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152.190
30.974 u−3, +3, +5
[Ne] 3s2 3p3PPhosphore

Phosphore

Le phosphore est un élément chimique avec le symbole P et le numéro atomique 15. En tant qu'élément, le phosphore existe en deux formes principales - le phosphore blanc et le phosphore rouge - mais en raison de sa réactivité élevée, le phosphore ne se trouve jamais comme élément libre sur Terre. Au lieu de cela, les minéraux contenant du phosphore sont toujours présents dans leur forme oxydée maximale, comme les roches d'phosphate inorganique.

Identité

Masse atomique
30.974 u
Catégorie
Non-métaux réactifs
Groupe
15
Période
3
Bloc
p
États d'oxydation
−3, +3, +5
État physique (à 25 °C)
Solide
Apparence
incolore, blanc cireux, jaune, écarlate, rouge, violet, noir

Structure électronique

Configuration électronique
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
Configuration abrégée
[Ne] 3s2 3p3
Électrons par couche
2, 8, 5
Électronégativité (Pauling)
2.19
Affinité électronique
72.0 kJ/mol
1ʳᵉ énergie d'ionisation
1.01e+3 kJ/mol
Énergies d'ionisation
1012 · 1907 · 2914 · 4964 · 6274… kJ/mol

Propriétés physiques

Point de fusion
—
Point d'ébullition
—
Densité
1.823 g/cm³
Capacité thermique molaire
23.8 J/(mol·K)

Comportement chimique de l'phosphore

Le phosphore possède cinq électrons de valence ([Ne] 3s2 3p3) et constitue le non-métal caméléon de la période 3 : il présente l’état d’oxydation -3 dans les phosphures et la phosphine, +3 dans les halogénures et +5 dans les phosphates, sa forme biologique stable. Son électronégativité intermédiaire (2.19) favorise les liaisons covalentes polaires. Sa réactivité dépend de son allotropie : le phosphore blanc (P4 tétraédrique sous tension) s’enflamme spontanément à l’air, tandis que le phosphore rouge polymérique est plus facile à manipuler.

Réactivité

  • P₄ + 5 O₂ → P₄O₁₀

    Le phosphore blanc brûle spontanément à l’air avec une flamme jaune et une fumée blanche de pentoxyde. Cette combustion est à la base des bombes incendiaires et de la synthèse d’acide phosphorique pur.

  • P₄ + 6 Cl₂ → 4 PCl₃

    Avec le chlore, il forme du trichlorure de phosphore qui, en présence d’une quantité supplémentaire de chlore, se transforme en pentachlorure. Ces halogénures sont des intermédiaires essentiels dans la fabrication de pesticides et de plastiques.

  • Ca₃P₂ + 6 H₂O → 3 Ca(OH)₂ + 2 PH₃

    Les phosphures s’hydrolysent en libérant de la phosphine (PH3), un gaz nauséabond, inflammable et très toxique. Ce phénomène explique les feux follets et les dangers liés à la fumigation des silos à grains.

  • P₄O₁₀ + 6 H₂O → 4 H₃PO₄

    Le pentoxyde est un déshydratant extrêmement puissant qui arrache l’eau même à d’autres molécules pour former de l’acide phosphorique. L’industrie utilise cette réaction pour produire des engrais et des boissons au cola.

Composés notables

ComposéFormuleUtilisation ou importance
Acide phosphoriqueH₃PO₄Engrais, boissons au cola et détergents
Adénosine triphosphate (ATP)C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃Monnaie énergétique de toutes les cellules
PhosphinePH₃Fumigant pour les céréales et dopant pour les puces électroniques
Pentoxyde de phosphoreP₄O₁₀Déshydratant extrême et précurseur d’acide
Phosphate de calciumCa₃(PO₄)₂Os, dents et engrais

Distribution de la couche électronique

Diagramme de distribution de la couche électronique de Phosphore.Diagramme de style Bohr : le noyau se trouve au centre et les électrons sont disposés sur des orbites circulaires concentriques, une par niveau d'énergie.PAfficher dans le générateur d'atomes

Isotopes

Tout le phosphore naturel est du phosphore 31 (31P), qui possède seize neutrons : il est monoisotopique et stable. Le phosphore 32 (32P), dont la demi-vie est de 14 jours, est utilisé comme traceur radioactif en biologie moléculaire et en curiethérapie contre les tumeurs.

Occurrence et production

Le phosphore est le onzième élément le plus abondant de la croûte terrestre (environ 0,1 %), mais il est essentiel à la vie : il se trouve sous forme de phosphates dans l’apatite, les phosphorites et les os. En raison de sa réactivité, il n’existe jamais à l’état libre dans la nature. Il est obtenu en réduisant le phosphate de calcium avec du coke et de la silice dans un four électrique (phosphore blanc), ou sous forme d’acide par voie humide.

Histoire et origine du nom

Hennig Brand l’a découvert en 1669 en distillant de l’urine alors qu’il cherchait la pierre philosophale : il a obtenu une substance qui brillait dans l’obscurité et l’a appelée phosphore, c’est-à-dire « porteur de lumière ». Ce fut le premier élément découvert par une méthode scientifique moderne. Sa lueur fascina Boyle et Leibniz ; sa forme blanche incendiaire a marqué les guerres du XXe siècle.

Applications et importance de l'phosphore

Utilisations de l'élément

Le phosphore rouge est utilisé dans les surfaces de friction des allumettes de sûreté, tandis que le phosphore blanc sert aux traceurs lumineux et aux fumigènes. Le phosphore de haute pureté sert à doper les semi-conducteurs et à fabriquer des LED. Sa chimiluminescence sert encore à signaler les bouées et les panneaux.

Utilisations de ses composés

Les phosphates fertilisent la moitié des cultures mondiales ; l’ATP alimente chaque muscle en énergie ; l’acide phosphorique apporte leur acidité caractéristique aux boissons au cola.

Santé, sécurité et environnement

Rôle biologique

Le phosphore est vital : l’ADN contient des phosphates dans son squelette, l’ATP transporte l’énergie cellulaire et les os sont constitués de phosphate de calcium. Une carence ralentit la croissance ; un excès alimentaire entre en compétition avec le calcium.

Sécurité

Le phosphore blanc est particulièrement redouté : il s’enflamme à l’air, adhère à la peau en brûlant et la phosphine peut tuer par inhalation. Le phosphore rouge présente une faible toxicité.

Environnement

Le phosphore provenant des engrais et des détergents provoque l’eutrophisation des rivières et des mers. Les réserves de phosphorite sont concentrées dans quelques pays et pourraient s’épuiser.

Questions fréquentes sur l' Phosphore

Pourquoi le phosphore brille-t-il dans l’obscurité ?

Le phosphore blanc s’oxyde lentement au contact de l’air, et cette oxydation émet une lumière verdâtre froide, sans chaleur : c’est de la chimiluminescence, pas de la magie. Brand l’a observée dans de l’urine distillée et a cru avoir capturé la lumière. Les feux follets des cimetières sont attribués de la même manière à la phosphine qui brûle. Le phosphore rouge, lui, ne brille jamais dans l’obscurité.

Pourquoi le phosphore blanc est-il une arme si redoutée ?

Parce qu’il s’enflamme au contact de l’air, adhère à la peau en brûlant et continue de brûler même sous l’eau, provoquant des blessures très profondes, en plus d’une intoxication. Sa fumée blanche épaisse aveugle et brûle les poumons. Des organisations humanitaires cherchent à interdire son utilisation comme arme incendiaire dans les zones peuplées.

Les boissons au cola contiennent-elles du phosphore ?

Oui, sous forme d’acide phosphorique, qui leur donne leur acidité caractéristique et contribue à leur conservation. Une canette en contient environ 50 mg, une quantité sans danger en consommation occasionnelle, mais préoccupante en cas d’excès quotidien, car un apport excessif peut perturber l’équilibre du calcium dans les os. Les néphrologues surveillent les taux de phosphore chez les personnes atteintes de maladies rénales.

La planète pourrait-elle manquer de phosphore ?

Le phosphore ne peut pas être détruit, mais ses gisements miniers peuvent s’épuiser : le Maroc et le Sahara possèdent la majeure partie des réserves de phosphorite, et certaines études redoutent un pic de production du phosphore au cours de ce siècle. Sans lui, pas d’engrais ni de récoltes pour huit milliards d’êtres humains. La solution consiste à le recycler à partir du fumier et des stations d’épuration.

Quel est le lien entre le phosphore et l’urine ?

C’est une question de découverte : Brand a fait bouillir des litres d’urine en cherchant de l’or et a obtenu du phosphore lumineux, car nous excrétons des phosphates. Pendant un siècle, l’urine a été la seule source de phosphore. Aujourd’hui, le cycle s’inverse : nous cherchons à récupérer le phosphore des eaux usées pour fertiliser les terres agricoles.

La vie serait-elle impossible sans phosphore ?

Littéralement : l’ADN contient des phosphates dans son squelette, l’ATP transporte l’énergie de chaque cellule, et les os ainsi que les dents sont constitués de phosphate de calcium. Aucun autre élément ne remplit ces trois rôles à la fois. C’est pourquoi les astronomes recherchent du phosphore lorsqu’ils explorent des mondes lointains à la recherche de vie : sans lui, pas de gènes, d’énergie ni de squelette.

Qu’est-ce que l’eutrophisation provoquée par les phosphates ?

C’est un festin mortel pour les algues : le phosphore provenant des engrais et des détergents enrichit les rivières et les lagunes en nutriments, les algues se multiplient sans contrôle, puis meurent et leur décomposition épuise l’oxygène, entraînant la mort des poissons. C’est pourquoi les phosphates ont été interdits dans certains détergents. Une fertilisation excessive appauvrit les milieux : l’excès de nutriments peut détruire tout un écosystème.

Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.