發現簡史
關于磷元素的發現，還得從歐洲中世紀的煉金術說起。那時候，盛行着煉金術，據說隻要找到一種聰明人的石頭──哲人石，便可以點石成金，讓普通的鉛、鐵變成貴重的黃金。煉金術家仿佛瘋子一般，采用稀奇古怪的器皿和物質，在幽暗的小屋裡，口中念着咒語，在爐火裡煉，在大缸中攪，朝思暮想尋覓點石成金的哲人石。
1669年，德國漢堡一位叫布朗特（Brand H）的商人在強熱蒸發人尿的過程中，他沒有制得黃金，卻意外地得到一種像白蠟一樣的物質，在黑暗的小屋裡閃閃發光。這從未見過的白蠟模樣的東西，雖不是布朗特夢寐以求的黃金，可那神奇的藍綠色的火光卻令他興奮得手舞足蹈。他發現這種綠火不發熱，不引燃其它物質，是一種冷光。于是，他就以“冷光”的意思命名這種新發現的物質為“磷”。磷的拉丁文名稱Phosphorum就是“冷光”之意，它的化學符号是P，它的英文名稱是Phosphorus。
元素含量
元素在太陽中的含量：7 ppm
元素在海水中的含量： 0.0015ppm
地殼中含量：1000ppm
磷在生物圈内的分布很廣泛，地殼含量豐富列前10位，在海水中濃度屬第2類。廣泛存在于動植物組織中，也是人體含量較多的元素之一，稍次于鈣排列為第六位。約占人體重的1%，成人體内約含有600-900g的磷。體内磷的85.7%集中于骨和牙，其餘散在分布于全身各組織及體液中，其中一半存在于肌肉組織。它不但構成人體成分，且參與生命活動中非常重要的代謝過程，作為人體細胞DNA和RNA的重要組成元素，是機體很重要的一種元素。
物理性質
單質磷有幾種同素異形體。其中，白磷或黃磷是無色或淡黃色的透明結晶固體。密度1.82g/㎝³。熔點44.1℃，沸點280℃，着火點是40℃。放于暗處有磷光發出。有惡臭。劇毒。白磷幾乎不溶于水，易溶解于二硫化碳溶劑中．在高壓下加熱會變為黑磷，其密度2.70g/㎝³，略顯金屬性。電離能為10.486eV。一般不溶于普通溶劑中。白磷經放置或在250℃隔絕空氣加熱數小時或暴露于光照下可轉化為紅磷。紅磷是紅棕色粉末，無毒，密度2.34g/㎝³，熔點590℃（在43atm下，熔點是590℃，升華溫度416℃），沸點280℃，着火點240℃。不溶于水。在自然界中，磷以磷酸鹽的形式存在，是生命體的重要元素。存在于細胞、蛋白質、骨骼和牙齒中。在含磷化合物中，磷原子通過氧原子而和别的原子或基團相聯結。 [1-2]
同位素
已發現的共有23種：包括從磷-24到磷-46。其中隻有磷-31最為穩定。其它同位素都具有放射性，其中磷-32、磷-33的半衰期在10d内，其餘的都為極不穩定的放射性同位素。
備注：畫上#号的數據代表沒有經過實驗的證明，隻是理論推測而已，而用括号括起來的代表數據不确定性。
同素異形體
黑磷（金屬磷）
黑色有金屬光澤的晶體，在磷的同素異形體中反應活性最弱，在空氣中不會點燃。化學結構類似石墨，因此可導電。
化學式一般寫為P。
深黑色粉末
白磷（黃磷）
化學式：P4
淡黃蠟似半透明可結晶的固體，于黑暗中能發光。有特臭，劇毒。密度1.83g/cm3，熔點44.4℃，沸點287℃。
紅磷（赤磷）
化學結構為巨型共價分子。
化學式一般寫為P。
鮮紅色粉末，無毒，密度2.296g/cm3，熔點300℃，沸點725℃，是黃磷于壓力下稀有氣體中加熱8-10日而成。
紫磷
把黑磷加熱到125℃則變成鋼藍色的紫磷 。
紫磷的化學活動性比白磷小，但仍能被硝酸氧化成磷酸。紫磷跟氯酸鉀一起摩擦可以劇烈燃燒。化學結構為層狀，但與黑磷不同。
化學式一般寫為P。
化學性質
單質
白磷
純白磷是無色而透明的晶體，遇光逐漸變黃，因而又叫黃磷。黃磷劇毒，誤食0.1g就能緻死。皮膚若經常接觸到單質磷也會引起吸收中毒。白磷不溶于水，易溶于CS2中。經測定，不論在溶液中或在蒸汽狀态，磷的分子質量都相當于分子式P4。磷蒸汽熱至1073K，P4開始分解為P2。P2分子結構和N2相同。
