Reja: Kirish Fosfor elementlar

jismoniy xususiyatlari

Fosfor bir nechta allotropik modifikatsiyaga ega – oq, qizil, qora, jigarrang, binafsha fosfor va boshqalar.

Oq fosfor rangsiz, sarg'ish rangli, zulmatda porlab turgan kristalli moddadir. Uning zichligi 1,83 g / sm3 . Suvda erimaydi, u uglerodda yaxshi eriydi. Xarakterli sarimsoq hidi bor. Erish nuqtasi 44 ° C, o'z-o'zidan yonishi harorati 40 ° s oq fosforni oksidlanishdan himoya qilish uchun u suv ostida zulmatda saqlanadi (nurda qizil fosforga aylanadi). Sovuqda oq fosfor mo'rt bo'lib, 15°C dan yuqori haroratlarda yumshoq bo'ladi va pichoq bilan kesiladi.

Oq fosfor molekulalari tetraedr shaklida bo'lgan P4 molekulalari bo'lgan tugunlarda kristalli panjaraga ega.

Har bir fosfor atomining uchta s-aloqasi boshqa uchta atom bilan bog'liq.

Oq fosfor zaharli hisoblanadi va qattiq kuyish imkonini beradi.

Qizil fosfor-hidsiz quyuq qizil rangli chang moddasi, suv va uglerod erimaydi, porlamaydi. Ateşleme harorati 260°C, zichligi 2,3 g / sm3 . Qizil fosfor-rangdan (qizildan binafsha ranggacha) farq qiluvchi bir nechta allotropik modifikatsiyalarning aralashmasi. Qizil fosforning xususiyatlari uning ishlab chiqarish sharoitlariga bog'liq. Zaharli emas.

Tashqi ko'rinishdagi qora fosfor grafitga o'xshaydi, teginish uchun yog'li, yarim o'tkazgich xususiyatlariga ega. Zichlik 2,7 g / sm3 .

Qizil va qora fosforlarning atom kristalli panjarasi mavjud.

1.3 kimyoviy xossalari

Fosfor metall emas. Aralashmalarda odatda oksidlanish darajasi +5, kamroq – +3 va -3 (faqat fosfidlarda) namoyon bo'ladi.

Oq fosfor bilan reaktsiyalar qizil rangga qaraganda osonroq.

I. oddiy moddalar bilan o'zaro ta'sir.

1. Halogen bilan o'zaro aloqalar:

2P + 3Cl2 = 2PCl3 (fosfor xlorid (III)),

PCl3 + Cl2 = PCl5 (fosfor xlorid (V)).

2. Nematallar bilan o'zaro aloqalar:

2p + 3s = P2 S3 (fosfor sulfidi (III).

3. Metallar bilan o'zaro ta'siri:

2P + 3Ca = Ca3 P2 (kaltsiy fosfid).

4. Kislorod bilan o'zaro ta'siri:

4p + 5O2 = 2P2 O5 (fosfor oksidi (V), fosfor anhidridi).

II. Murakkab moddalar bilan o'zaro ta'sir.

3P + 5HNO3 + 2H2 O = 3H3 PO4 + 5NO↑.

1.4 qabul qilish

Fosfor ezilgan fosforit va apatitlardan olinadi, ikkinchisi ko'mir va qum bilan aralashtiriladi va 1500°C da o'choqlarda kaltsiylanadi:

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

Fosfor suv ostida qabul qilgichda kontsentratsiyalangan bug'lar shaklida chiqariladi, oq fosfor hosil bo'ladi.

Havo kirmasdan 250-300°C ga qizdirilganda, oq fosfor qizil rangga aylanadi.

Qora fosfor oq fosforni juda yuqori bosim (200°C va 1200 MPa) bilan uzoq vaqt isitish bilan olinadi.

1.5 ilova

Qizil fosfor o'yinlarni ishlab chiqarishda ishlatiladi(rasmga qarang). Bu o'yin qutisining yon yuzasiga qo'llaniladigan aralashmaning bir qismidir. O'yin boshining asosiy komponenti bertolet tuzi KClO3 hisoblanadi . Havoning fosfor zarralari shamolga qarshi o'yinning boshini ishqalanishidan olov yoqiladi. Fosforning oksidlanish reaktsiyasi natijasida issiqlik chiqariladi, bu bertoletik tuzning parchalanishiga olib keladi.KClO₃   KCl + .

Natijada paydo bo'lgan kislorod o'yin boshini yoqishga yordam beradi.

Fosfor metallurgiyada ishlatiladi. U o'tkazgichlarni olish uchun ishlatiladi va kalay bronza kabi ba'zi metall materiallarning bir qismidir.

Bundan tashqari, fosfor fosfor kislotasi va pestitsidlar (diklofos, xlorofos va boshqalar) ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Oq fosfor tutun pardalari yaratish uchun ishlatiladi, chunki u Gorenje paytida oq tutun hosil bo'ladi.

II bob. Fosfor aralashmalari

2.1 oksidlar

Fosfor bir necha oksidi hosil qiladi. Ulardan eng muhimi fosfor oksidi (V) P4 O10 va fosfor oksidi (III) P4 O6 . Ko'pincha ularning formulalari soddalashtirilgan shaklda yoziladi-P2 O5 va P2 O3 . Ushbu oksidlarning tarkibida fosfor atomlarining tetraedrik joylashuvi saqlanib qoladi.

Fosfor oksidi (III) P4 O6-22,5°C da eriydigan va rangsiz suyuqlikka aylanadigan shamshir kristalli massa. Zaharli.

Sovuq suvda eriydi, fosfor kislotasi hosil bo'ladi:

P4 O6 + 6H2 O = 4H3 PO3 ,

va gidroksidi bilan reaksiyaga kirganda-tegishli tuzlar (fosfitlar).

Kuchli kamaytirish agenti. Kislorod bilan o'zaro aloqada P4 O10ga oksidlanadi .

Fosfor oksidi (III) kislorod etishmasligi bilan oq fosforning oksidlanishi bilan olinadi.

Fosfor oksidi (V) P4 O10 – oq kristalli chang. Distillash harorati 36 ° S bir nechta modifikatsiyaga ega, ulardan biri (uchuvchi deb ataladi) P4 O10 tarkibiga ega . Ushbu modifikatsiyaning kristalli panjarasi zaif molekulalar orasidagi kuchlar bilan bog'langan P4 O10 molekulalaridan iborat bo'lib , ular isitish vaqtida osongina yorilib ketadi. Shuning uchun bu turning uchuvchanligi. Boshqa modifikatsiyalar polimerdir. Ular RO4 tetraedrlarining cheksiz qatlamlari tomonidan hosil qilinadi .

P4 O10 ning suv bilan o'zaro ta'siri natijasida fosfor kislotasi hosil bo'ladi:

P4 O10 + 6H2 O = 4H3 PO4 .

Kislotali oksid bo'lib, P4 O10 asosiy oksidlar va gidroksidlar bilan reaksiyaga kirishadi.

Fosforning yuqori haroratli oksidlanishida ortiqcha kislorod (quruq havo) hosil bo'ladi.

Istisno higroskopiklik tufayli fosfor oksidi (V) laboratoriya va sanoat texnikasida namlik va dehidratatsiya vositasi sifatida ishlatiladi. Uning namlik ta'sirida u boshqa barcha moddalardan ustundir. Suvsiz xlor kislotasidan uning anhidridini hosil qilish uchun kimyoviy bog'langan suvni olib tashlaydi:

4HClO4 + P4 O10 = (HPO3 )4 + 2Cl2 O7 .

2.2 kislotalar va ularning tuzlari

a) fosfor kislotasi H3 PO3 . Suvsiz fosforli kislota N3 RO3 1,65 s ° da eriydigan 3 g/sm 74 zichligi bilan kristallarni hosil qiladi.

Strukturaviy formula:

.

Suvsiz H3 RO3 qizdirilganda, nomutanosiblik reaktsiyasi (o'z-o'zini oksidlanish-o'z-o'zini davolash):

4H3 PO3 = PH3 ↑ + 3H3 PO4 .

Fosforli kislota tuzlari fosfitlardir . Misol uchun, K3 PO3 (kaliy fosfat) yoki Mg3 (PO3 )2 (magniy fosfat).

Fosfor kislotasi H3 RO3 suvda fosfor oksidi (III) yoki fosfor xlorid (III) RCl3 gidrolizida eriydi :

CCl3 + 3H2 o = H3 PO3 + 3HCl↑.

b ) fosfor kislotasi (ortofosfor kislotasi) H3 PO4 .

Suvsiz fosfor kislotasi ochiq shaffof kristallar bo'lib, xona haroratida havoda tarqaladi. Erish nuqtasi 42,35°s suv bilan fosforik kislota har qanday kontsentratsiyaning eritmalarini hosil qiladi.

Fosforik kislota quyidagi tizimli formulaga mos keladi:

.

Fosfor kislotasi vodorodga standart elektrod potentsiallari qatorida, asosiy oksidlar, bazalar, zaif kislotalarning tuzlari bilan joylashgan metallar bilan reaksiyaga kirishadi.

Laboratoriyada fosforik kislota 30% nitrat kislota bilan fosforning oksidlanishi bilan olinadi:

3P + 5HNO3 + 2H2 O = 3H3 PO4 + 5NO↑.

Sanoatda fosfor kislotasi ikki shaklda ishlab chiqariladi: ekstraksiya va issiqlik. Ekstraksiya usuli asosan ezilgan tabiiy fosfatlarni sulfat kislota bilan davolashdir:

Ca3 (PO4 )2 + 3H2 SO4 = 2H3 PO4 + 3CaSO4 ↓.

Fosforik kislota keyinchalik suziladi va bug'lash orqali konsentratsiyalanadi.

Termal usul tabiiy fosfatlarni erkin fosforga qaytarishdan iborat bo'lib, undan keyin P4 O10 ga yondiriladi va suvda eriydi. Ushbu usul bilan ishlab chiqarilgan fosforik kislota yuqori tozalik va yuqori konsentratsiya (massa 80% gacha) bilan tavsiflanadi.

Fosfor kislotasi o'g'it ishlab chiqarish, reagentlar, organik moddalar tayyorlash, metallarga himoya qoplamalar yaratish uchun ishlatiladi. Tozalangan fosforik kislota farmatsevtik preparatlar, em-xashak kontsentratlarini tayyorlash uchun kerak.

Fosfor kislotasi kuchli kislota emas. Tri-bazik kislota sifatida suvli eritmada bosqichma-bosqich ajralib chiqadi. Birinchi bosqichda ajralish osonroq.

1. H3 PO4 h + + (dihidrofosfat-ion);

2. H + +(hidrofosfat-ion);

3. H+ + (fosfat-ion).

Fosfor kislotasining umumiy ion dissotsiatsiyasi tenglamasi:

H3 PO4 3H+ + .

Fosfor kislotasi uch qator tuzlarni hosil qiladi:

a) K3 PO4, Ca3 ( PO4) 2-uch bazlı yoki fosfatlar;

b) K2 HPO4 – CaHPO4-ikki tomonlama yoki hidrofosfatlar;

C) KH2 PO4, Ca(H2 PO4 )2 – bitta nom yoki dihidrofosfatlar.

Odnozameschennye fosfatlar kislotali reaksiyaga ega, dvuhzameschennye-kuchsiz ishqoriy, trizameschennye-ishqoriy.

Barcha gidroksidi metallar va ammoniy fosfatlar suvda eriydi. Fosfor kislotasining kaltsiy tuzlaridan faqat kaltsiy dihidrofosfat suvda eriydi. Kaltsiy vodorod fosfat va kaltsiy fosfat organik kislotalarda eriydi.

Isitgichda fosfor kislotasi birinchi navbatda hal qiluvchi suvni yo'qotadi, keyin fosforik kislota dehidratsiyasi boshlanadi va difosfor kislotasi hosil bo'ladi:

2H3 PO4 = H4 P2 O7 + H2 O.

Fosfor kislotasi muhim bir qismi haqida 260 ° s haroratda difosforik aylanadi

C) fosforlu kislota (hipofosfor kislotasi) H4P2O6 ..

H4 P2 O6-o'rta kuchning to'rt yadroli kislotasi. Saqlash vaqtida gipofosfor kislotasi asta-sekin parchalanadi. Isitish vaqtida uning eritmasi H3RO4 va H3VO3GA aylanadi .

Havoda H3RO3 sekin oksidlanish yoki nam havoda oq fosforning oksidlanishida hosil bo'ladi.

g) fosforli kislota (gipofosforik kislota) H3PO2 . Bu kislota monobazik, kuchli. Fosforli kislota quyidagi tizimli formulaga mos keladi:

.

Gipofosfitlar-fosforli kislota tuzlari-odatda suvda juda eriydi.

Gipofosfitlar va H3 RO2-energetik reduktorlar (ayniqsa kislotali muhitda). Ularning qimmatli xususiyati ba'zi metallarning erigan tuzlarini (Ni, Cu va boshqalar) erkin metallga qayta tiklash qobiliyatidir:

2Ni2+ + + 2H2 O → Ni0 + + 6H+ .

Fosforli kislota kaltsiy gipofosfitlarini yoki bariyni sulfat kislota bilan ajralib chiqadi:

Ba(H2 PO2 )2 + H2 SO4 = 2H3 PO2 + BaSO4 ↓.

Hipofosfitlar kaltsiy gidroksidi yoki bariy suspenziyalarida oq fosforni qaynatganda hosil bo'ladi.

2P4(oq) + 3ba(OH)2 + 6H2 o = 2PH3 ↑ + 3Ba (H2 PO2 )2 .

2.3 fosfat

Fosfin PH3-fosforning vodorod bilan birikmasi-suvda yaxshi eriydi (kimyoviy jihatdan u bilan ta'sir qilmaydi) o'tkir yoqimsiz sarimsoq hidiga ega rangsiz gaz, juda zaharli. Havoda toza va quruq fosfor 100-140 ° s dan yuqori qizdirilganda yonadi. fosfat P2 h4 difosfin aralashmalarini o'z ichiga olgan bo'lsa, u havoda o'z-o'zidan yonadi.

Ba'zi kuchli kislotalar bilan reaksiyaga kirganda, fosfor fosfon tuzlari hosil qiladi, masalan:

PH3 + HCl = PH4 Cl (fosfor xlorid).

Fosfat katyonining tuzilishi [rN4 ]+ ammoniy kationining tuzilishiga o'xshash

[NN4 ]+ .

Suv fosfat va vodorod halojenini hosil qilish uchun fosforli tuzlarni parchalaydi.

Fosfinni fosfinlarning suv bilan o'zaro ta'siri natijasida olish mumkin:

Ca3 P2 + 6H2 O = 3Ca(OH)2 + 2PH3 ↑.

Va oxirgi. Fosforning metallar bilan o'zaro ta'siri natijasida tuz-fosfidlar hosil bo'ladi . Misol uchun, Ca3 P2 (kaltsiy fosfid), Mg3 P2 (magniy fosfat).

Fosforli o'g'itlar

Fosfor aralashmalari, shuningdek, azot, doimo konvertatsiya qilish tabiatida ro'y beradi-tabiatda fosfor aylanishi amalga oshiriladi. O'simliklar fosfat tuproqdan chiqariladi va ularni murakkab fosforli organik moddalarga aylantiradi. O'simlik oziq-ovqat bilan bu moddalar hayvon organizmiga kiradi-hokazo nerv va mushak to'qimalarining oqsil moddalar, suyaklarda kaltsiy fosfatlar va shakllantirish.hayvonlar va o'simliklar vafotidan so'ng, fosfor o'z ichiga olgan birikmalar mikroorganizmlar ta'siri ostida parchalab. Natijada fosfatlar hosil bo'ladi. Shunday qilib, sxema bilan ifodalangan aylana tugaydi:

P (tirik organizmlar) P (tuproq).

Ushbu tsikl fosfor birikmalarini ekinlar hosili bilan olib tashlanganda buziladi. Tuproqdagi fosfor etishmovchiligi deyarli tabiiy ravishda to'ldirilmaydi. Shuning uchun fosforli o'g'itlar qilish kerak.

Ma'lumki, mineral o'g'itlar oddiy va murakkab. Oddiy bir oziqlantiruvchi elementni o'z ichiga olgan o'g'itlarni o'z ichiga oladi. Murakkab o'g'itlar bir nechta ozuqa moddalarini o'z ichiga oladi.

Sanoatda fosforli o'g'itlar qanday olinadi? Suvda tabiiy fosfatlar erimaydi va tuproq eritmalarida erimaydi va o'simliklar tomonidan kam so'riladi. Tabiiy fosfatlarni suvda eruvchan birikmalarga qayta ishlash kimyo sanoatining vazifasidir. Fosfor ozuqa elementining o'g'itidagi tarkib fosfor oksidi (V) P2 O5 tarkibida baholanadi .

Fosforli o'g'itlarning asosiy tarkibiy qismi kaltsiy dihidro yoki vodorod fosfat hisoblanadi. Fosfor o'simliklardagi ko'plab organik birikmalarning bir qismidir. Fosfor oziqlanishi o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini tartibga soladi. Eng keng tarqalgan fosforli o'g'itlar quyidagilardir:

1. Fosforit uni-nozik oq chang. 18-26% P2 O5 Ni O'z Ichiga Oladi .

Bu KA3 (RO4 )2 fosforitlarini maydalashda olinadi .

Fosforit uni faqat organik kislotalarni o'z ichiga olgan podzolik va hijobli tuproqlarda so'rilishi mumkin.

2. Oddiy superfosfat-kulrang nozik taneli chang. 20% P2 O5gacha o'z ichiga oladi .

Tabiiy fosfatning sulfat kislota bilan o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladi:

SA3 (RO4 )2 + 2N2 SO4 = Ca(H2 RO4) 2 + 2saso4 .

superfosfat

Bunday holda , har qanday tuproqdagi o'simliklar tomonidan yaxshi so'rilgan Ca(H2 RO4 )2 va SaSO4 tuzlari aralashmasi olinadi.

3. Er-xotin superfosfat (rang va ko'rinish oddiy superfosfatga o'xshaydi).

Fosforik kislota tabiiy fosfat ta'sirida paydo bo'ladi:

SA3(RO4 )2 + 4N3 RO4 = zsa(H2 RO4) 2 .

Oddiy superfosfat bilan solishtirganda, u SaSO4ni o'z ichiga olmaydi va sezilarli darajada ko'proq konsentratsiyalangan o'g'it (50% P2 O5gacha bo'lgan).

4. Precipitate-35-40% P2 O5 o'z ichiga oladi .

Fosforik kislota kaltsiy gidroksidi eritmasi bilan neytrallash orqali olinadi:

H3 RO4+Ca (oh) 2 = Sanro4 * 2N2 haqida.

Kislotali tuproqlarda qo'llaniladi.

5. Suyak uni . Uy hayvonlari suyaklarini qayta ishlashda olingan, SA3 (RO4 )2 o'z ichiga oladi .

6. Ammofos - (15% K gacha) azot va fosfor (58% P2 O5 gacha ) o'z ichiga olgan murakkab o'g'it NN4 H2 RO4 va (NN4 )2 NRO4 shaklida . Fosforik kislotani ammiak bilan neytrallash orqali olinadi.

Xulosa

Va nihoyat, fosforning biologik ahamiyatini aytmoqchiman. Fosfor inson organizmlari, hayvonlar va o'simliklar to'qimalarining ajralmas qismidir. Inson tanasida fosforning aksariyati kaltsiy bilan bog'liq. Skelet qurish uchun bolaga kaltsiy kabi ko'p miqdorda fosfor kerak. Suyaklarga qo'shimcha ravishda, fosfor asab va miya to'qimalarida, qonda, sutda mavjud. O'simliklarda, hayvonlarda bo'lgani kabi, fosfor oqsillarning bir qismidir.

Asosan tuxum, go'sht, sut va non bilan oziq – ovqat bilan inson organizmiga kirib fosfor, bir yig'uvchi va energiya tashuvchisi, shuningdek, nuklein kislotalar sifatida xizmat qiladi ATP – adenosin trifosfor kislotasi, qurilgan-DNK va RNK, organizmning irsiy xususiyatlari uzatishni amalga oshiradi. Eng faol ATP tananing faol organlarida iste'mol qilinadi: jigarda, mushaklarda, miyada. Geokimyo fanining asoschilaridan biri bo'lgan mashhur mineralolog, akademik A. E. Fersman fosforni "hayot va fikrning elementi"deb atagan.

Yuqorida aytib o'tilganidek, fosfor tabiatda tuproqdagi birikmalar (yoki tabiiy suvlarda erigan) shaklida mavjud. Tuproqdan fosfor o'simliklar tomonidan chiqariladi va hayvonlar o'simlik oziq-ovqat bilan fosfor oladi. O'simlik va hayvon organizmlari vafot etgandan so'ng, fosfor yana tuproqqa o'tadi. Shunday qilib, tabiatda fosfor aylanishi amalga oshiriladi.