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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Phosphore

Le phosphore n’existe pas à l’état natif dans la nature mais est présent dans de nombreux minerais ; c’est le douzième élément le plus abondant dans l’écorce terrestre. A l’état élémentaire, il existe trois allotropes : le phosphore blanc, le phosphore rouge et le phosphore noir. Sous forme de phosphate, c’est un élément fondamental de la vie.

Étymologie  : du grec « phosphoros » signifiant « porteur de lumière », en raison de la lumière visible émise dans l’obscurité lorsque le phosphore est exposé à l’air.

“L’Alchimiste découvrant le phosphore” Peint par Joseph Wright of Derby en 1771, Collection Derby Museum and Art Gallery. Crédit : Wikipedia

Origine  : le phosphore est un élément créé au coeur des étoiles lors de la fusion de l’oxygène ou du néon, quand le coeur de l’étoile atteint plus de 2 milliards de degré. Du phosphore est également créé lors de l’explosion des étoiles massives en supernovae.

Historique  : Le phosphore blanc a été découvert en 1669 à Hambourg par Hennig Brand, alchimiste allemand qui cherchait à obtenir la pierre philosophale à partir de l’urine. En 1770, les suédois Johan Gottlieb Gahn et Carl Wilhelm Scheel proposent un nouveau procédé de production du phosphore à partir des os. La synthèse actuelle, élaborée en 1867, exploite les minerais phosphatés de type apatite.

Le phosphore dans la vie courante  : Le phosphore rouge est utilisé avec de la poudre de verre dans les grattoirs pour allumettes : la friction allumette-poudre de verre provoque un échauffement qui permet de transformer le phosphore rouge en phosphore blanc qui s’enflamme spontanément en présence du dioxygène de l’air. Il est également utilisé en pyrotechnie.
L’acide phosphorique entre dans la composition de détartrants et de l’additif alimentaire E338, agent acidifiant dans les boissons gazeuses. Il est aussi utilisé lors du processus de phosphatation pour protéger les aciers de la corrosion.
Les phosphates sont présents dans les dentifrices (agent polisseur et apport de fluor) et principalement dans les engrais qui est l’application industrielle la plus développée. Dans le domaine du vivant, le phosphore est le cinquième élément le plus important après l’hydrogène, le carbone, l’oxygène et l’azote. Les phosphates interviennent dans les structures de l’ADN et l’ARN en reliant les nucléotides. Ils sont également présents sous forme d’ATP (adénosine triphosphate) dans les cellules pour le stockage et le transfert d’énergie, dans les membranes cellulaires et sous forme d’apatite dans les os et les dents.

Le phosphore à l’Institut UTINAM :
L’interaction des complexes des métaux de transition avec les molécules organiques joue un rôle prépondérant en chimie industrielle et intervient, par exemple, dans la fabrication de matières plastiques. Pour optimiser les procédés industriels, une connaissance fine des interactions entre les molécules organiques et le centre métallique est fondamentale. Cette analyse peut être réalisée en procédant à des réactions stœchiométriques et en isolant des intermédiaires qui peuvent être caractérisés par différentes techniques (IR, RMN, DRX…). Les organophosphanes PR3 et organophosphites P(OR)3 sont des ligands importants en chimie inorganique/organométallique, en particulier en catalyse. Au laboratoire, des complexes hétérobimétalliques sont élaborés contenant à la fois des ligands PR3 ou P(OR)3 et des diphosphanes. Ces derniers permettent en tant que ligands assembleurs de stabiliser les édifices dont la réactivité est ensuite étudiée. Dans les structures complexes obtenues, les phosphanes jouent également le rôle de sondes pour élucider la structure ; la caractérisation des espèces s’effectue en solution par RMN 31P. C’est le seul isotope naturel du phosphore et son spin ½ en fait un noyau actif en Résonance Magnétique Nucléaire (RMN).

Exemple d’un complexe hétérobimétallique Fer-Platine caractérisé en solution par RMN 31P - Crédit photo : Institut UTINAM