白磷晶體是由P4分子組成的分子晶體，P4分子呈四面體構型，分子中P—P鍵長是221pm，鍵角∠PPP是60°。理論上研究認為，P—P鍵是98%3p軌道形成的鍵（3s和3d僅占很少成分），純p軌道間的夾角應為90°，而實際僅有60°，因此P4分子中P—P鍵是受了很大應力而彎曲的鍵。其鍵能比正常無應力時的P—P鍵要弱，易于斷裂，使白磷在常溫下就有很高的化學活性。
白磷的氧化非常迅速，暴露在空氣中很容易因氧化積累熱量導緻自燃(故實驗室裡少量的白磷都是保 存在冷水中)；紅磷比白磷化學性質略穩定一些，但若長期和空氣接觸，其表面也易被氧化為氧化物，因該 氧化過程不是非常迅速，氧化過程中産生的熱量會散失到周圍空氣裡去，所以紅磷一般不會自燃，而是表面氧化産物與水化合形成的各種含氧酸吸水潮解，形 成溶液。因此，要想把已經“潮濕”的紅磷變幹燥，可用水洗滌後過濾，再在短時間内把紅磷表面的水分吹幹。
白磷和氧化劑反應猛烈，它在氯氣中可自燃；遇液氯或溴會發生爆炸，與冷濃硝酸反應激烈生成磷酸；在熱的濃堿液中發生歧化反應生成磷化氫和次磷酸鹽。
白磷的主要反應有
1．白磷在空氣中自燃生成氧化物。
P4+3O2=P4O6（化合反應）
2．白磷與鹵素單質劇烈反應，在氯氣中也能自燃生成三氯化磷和五氯化磷。
P4+6Cl2=4PCl3（化合反應）
P4+10Cl2=4PCl5（化合反應）
3．白磷能被硝酸氧化成磷酸。
3P+5HNO3+2H2O=3H3PO4+5NO↑（氧化還原反應）
4．白磷溶解在熱的濃堿中，歧化生成磷化氫和次磷酸鹽。
P4 +3OH- +3H2O = PH3+ 3H2PO2-
5．白磷還可以把金、銀、銅和鉛從它們的鹽中取代出來，例如白磷與熱的銅鹽反應生成磷化亞銅，在冷溶液中則析出銅。
（氧化還原反應）
2P+5CuSO4+8H2O =5Cu+2H3PO4+5H2SO4（氧化還原反應）
硫酸銅是白磷中毒的解毒劑，如不慎白磷沾到皮膚上，可用CuSO4溶液沖洗，用磷的還原性來解毒。
6．白磷可以被氫氣還原生成磷化氫。
P4+6H2= 4PH3
紅磷
紅磷的着火點極高，在空氣中不發生自燃，但是隻需要在紅磷中加入少量的MnO2，片刻将會發生燃燒，在這個過程中一定需要注意安全，最好在一個安全的容器内做這個實驗，否則将可能發生意外。
主要化合物
磷的氧化物有三氧化二磷和五氧化二磷。
三氧化二磷
磷在常溫下慢慢氧化，或在不充分的空氣中燃燒，均可生成P(Ⅲ)氧化物P4O6，常稱做三氧化二磷。
P4O6的生成可以看成是P4分子中的P-P鍵因受到O2分子的進攻而斷開，在每個P原子間嵌入一個O原子而形成稠環分子。形成P4O6分子後，4個P原子的相對位置（正四面體的角頂）并不發生變化。
由于三氧化二磷的分子具有似球狀的結構而容易滑動，所以三氧化二磷是有滑膩感的白色吸潮性蠟狀固體，熔點296.8K，沸點（在氮氣中）446.8K。
①三氧化二磷有很強的毒性，溶于冷水中緩慢地生成亞磷酸，它是亞磷酸酐。
P4O6+6H2O(冷)=4H3PO3
②三氧化二磷在熱水中歧化生成磷酸和放出磷化氫：
P4O6+6H2O(熱)=PH3↑+3H3PO4
③三氧化二磷易溶于有機溶劑中。
五氧化二磷
磷在充分的氧氣中燃燒，可以生成P2O5，這個化合物常簡稱為五氧化二磷。其中P的氧化數為+5。
在P4O6的球狀分子中，每個P原子上還有一對孤電子對，會受到O2分子的進攻，生成四個P=O雙鍵，而形成P4O10的分子。
五氧化二磷是白色粉末狀固體，熔點693K，573K時升華。它有很強的吸水性，在空氣中很快就潮解，因此它是一種最強的幹燥劑。
五氧化二磷與水作用激烈，放出大量熱，生成P(Ⅴ)的各種含氧酸，并不能立即轉變成磷酸，隻有在HNO3存在下煮沸才能轉變成磷酸：
P4O10+6H2O=4H3PO4（在HNO3與煮沸的條件下）
五氧化二磷是磷酸的酸酐。
三鹵化磷
用氣态的氯和溴與白磷作用可以得到PCl3和PBr3，根據理論比值混合白磷和碘在CS2中反應可以得到PI3。三氟化磷可用三氟化砷與三氯化磷的反應制備：
