Structura cristalului:
monoclinic
Fosforul (lat. Fosfor), P grupe de elemente v chimic din tabelul periodic, numărul atomic 15, masa atomică 30.97376, metaloid. Natural F. constă dintr-un izotop stabil 31 p; s-au obținut șase izotopi radioactivi artificiali: 28 p (t 1/2 = 6,27 sec), 29 p (t 1/2 = 4,45 sec); 30 p (t 1/2 = 2,55 min), 31 p (t 1/2 = 14,22 zile), 32 p (t 1/2 = 25 zile), 33 p (t 1/2 = 12, 5 secunde). Cel mai important este 32 p, care are o energie semnificativă de radiație b și este folosit în studiile chimice și biochimice ca un atom etichetat.
Proprietăți fizice. Elementul F. există sub forma mai multor modificări alotropice, dintre care principalul este alb, roșu și negru. White F. - o substanță cerată, transparentă, cu miros caracteristic, este formată prin condensarea lui F. F. White F. în prezența impurităților - urme de arsenic roșu F., fier, etc. - vopsite în galben, astfel încât albul comercial F se numește galben. Există două forme de formă albă a - și b -. Modificarea a este un cristal al sistemului cubic (a = 18,5 å); densitate de 1,828 g / cm 3. t punct de topire 44,1 ° C, t încălzite 280,5 ° C, căldura de topire de minimum 2,5 kJ / mol p 4 (0,6 kcal / mol p 4), căldura de vaporizare a 58.6 kJ / p 4 mol (14,0 kcal / mol p 4), presiunea vaporilor la 25 ° C 5,7 n / m 2 (0,043 mm Hg. v.). Coeficientul de dilatare liniară în intervalul de temperaturi de la 0 la 44 ° C este 12,4. 10 -4, conductivitate termică 0,56 W / (m K) [1,1366. 10 -3 cal / (vezi sec. ° C)] la 25 ° C. Proprietăți electrice „F. similare alb la dielectricilor: bandgap de aproximativ 2,1 eV, rezistivitatea 1,54. 10 11 ohm. cm, diamagnetic, susceptibilitatea magnetică specifică este de 0,86. 10 -6. Brinell 6 MN / m 2 (0,6 kgf / mm2). o forma p F. alb solubil în sulfură de carbon, mai rău - în amoniac lichid, benzen, tetraclorură de carbon etc. Când. - 76,9 ° C și o presiune de 0,1 MN / m 2 (1 kgf / cm2), o forma a trece într-o formă B în stare joasă (densitate 1,88 g / cm3). Cu presiunea în creștere la 1200 MN / m 2 (12 mii. Kgf / cm2) de tranziție are loc la 64,5 ° C b-forme - cristale cu birefringență, structura lor nu este stabilită definitiv. Alb F. 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 de 3,3 x 10 -4%.). Alb F. încălzire fără acces de aer 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, t mp de 585-610 ° C, sub o presiune de mai multe zeci de atmosfere, temperatura de sublimare a 416-423 ° C, o rezistivitate de la 10 la 9 la 14 octombrie ohmi. a se vedea Red F. în aer nu auto-aprinde; până la o temperatură de 240-250 ° C, dar se aprinde spontan prin frecare sau impact; 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 lichidul alb este încălzit la 200-220 ° C sub presiune (1,2-1,7). 10 3 MN / m2 [(12-17). 10 3 kgf / cm2], se formează negru F. Această transformare poate fi efectuată fără presiune, dar în prezența mercurului și a unei mici cantități de cristale de fermentație neagră (semințe) la 370 ° C timp de 8 zile. Negrul F. reprezintă cristale de structură rombică (a = 3,31 å, b = 4,38 å, c = 10,50 å), grilajul este construit din straturi fibroase cu caracteristica aranjamentului piramidal F. de atomi, densitate 2,69 g / cm3 tp aproximativ 1000 ° C sub o presiune de 1,8. 10 3 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 ohmi. cm, coeficientul de rezistență electrică este 0,0077, diamagnetic, iar susceptibilitatea magnetică specifică este de 0,27. 10 -6. Atunci 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.
Raza atomică F. 1.34 å, raze ionice: p 5 + 0,35 å, p 3 + 0,44 å, p 3-1,86 å.
Proprietăți chimice. F. atom configurație electronică exterior 3 s 02 martie p 3, compuși în stare de oxidare cel mai tipic +5, +3, și - 3. Ca azot, F. în covalente în principal compuși. Compușii ionici, asemănători fosforilor na 3 p, ca 3 p 2 sunt foarte mici. Spre deosebire de azot, FA are 3 d-orbitale libere cu energii destul de joase, 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. Atunci când este arsă într-un exces de oxigen F. format pentaoxid p 4 10 o (sau p o 2 5) cu o deficiență - în principal, trioxidul p 4 6 o (sau p o 2 3). au dovedit spectroscopic existența în perechi p 4 p o 4 7. 8 o, p o 2 6. po oxizi și colab., fosfor. Pyatokis FA este obținut la scară industrială prin arderea FA elementară în exces de aer uscat. Ulterior p o 4 10 hidratării produce orto (H 3 PO 4) și poli (n + H 2 p o n 3 n + 1) acizi fosforici. În plus, F. formează acid fosforos 3 h po 3. Acid hipofosforic 4 h p o 2 6 h și acid hipofosforos 2. 3 po și peracid: nadfosfornuyu 4 h o p 2 și 8 h mononadfosfornuyu 3 po 5 sunt utilizate pe scară largă sare acizi fosforici (fosfați), într-un grad mai scăzut - fosfit și hipofosfit.
F. se conectează direct la toți halogenii cu eliberarea unei cantități mari de căldură și trihalogenuri formare (px 3. în care X - halogen), pentahalogenură (px 5) și oxihalogenuri (de exemplu, pox 3). F. Când fuzionat cu sulf sub 100 ° C formează soluții solide pe baza AF și sulf și peste 100 ° C, reacția exotermă a formării sulfurilor de cristaline p p 3. 4 s 4 s 4 s p 5. 7. 10 p s 4 din care numai p 4 s 5 se descompune când este încălzit peste 200 ° C prin p 4 s 3 și p 4 s 7. Restul se topește fără descompunere. Oxosulfurile de fosfor sunt cunoscute: p 2 o 3 s 2. p 2 o 3 s 3. p 4 o 4 s 3. p 6 o 10 s 5 și p 4 o 4 s 3. F este mai puțin capabil să formeze compuși decât azotul cu hidrogen. Hidrofosfina fosforică ph 3 și difosfina p 2 h 4 pot fi obținute numai indirect. Sunt cunoscute nitrurile pn, p 2 n 3 din compușii azotului și azotului P 3 n 5 sunt substanțe solide, stabile din punct de vedere chimic, obținute prin trecerea azotului prin vapori prin arcul electric; halogenuri de fosfonitril polimerice - (pnx2) n (de exemplu clorură de polifosfonitril) obținute prin reacția pentahalidelor cu amoniac în diferite condiții; amidoimidofosfații - compuși, de regulă, polimeri, conținând împreună legături P-O-P P-nh-P.
F. formează numeroși compuși organofosforici.
Noțiuni de bază. producerea de FA elementar se realizează prin reducerea electrotermală a fosfaturilor naturale (apatite sau fosforite) la 1400-1600 ° C cu cocs în prezența silicei (nisip de cuart):
2ca 3 (po 4) 2 + 10c + n sio 2 = p 4 + 10co + 6cao. n sio 2
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. În zgură silicați și oxizi de aluminiu, magneziu, fier și altele în mișcare. Impurități și fosforul (fe 2 p, FEP, fe 3 p), care este format prin reacția unei porțiuni a fierului redus F. Ferofosfor și dizolvate în ea cantități mici mangan fosfură și colab., ca metalele sunt îndepărtate din stocarea electrică pentru utilizare ulterioară în producția de oțeluri speciale.
Vapori ieșirea din cuptor F., împreună cu produse secundare gazoase și impurități volatile (co, sif 4. ph 3. vapori de apă, produse de piroliză ale impurităților organice și alte taxe.) La o temperatură de 250-350 ° C După purificarea din praf, gazele care conțin fosfor sunt trimise la unitățile de condensare în care se colectează sub apă apă albă tehnică lichidă 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 la 2500-3000 ° C, adică. E. peste temperatura de disociere a fosfaților naturali și a gazelor reducătoare (de exemplu, metan) utilizate 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. Introducere la 1% F. crește rezistența termică a aliajelor, cum ar fi Fehral, hromal. F. face parte din unele bronzuri, t. crește fluiditatea și rezistența la abraziune. fosfuri metalice, precum și anumite nemetalelor (B, Si, ca și altele asemenea) sunt folosite 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, precum și utilizate ca aditivi în lubrifianți și combustibili.
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 biogene, necesare pentru viața tuturor organismelor. Prezent în celule ca orto- și pirofosforic și derivații acestora, precum și o parte a nucleotidelor vii. fosfoproteidov acid nucleic, fosfolipide, esterii fosforici ai carbohidraților, coenzime și multe altele. compuși organici. Datorită particularităților structurii chimice F. atomi, cum ar fi atomi de sulf capabili să formeze un compus bogat de mare energie, în racordurile; adenozin trifosfat (ATP), creatina fosfat și altele. În procesul de evoluție biologică, și anume compuși fosforici devin majore, păstrători universale de informații genetice și energetice transportatorii în toate sistemele vii. Et al. F. compuși rol important în organism constă în faptul că atașarea enzimatică a fragmentului de fosforil diferiților compuși organici (fosforilare) servește ca un „pass“ pentru participarea la metabolismul, și invers, scindarea reziduului fosforil (defosforilare) exclude acești compuși din schimb activ. Enzimele metabolismului lui F. sunt kinaze. 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 fosfororganici care au acțiune anticholinesterază sunt foarte toxici. 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 durere în regiunea epigastrică, hipocondru drept, icter. Pentru intoxicații cronice sunt caracterizate prin inflamarea membranelor mucoase ale tractului respirator superior, simptome de hepatită toxică, violarea metabolismului calciului (osteoporoza, casante, uneori necroza osului, cel mai des - in maxilarul 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, etc. In caz de arsuri ale pielii. - Tratati 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.
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: