hoa ở áp suất 1 atm và 170 °C nhưng cháy do va chạm hay nhiệt do ma sát. Thù hình phosphorus đen tồn tại và có cấu trúc tương tự nhưgraphit – các nguyên tử được sắp xếp trong các lớp theo tấm lục giác và cótính dẫn điện.
Phosphoric acid đậm đặc, có thể chứa tới 70% - 75% P2O5 là rất quan trọng đối với ngànhnông nghiệp do nó được dùng để sản xuất phân bón. Nhu cầu toàn cầu về phân bón đã dẫn tới sự tăng trưởng đáng kể trong sản xuất phosphat (PO43-) trong nửa sau củathế kỷ XX. Các sử dụng khác còn có:
Các phosphat được dùng trong sản xuất các loạithủy tinh đặc biệt được sử dụng trong các loạiđèn hơi natri.
Natri triphosphat được sản xuất từ acid phosphoric được sử dụng trongbột giặt ở một số quốc gia, nhưng lại bị cấm ở một số quốc gia khác.
Phosphorus được sử dụng rộng rãi để sản xuất các hợp chất hữu cơ chứa phosphor, thôngqua các chất trung gian nhưphosphorus pentachloride vàphosphorus sulfide. Các chất này có nhiều ứng dụng, bao gồm các chất làm dẻo, các chất làm chậm cháy,thuốc trừ sâu, các chất chiết và các chất xử lýnước.
Nguyên tố này cũng là thành phần quan trọng trong sản xuấtthép, trong sản xuấtđồng thau chứa phosphor và trong nhiều sản phẩm liên quan khác.
Phosphorus trắng được sử dụng trong các ứng dụngquân sự nhưbom lửa, tạo ra các màn khói như trong các bình khói vàbom khói, và trongđạn lửa.
Phosphorus đỏ được sử dụng để sản xuất các vỏ bao diêm an toàn, pháo hoa và nhất làmethamphetamin (C10H15N).
Với một lượng nhỏ, phosphorus được dùng như là chất thêm vào cho các loại bán dẫn loại n.
Phosphorus P32 và phosphorus P33 được dùng như là các chất phát hiện dấu vết phóng xạ trong các phòng thí nghiệmhóa sinh học (xemĐồng vị dưới đây)
Phosphorus là nguyên tố quan trọng trong mọi dạng hình sự sống đã biết. Phosphorus vô cơ trong dạngphosphat PO43- đóng một vai trò quan trọng trong các phân tử sinh học nhưDNA vàRNA trong đó nó tạo thành một phần của phần cấu trúc cốt tủy của các phân tử này. Các tế bào sống cũng sử dụng phosphat để vận chuyểnnăng lượng tế bào thông quaadenosin triphosphat (ATP). Gần như mọi tiến trình trong tế bào có sử dụng năng lượng đều có nó trong dạngATP. ATP cũng là quan trọng trongphosphat hóa, một dạng điều chỉnh quan trọng trong các tế bào. Cácphospholipid là thành phần cấu trúc chủ yếu của mọi màng tế bào. Các muối calci phosphat được các động vật dùng để làm cứng xương của chúng. Trung bình trong cơ thể người chứa khoảng gần 1 kg phosphorus, và khoảng ba phần tư số đó nằm trong xương và răng dưới dạngapatit. Một người lớn ăn uống đầy đủ tiêu thụ và bài tiết ra khoảng 1-3 g phosphorus trong ngày trong dạng phosphat.
Theo thuật ngữsinh thái học, phosphorus thường được coi là chất dinh dưỡng giới hạn trong nhiều môi trường, tức là khả năng có sẵn của phosphorus điều chỉnh tốc độ tăng trưởng của nhiều sinh vật. Trong cáchệ sinh thái sự dư thừa phosphorus có thể là một vấn đề, đặc biệt là trong các hệ thủy sinh thái, xem thêmsự dinh dưỡng tốt vàbùng nổ tảo.
Phosphor (từ tiếng Hy Lạpphosphoros, có nghĩa là "vật mangánh sáng" và nó cũng là tên gọi cổ đại củaSao Kim) đã được nhàgiả kim thuật ngườiĐức làHennig Brand tình cờ phát hiện ra năm1669 thông qua việc điều chế (ông đã chưng cất 60 xô nước tiểu)nước tiểu để biến chúng thànhvàng. Làm việc ởHamburg, Brand đã cố gắng chưng cất các muối bằng cách cho bay hơi nước tiểu, và trong quá trình đó ông đã thu được một khoáng chất màu trắng phát sáng trong bóng đêm và cháy sáng rực rỡ. Kể từ đó, từlân quang, liên quan đến các ánh sánglân tinh của phosphor, đã được sử dụng để miêu tả các chất phát sáng trong bóng tối mà không cần cháy. Tuy nhiên bản chất vật lý của hiện tượng lân quang không trùng với cơ chế phát sáng của phosphor: Brand đã không nhận ra rằng thực tế phosphor cháy âm ỉ khi phát sáng.
Các loại diêm đầu tiên sử dụng phosphor trắng trong thành phần của chúng, nó là nguy hiểm do độc tính củaphosphor trắng. Các trường hợp giết người, tự sát và các vụ ngộ độc ngẫu nhiên là hậu quả của việc sử dụng chất này. Ngoài ra, sự phơi nhiễm trước hơi phosphor đã làm cho nhiều công nhân bị mắc chứng bệnhhoại tử xương hàm. Khi phosphor đỏ được phát hiện, khả năng cháy kém hơn cũng như độc tính thấp hơn của nó đã làm cho dạng phosphor này được nhanh chóng chấp nhận như là một chất thay thế chophosphor trắng trong sản xuấtdiêm.
Do độ hoạt động hóa học cao đối vớioxy trong không khí và các hợp chất chứa oxy khác nên phosphor trong tự nhiên không tồn tại ở dạng đơn chất, mà nó phân bổ rộng rãi trong các loại khoáng chất khác nhau. Các loại đá phosphat, trong đó một phần cấu tạo làapatit (khoáng chất chứa calci phosphat dạng không tinh khiết) là một nguồn quan trọng về mặt thương mại của nguyên tố này. Các mỏ apatit lớn có ởNga,Maroc,Florida,Idaho,Tennessee,Utah v.v. TạiViệt Nam có mỏ apatit tạiLào Cai. Tuy nhiên, đang có các e ngại là các mỏ apatit sẽ nhanh chóng cạn kiệt. Hoa Kỳ sẽ không còn các mỏapatit vào khoảng năm2035.Trung Quốc vàMaroc sở hữu các mỏ apatit lớn nhất đã biết hiện nay, nhưng rồi chúng cũng sẽ cạn kiệt. Cùng với sự cạn kiệt các mỏ này thì sẽ nảy sinh các vấn đề nghiêm trọng đối với việc sản xuất lương thực, thực phẩm của thế giới do phosphor là một thành phần cơ bản trong các loạiphân bón.
Thù hình màu trắng của phosphor có thể được sản xuất theo nhiều cách khác nhau. Trong một quy trình,phosphat tricalci thu được từ các loại đá phosphat, được nung nóng trong các lò nung với sự có mặt củacarbon vàsilica. Phosphor dạng nguyên tố sau đó được giải phóng dưới dạng hơi và được thu thập lại dưới dạng acid phosphoric.
Đây là nguyên tố có độc tính với 50 mg là liều trung bình gây chết người (phosphor trắng nói chung được coi là dạng độc hại của phosphor trong khi phosphat và orthophosphat lại là các chất dinh dưỡng thiết yếu). Thù hình phosphor trắng cần được bảo quản dưới dạng ngâm nước do nó có độ hoạt động hóa học rất cao với oxy trong khí quyển và gây ra nguy hiểm cháy và thao tác với nó cần được thực hiện bằng kẹp chuyên dụng do việc tiếp xúc trực tiếp với da có thể sinh ra các vếtbỏng nghiêm trọng. Ngộ độc mãn tính phosphor trắng đối với các công nhân không được trang bị bảo hộ lao động tốt dẫn đến chứngchết hoại xương hàm.[5] Nuốt phải phosphor trắng có thể sinh ra tình trạng mà trong y tế gọi là "hội chứng phân bốc khói". Các hợp chất hữu cơ của phosphor tạo ra một lớp lớn các chất, một số trong đó là cực kỳ độc. Cácesterflorophosphat thuộc về số cácchất độc thần kinh có hiệu lực mạnh nhất mà người ta đã biết. Một loạt các hợp chất hữu cơ chứa phosphor được sử dụng bằngđộc tính của chúng để làm cácthuốc trừ sâu,thuốc diệt cỏ,thuốc diệt nấm v.v. Phần lớn các phosphat vô cơ là tương đối không độc và là các chất dinh dưỡng thiết yếu.
Khi phosphor trắng bị đưa ra ánh sáng Mặt Trời hay bị đốt nóng thành dạng hơi ở 250 °C thì nó chuyển thành dạngphosphor đỏ, và nó không tự cháy trong không khí, do vậy nó không nguy hiểm như phosphor trắng. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với nó vẫn cần sự thận trọng do nó cũng có thể chuyển thành dạng phosphor trắng trong một khoảng nhiệt độ nhất định và nó cũng tỏa ra khói có độc tính cao chứa các phosphoroxide khi bị đốt nóng.
Khi bị phơi nhiễm phosphor, trong quá khứ người ta đề nghị rửa bằng dung dịch chứa 2%sulfat đồng CuSO4 để tạo ra một hợp chất không độc có thể rửa sạch. Tuy nhiên, theo báo cáo củaHải quân MỹLưu trữ ngày 22 tháng 11 năm 2005 tạiWayback Machine gần đây thì "...đồng(II) sulfat có độc tính và việc sử dụng nó sẽ được dừng lại. Sulfat đồng có thể gây độc cho thận và não cũng như phá hủy hồng cầu trong mạch máu."
P32: chất tạobức xạ beta (1,71MeV) vớichu kỳ bán rã 14,3 ngày. Nó được dùng trong các phòng thí nghiệm khoa học nghiên cứu về sự sống, chủ yếu để tạo ra các mẫuDNA vàRNA đánh dấu phóng xạ, ví dụ để sử dụng trong các phương phápđánh dấu Northern hayđánh dấu Southern. Do các hạt beta cao năng lượng được tạo ra thâm nhập qua da và giác mạc, và do bất kỳ lượng P32 nào được đi vào cơ thể theo các đường tiêu hóa, hô hấp hay hấp thụ qua các đường khác đều kết hợp lại trong xương và cácacid nucleic,OSHA yêu cầu là mọi người làm việc với P32 bắt buộc phải dùng quần áo bảo hộ, găng tay và kính bảo hộ, và phải tránh sự tiến hành công việc trên các thùng chứa hở để bảo vệ mắt. OSHA cũng yêu cầu phải có sự giám sát cá nhân, quần áo và bề mặt bị phơi nhiễm. Ngoài ra, donăng lượng cao của cáchạt beta, thông thường người ta hay sử dụng các vật liệu nặng để che chắn (chẳng hạnchì), nhưng điều này lại tạo ra bức xạ thứ cấp cáctia X, thông qua một tiến trình được biết đến như làBremsstrahlung, có nghĩa làbức xạ phanh. Vì thế, các tấm che phải kèm theo với các vật liệu nhẹ nhưplexiglas,acrylic,lucit,chất dẻo, gỗ hay nước[1]Lưu trữ ngày 20 tháng 2 năm 2006 tạiWayback Machine.
P33; chất tạo bức xạ beta (0,25 MeV) vớichu kỳ bán rã 25,4 ngày. Nó được dùng trong các phòng thí nghiệm khoa học về sự sống trong các ứng dụng màbức xạ beta thấp năng lượng là ưu thế hơn, ví dụ trongsắp xếp chuỗi DNA.
^Ellis, Bobby D.; MacDonald, Charles L. B. (2006). "Phosphorus(I) Iodide: A Versatile Metathesis Reagent for the Synthesis of Low Oxidation State Phosphorus Compounds".Inorganic Chemistry. Quyển 45 số 17. tr. 6864.doi:10.1021/ic060186o.PMID16903744.