PCl3+ AsF3 =PF3+AsCl3
磷也生成一些混合鹵化物如PF2Cl和PFBr2。
五鹵化磷
單質和鹵素直接反應或三鹵化物和鹵素反應可以得到五鹵化磷：
P4 +10Cl2 = 4PCl5
PF3+ Cl2 = PF3Cl2
第二種方法特别适用于制備混合鹵化物。
鹵氧化磷
五鹵化磷和過量的水直接接觸時會迅速發生水解作用，産生磷酸和氫鹵酸：
PX5+4H2O= H3PO4 +5HX
如果使五鹵化磷和有限量的水作用，水解産物是氫鹵酸和鹵氧化磷(或鹵化磷先)POX3。：
PX5 +H2O = POX3+2HX.
鹵化氧磷是許多金屬鹵化物的非水溶劑，它們也能和許多金屬鹵化物形成配合物，如ZrCl4··2POCl3，這種配合物應用于分離Zr和Hf。
制備方法
白磷
将磷酸鈣、石英砂（SiO2）和炭粉的混合物放在電弧爐中熔燒還原：
把生成的磷蒸氣P4通過水面下冷卻，就得到凝固的白色固體——白磷。
該反應的本質是碳把高氧化态的磷還原成單質磷，單純的碳還原磷酸鈣的反應需要很高的溫度，加入石英砂後可大大降低反應溫度。
紅磷
将白磷隔絕空氣加熱到533K就轉變為無定形紅磷。它是一種暗紅色的粉末，不溶于水、堿和CS2中，基本無毒，其化學性質也比較穩定，雖然可與各種氧化劑反應，但不如白磷那樣猛烈，在空氣中也不自燃，加熱到673K以上才着火。若與空氣長期接觸也會極其緩慢的氧化，形成易吸水的氧化物，所以紅磷保存在未密閉的容器中會逐漸潮解，使用前應小心用水洗滌、過濾和烘幹。
黑磷
黑磷是磷的一種最穩定的變體，但因形成它所需的活化能很高，故在一般條件下，其他變體不容易轉變為黑磷，隻有在1200MPa，将白磷加熱到473K方能轉化類似石墨片狀結構的黑磷。黑磷能導電。在磷的主要三種同素異形體中，黑磷的密度最大（2.7g/cm3），不溶于有機溶劑，一般不易發生化學反應。
工業上用白磷來制備高純度的磷酸，生産有機磷殺蟲劑、煙幕彈等。含有少量磷青銅叫做磷青銅，它富有彈性、耐磨、抗腐蝕，用于制作軸承、閥門等。大量紅磷用于火柴生産，火柴盒側面所塗物質就是紅磷與三硫化二銻等的混合物。磷還用于制備發光二極管的半導體材料如GaASxP1-x等。
毒理性質
急救措施
皮膚接觸：立即脫去污染的衣着，用大量流動清水沖洗20~30 分鐘。如有不适感，就醫。
眼睛接觸：提起眼睑，用流動清水或生理鹽水沖洗。如有不适感，就醫。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。呼吸、心跳停止，立即進行心肺複蘇術。就醫。
食入：飲水，禁止催吐。如有不适感，就醫。
消防措施
危險特性：遇明火、高熱、摩擦、撞擊有引起燃燒的危險。與溴混合能發生燃燒。與大多數氧化劑如氯酸鹽、硝酸鹽、高氯酸鹽或高錳酸鹽等組成爆炸性能十分敏感的化合物。燃燒時放出有毒的刺激性煙霧。
有害燃燒産物：氧化磷。
滅火注意事項及措施：小火可用幹燥砂土悶熄。大火用水滅火。待火熄滅後，須用濕沙土覆蓋，以防複燃。清理時須注意防範，以免灼傷。
洩漏應急措施
應急處理：消除所有點火源。隔離洩漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵口罩，穿防毒、防靜電服。禁止接觸或跨越洩漏物。小量洩漏：用潔淨的鏟子收集洩漏物，置于幹淨、幹燥、蓋子較松的容器中，将容器移離洩漏區。大量洩漏：用水潤濕，并築堤收容。防止洩漏物進入水體、下水道、地下室或密閉性空間。
接觸控制/個體防護
工程控制：密閉操作，局部排風。
呼吸系統防護：可能接觸其粉塵時，應該佩戴過濾式防塵呼吸器。
眼睛防護：戴化學安全防護眼鏡。
身體防護：穿一般作業工作服。
手防護：戴一般作業防護手套。
其他防護：工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。及時換洗工作服。
穩定性和反應性
穩定性：穩定
禁忌物：強氧化劑、酸類、酰基氯、酸酐。
避免接觸條件：光照。
聚合危害：不聚合
分解産物：氮氧化物。
LD50：11.5mg/kg(大鼠經口)
廢棄處置
廢棄物性質：危險廢物
廢棄處置方法：用控制焚燒法處置。
廢棄注意事項：把倒空的容器歸還廠商或在規定場所掩埋。
運輸信息
危規号：41001
UN 編号：1338
包裝标志：易燃固體
包裝類别：Ⅲ類包裝
包裝方法：金屬容器外堅固木箱；螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶（罐）外普通木箱。
運輸注意事項：運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材及洩漏應急處理設備。裝運本品的車輛排氣管須有阻火裝置。運輸過程中要确保容器不洩漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑、鹵素、鹵化物、等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。中途停留時應遠離火種、熱源。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。鐵路運輸時要禁止溜放。
儲存方法
操作注意事項：密閉操作，局部排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。避免産生粉塵。避免與氧化劑、鹵素、鹵化物接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。禁止震動、撞擊和摩擦。配備相應品種和數量的消防器材及洩漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項：儲存于陰涼、通風的庫房。庫溫不超過35℃，相對濕度低于80%。遠離火種、熱源。應與氧化劑、鹵素、鹵化物等分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易産生火花的機械設備和工具。儲區應備有合适的材料收容洩漏物。禁止震動、撞擊和摩擦。
應用領域
對人體的影響
1．磷和鈣都是骨骼牙齒的重要構成材料，促成骨骼和牙齒的鈣化不可缺少的營養素。有些嬰兒因為缺少鈣和磷，常發生軟骨病或佝偻病。骨骼和牙齒的主要成分叫做磷灰石，它就是由磷和鈣組成的。人到成年時，雖然骨骼已經停止生長，但其中的鈣與磷仍在不斷更新，每年約更新20%。也就是說，每隔5年就更新一遍。可是牙齒一旦長出後，便會失去自行修複的能力。如果兒童長牙時缺鈣，牙齒就容易損壞。
2．保持體内ATP代謝的平衡。
3．磷是組成遺傳物質核酸的基本成分之一，而核苷酸是生命中傳遞信息和調控細胞代謝的重要物質——核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）的基本組成單位。
4．參與體内的酸堿平衡的調節，參與體内能量的代謝。人體中許多酶也都含有磷。碳水化合物、脂肪、蛋白質這3種含熱能的營養素在氧化時會放出熱能，但這種能量并不是一下子放出來的，這其中磷在貯存與轉移能量的過程中扮演着重要角色。
對植物的影響
磷肥能夠促進番茄花芽分化，提早開花結果，促進幼苗根系生長和改善果實品質。缺磷時，幼芽和根系生長緩慢，植株矮小，葉色暗綠，無光澤，背面紫色。
番茄對磷的吸收以植株生長前期為高，在第一穗果實長到核桃大小時，植株吸磷量約占全生育期90%。所以，番茄苗期不能缺磷，以免影響花芽分化。番茄吸收磷肥的能力較弱，尤其在低溫下的吸收率較低。磷肥一般作基肥，也可用0.5%磷酸二氫鉀溶液作葉面噴施，進行根外追肥。磷在植物體内促進氨基酸，蛋白質和碳水化合物的合成和運輸，對延遲植株衰老，延長結果期，增加後期産量有良好的作用。
磷通常成正磷酸鹽（磷酸氫根或磷酸二氫根）形式被植物吸收。當磷進入植物體後，大部分成為有機物，有一部分仍然保持無機鹽的形式。磷以磷酸根形式存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、輔酶、磷脂、植酸等中。磷在ATP的反應中起關鍵作用，磷在糖類代謝、蛋白質代謝、和脂肪代謝中起着重要的作用。
施磷能夠促進各種代謝正常進行，植物生長發育良好，同時提高植物的抗寒性和抗旱性。由于磷與糖類、蛋白質和脂肪的代謝和三者相互轉變都有關系，不論栽培糧食作物、豆類作物和油類作物都需要磷肥。
缺磷時，蛋白質合成受阻，新的細胞質和細胞核形成較少，影響細胞分裂，生長緩慢，分裂也少，分枝或分蘖減少，植株矮小，葉片暗綠，可能是細胞生長慢，葉綠素含量相對提高。某些植物（如油菜）葉子有時呈紅色或紫色。因為缺磷阻礙了糖分運輸，累積了大量的糖分，有利于黃色素苷的形成。缺磷時，開花期和成熟期都延遲，産量降低，抗性減弱。
元素間的影響
磷廣泛存在于動植物組織中，并與蛋白質或脂肪結合成核蛋白、磷蛋白和磷脂等，也有少量其它有機磷和無機磷化合物。除植酸形式的磷不能被機體充分吸收和利用外，其他大都能為機體利用。谷類種子中主要是植酸形式的磷，利用率很低，但當用酵母發面時，或預先将谷粒浸泡于熱水中，則可大大降低植酸磷的含量，從而提高其吸收率。若長期食用大量谷類食品，可形成對植酸的适應力，植酸磷的吸收率也可有不同程度的提高；磷的吸收，也需要維生素D。維生素D缺乏，常使血清無機磷酸鹽下降，所以佝偻病患者血鈣濃度往往正常，而血清無機磷含量較低。
軍事用途
白磷是一種無色或者淺黃色、半透明蠟狀物質，具有強烈的刺激性，其氣味類似于大蒜，燃點極低，一旦與氧氣接觸就會燃燒，發出黃色火焰的同時散發出濃烈的煙霧。可以用來燃燒普通燃燒材料難以燃燒的物質，其特點為能夠在狹小或空氣密度不大的空間充分燃燒，一般燃燒的溫度可以達到1000℃以上，足以在有效的範圍内将所有生物體消滅。白磷彈的危害性非常大，它碰到物體後不斷地燃燒，直到熄滅，因此，當它接觸到人的身體後，肉皮會被穿透，然後再深入到骨頭。
白磷燃燒彈即應用此性質，是非常厲害的燃燒彈，沾到皮膚上的話很難及時去除，燃燒溫度又高，可以一直燒到骨頭，同時産生的煙霧對眼鼻刺激極大。最初美國人用它對付在太平洋諸島工事裡的日本人，非常有效。技術含量不大，各國軍隊基本都有。
白磷彈基本結構，就是在彈體内充填磷藥，遇空氣即開始自燃直到消耗完為止。完整的白磷彈由彈底、炮彈底塞、塑料墊圈、起爆藥、起爆藥室、黃磷發煙罐、鋁質隔片、彈體、銷針、限位器、保險與解除保險裝置、延期雷管、抛射藥和機械時間瞬發引信組成。
例如：MK·77白磷炮彈是一種攻擊型燃燒武器，功能與噴火器相似，彈體内含有大量粘稠劑，能粘在人體和裝備上燃燒，通常用于打擊裸露或易燃目标，殺傷效果極佳，曾被1980年通過的《聯合國常規武器公約》列為違禁武器，不允許對平民或在平民區使用。盡管美國沒有簽署該公約，似乎可不受其制約，但作為一項被80多個國家所接受的國際性公約，其普遍性和合法性已毋容置疑，而美國作為國際社會的一員，理應自覺遵守，否則就會引起國際公憤，陷己于孤立境地。
白磷炮彈主要用作燃燒彈某些情況下也可代替照明彈，二戰末期各國陸軍就開始使用了，美軍似乎是放在化學迫擊炮連内。
煙幕彈中裝有白磷，當其引爆後，白磷會在空氣中迅速燃燒：生成物P2O5. 後與空氣中的水分以生化學反應：P2O5+H2O=2HPO3（偏磷酸），P2O5+3H2O=2H3PO4（磷酸），這些酸液微滴與一部分未發生反應的白色小顆粒狀P2O5懸浮在空氣中便形成了煙霧。
處白磷燃燒彈作用範圍，最有效方法是全身浸入水中隔絕空氣，降低溫度。對于傷處，應立即進行外科處理（将傷處切除）。
工業用途
磷化工是指以磷礦石為原料，通過化學方法将礦石中的磷元素加工成可為人所用的産品的化工子行業，其基礎原料主要是磷礦石和硫磺。磷化工産品主要分為兩大類：一類是以磷酸一铵、磷酸二铵及磷酸氫鈣為代表的磷肥；另一類則是廣泛用于工業、農業及食品、醫藥領域的磷酸及磷酸鹽，包括三聚磷酸鈉、磷酸氫鈣等。
