易燃有毒元素磷Ｐ初探

一種對於生物也有重要關係的質素，並且在前此的幾項實驗中曾經用到過它，此即磷是也。磷之化學符號為Ｐ。磷之出現於生物的蛋白質、骨骼，和便溺中。此外，有好幾種礦石中都含有磷的成分，就中最著名的是磷灰石（ Apatite ） 即纖核磷灰石（ Phosphorit ）。這兩種礦石中所含之磷係和鈣結合在一起，提煉磷的方法，須先將原料加硫酸處理，然後再將由此而產生之偏磷酸鈣 Ｃａ（ＰＯ3）2 置於電爐中，加入石英沙（ＳｉＯ2） 及炭粉，使其發生還原作用：

２Ｃａ（ＰＯ2）2＋２ＳｉＯ2＋１０Ｃ＝２ＣａＳｉＯ2＋１０Ｃ

元素磷有數種同素異性體，即黃磷和赤磷。白磷（ white phos-phorus ） 是一種柔軟、低熔點，與蠟狀的固體，顏色為白色或黃色（依其純度而定），於空氣中能自燃，產生 Ｐ4Ｏ10 ，故必須存於 水中，自磷不溶於水，而溶於二硫化碳。將黃磷的二硫化碳溶液傾於 濾紙上，溶劑蒸發後，黃磷即自動燃燒。一小塊黃磷投入熱水後，會 立刻熔解（熔點 44.1℃ ），此時如緩緩導入氧，黃磷即在水中發出 明亮的火焰而燃燒。黃磷的特點是能在暗中發光，這是一種緩慢的氧 化作用而引起，故磷光現象只能發生於空氣中，水中是不能出現磷光 的。而實際發光的是環繞黃磷的蒸氣，如果向黃磷用力吹氣，即可以 證明此點。

磷不獨有極端的燃燒危險性，並且還有劇烈的毒性。成人如果誤 吞不到 1/10 克的磷，即能喪失生命，又被磷灼傷的傷口亦會因中毒 而不易痊癒。美中不足的是，在已往若干年代中，此一危險品竟長期 為某幾種工業所不能缺少的材料。直至十九世紀中葉，人們才開始將 危險性較小的某種形態之磷以為替代。從此以後，白磷的用途就日益 減少了。

白磷在乙醚及苯中，有相當之溶解度。在固態、在溶液，及在 800℃ 以下的蒸氣狀態下，它以共價鍵結合的 ＰＯ4 分子的型式存 在，每個磷原子各處於正四面體的各個角落。

磷之第二種同素異形體為紅磷（ red phosphorus ），可由在真 空下加熱白磷至 250 ℃ ，或曝於光線下而形成。白磷常呈現黃色， 故又稱〝黃磷〞，此乃因紅磷漸漸生成於表面之故。紅磷根本上與白 磷不同。白磷較毒，紅磷較不毒，且不能溶於可溶解白磷的溶劑，其 熔點為 600 ℃ ，紅磷常溫下在空氣中不易受氧化而成穩定狀態，但 加熱至 400 ℃ 則能使它燃燒。它同白磷一樣，能與元素物質進行反 應，只是需要溫度較白磷為高。紅磷較不活潑，它有複雜的聚合結構 ，磷原子彼此緊緊地靠在一起。

黑磷（ black phosphorus ）是結晶形，在外表為金屬，將白磷 在高壓（ 35,000 atm ）及催化劑的存在下加熱數天，便形成黑磷。 磷最有名的氧化態是 -3 ， +3 ，與 +5 。根據共價鍵的價鍵理 論，形成五個共價鍵，必須使位於價軌域的兩個 s 軌域電子，成未 成對，並將一個 s 電子提升至 d 等價的 sp3d 軌域。因此在五的 價軌域上各有一個未成對電子，能與五個氯原子或溴原子化合。

磷是十二多的元素，它構成地殼重量的 0.1 ％ ；它總是以化合 態存在，主要以不同礦物的燐酸鹽存在。最普遍含燐酸鹽的化合物是 氟磷灰石，Ｃａ5（ＰＯ4）3Ｆ及羥磷灰石，Ｃａ5（ＰＯ4）3ＯＨ。 磷含於骨骼、便溺、及某幾種礦石中，加石英殺及歎份加熱處理 後，即可提出純磷。磷句有兩種可以互相轉換的同值異相體。白磷極 易燃燒，甚至於在水中亦會燃燒，可溶於二硫化碳中，有劇烈的毒性 。赤磷無上述各種性質，但是一但遇到了含氧豐富的質素後，仍易引 起燃燒。