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| 紅磷 | |
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紅磷，位於元素周期表第15位，元素符號P。紫紅或略帶棕色的無定形粉末，有光澤。密度2.34克/厘米3，加熱升華，但在4300千帕壓強下加熱至590℃可熔融。汽化後再凝華則得白磷。難溶於水和CS2，乙醚、氨等，略溶於無水乙醇，無毒無氣味，燃燒時產生白煙，煙有毒。
化學活動性比白磷差，不發光磷在常溫下穩定，難與氧反應。以還原性為主，200℃以上着火(約240℃)。與鹵素、硫反應時皆為還原劑。用於生產安全火柴、有機磷農藥、制磷青銅等。
物理性質
自從發現白磷之後，科學家將白磷隔絕空氣加熱到533K後發現，白磷轉變為無定形紅磷。[1]
紅磷是巨型共價分子，無定型結構。外觀與性狀:紫紅色無定形粉末，無臭，具有金屬光澤，在暗處不發磷光。不溶於水也不溶於二硫化碳以及乙醇等有機溶劑。
pH:無意義
熔點(℃): 590(4357kPa)
沸點(℃):無資料
相對密度(水=1):2.20
相對蒸汽密度( 空氣=1): 4.77
飽和蒸汽壓(kPa):4357(590℃)
燃燒熱(kJ/mol):無
臨界溫度:無
臨界壓力:無資料
辛醇/水分配係數的對數值:無資料
閃點(℃):無意義
引燃溫度(℃):240
爆炸上限%(V/V):無資料
溶解性:微溶於水，略溶於乙醇、鹼液， 不溶於二硫化碳。
爆炸下限%(V/V):48~64mg/m3
化學性質
在416℃時紅磷升華，它的蒸氣冷卻後變成白磷。
能燃燒與氧氣生成五氧化二磷，紅磷都易與鹵素化合，生成三鹵化磷或五鹵化磷。
穩定性:
1、加熱至200℃則着火燃燒生成五氧化二磷。在有氯環境中加熱時亦會燃燒。遇氯酸鉀、高錳酸鉀、過氧化物和其他氧化劑時可引起爆炸。易燃、無毒。常溫下不與鹵素反應，在空氣中不自燃。不具毒性。
2、穩定性:穩定。
3、禁配物:鹵素、鹵化物、硫、強氧化劑、銅、氧、氯酸鹽、硝酸鹽、高氯酸鹽或高錳酸鹽。
4、避免接觸的條件:受熱、摩擦、撞擊。
5、聚合危害:不聚合。
危險處置
危險性
危險性類別:第4.1 類 易燃固體。
侵入途徑:吸入、食入。
健康危害:如製品不純時可含少量黃磷，可致黃磷中毒。經常吸入紅磷塵，可引起慢性磷中毒。
環境危害:對大氣可造成污染。
燃爆危險:易燃。與氧化劑混合能形成爆炸性混合物。
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。如有不適感，就醫。
眼睛接觸:提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。如有不適感，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，立即進行心肺復甦術。就醫。
食入:飲水，禁止催吐。如有不適感，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。
有害燃燒產物:氧化磷。
滅火注意事項及措施:小火可用乾燥砂土悶熄。大火用水滅火。待火熄滅後，須用濕沙土覆蓋，以防復燃。清理時須注意防範，以免灼傷。
泄漏應急
應急處理:消除所有點火源。隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵口罩，穿防毒、防靜電服。禁止接觸或跨越泄漏物。小量泄漏:用潔淨的鏟子收集泄漏物，置於乾淨、乾燥、蓋子較松的容器中，將容器移離泄漏區。大量泄漏:用水潤濕，並築堤收容。防止泄漏物進入水體、下水道、地下室或密閉性空間。
接觸防護
作業場所職業接觸限值:
MAC(mg/m3): 未制定標準
PC-STEL(mg/m3): 未制定標準
TLV-TWA(mg/m3): 無
PC-TWA(mg/m3): 未制定標準
TLV-C(mg/m3): 未制定標準
TLV-STEL(mg/m3):無
檢測方法:無資料。
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。
摺疊廢棄處置 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
危規號:41001
UN 編號:1338
包裝標誌:易燃固體
包裝類別: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泄漏應急處理設備。裝運本品的車輛排氣管須有阻火裝置。運輸過程中要確保容器不泄漏、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。
應用
2、磷有黃磷和赤磷之分。農藥生產上採用黃磷(亦稱白磷)，它是製備一切含磷農藥中間體的起始原料，與硫反應得到五硫化二磷，與氯反應得到三氯化磷，進而可得一系列其他含磷中間體。此外，黃磷主要用於生產磷酸，少量用於生產赤磷和五氧化二磷，軍事上用於製造燃燒彈、信號彈等，也用於生產磷鐵合金以及醫藥、有機原料等行業。
3、用於製備半導體化合物及用作半導體材料摻雜劑。本品可用於阻燃聚烴類、聚苯乙烯、聚酯、尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、環氧樹脂、不飽和樹脂、橡膠、紡織品等。而對聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯以及酚醛樹脂等含氧高聚物的阻燃尤為有效。與其他磷系阻燃劑相比，相同質量的紅磷能產生更多的磷酸，磷酸即可覆蓋於被阻燃材料表面，又可在材料表面加速脫水碳化，形成液膜和碳層可將外部的氧，揮發性可燃物和熱與內部的高聚物基質隔開而使燃燒中斷。由於紅磷在達到同樣的阻燃要求時用量較小，而且紅磷的熔點高，溶解性差，因而以紅磷阻燃的高聚物的某些物理性能比用一般阻燃劑製得的同類高聚物要好。紅磷與鹵系阻燃劑並用，可提高阻燃效率。
4、用於製造煙火，以及磷化鋁、五氧化二磷、三氯化磷等。是生產有機磷農藥的原料。冶金工業用於製造磷青銅片。還用於輕金屬的脫酸及製藥。
儲存
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。避免產生粉塵。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泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不超過32℃，相對濕度不超過80%。應與氧化劑、鹵素、鹵化物等分開存放，切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。禁止震動、撞擊和摩擦。
製備
1、工業上將磷酸鈣、二氧化硅和焦炭混和在電爐中反應製得白磷，白磷隔絕空氣加熱後轉為紅磷。
即2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C =6CaSiO3 + P4 + 10CO(還原法製備單質磷)
其反應機理至今尚有不同見解:
酸性氧化物置換歷程:
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 =6CaSiO3 + P4O10
P4O10+10C=P4+10CO
一氧化碳還原歷程:
2Ca3(PO4)2+10CO=6CaO+10CO2+P4
10CO2+10C=20CO
磷化物生成歷程:
10Ca3(PO4)2+80C=10Ca3P2+80CO
3Ca3(PO4)2+5Ca3P2=24CaO+8P4
2、將磷礦石在高溫下，用碳還原生成磷蒸氣，經冷凝後製得黃磷。還原反應在高爐內進行時稱為高爐法;在電爐內進行時稱為電爐法。用電爐法生產黃磷有產品質量好，勞動生產率高，生產成本低的優點，時下國內外普遍採用電爐法生產，而且電爐向大型化發展。
電爐法將磷礦石、焦炭和硅石分別破碎至規定粒度，然後按規定比例混合，混合料在密閉的三相電爐中於1400~1500℃高溫下熔融進行還原反應，生成的磷蒸氣經冷凝塔冷卻，凝聚成液滴，與機械雜質一起進人塔底集磷槽中，即得粗磷。將粗磷在精製鍋中用蒸汽加熱、攪拌、澄清後，純磷沉積在鍋底。放入黃磷池，冷卻成型後，製得黃磷成品。其
4Ca5F(PO4)3+21SiO2+30C→3P4↑+30CO↑+SiF4↑+20CaSiO3
集磷槽底的磷泥定期取出，作回收磷用。從冷凝塔出來的尾氣含一氧化碳80%~90%，可用作燃料，也可供制甲酸或草酸用。爐渣定期排出，供制水泥、磚和礦渣棉等建築材料。磷鐵(含21%~22%P,63%~73%Fe)定期排出，供冶金工業用。
3、轉化法(密閉鋼鍋裝置)將黃磷加入密閉的鑄鐵鍋或鋼鍋中，在隔絕空氣下用煤氣或電加熱稍低於420℃下保持數小時進行轉化而成赤磷，冷卻後轉化鍋中的物料為暗紅色至紫色的固體，此時尚含微量黃磷，經粉碎後，用稀燒鹼溶液煮沸把黃磷除去，然後用濕法過篩。在迴轉過濾機中過濾和洗滌，經真空乾燥，製得赤磷成品。其反應:
P4[隔絕空氣加熱]→P4
轉化法(球磨機轉化器裝置)在加入黃磷之前，球磨機先用惰性氣體置換，在溫度達180~190℃之前，轉化器與水封相連，約需2h，除去所有的水蒸氣。然後在密封條件下，使黃磷升溫至270℃，歷時約20h。此時即開始放熱反應，在4h內將溫度升到290℃。當放熱終止後，重新加熱使溫度升到360℃，歷時約5h。赤磷中含黃磷低於0.1%，待冷卻後用稀燒鹼溶液煮沸除去。然後加入1%氧化鎂使赤磷穩定。經過濾、水洗、真空乾燥，製得赤磷成品。其反應:
P4[隔絕空氣加熱]→P4