Chapitres
Carte d'identité du phosphore
Informations générales Symbole P Numéro atomique 15 Famille Non-métaux Groupe (colonne) 15 Période (ligne) 3 Bloc (sous couche électronique) p Propriétés atomiques Masse atomique (isotope principal) 31 u Structure électronique (K)2(L)8(M)5 Configuration électronique 1s22s22p63s23p3 Propriétés physico-chimique électronégativité 2,19 Masse molaire atomique (g/mol) 31,0
Le phosphore est le cinquième élément le plus abondant en biologie après l'hydrogène, le carbone, l'oxygène et l'azote. Il est cependant bien moins abondant que les quatre autres. Toute forme de vie telle que nous la connaissons ne serait possible sans cet élément clef.
En effet, il intervient au niveau des molécules d'ADN, d'ARN, ATP ou encore de la membrane des cellules.
Le phosphore, est un poison sous sa forme pure mais il joue un rôle biologique indispensable sous la forme d'ion phosphate. Il est ainsi très présent dans les engrais car il participe à la photosynthèse.
Il est aussi à l'origine de la découverte du phénomène de phosphorescence qui lui doit son nom.
Origine et étymologie du phosphore
Le nom phosphore vient du grec "phos" (la lumière) et phoros (porteur), qui signifie donc "porteur de lumière".
Ce nom, qui était aussi celui de la planète Venus pour les Grecs, a été choisi en référence au phénomène lumineux qui le caractérise : il émet une lumière visible dans l'obscurité, s'il a été auparavant exposé à une source lumineuse. Ce phénomène est appelé phosphorescence.
Le phosphore n'est pas l'unique élément ou molécule a posséder cette propriété, mais c'est à partir du phosphore que ce phénomène a été identifié.
La découverte du phosphore, un peu d'histoire
Le phosphore a été découvert en 1669 par l'alchimiste allemand Hennig Brandt.
A la recherche de la pierre philosophale, hypothétique pierre qui aurait la propriété de transformer certains métaux en métal précieux, il distille de grande quantité d'urine humaine. Parmi les résidus solides qu'il obtient, se trouvent de petits cristaux blanc qui brillent dans l'obscurité et peuvent brûler en émettant une lumière aveuglante, c'est le phosphore.
A cette époque, il n'est pas encore identifié comme un élément simple, constituant de la classification périodique.
Suite à ces résultats, d'autres chimistes essayèrent à leur tour d'isoler ce composé à partir de résidus biologiques (urines, os...). Plusieurs "recettes" sont proposées.
Quelque temps avant l'automne 1803, l'Anglais John Dalton a pu expliquer les résultats de certaines de ces études en supposant que la matière est composée d'atomes et que tous les échantillons d'un composé donné sont constitués de la même combinaison de ces atomes.
Dalton a également noté que, dans une série de composés, les rapports des masses du second élément qui se combinent avec un poids donné du premier élément peuvent être réduits en petits nombres entiers (la loi de proportions multiples). Ce fut une preuve supplémentaire pour l'existence des atomes.
Comme pour de nombreux éléments, ce sont les travaux de Lavoisier qui a permis la description de l'atome de phosphore tel que nous la connaissons aujourd'hui.
Les principaux isotopes du phosphore
Isotopes non radioactifs
Le phosphore a un unique noyau stable possédant un nombre de masse de 31. Il n'y a donc aucun autre isotope naturel du phosphore.
Radioisotopes naturels
Le phosphore ne possède aucun radioisotope naturel.
Les isotopes synthétiques
Des isotopes du phosphore ont été synthétisés, Tous radioactifs. Leurs nombres de masse vont de 24 à 30 pour les plus légers et de 32 à 46 pour les plus lourds.
Les isotopes les plus légers, se désintègrent principalement selon un processus de radioactivité β+ et les plus lourds selon une désintégration β-.
Les radioisotopes du phosphore 32 et 33 ont un intérêt particulier, notamment en laboratoire, pour "marquer" certaines molécules afin de pouvoir étudier leur comportement. En effet, remplacer l'isotope naturel du phosphore, dans de l'ADN par exemple, par du phosphore 32 ou 33, permet de pouvoir étudier le comportement d'une molécule.
En effet, l'ajout d'un radioisotope permet de "voir" la molécule étudiée par détection de l'émission radioactive. De plus la molécule demeure identique et son comportement biologique n'est donc pas modifié. Ainsi, le trajet ou les interactions de la molécule peuvent être étudié.
Les ions du phosphore
Le phosphore n'existe pas sous forme d'ion monoatomique stable en solution aqueuse. Néanmoins au sein de cristaux ioniques il peu se présenter sous la forme d'anion phosphure de formule chimique P3- comportant 3 électrons de plus que l'atome phosphore.
Corps simples à base de phosphore
Le phosphore pur peut exister sous trois formes différentes, se distinguant par leur structure cristalline. Leurs propriétés chimiques et physique s'en trouve modifiées bien qu'il s'agisse du même composé de base.
Les trois formes sont les suivantes, le phosphore rouge, le phosphore blanc et le phosphore noir :
- Le phosphore blanc est un solide transparent incolore ou jaunâtre, s'il y des impuretés. Il est composé de molécules de formule P4, de géométrie tétraedrique, composées chacune de 4 atomes de phosphore tous liés entre eux. Il s'agit de la forme la plus toxique, la plus réactive et la moins stable de phosphore. En effet, il se transforme progressivement en phosphore rouge. Exposé à l'air, il peut s'enflammer spontanément. Il est donc en général conservé dans de l'eau avec laquelle il ne réagit pas. C'est la forme capable de phosphorescence.
- Le phosphore rouge est une forme amorphe (il ne forme pas de réseau cristallin) du phosphore où les atomes constituent de longues chaînes désordonnées. Il s'agit d'une forme plus stable qui ne s'enflamme qu'à partir de 500°C. Il peut être obtenu en chauffant du phosphore blanc.
- Le phosphore noir dispose d'une apparence et d'une structure proches de celles du graphite où des couches se superposent. Il s'agit d'une forme très stable qui peut être obtenue en chauffant sous haute pression du phosphore blanc.
Corps composés à base de phosphore
Le phosphore est un élément assez réactif, ce qui lui permet d'entrer en jeu dans de nombreux composés :
- L'acide phosphorique de formule H3PO4. Ses différentes acidités sont faibles et ses bases conjuguées sont le dihydrogénophosphate (H2PO4-), l'hydrogénophosphate (HPO42-) et le phosphate (PO43-). Il est utilisé en laboratoire, présent dans la nourriture sous forme d'additif alimentaire (en particulier dans les sodas).
- Les phosphates (PO43-) sont indispensables aux êtres vivants. On les retrouve dans les engrais sous forme de phosphate d'ammonium ou de phosphate de calcium.
- Phosphine (PH3) est un gaz toxique.
- A noter qu'il est également présent au sein de molécules extrêmement complexes telles que l'ADN, l'adénosine triphosphate (ATP) ou les molécules constituants les parois cellulaires.
Où retrouve t'on le phosphore sur Terre
Le phosphore est assez peu présent à l'état natif sur Terre.
Par contre, le phosphore se retrouve dans les roches et les sols principalement sous forme de phosphate.
L'apport massif en phosphate dû à l'agriculture intensive (engrais) entraîne un déséquilibre écologique. Ainsi, nous retrouvons aujourd'hui des zones trop riches en phosphore (phénomène d'eutrophisation).
Cela entraîne, notamment en milieu aquatique (le phosphore et les phosphates sont solubles dans l'eau), une prolifération de certaines algues au détriments du reste de l'écosystème.
Le phosphore étant indispensable à la plupart des organismes vivants sur terre, il se retrouve donc intégré à de nombreuses molécules. Tout résidus vivant en contient donc une quantité non négligeable.
Phosphore et vie terrestre
Le phosphore issu du vivant est plus accessible (il crée plus facilement des nouvelles molécules, et est donc plus assimilable par un organisme) que du phosphore issu de ressources minières.
Aussi, l'étude de comètes similaires à celles qui bombardaient la Terre au moment de l'apparition de la vie terrestre, laisse penser que c'est le phosphore contenu dans ces objets célestes qui a permis à la vie de se développer sur notre planète.
En effet, le phosphate minier n'était pas assez accessible pour être intégré aux molécules du vivant.
Phosphorescence
La phosphorescence est un phénomène de luminescence qui correspond à l’émission de lumière par un élément ou une molécule après apport d'énergie :
- Si l'apport est d'origine électrique, on parle de électroluminescence.
- Si l'apport est dû à une réaction chimique, on parle de chimiluminescence.
- Si l'apport est d'origine lumineux, on parle de phosphorescence ou de fluorescence suivant le processus de désexcitation.
La fluorescence correspond à l’émission de lumière lors du retour à l'état fondamentale des électrons depuis le stade excité. L'émission est généralement vive et courte, et surtout, a lieu très rapidement après l'exposition à la lumière.
La phosphorescence correspond à l'émission de lumière lors du retour à l'état fondamental des électrons depuis un état intermédiaire moins élevé en énergie que le stade excité. L'émission est généralement de longue durée car il faut inclure le temps de passage de l'état excité à l'état intermédiaire.
Utilisation du phosphore
Outre les utilisations de phosphore radioactifs en laboratoire, et de phosphate dans les engrais qui ont déjà été abordée, les propriétés chimique du phosphore sont utilisées dans les grattoirs pour allumettes.
En effet, ces derniers contiennent du phosphore rouge qui permet l’ignition de la tête de l'allumette soufrée, après une vive friction (production de l'étincelle).
Vous avez aimé cet article ? Notez-le !
Loading...
Si vous désirez une aide personnalisée, contactez dès maintenant l’un de nos professeurs !
Salut je voudrais savoir quel type de couleur utilisé dans de les cellules photovoltaïques et dans explosives
Bonjour, je souhaiterai savoir si il y a beaucoup de phosphore sur terre (pas assez, trop…)
Je voulais savoir quelle sont les couleurs du phosphore puisque tout les sites donnent des réponses différentes.
Merci et bonne journée
Bonjour, vous trouvez des réponses différentes car cela dépend. Le phosphore peut être soit blanchâtre, soit rouge, soit noir. Bonne journée.
Combien y a t’il de liant et de non liant entourant le phosphore P ?
Bonjour ! L’atome de phosphore possède 3 électrons célibataires et 1 doublet non liant.
Bonne journée
Bonjour, Je voudrais bien savoir pour combien de temps dure la poudre de phosphore . je veux faire une table en bois lumineuse .
Merci d »avance
Bonjour Mariana,
Difficile de répondre à ta question. En effet, ce temps dépend du type de poudre que tu utilises (à usage domestique ou industriel par exemple).
Il existe de nombreux tutos sur internet, n’hésite pas à les consulter pour savoir comment fabriquer ta propre poudre phosphorescente !