זרחן (P), יסוד כימי לא מתכתי ממשפחת החנקן (קבוצה 15 [Va] בטבלה המחזורית) שבטמפרטורת החדר הוא מוצק חסר צבע, חצי שקוף, רך, שעווה הזוהר בחושך.
מאפייני אלמנט
| מספר אטומי | 15 |
|---|---|
| משקל אטומי | 30.9738 |
| נקודת התכה (לבן) | 44.1 ° C (111.4 ° F) |
| נקודת רתיחה (לבן) | 280 מעלות צלזיוס |
| צפיפות (לבן) | 1.82 גרם / ס"מ 3 בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס |
| מצבי חמצון | −3, +3, +5 |
| תצורת האלקטרון | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
היסטוריה
האלכימאים הערבים מהמאה ה -12 אולי בודדו זרחן אלמנטרי במקרה, אך הרשומות אינן ברורות. נראה כי זרחן התגלה בשנת 1669 על ידי הני ברנד, סוחר גרמני שתחביבו היה אלכימיה. המותג התיר ל -50 דליים של שתן לעמוד עד שהם התייסרו ו"גדלו תולעים. " לאחר מכן הוא הרתיח את השתן לעיסה וחימם אותו בחול, ובכך זיקק זרחן יסודי מהתערובת. ברנד דיווח על תגליתו במכתב לגוטפריד וילהלם לייבניץ, ואחר כך, הפגנות של גורם זה ויכולתו להאיר בחושך, או "זרחן", ריגשו את העניין הציבורי. עם זאת, זרחן נותר בסקרנות כימית עד כמאה מאוחר יותר לאחר שהוכח כמרכיב בעצמות. עיכול עצמות עם חומצה חנקנית או גופרתית יצר חומצה זרחתית, ממנה ניתן לזקק זרחן על ידי חימום עם פחם. בשלהי המאה העשרים פיתח ג'יימס בורגס רידמן מאדינבורו שיטת תנור חשמלית לייצור האלמנט מסלע פוספט, שהיא בעצם השיטה הנהוגה כיום.
התרחשות והפצה
זרחן הוא מרכיב מופץ מאוד - ה -12 השכיח ביותר בקרקוסטארת ', אליו הוא תורם כ- 0.10 אחוז משקל. השפע הקוסמי שלה הוא בערך אטום אחד לכל 100 אטומי סיליקון, הסטנדרט. התגובה הכימית הגבוהה שלו מבטיחה שהיא אינה מתרחשת במצב החופשי (למעט בכמה מטאוריטים). זרחן מתרחש תמיד כיון הפוספט. הצורות המשולבות העיקריות בטבע הן מלחי הפוספט. נמצא כי כ -550 מינרלים שונים מכילים זרחן, אך מתוכם, המקור העיקרי לזרחן הוא סדרת האפטיט בה קיימים יוני סידן יחד עם יוני פוספט וכמויות משתנות של פלואוריד, כלוריד או יוני הידרוקסיד, על פי הנוסחה [Ca 10 (PO 4) 6 (F, Cl, או OH) 2]. מינרלים חשובים נוספים הנושאים זרחן הם וואווליט ויויאניט. בדרך כלל, אטומי מתכת כגון מגנזיום, מנגן, סטרונציום ועופרת תחליף לסידן במינרל, וסיליקט, סולפט, ונדאט ואנונים דומים מחליפים יוני פוספט. מרבצי משקע גדולים מאוד של פלואורואפיט נמצאים באזורים רבים של כדור הארץ. הפוספט של אמייל העצמות והשיניים הוא הידרוקסיאפטיט. (העיקרון להפחתת עששת על ידי הפלרה תלוי בהמרה של הידרוקסיאפטיט לפלואוראפיט חזק יותר ועמיד בפני דעיכה.)
המקור המסחרי העיקרי הוא זרחן, או סלע פוספט, סוג מסיבי טמא של אפטיט הנושא פחמתי. הערכות של סלע הפוספט הכולל בקרום כדור הארץ ממוצעות כ- 65,000,000,000 טון, מתוכן מרוקו ומערב סהרה כ- 80 אחוז. הערכה זו כוללת רק עפרות עשירות מספיק בפוספט לצורך המרה למוצרים שימושיים בשיטות נוכחיות. קיימים גם כמויות אדירות של חומר הנמוך בתכולת הזרחן.
האיזוטופ היחיד המתרחש באופן טבעי בזרחן הוא זה של המסה 31. האיזוטופים האחרים ממסה 24 למסה 46 סונתזו על ידי תגובות גרעיניות מתאימות. כל אלה רדיואקטיביים בעלי מחצית חיים קצרה יחסית. לאיזוטופ של המסה 32 יש מחצית חיים של 14.268 יום והוכח כשימושי ביותר במחקרי עקבות שעסקו בקליטה ובתנועה של זרחן באורגניזמים חיים.
