7723-14-0

Phosphore

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SiliciumPhosphoreSoufre
N
  Monoclinic.png
 
15
P
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
P
As
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Phosphore, P, 15
Série chimique non-métal
Groupe, Période, Bloc 15 (VA), 3, p
Masse volumique 1823 kg/m3
Couleur blanchâtre/rouge/noir
N° CAS 7723-14-0
N° EINECS 231-768-7
Propriétés atomiques
Masse atomique 30,973 761 u
Rayon atomique (calc) 100 (98) pm
Rayon de covalence 106 pm
Rayon de van der Waals 180 pm
Configuration électronique [Ne] 3s2 3p3
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 5
État(s) d'oxydation ±3, 5, 4
Oxyde acide faible
Structure cristalline monoclinique
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 44,2 °C ; 317,3 K
Température d'ébullition 276,9 °C ; 550 K
Énergie de fusion 0,657 kJ/mol
Énergie de vaporisation 12,129 kJ/mol
Température critique  K
Pression critique  Pa
Volume molaire 17,02×10-6 m3/mol
Pression de vapeur 20,8 Pa à 20,9 °C[réf. souhaitée]
Vitesse du son  ? m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 2,19
Chaleur massique 769 J/(kg·K)
Conductivité électrique 1,0×10-9 S/m
Conductivité thermique 0,235 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation 1011,8 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation 1907 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation 2914,1 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation 4963,6 kJ/mol
5e Énergie d'ionisation 6273,9 kJ/mol
6e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
31P 100 % stable avec 16 neutrons
Précautions
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et de numéro atomique 15.

Le phosphore se présente sous plusieurs formes de couleurs différentes : blanc-jaune, rouge, et violet-noir.

Très pur, le phosphore « blanc » est transparent; plus généralement il est blanc ambré, légèrement malléable avec une faible odeur d'ail. Les formes rouge et noire peuvent se présenter en poudre ou cristallisées.

Le nom dérive du mot grec phosphoros, ce qui signifie porteur de lumière. Le nom a été attribué au fait que le phosphore blanc émet de la lumière visible dans l'obscurité quand il est exposé à l'air.

Phosphore en poudre dans l'obscurité.

Sommaire

Histoire

Il est vraisemblable que l'alchimiste arabe Alchid Bechil ait identifié le phosphore dès le XIIe siècle. La découverte de cet élément est attribuée à Hennig Brandt en 1669 en Allemagne à partir de l'urine. Il obtint un matériau blanc qui luisait dans l'obscurité, et brûlait en produisant une lumière éclatante.

Les premières allumettes utilisaient du phosphore blanc dans leur composition : la toxicité du phosphore les rendait d'ailleurs assez dangereuses : leur usage entraîna des meurtres, des suicides et des empoisonnements accidentels (une légende populaire raconte qu'une femme tenta d'empoisonner son mari avec du phosphore blanc, mais celui-ci s'en aperçut du fait de la lumière émise par son ragoût).

De plus, l'inhalation des vapeurs de phosphore entraînait, chez les ouvriers des fabriques d'allumettes, une nécrose des os de la mâchoire, connue sous le nom de nécrose phosphorée.

Lorsque le phosphore rouge fut découvert, son inflammabilité et sa toxicité plus faibles poussèrent à son adoption comme une alternative moins dangereuse pour la fabrication des allumettes.

Propriétés

Les phosphores blanc et rouge ont une structure quadratique.

Il existe un phosphore noir allotrope, ayant une structure similaire à celle du graphite : les atomes sont arrangés en couches hexagonales, et il est conducteur électrique.

Gisements

Les phosphates sont des minéraux assez fréquents, dont la concentration a généralement une origine animale (guano d'oiseaux ou de chauve-souris accumulés durant des milliers ou millions d'années sur des sites dortoirs ou de reproduction).

Aliments à forte teneur en phosphore

Selon une idée reçue, le poisson serait bon pour la mémoire car il contiendrait beaucoup de phosphore. Cette idée reçue est fausse[1].

Dans l'organisme humain, le phosphore est présent dans les cellules où il sert de support à l'énergie (Adénosine triphosphate).

Utilisation

Phosphore

  • Allumettes et pyrotechnie : le phosphore sous sa forme rouge est l'élément igniteur des allumettes et d'un grand nombre de dispositifs pyrotechniques.
  • Alliage : involontaire dans l'acier, car étant présent dans le coke de fonderie, il provoque un effondrement des caractéristiques mécaniques, notamment une chute des résiliences ayant des effets dramatiques (le cas du RMS Titanic est un très bon exemple) et parfois un alliage volontaire est réalisé avec le bronze, où il permet une usinabilité améliorée. Par contre les pièces en bronze phosphoreux soudées ou brasées donnent une très mauvaise tenue mécanique.

Usages militaires

Article détaillé : phosphore blanc.
explosion d'un obus au phosphore (Première Guerre mondiale)
l'USS Alabama touché par une bombe incendiaire au phosphore, septembre 1921

Les bombes incendiaires au phosphore ont été largement utilisées pendant et depuis la Seconde Guerre mondiale.

Le protocole III de la Convention sur certaines armes classiques (CCWC), entré en vigueur en 1983, interdit les armes incendiaires contre des civils, et même contre des bases militaires situées « à l’intérieur d’une concentration de civils ».

L'armée américaine aurait cependant utilisé du phosphore blanc lors de l'attaque contre Falloujah, le 8 mars 2004[2],[3]. Cependant, le Département de la Défense des États-Unis se défend de s'être servi de Willie Pete[4] pour des usages incendiaires. Si les États-Unis sont signataires de ce protocole additionnel aux Conventions de Genève, ils n'ont par contre pas signé le protocole III de la convention de 1983 régissant l'usage des armes conventionnelles, dont Willie Pete - le phosphore blanc peut aussi bien être utilisé comme éclairage que comme arme incendiaire et chimique. Mais, en raison de cette ambigüité, il reste classé dans les armes conventionnelles.

Phosphate

De loin l'utilisation la plus répandue du phosphore :

  • Engrais : monohydrogénophosphate CaHPO4 ou dihydrogénophosphate Ca(H2PO4)2
  • Pâte dentifrice : agent polisseur sous forme de dihydrogénophosphate et comme apporteur de fluor Na2PO3F
  • Additif stabilisant (E339, E340) : des phosphates de sodium ou de potassium, substances « tampon » ont un effet stabilisateur dans des compositions alimentaires.

Acide phosphorique : H3PO4

L'acide phosphorique a de nombreuses applications :

  • Détartrants : On utilise une solution d'acide phosphorique comme détartrant pour les appareils sanitaires et ménagers, tels les cafetières électriques.
  • Additif alimentaire (E 338) : agent acidifiant dans les boissons gazeuses
  • Nutriment : Dans le traitement des eaux, le phosphore est ajouté à un réacteur biologique pour assurer la survie et la croissance des bactéries.
  • Protection contre la corrosion des aciers par trempage des pièces dans cet acide (opération dite de phosphatation). Il en résulte une pellicule noire, fine, stable et poreuse qui est une excellente base dans l'accrochage des peintures anti-rouille.

Environnement

Le phosphore est un élément toxique quand il est pur, mais indispensable aux organismes vivants sous forme de phosphate notamment, lequel tend à se répandre, sous l'action du lessivage, du haut du bassin versant vers la mer. L'érosion éolienne peut transporter des quantités significatives de phosphore vers des zones très éloignées (dont du sahara jusqu'en Amazonie, via des aérosols visibles de satellite). Mais autrefois, c'étaient surtout les migrations d'oiseaux marins ou piscivores (via leurs fientes enrichies en phosphore) et plus encore les migrations de saumons qui constituaient le mécanisme principal de retour à la terre du phosphore. Après leur phase de croissance en mer et leur remontée, en mourant par dizaines de millions dans les rivières des hauts de bassin versant après y avoir pondu, les saumons remontaient et libéraient des quantités importantes de phosphore recyclées dans les écosystèmes situés en amont des bassins-versants, via leurs squelettes et cadavres particulièrement riches en phosphore, et via les urines et excréments des animaux qui chassaient ou pêchaient les saumons lors de leur remontées (ours en particulier). Aujourd'hui les saumons ont fortement régressé ou ont disparu sur une grande partie de leur ancienne aire de répartition, et l'agriculture intensive se fournit en phosphates de guano ou de synthèse, importés.

Un autre problème environnemental est que les terrils ou crassiers de phosphogypse découlant de la production industrielle d'engrais contiennent des éléments radioactifs, et que les engrais phosphatés sont aussi une source de cadmium toxique qui s'accumule dans les champs ou pollue l'environnement. Le phosphore est enfin, avec le nitrate un des grands responsables de l'eutrophisation.

Voir aussi

Notes et références

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Voir « phosphore » sur le Wiktionnaire.

Liens externes


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