Fosfor și compușii săi
Eseu de examinare privind chimia a fost realizat de Butochkina Olya. clasa de clase 9 "d"
Școala secundară Razvilkovskaya cu studii aprofundate ale subiecților individuali
Al cincilea grup al Sistemului periodic include două elemente tipice de azot și fosfor - și subgrupe de arsen și vanadiu. Între primul și al doilea element tipic, există o diferență semnificativă în proprietăți.
În starea substanțelor simple, azotul este gaz, iar fosforul este solid. Aceste două substanțe au primit o suprafață mare de aplicare, deși atunci când azotul a fost izolat pentru prima dată din aer a fost considerat de gaze nocive, și fosfor-vânzare a reușit să câștige o mulțime de bani (pentru fosfor apreciat capacitatea sa de a stralucesc in intuneric).
Istoria descoperirii fosforului
În mod ironic, fosforul a fost deschis de câteva ori. Și de fiecare dată când au primit-o de la ... urină. Există referiri la faptul că alchimistul arab Alhild Bekhil (secolul al XII-lea) a descoperit fosforul în timp ce distila urina într-un amestec cu argilă, var și cărbune. Cu toate acestea, data descoperirii fosforului este 1669. Hamburg alchimist amatori Henning Brand, un comerciant ruinat care a visat să-și îmbunătățească afacerile cu alchimie, a prelucrat o mare varietate de produse. Presupunând că produsele fiziologice pot conține "materie primară", considerată baza pietrei filosofului, Brand a devenit interesat de urină umană.
El a colectat aproximativ o tona de urină din cazarma soldaților și a evaporat-o până s-a format un lichid sirop. Acest lichid a fost din nou distilat și a primit un "ulei de urină" roșu greu, care a fost distilat pentru a forma un reziduu solid. Încălzirea acestuia, fără acces la aer, a observat că formarea de fum alb se așeză pe pereții vasului și strălucește strălucitor în întuneric. Brand numit substanța pe care a primit-o fosfor, care în greacă înseamnă "purtător de lumină".
De mai mulți ani, "rețeta de gătit" a fosforului a fost păstrată în cel mai strict secret și a fost cunoscută doar câtorva alchimiști. Pentru a treia oară, R. Boill a descoperit fosforul în 1680.
Într-o formă ușor modificată a metodei de obținere a fosforului antice folosite in secolul XVIII: încălzirea amestecului supus la oxid de plumb umed (PbO), clorură de sodiu (NaCl), carbonat de potasiu (K 2 CO 3) și carbon (C). Numai în 1777 K. Sheele a câștigat o metodă de obținere a fosforului din cornul și oasele animalelor.
Compușii naturali și producția de fosfor
Prin prevalența în scoarța pământului, fosforul este înaintea azotului, a sulfului și a clorului. Spre deosebire de azot, fosforul, datorită marii sale activități chimice, se găsește în natură numai sub formă de compuși. Cele mai importante minerale fosfor - Sa5H apatită (PO4) 3 (X - fluor, clor și mai puțin grupa gidrooksilnaya) și fosfor, care se bazează pe Ca3 (PO4) 2. Cel mai mare depozit de apatite se află pe Peninsula Kola, în munții Khibiny. depozitele fosforit sunt situate în Munții Karatau, în regiunile Moscova, Kaluga și Briansk și în altă parte. Fosforul face parte din anumite substanțe proteice conținute în organele generatoare de plante, în țesuturile nervoase și osoase ale animalelor și ale oamenilor. Mai ales bogate în celulele creierului fosfor.
În zilele noastre, fosforul este produs în cuptoare electrice, restabilind apatita la cărbune în prezența silicei:
Ca3 (PO4) 2 + 3Si02 + 5C®3CaSi03 + 5CO + P2.
Vaporii de fosfor la această temperatură sunt aproape în întregime compuși din moleculele P2, care prin condensare condensă în moleculele P4.
Configurația electronică a atomului de fosfor
Stratul de electroni extern conține 5 electroni. Prezența a trei electroni nepartiți la nivelul energiei externe explică faptul că în starea normală, necondiționată, valența fosforului este de 3.
Dar, la al treilea nivel energetic, există orbitalii d libere ale celulei, astfel încât trecerea la un excitat S starea 3, electronii vor fi deconectate, comutați la d subnivel, ceea ce duce la formarea elementelor 5-nepereche.
Astfel, valența fosforului în stare excitată este de 5.
În compuși, fosforul prezintă de obicei o stare de oxidare de +5, rareori +3, -3.
1. Reacții cu oxigen:
2. Cu halogeni și sulf:
2P0 + 3CI2 + 2P + 3CI3
(halogenurile de fosfor se descompun ușor prin apă, de exemplu:
PCI3 + 3H203H3P03 + 3HCI
PCI5 + 4H203H3P04 + 5HCI)
3. Cu acid azotic:
3P0 + 5HN + 5O3 + 2H2O3H3P + 5O4 + 5N + 20
4. Cu metale, acesta formează fosfizi în care fosforul prezintă o stare de oxidare de 3:
2P0 + 3Mg® Mg3P2-3
(fosfura de magneziu este usor descompusa de apa Mg3P2 + 6H2O ® 3Mg (OH) 2 + 2PH3 (fosfina))
4P + 3NaOH + 3H20 + PH3 + 3NaH2PO2
În reacțiile (1, 2, 3), fosforul acționează ca agent reducător, în reacție (4) acționează ca agent de oxidare; reacția (5) este un exemplu al unei reacții de disproporție.
Fosforul poate fi atât un agent reducător, cât și un oxidant.
Într-o stare liberă, fosforul formează mai multe modificări alotropice. Acest lucru se explică prin faptul că atomii de fosfor sunt capabili să se unească reciproc pentru a forma laturi de cristal de diferite tipuri.
Proprietățile fizice ale fosforului
Structura asemănătoare grafitului. În condiții normale - un semiconductor, sub presiune, conduce un curent electric ca un metal
> Modificare 007.jpg „/ alb fosfor obținut cu condensarea vaporilor, are o latice moleculară, în care nodurile P4 (Figura 1) sunt utilizate molecule. Din cauza slăbiciunii forțelor intermoleculare alb fosfor legkoplavok volatil, tăiat cu un cuțit și este solubil în nepolar solvenți cum ar fi bisulfura de carbon. fosforul alb este substanta foarte reactiv. reacţionează energic cu oxigen, halogen, sulf și metale. Oxidarea fosforului în aer este însoțită de evoluția de căldură și lumină. prin urmare, fosfor alb depozitat în apa, cu care nu reactioneaza, fosforul alb este foarte toxic.
Aproximativ 80% din producția totală de fosfor alb ajunge la sinteza acidului ortofosforic pur. La rândul său, este utilizat pentru a produce polifosfați de sodiu (se utilizează pentru a reduce duritatea apei potabile) și fosfați alimentari. Restul fosforului alb este consumat pentru a crea substanțe care formează fum și amestecuri incendiare.
Măsuri de siguranță. În producția de fosfor și compușii săi, sunt necesare precauții speciale, deoarece fosforul alb este o otravă puternică. Lucrul continuu în atmosferă de fosfor alb poate duce la boala țesutului osos, pierderea dinților, necroza locurilor maxilarului. Inflamabil, fosfor alb provoacă arsuri dureroase, de lungă durată de vindecare. Păstrați fosforul alb sub apă, în recipiente sigilate. Arderea fosforului se stinge cu dioxid de carbon, soluție de CuSO4 sau nisip. Pielea curată trebuie spălată cu o soluție de KmnO 4 sau CuSO 4. Antidotul pentru intoxicație cu fosfor este o soluție 2% de CuSO4.
009.jpg „/> Pentru depozitarea pe termen lung, precum și prin încălzirea fosforului alb merge în modificarea roșie (prima dată, el a primit doar 1847) Numele Fosforul roșu se referă la mai multe modificări care diferă în densitate și culoare :. Aceasta variază de la portocaliu la întuneric . Toate speciile -roșii și chiar violet fosfor roșu sunt insolubile în solvenți organici și în comparație cu fosfor alb, acestea sunt mai puțin reactive și au o structură polimerică: tetraedrului P4 legate între ele într-un lanț fără sfârșit (Figura 2).
Folosind fosforul roșu în metalurgie, producția de materiale semiconductoare și lămpi cu incandescență, se utilizează în producția de concurs.
011.jpg „/> modificarea cea mai stabilă este fosfor, fosfor negru. Aceasta a fost preparată alotropic conversia fosfor alb la t = 2200 C și presiune ridicată. În aparență seamănă grafit. Cristalin structură stratificată fosfor negru, format din straturi ondulate (Fig.3 .) fosfor negru. - este puțin modificarea fosfor activă atunci când este încălzit fără accesul aerului ca pe roșu, se transformă în vapori care condensează fosfor alb.
Oxidul de fosfor (V)
Fosforul formează mai mulți oxizi. Cel mai important dintre acestea este oxidul de fosfor (V) P 4 O 10 (figura 4). Adesea, formula sa este scrisă într-o formă simplificată - P 2 O 5. Aranjamentul tetraedric al atomilor de fosfor este reținut în structura acestui oxid.
În locul unui metal monovalent, molecula ortofosfat poate include o grupare de amoniu: (NH4) 3P04 - ortofosfat de amoniu;
(NH4) 2HP04-hidrogenortofosfat de amoniu; NH4H2P04 - dihidroortofosfat de amoniu.
Ortofosfați și sărurile de calciu și amoniu dibazic sunt larg utilizate ca îngrășăminte, ortofosfat de sodiu dibazic și - pentru a precipita din apa, sărurile de calciu.
Fosfor în corpul uman
În corpul unui om cântărind 70 kg. Conține aproximativ 780 g. Fosfor. Sub formă de fosfați de calciu, fosforul este prezent în oasele oamenilor și animalelor. De asemenea, intră în compoziția proteinelor, fosfolipidelor, acizilor nucleici; compușii fosforului sunt implicați în metabolismul energetic (acid adenin trifosforic, ATP). Cerința zilnică a corpului uman pentru fosfor este de 1,2 g. Consumăm cea mai mare parte a acestuia cu lapte și pâine (100 de grame de pâine conțin circa 200 mg de fosfor). Cele mai bogate în fosfor sunt pește, fasole și unele tipuri de brânză.
Este interesant faptul că pentru o nutriție adecvată este necesar să se echilibreze între cantitatea de fosfor și consumul de calciu: raportul optim în aceste elemente alimentare este de 1,5 ¸ 1. Excesul de alimente bogate în fosfor conduce la eluția calciului din oase și, cu excesul de calciu, dezvoltă urolitiază.
Suprafața incendiară a casetei este acoperită cu un amestec de fosfor roșu și pudră de sticlă. Compoziția capului de potrivire include oxidanți (PbO2, KClO3, BaCrO4) și agenți reducători (S.Sb2S3). Când se freacă de suprafața incendiară, amestecul aplicat meciului este aprins:
Primele meciuri de fosfor - cu un cap de fosfor alb - au fost create abia în 1827. Astfel de meciuri s-au aprins când s-au frecat de orice suprafață, ceea ce a condus adesea la incendii. În plus, fosforul alb este foarte toxic. Sunt descrise cazuri de otrăvire cu meciuri cu fosfor, atât din cauza tratamentului neatent, cât și în scopul sinuciderii: a fost suficient să mănânci mai multe capete de meci. De aceea, meciurile cu fosfor au fost înlocuite cu cele sigure, care ne-au servit cu credincioșie până în ziua de azi. Producția industrială de meciuri de siguranță a început în Suedia în anii '60. Secolul al XIX-lea.
Îngrășămintele minerale sunt sursa diferitelor substanțe nutritive pentru plante și proprietățile solului, în principal azot, fosfor și potasiu, apoi calciu, magneziu, sulf și fier.
Fosforul face parte din mulți compuși organici din plante. Consumul de fosfor reglează creșterea și dezvoltarea plantelor.
Fosforiturile conțin de obicei mai multe impurități decât fluorapatitul.
Depozitele puternice de fosforite sunt descoperite în sudul Kazahstanului, în munții Karatau.
Cel mai ieftin îngrășământ cu fosfat este făina fosfat macinată fin măcinată. Fosforul este conținut în acesta sub formă de Ca3 (PO4) 2 insolubil în fosfat de calciu. Prin urmare, fosforiturile nu sunt achiziționate de toate plantele și nu pe toate solurile. Majoritatea minereurilor fosforice extrase sunt procesate chimic în substanțe care sunt accesibile tuturor plantelor din orice sol. Acestea sunt fosfați de calciu solubili în apă:
Superfosfat dublu (culoare și aspect similar cu pulberea simplă de superfosfat - gri fin).
Obținut prin acțiunea asupra fosfatului natural de acid fosforic:
În comparație cu superfosfatul simplu acesta nu conține CaS04 și este un îngrășământ concentrat în mod semnificativ (conține până la 50% P2O5).
Precipitatul conține 35-40% P2O5.
Se pare că atunci când se neutralizează acidul fosforic cu o soluție de hidroxid de calciu:
Se folosește pe soluri acide.
Ammofos - îngrășăminte complexe care conține azot (15% N) și fosfor (58% P2O5) ca NH 4 H 2 PO 4 și (NH4) 2 HPO 4. Se obține prin neutralizarea acidului fosforic cu amoniac.
Anterior, timp de peste 100 de ani ca îngrășământ cu fosfor utilizat pe scară largă superfosfatul simplu așa-numita, care este format prin acțiunea acidului sulfuric asupra fosfatului de calciu natural:
În acest caz, acidul sulfuric relativ mai puțin reacționează cu fosfatul de calciu decât atunci când se obține acid fosforic din acesta. Se obține un amestec de fosfat de calciu dihidrogen și sulfat de calciu. Acest îngrășământ cu o fracție de masă P2O5 nu este mai mare de 20%. Acum, un superfosfat simplu este produs pe o scară relativ mică în instalațiile construite anterior.
Exemple de îngrășăminte cu fosfor sunt prezentate în tabelul 4.
Îngrășăminte care conțin fosfor
Acidul fosforic este foarte important ca una dintre cele mai importante componente ale nutriției plantelor. Fosforul este folosit de plante pentru a-și construi cele mai vitale părți - semințe și fructe.
Derivații de acid ortofosforic sunt foarte necesari nu numai pentru plante, ci și pentru animale. Oase, dinți, scoici, cuie, ace, spini în majoritatea organismelor vii sunt compuse în principal din ortofosfat de calciu. Mai mult, acidul ortofosforic, pentru a forma diferiți compuși cu substanțe organice, sunt implicate activ în metabolismul unui organism viu de substanțe din mediul de proces. Ca rezultat, derivații fosforului se găsesc în oase, creier, sânge, în mușchii și țesuturile conjunctive ale organismelor umane și animale. Mai ales o mulțime de acid ortofosforic în compoziția celulelor nervoase (creier), care au permis AE. Fersman [1]. cunoscut geochimist, pentru a numi fosforul "un element de gândire". Foarte negativ (rahitism boli animale, anemie, etc.) afectează starea scăderii organismului în compușii cu fosfor dieta sau administrarea lor sub formă de indigestible.
Acidul ortofosforic este utilizat în prezent destul de larg. Consumatorul său principal este producția de îngrășăminte fosfatice și combinate. Pentru aceste scopuri produse anual la nivel mondial fosfor minereu 100 milioane. Tone. Îngrășămintele fosfatice contribuie nu numai pentru a îmbunătăți productivitatea de culturi diferite, dar, de asemenea, da hardiness și rezistența la alte condiții climatice nefavorabile și de a crea condiții pentru o maturizare mai rapidă a culturilor în zonele cu perioadă scurtă de vegetație. Ele sunt, de asemenea, un efect benefic asupra solului, contribuind la structurarea acesteia, dezvoltarea bacteriilor din sol, schimba solubilitatea altor substanțe conținute în sol și unele suprimarea substanțe organice nocive sunt formate.
O mulțime de acid ortofosforic consumă industria alimentară. Adevărul este că gustul acidului ortofosforic diluat este foarte plăcut, iar micile sale adaosuri la marmalade, limonadă și siropuri îmbunătățesc semnificativ calitățile gustului. Această proprietate este de asemenea posedată de anumite săruri ale acidului fosforic. Hidrofosfații de calciu, de exemplu, au fost de mult încorporați în pulberi de copt, îmbunătățind gustul de chifle și de pâine.
Sunt interesante alte utilizări ale acidului ortofosforic în industrie. De exemplu, sa constatat că impregnarea lemnului cu acidul în sine și sărurile sale face lemnul necombustibil. Pe această bază, acum produce vopsea ignifugă, plăci de lemn fosfat necombustibil, spumă fosfat necombustibilă și alte materiale de construcție.
Diferite săruri ale acidului fosforic este utilizat pe scară largă în multe industrii, în construcții, diferite domenii ale tehnologiei, în viața municipale și private, protecția împotriva radiațiilor, dedurizare a apei, cazan anticalcar si de a face diferiți detergenți.
Acidul fosforic, acizii condensați și fosfații dehidrogenați servesc drept catalizatori în procesele de deshidratare, alchilare și polimerizare a hidrocarburilor.
Un loc special este ocupat de compuși organofosforici, cum ar fi extractanți, plastifianți, lubrifianți, aditivi la pulbere și absorbanți în instalațiile de refrigerare. Sărurile fosfat acid de alchil sunt utilizați ca agenți activi de suprafață, agenți antigel, îngrășământ special și alte anticoagulante latex. Fosfații acizi sunt utilizate pentru procesarea extracția lichidelor minereului de uraniu.
CHIMIE. Materiale de referință. Sub domnia lui Y. Tretyakova, M. EDUCATION, 1984.
Weser V.-J. Fosfor și compușii săi, trans. cu engleza. - M. 1963.
[1] Alexander E. Fersman [27,10 (8,11) 0.1883, St. Petersburg - 05.20.1945, Soci], un geochimist sovietic și mineralog, academician al URSS (1919). Un elev de la VI Vernadsky.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: