- Descoperirea fosforului
- Obținerea de fosfor
- Distribuția fosforului în natură
- Proprietăți fizice
- Proprietăți chimice
- Structura atomului de fosfor
Comerciantul din Hamburg, Hennig Brand, sperând să-și corecteze afacerile financiare și să evite ruina completă, a decis să-și încerce norocul în alchimie. Încerca să găsească o "piatră filozofală". care ar fi făcut posibilă transformarea metalelor de bază în aur. G. Brandu a venit un săpun cu adevărat fericit pentru a efectua un experiment cu urină. După ce sa evaporat aproape uscat, Brande a lăsat substanța rămasă cu cărbune și nisip și s-a încălzit într-un retort fără acces la aer. Ca urmare, el a primit o substanță nouă, care are o proprietate uimitoare - să strălucească în întuneric.
Astfel, în 1669 a fost descoperit fosforul, care joacă un rol deosebit de important în natura vie.
G. Brand nu a fost lent să profite de proprietatea neobișnuită a noii substanțe și a început să demonstreze fosforului luminos persoanelor nobile pentru o recompensă destul de mare. Tot ce a intrat în contact cu fosforul a dobândit capacitatea de a străluci. G. Brand a folosit inteligent interesul mare al oamenilor de știință și publicului larg pentru fosfor și a început să-l vândă la un preț care depășea chiar și valoarea aurului. Marca păstra în cea mai strictă secreție metoda de obținere a fosforului. Nici unul dintre ceilalți alchimiști nu putea pătrunde în laboratorul său și, prin urmare, mulți dintre ei au început să facă diverse experimente, încercând să descopere calea obținerii unei substanțe stralucitoare.
În curând reteta de a face "foc rece" a devenit cunoscută I. Kunkel și K. Kirchmeir, iar în 1680 secretul obținerii fosforului a fost descoperit în Anglia de faimosul chimist R. Boyle. După moartea lui Boyle, elevul său, germanul A. Hankwitz, care a făcut unele îmbunătățiri în metoda de obținere a fosforului, și-a stabilit producția. Este interesant faptul că A. Gankvits, în ciuda muncii sale lungi cu fosfor și experimente foarte periculoase cu el, a trăit până la vârsta de optzeci de ani. El a supraviețuit celor trei fii și tuturor celor care au participat la lucrări referitoare la istoricul fosforului.
Prețul fosforului de la descoperirea sa de către I. Kunkel și R. Boyle a început să scadă rapid și, în cele din urmă, moștenitorii descoperirilor au început să se familiarizeze cu secretul obținerii fosforului pentru 10 taler.
Fosforul din industrie este derivat din fosfatul de calciu Ca 3 (PO 4) 2. Acesta este izolat din fosforit și fluorapatit. Metoda de preparare se bazează pe reducerea Ca3 (PO4) 2 la fosfor.
Ca un reducător al compușilor fosforului, se utilizează cocsul (carbonul). Pentru compușii de calciu de legare în sistemul de reacție s-a adăugat nisip de cuart SiO 2. Procesul se realizează în cuptoare electrice (menționate fabricarea electrotermică). Reacția se desfășoară conform ecuației:
2Ca3 (PO4) 2 + 6Si02 + 10C = 6CaSi03 + P4 + 10CO
Produsul de reacție este fosfor alb. Din cauza prezenței impurităților, fosforul tehnic este galben, deci în industrie se numește fosfor galben.
Distribuția fosforului în natură
Există multe descoperiri minunate în istoria chimiei cu fosfor. Cu toate acestea, doar un secol după descoperirea fosforului a trecut din lumea comerțului și a profitului în lumea științei. Numai un eveniment în această perioadă lungă poate fi atribuit științei reale și este asociat cu 1715 când Gensing a descoperit fosforul în țesutul cerebral. Aceasta a fost ulterior pentru afirmația "Fără fosfor nu există niciun gând."
Yu Gang în 1769 a găsit fosfor în oase, iar doi ani mai târziu celebrul chimist suedez K. Scheele a arătat că oasele sunt compuse în principal din fosfat de calciu, și un procedeu pentru producerea de fosfor din cenușa produsă în timpul arderii oaselor.
Fosforul nu este inferior azotului în importanța sa. Participă la marele ciclu natural de substanțe și, dacă nu există fosfor, lumea plantelor și a animalelor ar fi destul de diferită. Cu toate acestea, fosforul are loc în condiții naturale, nu atât de des, și reprezintă doar 0,08% din masa crustă a pământului. Prin distribuție, se situează pe locul al treisprezecelea printre alte elemente. Este interesant de observat că în organismul uman, fosforul reprezintă aproximativ 1,16%. Dintre acestea, 2/3 reprezintă țesutul osos, aproximativ 0,25% pentru mușchi și aproximativ 0,4% pentru țesutul nervos.
Fosforul se găsește în natură numai sub formă de săruri ale acidului fosforic, în principal, fosforit 3 Ca3 (PO4) 2 * Ca (OH) 2 și 3 apatita Ca3 (PO4) 2 * Ca (F. CI) 2. Numai în unele câmp a găsit fosfați de fier vivianit (minereu de fier albastru) Fe 3 (PO 4) 2 * 8 H 2 O. aluminiu, de exemplu wavellite 3 Al 2 O 3 * 2 P 2 O 5 * 12 H 2 O. și pământurile rare. Compușii acidului fosforic formează o parte esențială a organismelor vegetale și animale. O parte a acidului fosforic este legată în ele sub formă de compuși organici, de exemplu în gălbenușul de ou și în substanța creierului - sub formă de lecitine.
Fosforul este rar întâlnit în cantități mari și, în ansamblu, trebuie atribuit elementelor împrăștiate. În forma sa liberă nu se găsește în natură, deoarece este ușor oxidat, dar este conținut în multe minerale. Cele mai importante dintre acestea sunt fluorapatitele, hidroxilapatita, fosforitul. Vavianitul, monazitul, ambligonitul, trifilitul și cantitățile foarte limitate de xenotit și torburnit apar mai puțin frecvent.
În ceea ce privește mineralele fosforice, ele sunt împărțite în primar și secundar. Printre cele primare, apatiții sunt cei mai obișnuiți, în principal de roci de origine magmatică. Compoziția chimică a apatitei este fosfatul de calciu, care conține o anumită cantitate de fluorură și clorură de calciu. Aceasta determină existența mineralelor de fluorapatită și clorapatită. Acestea conțin de la 5 până la 36% P 2 O 5. De obicei, aceste minerale se găsesc în majoritatea cazurilor în zona magmelor, dar nu rareori se găsesc în locuri unde rocile igneous vin în contact cu rocile sedimentare. Dintre depozitele cunoscute de fosfat, cele mai semnificative sunt Norvegia și Brazilia.
Fosfina și difosfina sunt rare în natură și de multe ori trebuie să se ocupe de compușii cu fosfor, cum ar fi fosforiturile. Fosforii - fosfații organici joacă un rol deosebit de important în agricultură. Pe insulele Oceanului Pacific, în Chile și Peru, ele se formează pe baza excrementelor de pasăre - guano, care în climatul uscat este acumulat de straturi puternice, adesea depășind o sută de metri. Formarea fosforiturilor poate fi, de asemenea, asociată cu catastrofe geologice,
de exemplu, cu perioada glaciară, când moartea animalelor era de natură masivă. Procese similare sunt posibile și în ocean în moartea în masă a faunei marine. Fosforul din reziduurile organice este asimilat parțial de plante, dar se dizolvă practic în apa de mare, trece în forme minerale. Apa de mare conține fosfați în cantități destul de mari - 100-200 mg / m 3. Cu anumite modificări chimice, fosfații pot precipita și acumula pe fund. Și când fundul mării este ridicat în anumite perioade geologice, depozitele de fosforite se găsesc pe uscat. În mod similar, s-ar putea să se formeze fosforiturile unui depozit fosforit intern mare lângă Kara-Tau din Kazahstan. Există fosforite în suburbii.
Fosforul există în multe modificări. Cu toate acestea, "multiplicitatea" fosforului poate fi redusă la trei tipuri principale: alb, roșu și negru.
Fosforul alb este obținut în stare solidă prin răcirea rapidă a vaporilor de fosfor; densitatea sa este de 1,83 g / cm3. Căldura de fuziune a fosforului alb este de 0,6 kcal. și căldura de evaporare de 12 kcal (per mol de P4). În forma sa pură, fosforul alb este complet incolor și transparent; Este de obicei vândut în betisoare, care sunt ușor de tăiat cu un cuțit. Această operație trebuie efectuată sub apă (de preferință la 20-25 ° C), deoarece atunci când se taie în aer, fosforul se poate aprinde din frecare. În frig, fosforul alb este fragil, dar la o temperatură mai mare de 15 ° C devine moale.
În aer, fosforul alb se oxidează foarte rapid și strălucește în întuneric. De aici și numele "fosfor", care în traducerea din greacă înseamnă "lumină". Chiar și cu încălzire redusă, pentru care este suficientă frecare, fosforul se aprinde și arde, eliberând o cantitate mare de căldură. El arde o flacără albă gălbui, formând un pentoxid: 2 P + 5/2 O 2 = P 2 O 5 + 370 kcal. Fosforul se poate aprinde, de asemenea, în aer datorită eliberării căldurii în timpul oxidării. Pentru a proteja fosforul alb de oxidare, acesta este depozitat sub apă. În apă, fosforul alb este insolubil; se dizolvă rapid în disulfură de carbon. Solubilitatea sa în disulfură de carbon este excepțional de mare (de ordinul a 10: 1 în condiții normale).
Fosforul alb este o otravă puternică. O doză de 0,1 g este letală pentru oameni.
Dacă fosforul alb este încălzit mult timp fără acces la aer la o temperatură de 250-300 ° C, acesta se transformă într-o altă interacțiune cu fosfor, având o culoare violet roșu și se numește fosfor roșu. Aceeași transformare are loc, dar numai foarte încet, sub influența luminii.
fosfor Red are proprietăți foarte diferite, de la alb: el este oxidat lent în aer, strălucește în întuneric, iluminate numai atunci când o temperatură de 260 ° C, nu este solubil în sulfură de carbon și non-otrăvitoare. Densitatea fosforului roșu este de 2,0-2,4 g / cm3. Valoarea densității variabile se datorează faptului că fosforul roșu este alcătuit din mai multe forme.
Cu încălzire puternică, fosforul roșu, fără topire, se evaporă (sublimat). Atunci când vaporii se răcesc, se obține fosfor alb.
Fosforul negru este format din alb când este încălzit la 200-220 ° C sub presiune foarte înaltă. Se pare ca aspectul grafitului este gras la atingere si mai greu decat alte modificari; densitatea sa este de 2,7 g / m 3. Fosforul negru are o conductivitate semiconductoare (cu un decalaj de bandă de 0,33 V). Sub presiune de 18 mii atm. Fosforul negru se topește la aproximativ 1000 o C, iar sub presiune doar vaporii de peste 550 o C devin violeți.
1. Combinația de fosfor cu hidrogen și halogeni. Cu hidrogen, fosforul formează hidrogen fosforic gazos sau fosfină, PH 3. Acesta poate fi obținut prin fierberea fierului alb cu o soluție alcalină sau prin acțiunea acidului clorhidric pe fosfat de calciu Ca3P2.
Structura atomului de fosfor
Structura stratului de electroni extern al atomului de fosfor 3 s 2 p 3
Energia de ionizare a unui atom, eV 10.49.
Electronegativitate relativă 2.2.
Încărcarea nucleului atomului de fosfor este +15 (+15P)
Radiusul atomului, nm 0,13
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: