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Le phosphore
[symbole : P] est un élément chimique non métallique, combustible
qui peut s'enflammer spontanément dans l'air. On ne le rencontre dans
la nature que dans les composés. Son minerai principal est l'apatite
(3Ca3(PO4)2.CaF2).
Cet élément se présente sous trois formes
allotropiques principales :
• Le phosphore
blanc est un solide toxique, cireux et blanc qui s'enflamme dans l'air.
C'est la forme la plus courante. C'est aussi la forme la plus réactive.
• Le phosphore
rouge, plus stable que le précédent, est une poudre rouge foncé qui
n'est pas toxique et peu inflammable. Il est utilisé dans les allumettes
et comme colorant pour la céramique.
• Le phosphore
noir est la forme la plus stable. Il est utilisé dans les pigments et
les peintures.
Numéro
atomique
Masse
atomique (uma)
Point
d'ébullition (°C)*
Point
de fusion (°C)
Masse
volumique (g/cm3)
Structure
électronique*
Degrés
d'oxydation |
15
30,9738
280*
44
1,82*
(Ne)3s23p3
±
3, 5, 4 |
|
Le phosphore est un élément crucial pour
la vie, car il est présent dans l'ADN et l'ARN,
qui sont des molécules clés pour la transmission de l'information génétique
et la synthèse des protéines. Composant de la molécule d'adénosine
triphosphote (ATP), il est essentiel à la
production d'énergie dans les cellules vivantes. Il est également présent
dans les membranes cellulaires et dans les os, où il joue un rôle important
dans leur structure.
Le phosphore est également utilisé dans
de nombreux domaines industriels. Par exemple, pour produire des fertilisants,
des explosifs, des pesticides, des allumettes et des additifs alimentaires.
Les sels de phosphate sont également utilisés pour réguler l'acidité
des aliments transformés et prolonger leur durée de conservation.
Le phosphore dans
la nature.
Le phosphore, corps très oxydable, n'existe
pas à l'état libre, mais on le rencontre sous forme de phosphate de calcium.
Parmi les autres minerais phosphorés, moins abondants que le précédent,
les principaux sont la wavellite,
phosphate basique d'alumine, la vivianite,
phosphate de fer; l'amblygonite, phosphate
double d'alumine, et la turquoise, phosphate double d'alumine et
de cuivre, la pechblende, phosphates
doubles d'uranium et de chaux ou de cuivre; la libéthénite,
phosphate basique de cuivre; ce sont des substances qui ne se rencontrent
que rarement dans la nature.
.
Le phosphate
de chaux est souvent combiné avec le fluorure
de calcium pour former l'apatite; il forme la partie principale des coprolithes
et se trouve toujours, mais en petite quantité, dans toutes les roches
primitives et volcaniques dont la désagrégation fournit la terre végétale.
L'existence du phosphate de chaux dans
les os (1769) fit admettre que le phosphate était
très répandu à la surface du sol, mais ce n'est que beaucoup plus tard
qu'on en a démontré l'existence dans la plupart de tous les corps minéraux
et organiques, dans les eaux de la mer, des rivières et de la plupart
des sources.
Les sols sans phosphates sont impropres
à entretenir la vie des plantes; le phosphate est, en effet, nécessaire
à leur développement et surtout à celui de leurs graines. Des plantes,
le phosphate passe dans les animaux où il se concentre particulièrement
dans les os, dont les cendres sont constituées surtout par le phosphate
de chaux, dans les substances cérébrales et nerveuses, mais on en trouve
aussi dans la plupart des liquides de l'organisme.
Les phénomènes vitaux font passer le
phosphate dans les excréments et l'urine surtout sous forme de biphosphate
de soude et d'ammoniaque.
Le phosphore se rencontre encore très
souvent dans les minerais de fer; il a rendu inutilisables pendant longtemps
les minerais qui en contiennent jusqu'au jour où Thomas et Gilchrist indiquèrent
le traitement de ces minerais au Bessemer basique, qui permet l'élimination
commode du phosphore.
Historique.
- La découverte du phosphore, dont plusieurs chimistes s'attribuent le
mérite, est entourée de quelques incertitudes. Il paraît cependant établi
que l'alchimiste Hennig Brandt, de Hambourg, obtint le phosphore en cherchant
à préparer avec l'urine une liqueur susceptible de transformer l'argent
en or (1669); il aurait vendu son secret à Krafft, et ce dernier l'aurait
transmis à l'alchimiste Kunckel, de Rendsbourg. Toutefois, Kunckel prétend
que Krafft le renseigna uniquement sur la matière première, l'urine,
et qu'après de nombreuses recherches, il arriva lui-même au phosphore.
La faiblesse du rendement en phosphore obtenu par la distillation d'un
mélange de sable et d'urine concentrée, les propriétés remarquables
du nouveau corps, en firent l'une des substances les plus coûteuses et
les plus curieuses. Krafft le fit voir en 1676 au prince de Brandebourg
et à Charles Il d'Angleterre. Kunckel ne voulut pas divulguer son procédé
de préparation de peur de donner lieu à des accidents, mais il le communiqua
à plusieurs savants, notamment à Homberg, qui le fit connaître à l'Académie
des sciences.
A la même époque,
Boyle,
en Angleterre, parvint également à retrouver le phosphore après avoir
vainement demandé des renseignements à Brandt et à son associé Kraft.
La découverte du phosphate de chaux dans les os, faite par Gahn en 1769,
fournit une matière première plus abondante et permit d'abaisser le prix
du phosphore dont l'once valait encore, en 1730, jusqu'Ã 16 ducats. C'est
Scheele qui donna, en 1775, la méthode de préparation à partir des cendres
d'os; il traitait successivement ces cendres par les acides azotique et
sulfurique et distillait le produit avec du charbon; Nicolas et Pelletier
simplifièrent le procédé en n'employant que l'acide sulfurique; enfin,
le rendement fat augmenté par Fourcroy et Vauquelin, qui indiquèrent
les proportions exactes d'acide sulfurique à employer pour une quantité
donnée de phosphate.
Le nom de phosphore
a d'abord été donné à tous les corps jouissant de la propriété de
luire dans l'obscurité, et le premier composé obtenu dans cet ordre fut
le sulfure de baryum ou phosphore de Bologne. Pour différencier la substance
de Brandt de la précédente, on la nomma Phosphorus mirabilis ou igneus.
Avant Lavoisier,
le phosphore était naturellement considéré comme une combinaison de
l'acide phosphorique avec le phlogistique, et c'est en s'appuyant sur les
recherches effectuées sur la combustion du phosphore que Lavoisier donna
l'explication des phénomènes de combustion. Les premières recherches
sur la combustion du phosphore furent effectuées en 1772, mais c'est seulement
dans deux travaux importants présentés à l'Académie en 1777 et 1780
qu'il établit définitivement que l'acide phosphorique était un oxyde
du phosphore et fit l'étude des sels de cet acide.
Les composés du
phosphore.
Le phosphore est un élément électronégatif
et forme des liaisons covalentes avec d'autres éléments pour former des
composés.
• Les
oxydes
de phosphore sont produits facilement par la réaction du phosphore
avec l'oxygène de l'air. Ainsi se forme le pentoxyde de phosphore (P2O5)
, par exemple, qui est un solide blanc et un agent déshydratant.
• L'acide
phosphorique (H3PO4), issu
de la réaction du phosphore avec l'eau, est utilisé pour acidifier les
boissons gazeuses. Il sert également dans l'industrie pharmaceutique
et dans la production d'engrais.
• Le phosphure
d'aluminium (AlP) est utilisé comme agent réducteur dans l'industrie
chimique pour produire des métaux à partir de leurs oxydes.
• La phosphine
ou phosphure d'hydrogène (PH3) est un gaz incolore
utilisé comme précurseur dans la synthèse de composés organiques et
comme pesticide.
• Le phosphate
tricalcique (Ca3(PO4)2)
est utilisé comme supplément nutritionnel pour renforcer les os et les
dents.
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