Fosfor, P, elementul chimic al grupului V al sistemului periodic Mendeleyev, numărul atomic 15, masa atomică 30.97376, nemetal. Natural F. constă dintr-un izotop stabil 31 P; s-au obținut șase izotopi radioactivi artificiali: 28P (T1 / 2 = 6,27 sec), 29P (T1 / 2 = 4,45 sec); 30P (T1 / 2 = 2,55 min), 31P (T1 / 2 = 14,22 zile), 32P (T1 / 2 = 25 zile), 33P (T1 / 2 = 12,5 secunde). De cea mai mare importanță este 32 P, care are o energie semnificativă de radiație b și este utilizat în studii chimice și biochimice ca un atom etichetat.
Proprietăți fizice. Elementul F. există sub forma mai multor modificări alotropice, principalele dintre acestea fiind alb, roșu și negru. = F. alb ceros, transparent, cu miros caracteristic, substanța se formează prin condensarea vaporilor de F. F. albă, în prezența unor urme de impurități = roșu F. arsenic, fier, etc. = pictat în galben, astfel încât albul comercial F se numește galben. Există două forme de formă albă a- și b-. o modificare este un cristal al sistemului cubic (a = 18,5); densitate de 1,828 g / cm 3. punct de topire 44,1 ° C, punctul de fierbere 280,5 C, căldura de topire de minimum 2,5 kJ / mol de P4 (0,6 kcal / mol P4), căldura de vaporizare a 58.6 kJ / mol P4 (14 , 0 kcal / mol P4), presiunea de vapori la 25 ° C este de 5,7 N / m 2 (0,043 mm Hg). Coeficientul de dilatare liniară într-un interval de temperatură de la 0 la 44 ° C este de 12,4 × 10 -4, conductivitatea termică de 0,56 W / (m x K) [1.1346 × 10 -3 cal / (sec cm x x ° C) ] la 25 ° C. Proprietățile electrice „F. alb similar dielectricilor: bandgap de aproximativ 2,1 eV, rezistivitate de 1,54 x 11 ohmi octombrie × cm, susceptibilitatea diamagnetic a specificului magnetic = 0,86 × 10 -6 6 Brinell duritate. MN / m 2 (0,6 kgf / mm2). o formă a unui F. alb solubil în sulfură de carbon, = mai rău, în amoniac lichid, benzen, tetraclorură de carbon și altele. în = 76,9 ° C și o presiune de 0,1 MN / m 2 (1 kgf / cm2), o formă este convertită la temperatură scăzută b-formă (densitate 1,88 g / cm3). Pe măsură ce presiunea crescută la 1200 MN / m 2 (12 mii. kgf / cm2), tranziția apare la 64,5 ° C. Formele b a = cristale birefringente, structura lor nu a fost stabilită în mod definitiv F. alb toxic :. în aer la o temperatură de aproximativ 40 ° C se aprinde, deci trebuie să fie depozitate în apă (solubilitate în apă la 25 ° C, 3,3 x 10 -4% ). alb F. prin încălzire fără accesul aerului la 250 = 300 ° C timp de câteva ore, o F. tranziție exotermic roșu este accelerată de razele ultraviolete, precum și impurități (iod, sodiu, seleniu). Roșul F de mărfuri obișnuit este aproape complet amorf; are o culoare de la maro inchis la purpuriu. încălzire prelungită ireversibil poate trece într-una dintre formele cristaline cu proprietăți diferite (triclinic și al cubică.): o densitate de 2,0 2,4 g / cm3, punct de 585-610 ° C, care se topește la o presiune de câteva zeci de atmosferă, temperatură de sublimare de la 416 la 423 ° C, rezistivitate de la 10 9 la 10 14 ohm × cm. Red F. în aer nu se auto-aprinde; până la o temperatură de 240 = 250 ° C, dar se aprinde spontan atunci când este frecat sau lovit; insolubil în apă, precum benzen, sulfura de carbon și altele. tribromură este solubil în F. La o temperatură de sublimare roșu F. este transformată în abur, care la răcire în principal format alb F.
Când este încălzit la 200 F. alb = 220 ° C sub presiune (1,2 = 1,7) x 10 martie MN / m 2 [(12 = 17) × 10 martie kgf / cm2] este format negru F. Această conversie poate fi fără presiune, dar în prezența mercurului și a unei cantități mici de cristale de F. negru (semințe) la 370 ° C timp de 8 zile. Negru F. Cristale este structura ortorombică (a = 3,31. B = 4,38. C = 10,50), zăbrele construite din straturi de fibre cu atomii piramidale caracteristice F., densitatea 2,69 g / cm3 aproximativ 1000 ° C sub o presiune de 1,8x103 MN / m2 (18 × 10 3 kgf / cm2). În aparență, negrul F. arată ca grafitul; semiconductor: lățimea benzii interzise este de 0,33 eV la 25 ° C; are o rezistivitate de 1,5 ohm × cm, un coeficient de temperatură de rezistivitate electrică 0,0077, sensibilitate magnetică specifică diamagnetică = 0,27 × 10-6. Când este încălzit la 560 = 580 ° C sub presiunea proprie a vaporilor săi se transformă în roșu maloaktiven F. F. negru, greu inflamabil atunci când sunt aprinse, astfel încât să poată fi în siguranță prelucrate în aer.
Radia atomică este F. 1.34. raze ionice: P5 + 0,35. P 3 + 0,44. P 3-1,86.
Proprietăți chimice. Configurația electronilor externi ai atomului este F. 3s2 3p3, cele mai tipice stări de oxidare din compuși sunt + 5, +3 și = 3. Ca și azotul, FA în compuși este în principal covalent. Compușii ionici similari fosforurilor de Na3P, Ca3 P2. foarte puțin. Spre deosebire de azot, FA are 3d-orbitale libere cu energii destul de scăzute, ceea ce duce la posibilitatea creșterii numărului de coordonare și a formării legăturilor donor-acceptor.
F. este activ din punct de vedere chimic, cel mai activ este F alb; roșu și negru FA în reacțiile chimice sunt mult mai pasive. Oxidarea FA albă are loc prin mecanismul reacțiilor în lanț. Oxidarea FA este de obicei însoțită de chemiluminescență. Când FA este ars într-un exces de oxigen, se formează P4O10 (sau P2O5), cu deficiență de P4O6 (sau P2O3) trioxid. Existența în perechi P4O7 a fost demonstrată spectroscopic. P4O8, P2O6. PO și alți oxizi de fosfor. Pyatokis FA este obținut la scară industrială prin arderea FA elementară în exces de aer uscat. Hidratarea ulterioară a P4O10 conduce la producerea de acizi fosforici orto- (H3PO4) și poli (Hn + 2 PnO3n + 1). În plus, FA formează un acid fosforic H3PO3. acid fosforic H4 P2O6 și acid hipofosforic H3PO2. și peracizi: nadfosfornuyu H4 P2 O8 și mononadfosfornuyu H3 PO5 sunt larg utilizate sare a acidului fosforic (fosfați), până la un grad mai mic = fosfiți și hipofosfiți.
F. se conectează direct la toți halogenii cu eliberarea unei cantități mari de căldură și trihalogenuri formare (PX3. În cazul în care X = halogen), pentahalogenură (PX5) și oxihalogenuri (de exemplu, POX3) (vezi. Halogenurile de fosfor). F. Când fuzionat cu sulf sub 100 ° C formează soluții solide pe baza AF și sulf și peste 100 ° C, o reacție exotermă de formare a sulfurilor cristaline P4 S3. P4 S5. P4 S7. P4 S10. din care numai P4 S5 se descompune când este încălzit peste 200 ° C de P4S3 și P4S7. iar ceilalți se topesc fără descompunere. Oxosulfurile de fosfor sunt cunoscute: P2O3S2. P2O3S3. P4O4S3. P6O10S5 și P4O4S3. F. în comparație cu azotul este mai puțin capabil să formeze compuși cu hidrogen. Hidrofosfina fosforică PH3 și difosfina P2H4 pot fi obținute numai indirect. Nitrații PN, P2N3 sunt cunoscuți din compușii FA și azot. P3 N5 = substanțe solide, stabile din punct de vedere chimic, obținute prin trecerea azotului prin vapori prin arc electric; fosfonitrilgalogenidy polimeric = (PNX2) n (de exemplu, polifosfonitrilhlorid) obținut prin reacția pentahalogenurile cu amoniac în diferite condiții; amidoimidofosfații = compuși, de obicei polimeri, conținând împreună cu P = O = legături P P = NH = legături P.
