红磷，白磷，紫磷，黑磷都是什么？

磷的同素异形体主要有三种：白磷、红磷、黑磷。

纯的白磷是无色透明的晶体，遇光即逐渐变为黄色，所以又叫黄磷。黄磷在隔绝光和空气的情况下蒸馏，又可变成白色。经测定，无论在溶液中或在蒸气状态下，白磷都以P4的分子形式存在。

4个磷原子构成四面体，每一个磷原子用它的3个p轨道与另外3个磷原子的p轨道形成3个σ键，P4分子中磷原子之间的键角是60°。P4分子是有张力的分子，这个张力使每一个 P—P键的键能降低，这说明了为什么白磷在常温下有很高的化学活动性。

将白磷蒸气加热到800 ℃，P4开始分解为P2，这时的双原子分子结构（∶P≡P∶）跟氮分子相似。

白磷在密闭容器里加热到260 ℃，就会逐渐转化为暗红色粉末。常温时，在光的作用下，白磷也会发生上述转化，生成暗红色的变体，其中主要成分是紫磷。紫磷的化学活动性比白磷小，但仍能被硝酸氧化成磷酸。紫磷跟氯酸钾一起摩擦可以剧烈燃烧。

白磷或紫磷跟三溴化磷一起煮沸，都会生成红磷。红磷是紫磷的无定形体。

红磷的结构至今仍未弄清楚。有人认为，红磷是四面体结构的P4分子断裂开1个键之后连接起来形成的长链状巨大分子。

将白磷在1 210 MPa下加热，就得到黑磷。黑磷呈铁灰色，具有金属光泽，能导电，密度为2.7 g/cm3，着火点是490 ℃，外形像石墨。黑磷的化学活动性比紫磷差，通常难以发生化学反应。

黑磷具有双层结构，每个磷原子有3个相邻的原子。

许多元素的单质像磷那样会形成同素异形体。形成同素异形体有下列三种方式：（1）组成分子的原子数目不同，如氧气（O2）和臭氧（O3）；（2）晶体里原子的排列方式不同，如金刚石和石墨；（3）晶体里分子的排列方式不同，如斜方硫和单斜硫。

近日，复旦大学物理系/应用表面物理国家重点实验室晏湖根教授课题组研究了单层黑磷面内双曲激子极化激元模式。相关成果以《单层黑磷中面内双曲激子极化激元的预测》（“Prediction of hyperbolic exciton-polaritons in monolayer black phosphorus”）为题在《自然-通讯》（ Nature Communications ）上发表。

图1：a.单层黑磷的原子结构，源于这种褶皱的晶格结构，黑磷沿两个晶向具有不同的光学响应；b.实验的光学反射谱，除了激子的基态（1s），更高的激发态（2s、3s也被观测到了）；c.拟合得到的光学电导率，图中阴影部分为双曲激子极化激元模式存在的光谱范围（（Im(σAC) Im(σZZ)

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