itthon › Kisülés › Hol található a foszfor a természetben? Foszfor és vegyületei – Tudáshipermarket

Hol található a foszfor a természetben? Foszfor és vegyületei – Tudáshipermarket

>> Kémia: Foszfor és vegyületei

Az atomok szerkezete és tulajdonságai . A periódusos rendszer V. csoportjának fő alcsoportjának a nitrogén után következő képviselője a foszfor R nemfémes elem. Az atomok a nitrogénatomokhoz képest nagyobb sugarúak, alacsonyabb elektronegativitási értékkel és ezáltal kifejezettebb redukáló tulajdonságokkal rendelkeznek. A foszforatom -3 oxidációs állapotú vegyületek kevésbé gyakoriak, mint a nitrogéneké (csak foszfidokban - foszforvegyületek fémekkel, például Ca3P2, Na3P). Gyakrabban a foszfor +5 oxidációs állapotot mutat a vegyületekben. De a hidrogénnel alkotott vegyülete - foszfin PH3 - ritka eset, amikor a különböző elemek atomjai közötti kovalens kötés nem poláris, mivel a foszfor és a hidrogén elektronegativitása közel azonos értékű.

A foszfor egyszerű anyag. A foszfor kémiai elem számos allotróp módosulatot képez. Ezek közül már ismer két egyszerű anyagot: a fehér foszfort és a vörös foszfort.

A fehér foszfornak van egy molekuláris kristályrácsa, amely P4 molekulákból áll. Vízben oldhatatlan, szén-diszulfidban oldódik. Levegőn könnyen oxidálódik, sőt por formájában meggyullad.

A fehér foszfor nagyon mérgező. Különleges tulajdonsága, hogy oxidációja miatt a sötétben világít. Víz alatt tárolják.

A vörös foszfor sötét karmazsin színű por. Nem oldódik sem vízben, sem szén-diszulfidban. Levegőn lassan oxidálódik és nem gyullad spontán módon. Nem mérgező és nem világít a sötétben.

Ha a vörösfoszfort vattapamaccsal lezárt kémcsőben hevítjük, fehér foszforrá alakul (tömény gőzök), és ha a tampont kihúzzuk, fehér foszfor villan fel a levegőben (35. ábra). Ez a kísérlet a fehér foszfor gyúlékonyságát mutatja.

A vörös és a fehér foszfor kémiai tulajdonságai hasonlóak, de a fehér foszfor kémiailag aktívabb. Tehát mindkettő, ahogy az a nemfémekhez illik, kölcsönhatásba lép a fémekkel, és foszfidokat képez:

A fehér foszfor spontán meggyullad a levegőben, míg a vörös foszfor meggyújtáskor ég. Mindkét esetben foszfor-oxid képződik, amely sűrű fehér füst formájában szabadul fel:

4P + 502 = 2P205

Rizs. 35. Kísérlet, amely szemlélteti a vörös foszfor fehérré való átalakulását

A foszfor nem reagál közvetlenül a hidrogénnel, a PH3 foszfint közvetve nyerhetjük, például foszfidokból:

Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3

Foszfin- nagyon mérgező, kellemetlen szagú gáz. Levegőn könnyen gyúlékony. A foszfinnak ez a tulajdonsága magyarázza a mocsári fogak megjelenését.

Foszforvegyületek . Amikor a foszfin vagy a foszfor ég, amint azt már tudja, P205 foszfor-oxid képződik - fehér, higroszkópos por. Ez egy tipikus savas oxid, amely a savas oxidok összes tulajdonságával rendelkezik.

A foszfor-oxid a H3P04 foszforsavnak felel meg. Szilárd átlátszó kristályos anyag, vízben bármilyen arányban jól oldódik. Hárombázisú savként a H3P04 három sósorozatot képez:

közepes sók vagy foszfátok, például Ca3(PO4)2, amelyek vízben oldhatatlanok, kivéve az alkálifém-foszfátokat;

savas sók - dihidrogén-foszfátok, például Ca(H2P04)2, amelyek többsége vízben jól oldódik;

savas sók - hidrofoszfátok, például CaHPO4, amelyek vízben gyengén oldódnak (kivéve a nátrium-, kálium- és ammónium-foszfátokat), azaz az oldhatóságban a foszfátok és a hidrofoszfátok között köztes helyet foglalnak el.

A természetben a foszfor nem fordul elő szabad formában - csak vegyületek formájában. A legfontosabb természetes foszforvegyületek a foszforitok és az apatitok ásványi anyagok. Tömegük kalcium-foszfát Ca3(P04)2, amelyből iparilag nyerik a foszfort.

A foszfor biológiai jelentősége. A foszfor az emberi, állati és növényi szervezetek szöveteinek állandó összetevője. Az emberi szervezetben a foszfor nagy része kalciumhoz kötődik. A csontváz felépítéséhez a gyermeknek annyi foszforra van szüksége, mint kalciumra. A csontokon kívül a foszfor megtalálható az ideg- és agyszövetekben, a vérben és a tejben. A növényekben, akárcsak az állatokban, a foszfor a fehérjék része.

A táplálékkal, főleg tojással, hússal, tejjel és kenyérrel az emberi szervezetbe kerülő foszforból épül fel az ATP - adenozin-trifoszforsav, amely energiagyűjtőként és -hordozóként szolgál, valamint nukleinsavak - DNS és RNS, amelyek továbbítják a a test örökletes tulajdonságai. Az ATP-t legintenzívebben a szervezet aktívan működő szervei fogyasztják: máj, izmok, agy. Nem hiába nevezte a híres ásványkutató, a geokémia tudományának egyik alapítója, A. E. Fersman akadémikus a foszfort „az élet és a gondolkodás elemének”.

Mint már említettük, a foszfor a természetben a talajban található (vagy a természetes vizekben oldott) vegyületek formájában létezik. A foszfort a növények vonják ki a talajból, az állatok pedig növényi táplálékból nyerik a foszfort. A növényi és állati szervezetek halála után a foszfor visszatér a talajba. Így megy végbe a foszfor körforgása a természetben (36. ábra).

A foszfor és vegyületeinek alkalmazása . A vörös foszforból gyufát és foszforsavat állítanak elő, amelyből viszont foszfátműtrágyákat és takarmány-adalékanyagokat állítanak elő az állatok számára. Ezenkívül a foszfort peszticidek előállítására használják (emlékezzünk a diklórfosz-, klorofosz-, stb. dobozokra).

A foszfor felfedezése . A foszfort G. Brand német alkimista fedezte fel 1669-ben, és a nevét a sötétben világító képességéről kapta (görög foszfor – világító).

1. A foszfor allotrópiája: fehér foszfor, vörös foszfor.

2. A foszfor tulajdonságai: foszfidok, foszfinok, foszfor-oxidok képződése (V).

3. A foszforsav és sóinak három sorozata: foszfátok, hidrogén-foszfátok és dihidrogén-foszfátok.

4. A foszfor biológiai jelentősége (kalcium-foszfát, ATP, DNS és RNS).

5. A foszfor és vegyületeinek alkalmazása.

Írja fel háromféle nátrium- és foszforsavsó képletét, nevezze meg őket, és írja le disszociációs egyenleteiket!

Írja fel azokat a reakcióegyenleteket, amelyek segítségével végrehajthatja a következő transzformációkat:

P -> Mg3P2 -> PH3 -> P205 -> H3P04 -> Ca3(P04)2

Az óra tartalma leckejegyzetek keretóra prezentációgyorsítási módszerek támogatása interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önellenőrző műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések szónoki kérdések a tanulóktól Illusztrációk audio, videoklippek és multimédia fényképek, képek, grafikák, táblázatok, diagramok, humor, anekdoták, viccek, képregények, példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők absztraktokat cikkek trükkök a kíváncsi kiságyak tankönyvek alap- és kiegészítő szótár egyéb Tankönyvek és leckék javításaa tankönyv hibáinak javítása egy töredék frissítése a tankönyvben, innováció elemei a leckében, az elavult ismeretek újakkal való helyettesítése Csak tanároknak tökéletes leckék naptári terv az évre, módszertani ajánlások, vitaprogramok Integrált leckék

Foszfor és vegyületei

Bevezetés

I. fejezet A foszfor mint elem és mint egyszerű anyag

1.1. Foszfor a természetben

1.2. Fizikai tulajdonságok

1.3. Kémiai tulajdonságok

1.4. Nyugta

1.5. Alkalmazás

fejezet II. Foszforvegyületek

2.1. Oxidok

2.2. Savak és sóik

2.3. Foszfin

fejezet III. Foszfor műtrágyák

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

A foszfor (lat. Phosphorus) P a Mengyelejev-féle periodikus rendszer V. csoportjába tartozó kémiai elem, 15-ös rendszám, 30,973762(4) atomtömeg. Tekintsük a foszfor atom szerkezetét. A foszforatom külső energiaszintje öt elektront tartalmaz. Grafikailag így néz ki:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3d 0

1699-ben a hamburgi alkimista H. Brand egy „bölcsek kövét” keresve, amely állítólag képes nem nemesfémeket arannyá alakítani, amikor szénnel és homokkal elpárologtatta a vizeletet, fehér viaszszerű anyagot izolált, amely ragyogni tudott.

A "foszfor" név görög eredetű. „phos” – fény és „phoros” – hordozó. Oroszországban a „foszfor” kifejezést 1746-ban vezette be M.V. Lomonoszov.

A fő foszforvegyületek közé tartoznak az oxidok, savak és sóik (foszfátok, dihidrogén-foszfátok, hidrogén-foszfátok, foszfidok, foszfitok).

A műtrágyákban sok foszfortartalmú anyag található. Az ilyen műtrágyákat foszforműtrágyáknak nevezik.

Fejezet én A foszfor mint elem és mint egyszerű anyag

1.1 Foszfor a természetben

A foszfor az egyik gyakori elem. A földkéreg teljes tartalma körülbelül 0,08%. Könnyű oxidációja miatt a foszfor a természetben csak vegyületek formájában fordul elő. A fő foszfor-ásványok a foszforitok és az apatitok, utóbbiak közül a fluorapatit 3Ca 3 (PO 4) 2 CaF 2 a leggyakoribb. A foszforitok elterjedtek az Urálban, a Volga-vidéken, Szibériában, Kazahsztánban, Észtországban és Fehéroroszországban. Az apatit legnagyobb lelőhelyei a Kola-félszigeten találhatók.

A foszfor az élő szervezetek nélkülözhetetlen eleme. Csontokban, izmokban, agyszövetekben és idegekben van jelen. Az ATP-molekulák foszfor-adenozin-trifoszforsavból épülnek fel (az ATP energiagyűjtő és -hordozó). A felnőtt emberi szervezet átlagosan körülbelül 4,5 kg foszfort tartalmaz, főként kalciummal kombinálva.

A foszfor a növényekben is megtalálható.

A természetes foszfor csak egy stabil 31 R izotópból áll. Ma a foszfor hat radioaktív izotópja ismert.

1.2 Fizikai tulajdonságok

A foszfornak számos allotróp módosulata van - fehér, vörös, fekete, barna, ibolya foszfor stb. Ezek közül az első három a leginkább tanulmányozott.

Fehér foszfor- színtelen, sárgás árnyalatú kristályos anyag, amely a sötétben világít. Sűrűsége 1,83 g/cm3. Vízben oldhatatlan, szén-diszulfidban oldódik. Jellegzetes fokhagyma illata van. Olvadáspont 44°C, öngyulladási hőmérséklet 40°C. A fehér foszfor oxidáció elleni védelme érdekében víz alatt, sötétben tárolják (fényben vörös foszforrá alakul). A hidegben a fehér foszfor törékeny, 15°C feletti hőmérsékleten megpuhul, késsel vágható.

A fehér foszfor molekuláinak kristályrácsa van, amelynek csomópontjaiban tetraéder alakú P 4 molekulák találhatók.

Minden foszforatom három σ kötéssel kapcsolódik a másik három atomhoz.

A fehér foszfor mérgező, és nehezen gyógyuló égési sérüléseket okoz.

Vörös foszfor– sötétvörös színű, szagtalan, vízben és szén-diszulfidban nem oldódó, nem világít porszerű anyag. Gyulladási hőmérséklet 260°C, sűrűség 2,3 g/cm 3 . A vörös foszfor számos allotróp módosulat keveréke, amelyek színükben különböznek (a skarláttól a liláig). A vörösfoszfor tulajdonságai a termelés körülményeitől függenek. Nem mérgező.

Fekete foszforÚgy néz ki, mint a grafit, tapintásra zsíros, és félvezető tulajdonságokkal rendelkezik. Sűrűsége 2,7 g/cm3.

A vörös és a fekete foszfor atomi kristályrácsot tartalmaz.

1.3 Kémiai tulajdonságok

A foszfor nemfém. Vegyületekben általában +5, ritkábban +3 és –3 oxidációs állapotot mutat (csak foszfidokban).

A fehér foszforral könnyebben reagálhatunk, mint a vörös foszforral.

I. Kölcsönhatás egyszerű anyagokkal.

1. Kölcsönhatás halogénekkel:

2P + 3Cl 2 = 2PCl 3 (foszfor(III)-klorid),

PCl 3 + Cl 2 = PCl 5 (foszfor (V)-klorid).

2. Kölcsönhatás nem fémekkel:

2P + 3S = P 2 S 3 (foszfor (III)-szulfid.

3. Kölcsönhatás fémekkel:

2P + 3Ca = Ca 3 P 2 (kalcium-foszfid).

4. Kölcsönhatás oxigénnel:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 (foszfor(V)-oxid, foszforsav-anhidrid).

II. Kölcsönhatás összetett anyagokkal.

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO.

1.4 Nyugta

A foszfort zúzott foszforitokból és apatitokból nyerik, ez utóbbiakat szénnel és homokkal keverik össze és kemencében 1500°C-on kalcinálják:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2

6CaSiO3 + P4 + 10CO.

A foszfor gőz formájában szabadul fel, amely a víz alatt a tartályban lecsapódik, fehér foszfort képezve.

250-300°C-ra melegítve levegő bejutása nélkül a fehér foszfor vörössé válik.

A feketefoszfort a fehérfoszfor nagyon magas nyomáson (200 °C és 1200 MPa) történő hosszan tartó melegítésével állítják elő.

1.5 Alkalmazás

A vörös foszfort gyufagyártáshoz használják (lásd a képet). A gyufásdoboz oldalfelületére felvitt keverék része. A gyufafej fő alkotóeleme a Berthollet-só KClO 3 . A gyufafejnek a kenőanyaggal szembeni súrlódása miatt a levegőben lévő foszforszemcsék meggyulladnak. A foszfor oxidációs reakciója következtében hő szabadul fel, ami a Berthollet-só bomlásához vezet.

KCl+.

A keletkező oxigén segít meggyújtani a gyufafejet.

A foszfort a kohászatban használják. Vezetők gyártására használják, és egyes fémes anyagok, például ónbronzok alkotóeleme.

A foszfort foszforsav és peszticidek (diklórfosz, klorofosz stb.) előállításához is használják.

A fehér foszfort füstszűrők készítésére használják, mivel égésénél fehér füst keletkezik.

Fejezet II . Foszforvegyületek

2.1 Oxidok

A foszfor számos oxidot képez. Ezek közül a legfontosabbak a foszfor-oxid (V) P 4 O 10 és a foszfor-oxid (III) P 4 O 6. Képleteiket gyakran egyszerűsített formában írják - P 2 O 5 és P 2 O 3. Ezen oxidok szerkezete megtartja a foszforatomok tetraéderes elrendezését.

Foszfor-oxid(III) P 4 O 6 viaszos kristályos massza, amely 22,5 °C-on megolvad és színtelen folyadékká alakul. Mérgező.

Hideg vízben oldva foszforsavat képez:

P 4 O 6 + 6 H 2 O = 4H 3 PO 3,

és ha lúgokkal reagál - a megfelelő sók (foszfitok).

Erős redukálószer. Ha oxigénnel kölcsönhatásba lép, P 4 O 10-vé oxidálódik.

A foszfor(III)-oxidot a fehér foszfor oxigén hiányában történő oxidációjával állítják elő.

Foszfor-oxid(V) P 4 O 10 – fehér kristályos por. Szublimációs hőmérséklet 36°C. Számos módosítása van, amelyek közül az egyik (az úgynevezett illékony) P 4 O 10 összetételű. Ennek a módosításnak a kristályrácsát gyenge intermolekuláris erők által egymással összekapcsolt P 4 O 10 molekulák alkotják, amelyek melegítés hatására könnyen feltörnek. Innen ered ennek a fajtának a volatilitása. Más módosítások polimerek. A PO 4 tetraéderek végtelen rétegei alkotják.

Amikor a P 4 O 10 kölcsönhatásba lép a vízzel, foszforsav képződik:

P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4.

Mivel savas oxid, a P 4 O 10 reakcióba lép bázikus oxidokkal és hidroxidokkal.