F. formează numeroși compuși organofosforici.
Noțiuni de bază. producția de fermentație elementară se realizează prin reducerea electrotermică a fosfatului natural (apatit sau fosforit) la 1400 = 1600 ° C prin cocs în prezența silicei (nisip quartz):
Pre-măcinat și îmbogățit cu minereu conținând fosfor este amestecat în proporții determinate cu silice și cu cocs într-un cuptor electric și este încărcat. Silicea este necesară pentru scăderea temperaturii de reacție precum și crește viteza prin legarea eliberată în timpul recuperării oxidului de calciu din silicat de calciu, care este îndepărtat în mod continuu ca zgură topită. Zgura trece, de asemenea silicați și oxizi de aluminiu, magneziu, fier și altele. Impurități și fosforul (Fe2 P, FeP, Fe3 P), formate prin reacția unei porțiuni a fierului redus F. Ferofosfor și dizolvate în ea cantități mici de fosfuri mangan și alte metale pe măsură ce se acumulează sunt îndepărtate din cuptorul electric în scopul utilizării ulterioare în producția de oțeluri speciale.
Vapori ieșirea din cuptor F. împreună cu gazos produse secundare și impurități volatile (taxa CO, SIF4. PH3. Vapori de apă, produse de piroliză organice și alte impurități). La 250 = 350 ° C După purificarea din praf, gazele care conțin fosfor sunt trimise la unități de condensare în care, la o temperatură nu mai mică de 50 ° C,
Metodele de obținere AF folosind Reducători gazoase reactoare de plasma pentru intensificarea producției prin creșterea temperaturii până la 2500 = 3000 ° C, t. E. peste temperatura de disociere a fosfaților naturali și reducerea emisiilor de gaze (de exemplu, metan) utilizat ca purtător gaz într-o plasmă cu temperatură scăzută.
Aplicație. Cea mai mare parte a FA produsă este prelucrată în îngrășăminte cu acid fosforic și fosfat și săruri tehnice (fosfați) obținute pe baza sa.
White F. este folosit în incendiare și fumuri, bombe; roșu F. = în producția de meciuri. F. este utilizat în producția de aliaje neferoase ca un deoxidant. Introducerea de până la 1% FA mărește rezistența la căldură a acestor aliaje ca Fechral, chromal. F. face parte din unele bronzuri, t. crește fluiditatea și rezistența la abraziune. fosfuri metalice, precum și anumite nemetale (B, Si, Ca, etc.) utilizate în prepararea materialelor semiconductoare și dopare. Partea F. aplicată pentru sulfurilor și cloruri care servesc drept precursori pentru producerea plastifianților cu conținut de fosfor (de exemplu, fosfat tricrezil, fosfat de tributil, etc.), produse farmaceutice, pesticide organofosforice. și, de asemenea, utilizate ca aditivi în lubrifianți și combustibil.
Măsuri de siguranță. White F. și compușii săi sunt foarte toxici. Lucrul cu F. necesită o etanșare atentă a echipamentului; A se păstra fumul alb trebuie să fie sub apă sau în recipiente metalice etanșate ermetic. Când lucrați cu F. ar trebui să respectați cu strictețe normele de siguranță.
F. în corp. F. = unul dintre cele mai importante elemente nutritive. necesare pentru viața tuturor organismelor. Este prezentă în celulele vii sub formă de acizi orto- și pirofosforici și derivați ai acestora și, de asemenea, face parte din nucleotide. acizi nucleici. fosfoproteine, fosfolipide. esteri fosforici ai carbohidraților, multe coenzime și alți compuși organici. Datorită particularităților structurii chimice, atomii F., cum ar fi atomii de sulf, sunt capabili să formeze legături bogate în energie în compușii macroergici; adenozin trifosfat (ATP), creatină fosfat etc. (a se vedea fosforilarea oxidantă). În procesul de evoluție biologică, compușii de fosfor au devenit principalii, custozi universali ai informațiilor genetice și a purtătorilor de energie în toate sistemele vii. Et al. rol important în articulațiile corpului FA este că atașarea enzimatică a reziduurilor de fosforil () servește ca un „skip“ pentru participarea lor în metabolismul diferiților compuși organici (fosforilare). și, dimpotrivă, scindarea reziduului de fosforil (defosforilare) exclude acești compuși din metabolismul activ. Enzime ale metabolismului F. = kinază. fosforilază și fosfatază. Principalul rol în transformarea compușilor FA în corpul animalelor și al omului îl joacă ficatul. Schimbul de compuși ai fosforului este reglementat de hormoni și vitamina D.
F. otrăvire și compușii săi sunt observate atunci când sublimare termoelectric, alb F. fabricarea și utilizarea compușilor fosforului. Compușii organofosforici sunt foarte toxici. acțiunea anticholinesterază. F. penetrează corpul prin sistemul respirator, prin tractul gastrointestinal, prin piele. Otrăvurile acute se manifestă prin arsuri în gură și stomac, dureri de cap, slăbiciune, greață, vărsături. După 2 = 3 zile există dureri în regiunea epigastrică, hipocondrium drept, icter. Pentru intoxicații cronice sunt caracterizate prin inflamarea membranelor mucoase ale tractului respirator superior, simptome de hepatită toxică, violarea metabolismului calciului (osteoporoza. Casant, uneori necroza osoasa, de obicei la nivelul maxilarului inferior =), înfrîngerea sistemelor cardiovascular și nervos. Primul ajutor în intoxicații acute prin ingestie (cel mai frecvent) = lavaj gastric, laxative, clisme de curățare, soluții intravenoase de glucoză, clorură de calciu, și altele. In caz de arsuri ale pielii = trata zonele afectate de soluții de sulfat de cupru sau de soda. Ochii sunt spălați cu o soluție de bicarbonat de sodiu 2%. Prevenire: respectarea reglementărilor de siguranță, igiena personală, îngrijirea orală, la fiecare 6 luni = examinări medicale ale lucrătorilor cu F.
Preparatele farmaceutice care conțin F. (adenozintrifosfat, fitin, glicerofosfat de calciu, fosfren și colab.), influențată în principal de procesele de metabolism a țesutului și sunt folosite în boli ale mușchilor, ale sistemului nervos, tuberculoza, pierderea de putere, anemie și altele. Izotopii radioactivi F sunt utilizați ca indicatori izotopi pentru studiul metabolismului, diagnosticarea bolilor, precum și pentru radioterapia tumorilor (vezi și preparatele radioactive).
REFERINȚE: O scurtă enciclopedie chimică, vol. 5, Moscova, 1967; Cotton F. Wilkinson J. Chimie anorganică modernă, trans. cu engleza. Partea 2, M. 1969; Weser Wan-J. Fosfor și compușii săi, trans. cu engleza. t. 1, M. 1962; Akhmetov NS Anorganic Chemistry, ediția a 2-a. M. 1975; Nekrasov B. V. Fundamentals of Chemistry General, ed. t = 1, 2, M. 1973; Mosse AL Pechkovsky VV Aplicarea plasmei la temperatură joasă în tehnologia substanțelor anorganice, Minsk, 1973; Orizonturi de biochimie, Sat. Art. per. cu engleza. M. 1964; Rapoport SM Biochimie medicală, per, cu el. M. 1966; Skulachev VP acumularea energiei într-o celulă, M. 1969; Originea vieții și evoluția biochimiei, M. 1975.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: