Phosphore (P)

Le phosphore a été découvert en 1669 par un alchimiste allemand nommé Brand, qui cherchait la pierre philosophale. Il n’a pas trouvé ce qu’il cherchait, mais il a fait mieux. Il a trouvé un élément spontanément lumineux, qu’il a appelé phosphore (= porteur de lumière en grec). Expliquons-nous!

La phosphorescence existe également chez les animaux, comme ce corail

Certains êtres vivants sont phosphorescents, comme ce corail. (Image: federicofoto/CanStockPhoto)

Le phosphore blanc produit de la lumière, pas le rouge!

On frotte la surface brune de la boîte, qui contient du phosphore rouge, pour allumer les allumettes.

On frotte la surface brune de la boîte, qui contient du phosphore rouge, pour allumer les allumettes. (Image: lauria/CanStockPhoto)

L’urine contient environ 1 g de phosphate de sodium par litre. En calcinant de l’urine séchée en présence de sable, on libère le phosphore P4 qui distille et se condense dans les parties froides sous forme d’un solide jaune pâle et toxique, qu’on appelle le phosphore blanc. Or ce solide a la propriété extraordinaire de s’oxyder lentement à l’air en produisant une faible lueur, la chimiluminescence (baptisée à l’origine phosphorescence, mais qui n’en est pas en réalité), qui contribue à sa célébrité. On doit donc le conserver sous l’eau, à l’abri de l’air.

Sous l’influence de la lumière ou d’un chauffage modéré en milieu confiné, il se transforme peu à peu en phosphore rouge, de formule approchée P2000, et qui n’est ni toxique ni phosphorescent, mais stable à l’air. C’est la matière brune qui forme les frottoirs des boîtes d’allumettes. Ce phosphore rouge se retransforme en phosphore blanc par distillation à haute température.

Utilisé pour les feux d’artifices ou les boissons au cola

Le phosphore, qu’il soit blanc ou rouge, s’enflamme très facilement en dégageant une lumière éblouissante, utilisée en pyrotechnie pour éblouir les spectateurs des féeries nocturnes. Le résidu de la combustion est une poudre blanche de formule P2O5, qui réagit vivement avec l’eau pour former de l’acide phosphorique H3PO4. Les brûlures occasionnées par le phosphore sont douloureuses et guérissent difficilement. L’acide phosphorique est l’un des constituants de la boisson dite Coca-Cola.

Composant de l’ADN, des os et des engrais agricoles

Le phosphore est un élément essentiel pour la vie sur Terre. Les acides ADN et ARN, présents dans les noyaux cellulaires, sont formés de bases liées entre elles par des ponts de phosphore. Les os sont constitués d’une matière dite hydroxyapatite, qui est un hydroxyphosphate de calcium Ca5(PO4)2OH. Les organismes en croissance doivent se procurer des atomes de phosphore dans leur alimentation. Or le phosphore n’est pas très courant sur Terre.

Mine de phosphore

On trouve du phosphore dans la couche gris-vert de ces roches à Teide, Tenerife. (Image: croreja/CanStockPhoto)

Si on veut que les cultures aient un bon rendement, on doit rajouter au sol le phosphore que les plantes y prélèvent. La principale source de phosphore dans le monde est constituée par les dépôts d’apatite Ca5(PO4)3F et de phosphate de calcium Ca3(PO4)2, dont on trouve d’immenses gisements au Maroc. Pour les rendre solubles dans l’eau, donc utile en agriculture, on traite ces minerais avec de l’acide sulfurique qui les transforme en « superphosphates », de structure CaHPO4. La mise au point des engrais chimiques de type superphosphate a permis de faire disparaître les famines qui ont ravagé notre monde occidental jusqu’au 19ème siècle.

 

Dans les téléviseurs mais plus dans les lessives

Le phosphate de lanthane, dopé au Cérium et au Terbium est le pigment qui émet dans le vert dans les écrans de TV.

Le polyphosphate de sodium a été utilisé tout au long du 20ème siècle comme adjuvants aux savons et poudres à lessive, car il empêche le dépôt de calcaire et de tartre dans les machines à laver. Malheureusement, il traverse les stations d’épuration des eaux usées, et il provoque la prolifération des algues dans les lacs et rivières, ce qui empêche l’accès aux ports depuis le large. On a dû le remplacer par d’autres substances, comme les zéolithes.

 

 

Pour découvrir les propriétés et les utilisations d'autres éléments chimiques, regarde notre dossier «Eléments chimiques au quotidien».

 

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch

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