A foszfor magas hőmérsékletű oxidációja során keletkezik oxigénfeleslegben (száraz levegő).

Kivételes higroszkópossága miatt a foszfor (V)-oxidot laboratóriumi és ipari technológiában használják szárító és víztelenítő szerként. Szárító hatásában minden más anyagot felülmúl. A kémiailag kötött vizet a vízmentes perklórsavból eltávolítják, így anhidridjét képezik:

4HClO4 + P4O10 = (HPO3)4 + 2Cl2O7.

2.2 Savak és sóik

A) Foszforsav H3PO3. A vízmentes foszforsav H 3 PO 3 1,65 g/cm 3 sűrűségű kristályokat képez, amelyek olvadáspontja 74 °C.

Szerkezeti képlet:

A vízmentes H 3 PO 3 hevítésekor diszproporcionálási reakció (autooxidáció-öngyógyulás) megy végbe:

4H 3PO 3 = PH 3 + 3H 3 PO 4.

Foszforsav sói - foszfitokat. Például K 3 PO 3 (kálium-foszfit) vagy Mg 3 (PO 3) 2 (magnézium-foszfit).

A H 3 PO 3 foszforsavat foszfor(III)-oxid vízben való feloldásával vagy foszfor(III)-klorid PCl 3 hidrolízisével állítják elő:

РCl 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HCl.

b) Foszforsav (ortofoszforsav) H 3 PO 4 .

A vízmentes foszforsav világos átlátszó kristályokként jelenik meg, amelyek szobahőmérsékleten diffundálnak a levegőben. Olvadáspont: 42,35 °C. A foszforsav vízzel bármilyen koncentrációjú oldatot képez.

Bevezetés

I. fejezet A foszfor mint elem és mint egyszerű anyag

1.1. Foszfor a természetben

1.2. Fizikai tulajdonságok

1.3. Kémiai tulajdonságok

1.4. Nyugta

1.5. Alkalmazás

fejezet II. Foszforvegyületek

2.1. Oxidok

2.2. Savak és sóik

2.3. Foszfin

fejezet III. Foszfor műtrágyák

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

1s22s22p63s23p33d0

A "foszfor" név görög eredetű. „phos” – fény és „phoros” – hordozó. Oroszországban a „foszfor” kifejezést 1746-ban vezette be M.V. Lomonoszov.

A fő foszforvegyületek közé tartoznak az oxidok, savak és sóik (foszfátok, dihidrogén-foszfátok, hidrogén-foszfátok, foszfidok, foszfitok).

A műtrágyákban sok foszfortartalmú anyag található. Az ilyen műtrágyákat foszforműtrágyáknak nevezik.

FejezeténA foszfor mint elem és mint egyszerű anyag

Foszfor a természetben

A foszfor az egyik gyakori elem. A földkéreg teljes tartalma körülbelül 0,08%. Könnyű oxidációja miatt a foszfor a természetben csak vegyületek formájában fordul elő. A fő foszfor ásványok a foszforitok és az apatitok, utóbbiak közül a fluorapatit 3Ca3(PO4)2 CaF2 a leggyakoribb. A foszforitok elterjedtek az Urálban, a Volga-vidéken, Szibériában, Kazahsztánban, Észtországban és Fehéroroszországban. Az apatit legnagyobb lelőhelyei a Kola-félszigeten találhatók.

A foszfor a növényekben is megtalálható.

A természetes foszfor egyetlen stabil izotópból áll, a 31P-ből. Ma a foszfor hat radioaktív izotópja ismert.

Fizikai tulajdonságok

A foszfornak számos allotróp módosulata van - fehér, vörös, fekete, barna, ibolya foszfor stb. Ezek közül az első három a leginkább tanulmányozott.

A fehér foszfor színtelen, sárgás árnyalatú kristályos anyag, amely a sötétben világít. Sűrűsége 1,83 g/cm3. Vízben oldhatatlan, szén-diszulfidban oldódik. Jellegzetes fokhagyma illata van. Olvadáspont 44°C, öngyulladási hőmérséklet 40°C. A fehér foszfor oxidáció elleni védelme érdekében víz alatt, sötétben tárolják (fényben vörös foszforrá alakul). A hidegben a fehér foszfor törékeny, 15°C feletti hőmérsékleten megpuhul, késsel vágható.

A fehér foszformolekulák kristályrácsot tartalmaznak, amelynek csomópontjaiban tetraéder alakú P4 molekulák találhatók.

Minden foszforatom három σ kötéssel kapcsolódik a másik három atomhoz.

A fehér foszfor mérgező, és nehezen gyógyuló égési sérüléseket okoz.

A vörös foszfor sötétvörös, szagtalan, porszerű anyag, amely nem oldódik vízben vagy szén-diszulfidban, és nem világít. Gyulladási hőmérséklet 260°C, sűrűség 2,3 g/cm3. A vörös foszfor számos allotróp módosulat keveréke, amelyek színükben különböznek (a skarláttól a liláig). A vörösfoszfor tulajdonságai a termelés körülményeitől függenek. Nem mérgező.

A fekete foszfor megjelenésében hasonlít a grafithoz, tapintásra zsíros, és félvezető tulajdonságokkal rendelkezik. Sűrűsége 2,7 g/cm3.

A vörös és a fekete foszfor atomi kristályrácsot tartalmaz.

Kémiai tulajdonságok

A foszfor nemfém. Vegyületekben általában +5, ritkábban +3 és –3 oxidációs állapotot mutat (csak foszfidokban).

A fehér foszforral könnyebben reagálhatunk, mint a vörös foszforral.

I. Kölcsönhatás egyszerű anyagokkal.

Kölcsönhatás halogénekkel:

2P + 3Cl2 = 2PCl3 (foszfor(III)-klorid),

PCl3 + Cl2 = PCl5 (foszfor(V)-klorid).

Kölcsönhatás nem fémekkel:

2P + 3S = P2S3 (foszfor(III)-szulfid).

Kölcsönhatás fémekkel:

2P + 3Ca = Ca3P2 (kalcium-foszfid).

Kölcsönhatás oxigénnel:

4P + 5O2 = 2P2O5 (foszfor(V)-oxid, foszfor-anhidrid).

II. Kölcsönhatás összetett anyagokkal.

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO.

Nyugta

A foszfort zúzott foszforitokból és apatitokból nyerik, ez utóbbiakat szénnel és homokkal keverik össze és kemencében 1500°C-on kalcinálják:

2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 6CaSiO3 + P4 + 10CO.

A foszfor gőz formájában szabadul fel, amely a víz alatt a tartályban lecsapódik, fehér foszfort képezve.

250-300°C-ra melegítve levegő bejutása nélkül a fehér foszfor vörössé válik.

A feketefoszfort a fehérfoszfor nagyon magas nyomáson (200 °C és 1200 MPa) történő hosszan tartó melegítésével állítják elő.

Alkalmazás

A vörös foszfort gyufagyártáshoz használják (lásd a képet). A gyufásdoboz oldalfelületére felvitt keverék része. A gyufafej fő alkotóeleme a Berthollet-só KClO3. A gyufafejnek a kenőanyaggal szembeni súrlódása miatt a levegőben lévő foszforszemcsék meggyulladnak. A foszfor oxidációs reakciója következtében hő szabadul fel, ami a Berthollet-só bomlásához vezet.

KClO3 KCl+.

A keletkező oxigén segít meggyújtani a gyufafejet.

A foszfort a kohászatban használják. Vezetők gyártására használják, és egyes fémes anyagok, például ónbronzok alkotóeleme.

A foszfort foszforsav és peszticidek (diklórfosz, klorofosz stb.) előállításához is használják.

A fehér foszfort füstszűrők készítésére használják, mivel égésénél fehér füst keletkezik.

FejezetII. Foszforvegyületek

2.1 Oxidok

A foszfor számos oxidot képez. Ezek közül a legfontosabbak a foszfor-oxid (V) P4O10 és a foszfor-oxid (III) P4O6. Képleteiket gyakran egyszerűsített formában írják - P2O5 és P2O3. Ezen oxidok szerkezete megtartja a foszforatomok tetraéderes elrendezését.

A P4O6 foszfor(III)-oxid viaszos kristályos massza, amely 22,5°C-on megolvad és színtelen folyadékká alakul. Mérgező.

Hideg vízben oldva foszforsavat képez:

P4O6 + 6H2O = 4H3PO3,

és ha lúgokkal reagál - a megfelelő sók (foszfitok).

Erős redukálószer. Amikor oxigénnel kölcsönhatásba lép, P4O10-vé oxidálódik.

A foszfor(III)-oxidot a fehér foszfor oxigén hiányában történő oxidációjával állítják elő.

A P4O10 foszfor (V)-oxid fehér kristályos por. Szublimációs hőmérséklet 36°C. Számos módosítása van, amelyek közül az egyik (az úgynevezett illékony) P4O10 összetételű. Ennek a módosításnak a kristályrácsát P4O10 molekulák alkotják, amelyek gyenge intermolekuláris erőkkel kapcsolódnak egymáshoz, amelyek melegítés hatására könnyen feltörnek. Innen ered ennek a fajtának a volatilitása. Más módosítások polimerek. Ezeket a PO4 tetraéderek végtelen rétegei alkotják.

Amikor a P4O10 kölcsönhatásba lép vízzel, foszforsav képződik:

P4O10 + 6H2O = 4H3PO4.

Mivel savas oxid, a P4O10 reakcióba lép bázikus oxidokkal és hidroxidokkal.

A foszfor magas hőmérsékletű oxidációja során keletkezik oxigénfeleslegben (száraz levegő).

4HClO4 + P4O10 = (HPO3)4 + 2Cl2O7.

2.2 Savak és sóik

a) Foszforsav H3PO3. A H3PO3 vízmentes foszforsav 1,65 g/cm3 sűrűségű kristályokat képez, amelyek olvadáspontja 74 °C.

Szerkezeti képlet:

Ha vízmentes H3PO3-t melegítünk, aránytalanítási reakció (autooxidáció-önredukció) megy végbe:

4H3PO3 = PH3 + 3H3PO4.

A foszforsav sói - foszfitok. Például K3PO3 (kálium-foszfit) vagy Mg3(PO3)2 (magnézium-foszfit).

A H3PO3 foszforsavat foszfor(III)-oxid vízben való feloldásával vagy foszfor(III)-klorid PCl3 hidrolízisével állítják elő:

РCl3 + 3H2O = H3PO3 + 3HCl.

b) Foszforsav (ortofoszforsav) H3PO4.

A foszforsav szerkezeti képlete a következő:

A foszforsav reakcióba lép a standard elektródpotenciálok sorozatában hidrogénig terjedő fémekkel, bázikus oxidokkal, bázisokkal és gyenge savak sóival.

A laboratóriumban a foszforsavat a foszfor 30% -os salétromsavval történő oxidációjával állítják elő:

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO.

Az iparban a foszforsavat kétféleképpen állítják elő: extrakcióval és termikusan. Az extrakciós módszer a zúzott természetes foszfátok kénsavval történő kezelésén alapul:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 2H3PO4 + 3CaSO4↓.

A foszforsavat ezután szűrjük és bepárlással bepároljuk.

A termikus módszer abból áll, hogy a természetes foszfátokat szabad foszforrá redukálják, majd P4O10-re elégetik, és ez utóbbit feloldják vízben. Az ezzel a módszerrel előállított foszforsavat nagyobb tisztaság és megnövekedett koncentráció (akár 80 tömeg%-ig) jellemzi.

A foszforsavat műtrágyák előállítására, reagensek, szerves anyagok előállítására, valamint fémek védőbevonatainak létrehozására használják. Tisztított foszforsav szükséges a gyógyszerek és takarmánykoncentrátumok előállításához.

A foszforsav nem erős sav. Hárombázisú savként vizes oldatban fokozatosan disszociál. A disszociáció az első szakaszban könnyebb.

H3PO4 H++ (dihidrogén-foszfát ion);

H++ (hidrogén-foszfát ion);

H++ (foszfát ion).

A foszforsav disszociációjának teljes ionegyenlete:

H3PO4 3H++ .

A foszforsav három sósorozatot képez:

a) K3PO4, Ca3(PO4)2 – háromszor szubsztituált vagy foszfátok;

b) K2HPO4, CaHPO4 – diszubsztituált vagy hidrofoszfátok;

c) KH2PO4, Ca(H2PO4)2 – monoszubsztituált, vagy dihidrogén-foszfátok.

Az egyszeresen helyettesített foszfátok savasak, a kétbázisú foszfátok enyhén lúgosak, a hárombázisú foszfátok lúgosak.

Minden alkálifém- és ammónium-foszfát vízben oldódik. A foszforsav kalciumsói közül csak a kalcium-dihidrogén-foszfát oldódik vízben. A kalcium-hidrogén-foszfát és a kalcium-foszfát szerves savakban oldódik.

Melegítéskor a foszforsav először vizet veszít - az oldószert, majd megkezdődik a foszforsav kiszáradása, és difoszforsav képződik:

2H3PO4 = H4P2O7 + H2O.

A foszforsav jelentős része körülbelül 260 °C hőmérsékleten difoszforsavvá alakul.

c) Foszforsav (hipofoszforsav) H4P2O6.

A H4P2O6 közepes erősségű négybázisú sav. A tárolás során a hipofoszforsav fokozatosan lebomlik. Ha oldatait felmelegítjük, H3PO4 és H3PO3 lesz belőle.

A H3PO3 levegőben történő lassú oxidációja során vagy a fehér foszfor nedves levegőben történő oxidációja során keletkezik.

d) Hipofoszforsav (hipofoszforsav) H3PO2. Ez a sav egybázisú és erős. A hipofoszforsav szerkezeti képlete a következő:

A hipofoszfitok - a hipofoszforsav sói - általában vízben jól oldódnak.

A hipofoszfitok és a H3PO2 energikus redukálószerek (különösen savas környezetben). Értékes tulajdonságuk, hogy egyes fémek (Ni, Cu stb.) oldott sóit szabad fémmé redukálják:

2Ni2++ + 2H2O → Ni0 + + 6H+.

A hipofoszforsavat a kalcium- vagy bárium-hipofoszfitok kénsavval történő lebontásával állítják elő:

Ba(H2PO2)2 + H2SO4 = 2H3PO2 + BaSO4↓.

A hipofoszfitok fehér foszfor forralásával jönnek létre kalcium- vagy bárium-hidroxid-szuszpenziókban.

2P4 (fehér) + 3Ba(OH)2 + 6H2O = 2PH3 + 3Ba(H2PO2)2.

2.3 Foszfin

A foszfin PH3 - foszfor hidrogénnel alkotott vegyülete - színtelen, éles, kellemetlen fokhagyma szagú gáz, vízben jól oldódik (nem lép kémiai reakcióba vele), és nagyon mérgező. Levegőben a tiszta és száraz foszfin meggyullad, ha 100-140°C fölé hevítik. Ha a foszfin difoszfin P2H4 szennyeződéseket tartalmaz, akkor a levegőben spontán meggyullad.

Néhány erős savval kölcsönhatásba lépve a foszfin foszfóniumsókat képez, például:

PH3 + HCl = PH4Cl (foszfónium-klorid).

A foszfónium kation [PH4]+ szerkezete hasonló az ammóniumkation + szerkezetéhez.

A víz lebontja a foszfóniumsókat, így foszfin és hidrogén-halogenid keletkezik.

Foszfin foszfidok vízzel való reagáltatásával nyerhető:

Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2PH3.

És egy utolsó dolog. Amikor a foszfor kölcsönhatásba lép a fémekkel, sók képződnek - foszfidok. Például Ca3P2 (kalcium-foszfid), Mg3P2 (magnézium-foszfid).

III. fejezet Foszforműtrágyák

A foszforvegyületek a nitrogénhez hasonlóan folyamatosan átalakulnak a természetben - a foszfor körforgása a természetben történik. A növények a foszfátokat a talajból vonják ki, és komplex foszfortartalmú szerves anyagokká alakítják át. Ezek az anyagok növényi táplálékkal jutnak be az állati szervezetbe - fehérjeanyagok képződése az ideg- és izomszövetekben, kalcium-foszfátok a csontokban stb. Az állatok és növények halála után a foszfortartalmú vegyületek a mikroorganizmusok hatására lebomlanak. Ennek eredményeként foszfátok képződnek. Így a diagram által kifejezett ciklus befejeződött:

P (élő szervezetek) P (talaj).

Ez a ciklus megszakad, amikor a foszforvegyületeket eltávolítják a terméshozamokból. A foszfor hiánya a talajban gyakorlatilag nem pótolódik természetesen. Ezért foszforműtrágyákat kell alkalmazni.

Mint tudják, az ásványi műtrágyák lehetnek egyszerűek vagy összetettek. Az egyszerű műtrágyák közé tartoznak az egy tápelemet tartalmazó műtrágyák. A komplex műtrágyák számos tápanyagot tartalmaznak.

Hogyan állítják elő az iparban a foszfátműtrágyákat? A természetes foszfátok nem oldódnak vízben, talajoldatokban rosszul oldódnak, és a növények rosszul szívják fel. A természetes foszfátok vízoldható vegyületekké történő feldolgozása a vegyipar feladata. A műtrágya foszfor tápelem tartalmát a foszfor-oxid (V) P2O5 tartalom határozza meg.

A foszfát műtrágyák fő összetevője a kalcium-dihidrogén vagy hidrogén-foszfátok. A foszfor számos szerves vegyület része a növényekben. A foszfor táplálkozás szabályozza a növények növekedését és fejlődését. A leggyakoribb foszforműtrágyák a következők:

1. Foszforitliszt – finom fehér por. 18-26% P2O5-öt tartalmaz.

Ca3(PO4)2 foszforitok őrlésével nyerik.

A foszforitliszt csak szerves savakat tartalmazó podzolos és tőzeges talajon tud felszívódni.

2. Egyszerű szuperfoszfát - szürke finomszemcsés por. 20% P2O5-t tartalmaz.

Természetes foszfát kénsavval való reagáltatásával nyerik:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4.

szuperfoszfát

Ebben az esetben Ca(H2PO4)2 és CaSO4 sók keverékét kapjuk, amelyet a növények bármilyen talajban jól felszívnak.

3. Kettős szuperfoszfát (színe és megjelenése hasonló az egyszerű szuperfoszfáthoz).

Természetes foszfátra foszforsavval hatva nyerik:

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2.

Az egyszerű szuperfoszfáthoz képest nem tartalmaz CaSO4-et, és sokkal koncentráltabb műtrágya (akár 50% P2O5-ot tartalmaz).

4. Csapadék – 35-40% P2O5-öt tartalmaz.

A foszforsavat kalcium-hidroxid oldattal semlegesítik:

H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 2H2O.

Savanyú talajokon használják.

5. Csontliszt. Háziállatok csontjainak feldolgozásával nyerik, és Ca3(PO4)2-t tartalmaz.

6. Az Ammophos egy komplex műtrágya, amely nitrogént (legfeljebb 15% K) és foszfort (legfeljebb 58% P2O5) tartalmaz NH4H2PO4 és (NH4)2HPO4 formájában. A foszforsavat ammóniával semlegesítik.

Következtetés

Végezetül szeretném elmondani a foszfor biológiai jelentőségét. A foszfor az emberi, állati és növényi szervezetek szöveteinek szerves része. Az emberi szervezetben a foszfor nagy része kalciumhoz kötődik. A csontváz felépítéséhez a gyermeknek annyi foszforra van szüksége, mint kalciumra. A csontokon kívül a foszfor megtalálható az ideg- és agyszövetekben, a vérben és a tejben. A növényekben, akárcsak az állatokban, a foszfor a fehérjék része.

A táplálékkal, főleg tojással, hússal, tejjel és kenyérrel az emberi szervezetbe kerülő foszforból épül fel az ATP - adenozin-trifoszforsav, amely energiagyűjtőként és -hordozóként szolgál, valamint nukleinsavak - DNS és RNS, amelyek továbbítják a a test örökletes tulajdonságai. Az ATP-t legintenzívebben a szervezet aktívan működő szervei fogyasztják: a máj, az izmok és az agy. Nem hiába nevezte a híres ásványkutató, a geokémia tudományának egyik alapítója, A. E. Fersman akadémikus a foszfort „az élet és a gondolkodás elemének”.

Bibliográfia:

Akhmetov N.S. Kémia 9. osztály: tankönyv. általános műveltségre tankönyv létesítmények. – 2. kiadás. – M.: Nevelés, 1999. – 175 p.: ill.

Gabrielyan O.S. Kémia 9. osztály: tankönyv. általános műveltségre tankönyv létesítmények. – 4. kiadás. – M.: Túzok, 2001. – 224 p.: ill.

Gabrielyan O.S. Kémia 8-9. évfolyam: módszer. juttatás. – 4. kiadás. – M.: Túzok, 2001. – 128 p.

Eroshin D.P., Shishkin E.A. A kémia feladatmegoldási módszerei: tankönyv. juttatás. – M.: Nevelés, 1989. – 176 p.: ill.

Kremenchugskaya M. Kémia: Egy iskolás kézikönyve. – M.: Philol. "WORD" Társaság: LLC "AST Publishing House", 2001. - 478 p.

Kritsman V.A. Olvasókönyv a szervetlen kémiáról. – M.: Nevelés, 1986. – 273 p.

Hasonló absztraktok:

Arzén (lat. Arsenicum), As, Mengyelejev periódusos rendszerének V. csoportjába tartozó kémiai elem, 33-as rendszám, 74,9216 atomtömeg; acélszürke kristályok. Az elem egy stabil izotópból áll

Surguti Állami Egyetem Kémiai Tanszék ABSTRACT

Terv:

Bevezetés……………………………………………………………………………………….	3
A foszfor kialakulásának története…………………………………………………………	3
Természetes vegyületek és foszfortermelés………………………………………	4
Kémiai tulajdonságok………………………………………………………………	4
Allotróp változások………………………………………………………	5
fehér………………………………………………………………………………………..	6
b) piros………………………………………………………………………………….	7
c) fekete……………………………………………………………………………………….	7
Foszfor-oxidok………………………………………………………………………………………	7
Ortofoszforsav……………………………………………………………	9
Ortofoszfátok……………………………………………………………………………….	11
Foszfor az emberi szervezetben………………………………………………………	11
Mérkőzések…………………………………………………………………………….	12
Foszfor műtrágyák………………………………………………………….	12
Következtetés………………………………………………………………………….	14
1. A foszfor értéke…………………………………………………………..	14
2. A foszfor alkalmazása…………………………………………………………………………………	15
Bibliográfia………………………………………………...	17

Bevezetés

A periódusos rendszer ötödik csoportja két tipikus elemet - nitrogént és foszfort -, valamint arzén és vanádium alcsoportokat tartalmaz. Az első és a második tipikus elem tulajdonságaiban jelentős különbség van.

Egyszerű anyagok állapotában a nitrogén gáz, a foszfor pedig szilárd anyag. Ezt a két anyagot széles körben alkalmazták, bár amikor a nitrogént először izolálták a levegőből, akkor káros gáznak tekintették, és a foszfor értékesítésével nagy mennyiségű pénzt lehetett keresni (a foszfort az izzó képessége miatt értékelték). sötétség).

A foszfor felfedezésének története

Ironikus módon a foszfort többször is felfedezték. És minden alkalommal, amikor... vizeletből kaptuk. Vannak utalások arra a tényre, hogy Alhild Behil arab alkimista (XII. század) agyaggal, mésszel és szénnel kevert vizelet lepárlásával fedezte fel a foszfort. A foszfor felfedezésének dátumát azonban 1669-nek tekintik. A hamburgi amatőr alkimista, Henning Brand, egy csődbe ment kereskedő, aki arról álmodott, hogy az alkímia segítségével javítsa ügyeit, sokféle terméket dolgozott fel. Brand azt feltételezve, hogy a fiziológiai termékek tartalmazhatják a bölcsek kövének alapjául szolgáló „ősanyagot”, Brand érdeklődni kezdett az emberi vizelet iránt.

Körülbelül egy tonna vizeletet gyűjtött össze a katonák laktanyájából, és elpárologtatta, hogy szirupos folyadékot képezzen. Ezt a folyadékot újra desztillálta, és nehéz vörös "vizeletolajat" kapott, amelyet lepároltak, hogy szilárd maradékot képezzenek. Utóbbi fűtése közben, levegő hozzáférés nélkül, fehér füst képződését észlelte, amely az edény falára telepedett, és fényesen világított a sötétben. Brand az általa nyert anyagot foszfornak nevezte el, ami görögül azt jelenti: „fényhozó”.

A foszfor „előkészítési receptjét” évekig a legszigorúbb bizalmasan kezelték, és csak néhány alkimista ismerte. A foszfort harmadik alkalommal R. Boyle fedezte fel 1680-ban.

Kissé módosított formában a 18. században is alkalmazták a foszfor előállításának ősi módszerét: vizeletből ólom-oxiddal (PbO), konyhasóval (NaCl), hamuzsírral (K 2 CO 3) és szénnel (C) keverték. fűtött. Csak 1777-ben K. V. Scheele kifejlesztett egy módszert a foszfor kinyerésére az állatok szarvaiból és csontjaiból.

Természetes vegyületek és foszfortermelés

A földkéregben előforduló bőség tekintetében a foszfor megelőzi a nitrogént, a ként és a klórt. A nitrogéntől eltérően a foszfor magas kémiai aktivitása miatt a természetben csak vegyületek formájában fordul elő. A legfontosabb foszfor ásványok az apatit Ca 5 X (PO 4) 3 (X - fluor, ritkábban klór és hidroxilcsoport) és a foszforit, melynek alapja a Ca 3 (PO 4) 2. A legnagyobb apatit lelőhely a Kola-félszigeten, a Hibini-hegység régiójában található. Foszforit lelőhelyek a Karatau-hegységben, Moszkva, Kaluga, Bryansk régiókban és más helyeken találhatók. A foszfor a növények generatív szerveiben, az állatok és az emberek ideg- és csontszöveteiben található fehérjeanyagok része. Az agysejtek különösen gazdagok foszforban.

Ma a foszfort elektromos kemencékben állítják elő az apatit szénnel történő redukálásával szilícium-dioxid jelenlétében:

Ca 3 (PO 4) 2 +3SiO 2 +5C3CaSiO 3 +5CO+P 2 .

A foszforgőz ezen a hőmérsékleten szinte teljes egészében P2 molekulákból áll, amelyek lehűléskor P4 molekulákká kondenzálódnak.

Kémiai tulajdonságok

A foszforatom elektronikus konfigurációja

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3 3d 0

A külső elektronréteg 5 elektront tartalmaz. Három párosítatlan elektron jelenléte a külső energiaszinten magyarázza, hogy normál, gerjesztetlen állapotban a foszfor vegyértéke 3.

De a harmadik energiaszinten a d-pályák üres cellái vannak, ezért a gerjesztett állapotba való áttéréskor a 3S elektronok szétválnak és a d alszintre mozognak, ami 5 párosítatlan elem kialakulásához vezet.

Így a foszfor vegyértéke gerjesztett állapotban 5.

A vegyületekben a foszfor általában +5, ritkábban +3, -3 oxidációs állapotot mutat.

1. Reakciók oxigénnel:

4P 0 + 5O 2
2P 2 +5 O 5

(oxigénhiány esetén: 4P 0 + 3O 2 2P 2 +3 O 3 )

2. Halogénekkel és kénnel:

2P 0 + 3Cl 2  2P +3 Cl 3

P 0 + 5S P 2 +5 S 5

(a foszfor-halogenideket a víz könnyen lebontja, pl.

PCl 3 + 3H 2 O  H 3 PO 3 + 3HCl
PCl 5 + 4H 2 O  H 3 PO 4 + 5HCl)

3. Salétromsavval:

3P 0 + 5HN +5 O 3 + 2H 2 O  3H 3 P +5 O 4 + 5N +2 O

4. Fémekkel foszfidokat képez, amelyekben a foszfor 3-as oxidációs állapotot mutat:

2P 0 + 3Mg  Mg 3 P 2 -3

(a magnézium-foszfidot a víz könnyen lebontja Mg 3 P 2 + 6H 2 O 3Mg(OH) 2 +2PH 3 (foszfin))

3Li + P  Li 3 P -3

5. Lúggal:

4P + 3NaOH + 3H 2 O  PH 3 + 3NaH 2 PO 2

A reakciókban (1,2,3) - a foszfor úgy működik, mint redukálószer, a (4) reakcióban - as oxidálószer; reakció (5) - példa egy reakcióra aránytalanság.

A foszfor redukálószer és oxidálószer is lehet.

Allotróp változások

Szabad állapotban a foszfor számos allotróp módosulatot képez. Ez azzal magyarázható, hogy a foszforatomok képesek összekapcsolódni, és különféle típusú kristályrácsokat alkotnak.
Asztal 1

A foszfor fizikai tulajdonságai

Allotróp módosulás	Sűrűség,	t pl,	T bála,	Megjelenés és jellemző tulajdonságok
fehér	1,73	44,1	280,5	Fehér kristályos por, mérgező, levegőn spontán meggyullad. 280-300°C-on megpirosodik
Piros	2,3	590	Kb. 400°C-on szublimál	Vörös kristályos vagy amorf por, nem mérgező. 220°C-on és 12  10 8 Pa nyomáson feketefoszforrá alakul. Levegőben csak begyújtáskor gyullad ki
Fekete	2,7	Melegítéskor vörösfoszforrá alakul		Grafitszerű szerkezet. Normál körülmények között - egy félvezető, nyomás alatt elektromos áramot vezet, mint a fém

B A foszfor fehér módosítása, amely a gőzök kondenzációjából keletkezik, molekuláris kristályrácsot tartalmaz, melynek csomópontjaiban P4 molekulák helyezkednek el (1. ábra). Az intermolekuláris erők gyengesége miatt a fehér foszfor illékony, olvadó, késsel vágható és nem poláris oldószerekben, például szén-diszulfidban oldódik. A fehér foszfor nagyon reaktív anyag. Erőteljesen reagál oxigénnel, halogénekkel, kénnel és fémekkel. A levegőben lévő foszfor oxidációját felmelegedés és izzás kíséri. Ezért a fehér foszfort víz alatt tárolják, amellyel nem reagál. A fehér foszfor nagyon mérgező.

A fehér foszfor teljes termelésének körülbelül 80%-a tiszta ortofoszforsav szintézisére megy el. Ezt viszont nátrium-polifoszfátok (az ivóvíz keménységének csökkentésére használják) és élelmiszer-foszfátok előállítására használják. A maradék fehér foszfort füstképző anyagok és gyújtó keverékek előállítására használják fel.

Biztonsági intézkedések. A foszfor és vegyületeinek előállítása során különleges óvintézkedésekre van szükség, mert a fehér foszfor erős méreg. A fehérfoszforos légkörben végzett hosszan tartó munka csontbetegségekhez, fogak elvesztéséhez és az állkapocs területének elhalásához vezethet. Meggyújtva a fehér foszfor fájdalmas égési sérüléseket okoz, amelyek hosszú ideig nem gyógyulnak be. A fehér foszfort víz alatt, lezárt tartályokban kell tárolni. Az égő foszfort szén-dioxiddal, CuSO 4 oldattal vagy homokkal oltják el. A megégett bőrt Km nO 4 vagy CuSO 4 oldattal kell lemosni. A foszformérgezés ellenszere egy 2%-os CuSO 4 oldat.

P A hosszú távú tárolás során, valamint melegítéskor fehér foszfor lesz piros módosításban(csak 1847-ben kapta meg először). A vörös foszfor elnevezés számos, sűrűségben és színben eltérő módosulásra utal: a narancstól a sötétvörösig, sőt liláig terjed. A vörösfoszfor minden fajtája nem oldódik szerves oldószerben, és a fehér foszforhoz képest kevésbé reakcióképes és polimer szerkezetű: ezek végtelen láncokban egymáshoz kapcsolódó P4 tetraéderek (2. ábra).

A vörösfoszfort a kohászatban, félvezető anyagok és izzólámpák gyártásában, valamint gyufagyártásban használják.

N A foszfor legstabilabb módosulata az fekete foszfor. A fehér foszfor t=220 0 C-on és emelt nyomáson történő allotróp átalakulásával nyerik. Külsőleg grafithoz hasonlít. A feketefoszfor kristályszerkezete réteges, hullámos rétegekből áll (3. ábra). A fekete foszfor a foszfor legkevésbé aktív módosítása. Ha levegőhöz nem jut, akkor a vöröshez hasonlóan gőzzé alakul, amelyből fehér foszforrá kondenzálódik.

Foszfor(V)-oxid

P2+5O5 Foszforsav-anhidrid (foszfor(V)-oxid)

Fehér kristályok, t 0 pl. = 570 0 C, t 0 forr. = 600 0 C,  = 2,7 g/cm 3. Számos módosítással rendelkezik. Gőzben P 4 H 10 molekulákból áll, nagyon higroszkópos (gázok és folyadékok szárítójaként használják).

Nyugta

4P + 5O 2  2P 2 O 5

Kémiai tulajdonságok

A savas oxidok összes kémiai tulajdonsága: reagál vízzel, bázikus oxidokkal és lúgokkal

1) P 2 O 5 + H 2 O  2 HPO 3 (metafoszforsav)

P 2 O 5 + 2H 2 O  H 4 P 2 O 7 (pirofoszforsav)

P 2 O 5 + 3H 2 O  2H 3 PO 4 (ortofoszforsav)

2) P 2 O 5 + 3BaO Ba 3 (P.O. 4 ) 2

A lúg feleslegétől függően közepes és savas sókat képez:

nátrium-hidrogén-foszfát

nátrium-dihidrogén-foszfát

RÓL RŐL foszforsav. Számos foszfortartalmú sav ismert. Közülük a legfontosabb a H 3 PO 4 ortofoszforsav (5. ábra).

A vízmentes ortofoszforsav világos átlátszó kristályok, amelyek szobahőmérsékleten diffundálnak a levegőben. Olvadáspont: 42,35 0 C. A foszforsav vízzel bármilyen koncentrációjú oldatot képez.

Az ortofoszforsav a következő szerkezeti képletnek felel meg:

R
Laboratóriumban foszforsav kap foszfor oxidációja 30%-os salétromsavval:

4. Reagál bázisokkal és ammóniával; ha a savat feleslegben veszik fel, akkor savas sók képződnek:

nátrium-hidrogén-foszfát

nátrium-dihidrogén-foszfát

5. Reagál gyenge savak sóival:

Melegítéskor fokozatosan metafoszforsavvá alakul:

bifoszfor

sav

2. Ezüst(I)-nitrát oldatának kitéve sárga csapadék jelenik meg:

sárga

üledék

3. Az ortofoszforsav fontos szerepet játszik az állatok és növények életében. Maradékai az adenozin-trifoszforsav ATP részét képezik.

Amikor az ATP lebomlik, nagy mennyiségű energia szabadul fel.

Ortofoszfátok. A foszforsav három sósorozatot képez. Ha a fématomokat Me betűkkel jelöljük, akkor általános formában ábrázolhatjuk sóik összetételét (3. táblázat).

3. táblázat

Fémeket tartalmazó ortofoszfátok kémiai képletei

egyértékű	két vegyértékű	háromértékű
	Ortofoszfátok Én 3 (PO 4) 2	Én 3 PO 4
	Hidrogén ortofoszfátok	Én 2 (NRO 4) 3
	Dihidrogén-ortofoszfátok Me(H 2 PO 4) 2	Me(H 2 PO 4) 3

Egy vegyértékű fém helyett az ortofoszfát molekulák összetétele tartalmazhat ammóniumcsoportot: (NH 4) 3 PO 4 - ammónium-ortofoszfát;

(NH 4) 2 HPO 4 - ammónium-hidrogén-ortofoszfát; NH 4 H 2 PO 4 – ammónium-dihidrogén-ortofoszfát.

A kalcium- és ammónium-ortofoszfátokat, valamint a hidroortofoszfátokat széles körben használják műtrágyaként, a nátrium-ortofoszfátot és a nátrium-hidrogén-ortofoszfátot pedig a kalcium-sók vízből történő kicsapására.

Foszfor az emberi szervezetben

70 kg tömegű emberi testben. Körülbelül 780 g foszfort tartalmaz. A foszfor kalcium-foszfátok formájában van jelen az emberi és állati csontokban. A fehérjék, foszfolipidek és nukleinsavak része is; A foszforvegyületek részt vesznek az energia-anyagcserében (adenezin-trifoszforsav, ATP). Az emberi szervezet napi foszforszükséglete 1,2 g, melynek fő részét tejjel és kenyérrel fogyasztjuk (100 g kenyér kb. 200 mg foszfort tartalmaz). A hal, a bab és bizonyos sajtfajták a leggazdagabbak foszforban.

Érdekes módon a megfelelő táplálkozáshoz egyensúlyt kell tartani az elfogyasztott foszfor és kalcium mennyisége között: ezekben az élelmiszerelemekben az optimális arány 1,51. A túlzott foszforban gazdag élelmiszerek a kalcium kimosódásához vezetnek a csontokból, és a kalcium feleslegével urolithiasis alakul ki.

Gyufák

A gyufásdoboz égő felületét vörösfoszfor és üvegpor keverékével vonják be. A gyufafej összetétele oxidálószereket (PbO 2, KСlO 3, BaCrO 4) és redukálószereket (S, Sb 2 S 3) tartalmaz. Amikor a gyújtófelületről súrlódik, a gyufára felvitt keverék meggyullad:

Az első foszforgyufákat - fehér foszforból készült fejjel - csak 1827-ben hozták létre. Az ilyen gyufa bármilyen felülethez dörzsölve meggyulladt, ami gyakran tüzet okozott. Ezenkívül a fehér foszfor nagyon mérgező. Foszforgyufával történt mérgezéses eseteket írtak le, mind a hanyag kezelésből, mind az öngyilkossági célból: ehhez elég volt néhány gyufafejet megenni. Ezért a foszforos gyufákat biztonságosakra cserélték, amelyek a mai napig hűségesen szolgálnak bennünket. A biztonsági gyufa ipari gyártása a 60-as években kezdődött Svédországban. XIX század.

Foszfor műtrágyák

Az ásványi műtrágyák a növények és a talaj tulajdonságait szolgáló különféle tápanyagok forrásai, elsősorban nitrogén, foszfor és kálium, majd kalcium, magnézium, kén, vas.

A foszfor számos szerves vegyület része a növényekben. A foszfor táplálkozás szabályozza a növények növekedését és fejlődését.

A foszfátműtrágyák, a foszfor és az összes foszforvegyület előállításának alapanyaga az apatit és a foszfátérc. Az apatitok összetételét leggyakrabban a Ca 5 (PO 4) 3 F (fluorapatit) képlet fejezi ki. A foszforitok abban különböznek a fluorapatitoktól, hogy F - ionok helyett OH - ill
. A foszforitok általában több szennyeződést tartalmaznak, mint a fluorapatit.

A forradalom előtti Oroszországban csak az alacsony minőségű foszforitok vékony lerakódásait ismerték és fejlesztették ki. Ezért óriási nemzetgazdasági jelentőségű esemény volt az 1920-as években a Hibini-hegységben található Kola-félszigeten egy apatit lelőhely felfedezése. Itt egy nagy feldolgozóüzem épült, amely a bányászott kőzetet nagy foszfortartalmú és szennyeződésű koncentrátummá - „nefelin maradványokká” választja szét, amelyeket alumínium, szóda, hamuzsír és cement előállítására használnak.

Hatékony foszforit-lelőhelyeket fedeztek fel Kazahsztán déli részén, a Karatau-hegységben.

A legolcsóbb foszforműtrágya a finomra őrölt foszfor-foszfátkő. A foszfort vízben oldhatatlan kalcium-foszfát Ca 3 (PO 4) 2 formájában tartalmazza. Ezért a foszforitokat nem minden növény és nem minden talaj szívja fel. A bányászott foszforércek nagy részét kémiai módszerekkel dolgozzák fel olyan anyagokká, amelyek bármely talajon minden növény számára elérhetőek. Ezek a vízben oldódó kalcium-foszfátok:

Dupla szuperfoszfát(színe és megjelenése hasonló az egyszerű szuperfoszfáthoz - szürke finomszemcsés por).

Természetes foszfátra foszforsavval hatva nyerik:

Az egyszerű szuperfoszfáthoz képest nem tartalmaz CaSO 4-et, és jelentősen koncentrált műtrágya (akár 50% P 2 O 5 -ot tartalmaz).

Kicsapódik– 35-40% P 2 O 5-öt tartalmaz.

A foszforsavat kalcium-hidroxid oldattal semlegesítik:

Savanyú talajokon használják.

Ammophos – összetett nitrogént (legfeljebb 15% N) és foszfort (legfeljebb 58% P 2 O 5) tartalmazó műtrágya NH 4 H 2 PO 4 és (NH 4) 2 HPO 4 formájában. A foszforsavat ammóniával semlegesítik.

Korábban több mint 100 éve az ún egyszerű szuperfoszfát, amely a kénsavnak a természetes kalcium-foszfáton történő hatására képződik:

Ebben az esetben viszonylag kevesebb kénsav reagál a kalcium-foszfáttal, mint amikor foszforsavat állítanak elő belőle. Az eredmény kalcium-dihidrogén-foszfát és kalcium-szulfát keveréke. Ez egy olyan műtrágya, amelynek P 2 O 5 tömeghányada nem haladja meg a 20%-ot. Manapság az egyszerű szuperfoszfátot viszonylag kis mennyiségben állítják elő korábban épített üzemekben.

Komplex összetétel. P, Ca, Si, C, Fe és egyéb elemeket tartalmaz

Összetett

Ammophos

Ammofoska

Nitroammophos

Következtetés

Foszfor értéke

A foszforsav a növények táplálkozásának egyik legfontosabb összetevőjeként nagy jelentőséggel bír. A foszfort a növények a legfontosabb részeik - magvak és gyümölcsök - felépítésére használják.

Az ortofoszforsav származékai nemcsak a növények, hanem az állatok számára is nagyon szükségesek. A legtöbb élő szervezetben a csontok, fogak, héjak, karmok, tűk és tüskék főként kalcium-ortofoszfátból állnak. Ezenkívül az ortofoszforsav, amely szerves anyagokkal különféle vegyületeket képez, aktívan részt vesz az élő szervezet anyagcsere-folyamataiban a környezettel. Ennek eredményeként a foszforszármazékok megtalálhatók az emberek és állatok csontjaiban, agyában, vérében, izomzatában és kötőszöveteiben. Különösen sok ortofoszforsav van az ideg (agy) sejtek összetételében, ami lehetővé tette az A.E. Fersman 1, egy híres geokémikus a foszfort „a gondolat elemének” nevezte. Az étrendben a foszforvegyületek tartalmának csökkenése vagy emészthetetlen formában történő bevitele nagyon negatív hatással van a szervezet állapotára (rachitis, vérszegénység stb.).

A foszfor alkalmazása

A foszforsavat jelenleg meglehetősen széles körben használják. Fő fogyasztója a foszfát- és kombinált műtrágyák gyártása. Ebből a célból évente mintegy 100 millió tonna foszfortartalmú ércet bányásznak világszerte A foszforműtrágyák nemcsak a különböző mezőgazdasági növények termőképességének növelését segítik elő, hanem télállóságot és egyéb kedvezőtlen éghajlati viszonyokkal szembeni ellenálló képességet is biztosítanak a növényeknek, feltételeket teremtenek. a növények gyorsabb éréséhez rövid tenyészidejű területeken. Kedvezően hatnak a talajra is, elősegítik annak szerkezetét, a talajbaktériumok fejlődését, megváltoztatják a talajban lévő egyéb anyagok oldhatóságát és elnyomják a képződő káros szerves anyagok egy részét.

Az élelmiszeripar sok ortofoszforsavat fogyaszt. A helyzet az, hogy a hígított ortofoszforsav nagyon kellemes ízű, és a lekvárokhoz, limonádékhoz és szirupokhoz adott kis adalékai jelentősen javítják ízüket. A foszforsav egyes sói is rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal. A kalcium-hidrogén-foszfátokat például régóta a sütőporok tartalmazzák, javítva a zsemle és a kenyér ízét.

Az ortofoszforsav egyéb ipari alkalmazásai is érdekesek. Például észrevették, hogy a fa impregnálása magával a savval és annak sóival a fát nem éghetővé teszi. Ezen az alapon manapság tűzálló festékeket, nem gyúlékony foszforfa táblákat, nem gyúlékony foszfáthabot és egyéb építőanyagokat gyártanak.

A foszforsav különféle sóit széles körben használják számos iparágban, az építőiparban, a technológia különböző területein, a közművekben és a mindennapi életben, sugárzás elleni védelemre, vízlágyításra, kazánvízkő leküzdésére és különféle tisztítószerek előállítására.

A foszforsav, a kondenzált savak és a dehidratált foszfátok katalizátorként szolgálnak a szénhidrogének dehidratálási, alkilezési és polimerizációs folyamataiban.

A szerves foszforvegyületek különleges helyet foglalnak el a hűtőberendezésekben extrahálószerként, lágyítóként, kenőanyagként, poradalékként és abszorbensként. A savas alkil-foszfátok sóit felületaktív anyagként, fagyállóként, speciális műtrágyákként, latex antikoagulánsként stb. használják. A savas alkil-foszfátokat az uránérc-lúgok extrakciós feldolgozására használják.

A felhasznált irodalom listája:

F.G.Feldman, G.E.Rudzitis. KÉMIA. Tankönyv az általános oktatási intézmények 9. évfolyama számára. – M., 5. kiadás, VILÁGOSSÁG, 1997.
KÉMIA. Referencia anyagok. Szerkesztette: Yu.D. Tretyakov, - M., OKTATÁS, 1984.
KÉMIA. Iskolás kézikönyv, - M., 1995.
KÉMIA. Enciklopédia gyerekeknek. 17. évfolyam, AVANTA, 2000.
Weser W.-J., Foszfor és vegyületei, ford. angolból, - M., 1963.
Internet: http://school-sector.relarn.ru/nsm/chemistry/

1 Fersman Alekszandr Jevgenyevics, szovjet geokémikus és ásványkutató, a Szovjetunió Tudományos Akadémia akadémikusa (1919). V. I. Vernadsky tanítványa.

Foszfor (P)- szabad állapotban nagy aktivitása miatt a természetben nem fordul elő.

Elektronikus konfiguráció 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3

A foszfor közepes aktivitású nemfém (korábban metalloidnak nevezték). A foszforatom külső pályája öt elektront tartalmaz, amelyek közül három párosítatlan. Ezért 3-, 3+ és 5+ vegyértéket mutathat.

Ahhoz, hogy a foszfor vegyértéke 5+ legyen, az atomra gyakorolt hatás szükséges, ami az utolsó pálya két páros elektronját páratlanná változtatná.

A foszfort gyakran sokrétű elemnek nevezik. Valójában különböző körülmények között eltérően viselkedik, és oxidatív vagy redukáló tulajdonságokat mutat. A foszfor sokoldalúsága magában foglalja azt is, hogy számos allotróp módosulatban létezik.

Elterjedés a természetben

A foszfor széles körben elterjedt a természetben, és a földkéreg 0,12%-át teszi ki. A növényi és állati eredetű fehérjék része. Az emberi csontváz körülbelül 1400 g foszfort tartalmaz, az izmok - 130 g, az agy és az idegek - 12 g. A foszfor a növények kémiai összetételének jelentős részét alkotja, ezért fontos műtrágya. A műtrágyagyártás fő nyersanyagai az apatit CaF 2 Ch3Ca 3 (PO 4) 2 és a foszforitok, amelyek alapja a kalcium-foszfát Ca 3 (PO 4) 2. Az elemi foszfort elektrotermikus redukcióval nyerik 1400-1600°C-on foszforitokból és apatitokból SiO 2 jelenlétében. Az apatitot Oroszországban, Brazíliában, Finnországban és Svédországban bányászják. A foszfor fő forrása a foszfátérc, amelyet nagy mennyiségben bányásznak az Egyesült Államokban, Marokkóban, Tunéziában, Algériában, Egyiptomban és Izraelben. A guanót, egy másik foszforforrást a Fülöp-szigeteken, a Seychelle-szigeteken, Kenyában és Namíbiában bányásznak.

A legfontosabb allotróp módosulások

Fehér foszfor. A 15. számú elem talán leghíresebb módosítása a lágy, viaszos, fehér vagy sárga foszfor. Brand volt az, aki felfedezte, tulajdonságainak köszönhetően az elem kapta a nevét: görögül a „foszfor” azt jelenti, hogy világító, világító. A fehér foszformolekula négy atomból áll, amelyek tetraéder alakban vannak elrendezve. Sűrűség: 1,83, olvadáspont: 44,1 °C, forráspont: 280 °C. A fehér foszfor mérgező, rendkívül reakcióképes és könnyen oxidálódik. Szén-diszulfidban, folyékony ammóniában és SO 2-ben, benzolban, éterben oldódik, illékony. Szúrós fokhagyma illata van. Vízben szinte oldhatatlan. Világít a sötétben.

Vörös foszfor. Ha 250 °C feletti levegőhöz nem jutunk, a fehér foszfor vörössé válik. Ez már egy polimer, de nem túl rendezett szerkezet. A vörös foszfor reakcióképessége lényegesen kisebb, mint a fehér foszforé. Nem világít a sötétben és nem oldódik szén-diszulfidban. (Mindig kis mennyiségben tartalmaz fehér foszfort, aminek következtében mérgező lehet.). Sűrűsége sokkal nagyobb, szerkezete finomkristályos. Szagtalan, vörösesbarna színű. Az atomi kristályrács nagyon összetett, általában amorf. Vízben és szerves oldószerekben nem oldódik. Stabil. A fizikai tulajdonságok az elkészítés módjától függenek.

Fekete foszfor- fémes fényű, grafithoz hasonló, szagtalan, zsíros tapintású polimer anyag. Vízben és szerves oldószerekben nem oldódik. Atomkristályrács, félvezető. forráspont = 453°С (szublimáció), olvadáspont = 1000°C (p=1,8 * 10 9 Pa nyomáson), stabil.

Kevésbé ismertek a foszfor egyéb, még nagyobb molekulájú módosításai - ibolya és barna, amelyek molekulatömegükben és a makromolekulák sorrendjében különböznek egymástól. Ezek a módosítások laboratóriumi egzotikumok, és a fehér és vörös foszforral ellentétben még nem találtak gyakorlati alkalmazást.

Népszerű a kategóriában: