Fosforul - proprietăți ale elementelor chimice

Fosforul (lat. Fosfor), P, elementul chimic al grupului V a tabelului periodic, numărul atomic 15, masa atomică 30.97376, metaloid. Natural Fosforul este format dintr-un izotop stabil 31 P; Am primit un număr de izotopi radioactivi artificiali, inclusiv 28 R (T s = 6,27?); 29 P (? T = 4,45 s); 30 P (T = 2,55 min?); 32 P (T D = 14,22?); 33 P (? T = 25 zile); 34 P (T = 12,5 secunde). Cel mai important, 32 P care posedă p raze semnificative de energie și utilizate în studiile biochimice ca trasor chimice și.

Proprietățile fizice ale fosforului. Fosforul elementar există în mai multe modificări alotropice, șef printre ei - un alb, roșu și negru.

După încălzirea fosforului alb până la 200-220 ° C sub presiune (1,2-1,7) × 10 3 MN / m 2 [(12-17) × 10 3 kgf / cm2] Fosforul format negru. Această conversie poate fi efectuată fără nici o presiune, dar în prezența unei mici cantități de mercur și cristale negre de fosfor (însămânțare) la 370 ° C, timp de 8 zile. Negru Fosforul este o structură cristalină ortorombică (a = 3,31 Å, B = 4,38 ÅȘi c = 10.50 Å), Construită dintr-un grilaj de straturi fibroase cu caracteristice atomilor piramidală de fosfor, densitatea 2,69 g / cm punctul 3 de topire de aproximativ 1000 ° C, sub o presiune de 1,8 x 10 3 MN / m 2 (18 x 10 3 kgf / cm2 ). În aparență fosfor negru similar cu grafit; Semiconductor: bandgap de 0,33 eV, la 25 ° C; Are o rezistivitate de 1,5 ohm-cm, coeficientul de temperatură de 0,0077, susceptibilitatea diamagnetic a specific magnetic -0.27 × 10 -6. Atunci când este încălzit la 560-580 ° C sub presiunea proprie a vaporilor este convertită în fosfor roșu. Negru Fosforul maloaktiven, greu inflamabile atunci când sunt aprinse, astfel încât să poată fi în siguranță prelucrate în aer.

Raza atomică de 1,34 fosfor Å, Ionic raze: P 5+ 0,35 ÅP 3+ 0,44 ÅP 1.86 3- Å.

Proprietățile chimice ale fosforului. Configurația exterioară electron atom de fosfor 3s 2 3p 3; în compușii stare de oxidare cel mai tipic +5, +3 și -3. Ca și azot, compuși ai fosforului, în principal în covalente. Compușii ionici, cum ar fi fosfuri Na3 P, Ca3 P2. foarte puțin. Spre deosebire de azot, fosfor are 3d-orbitali liberi cu energie relativ scăzută, ceea ce conduce la posibilitatea de creștere a numărului de coordonare și formarea unei legături donor-acceptor.

Fosforul este chimic activ, cea mai mare activitate are fosfor alb; fosfor roșu și negru în reacții chimice sunt mult mai pasivi. Oxidarea fosforului alb are loc printr-un mecanism de reacții în lanț. Oxidarea de fosfor, de obicei, însoțite de chemiluminescență. În arderea fosforului în exces de oxigen oxizi formele (V) P4 O10 (sau P2 O5), deficitul - în principal oxid (III) O6 P4 (sau P2 O3). au dovedit spectroscopic existența în perechi P4 O7. P4 O8. P2 O6. PO și alți oxizi de fosfor. oxid de fosfor (V) este obținut într-o ardere la scară industrială a fosforului elementar într-un exces de aer uscat. hidratare ulterioara P4 O10 produce orto- (H3 PO4) și poli (Hn + 2 Pn O3n + 1) acizi fosforici. În plus, formele de fosfor acid fosforos H3 PO3. Acid hipofosforic, H4 P2 O6 și acid hipofosforos, H3 PO2. și peracizi: nadfosfornuyu H4 P2 O8 și mononadfosfornuyu H3 PO5. Sunt utilizate pe scară largă de sare a acidului fosforic (fosfați), într-o măsură mai mică - fosfiți și hipofosfiți.

Fosforul este direct conectat cu toate halogeni pentru a elibera cantități mari de căldură, iar trihalogenuri de formare (RH3 în care X -. Halogen) pentahalogenură (RH5) și oxihalogenuri (de exemplu, ROH3). Când fuzionată de fosfor cu sulf sub 100 ° C, formarea de soluții solide pe bază de fosfor și sulf și peste 100 ° C, reacția exotermă a formării sulfurilor kristallichicheskih P4 S3. P4 S5. P4 S7. P4 S10. din care numai P4 S5 atunci când este încălzit peste 200 ° C la P4 S3 se descompune și P4 S7. iar restul topit fără descompunere. oxysulfides de fosfor cunoscute: P2 O3 S2. P2 O2 S3. P4 O4 S3. P6 O10 S5 și P4 O4 S3. Fosfor comparativ cu azot mai puțin capabili să formeze compuși cu hidrogen. Fosfină fosfină PH3 și P2 H4 difosfină pot fi obținute numai în mod indirect. Dintre compușii cu fosfor cu azot nitruri cunoscute PN, P2 N3. P3 N5 - tare, material rezistent chimic, obținut prin trecerea vaporilor de azot cu fosfor prin arc electric; polimerice fosfonitrilgalogenidy - (PNX2) n (de exemplu, polifosfonitrilhlorid) obținut reacția pentahalogenurile cu amoniac în diferite condiții; amidoimidofosfaty - compuși în mod tipic polimerică, care conține, împreună cu legăturile P-O-P conexiune P-NH-P.

Fosforul formează numeroase compus organofosforic.

Obținerea de fosfor. Elementar Fosforul Producerea ia reducerea electrotermică a fosfaților săi naturali (apatita sau fosforit) la 1400-1600 ° C, cu cocs în prezență de silice (nisip de cuart):

Pre-măcinat și îmbogățit cu minereu conținând fosfor este amestecat în proporții determinate cu silicea și cocs într-un cuptor electric și este încărcat. Silicea este necesară pentru scăderea temperaturii de reacție precum și crește viteza prin legarea eliberată în timpul recuperării oxidului de calciu din silicat de calciu, care este îndepărtat în mod continuu ca zgură topită. Zgura trece, de asemenea silicați și oxizi de aluminiu, magneziu, fier și alte impurități precum. ca ferrophos (Fe2 P, FeP, Fe3 P), format prin reacția unei porțiuni din fier redus la fosfor. Fosforul, precum și cantități dizolvate în ea mici de fosfuri mangan și alte metale cu acumularea electrică îndepărtată pentru utilizarea ulterioară în producția de oțeluri speciale.

vapori de fosfor care ies din cuptorul electric, împreună cu produse secundare gazoase și impurități volatile (CO, SIF4. PH3. Produse de piroliză a vaporilor de apă și impurități organice lot și altele) la o temperatură de 250-350 ° C După purificare din gazele cu conținut de praf sunt alimentate în fosfor sisteme în care condensare la temperaturi sub 50 ° C, sub colectat apă fosfor alb tehnic lichid.

Utilizarea fosforului. Cea mai mare parte a fosforului produs este transformat în acid fosforic și a îngrășămintelor sale derivate de fosfor pe bază de săruri și tehnice (fosfați).

fosfor alb este utilizat în cojile incendiare și fumigene, bombe; Red fosfor - la fabricarea de chibrituri. Fosforul este utilizat în producția de aliaje de metale neferoase ca dezoxidant. Introducere la 1% fosfor crește rezistența termică a aliajelor, cum ar fi Fehral, ​​hromal. Fosforul este parte a unor bronzurile, deoarece crește fluiditatea și rezistența la abraziune. fosfuri metalice, precum și anumite nemetale (B, Si, Ca, și așa mai departe. n.) și utilizate în prepararea materialelor semiconductoare dopate. Fosforul este utilizat parțial pentru prepararea sulfurilor și cloruri, care servesc ca materii prime pentru producerea de plastifianți fosfat (de exemplu, fosfat tricrezil, tributil fosfat, etc.), medicamente, pesticide organofosforice, precum și utilizate ca aditivi în lubrifianți și combustibili.

Siguranță. Alb Fosforul și compușii săi sunt extrem de toxice. Lucrul cu fosfor necesită echipament de etanșare atentă; Fosforul trebuie păstrate alb sub apă sau într-un recipient metalic sigilat. ar trebui să respecte cu strictețe normele de siguranță atunci când se lucrează cu fosfor.

Fosforul în organism. Fosforul - una dintre cele mai importante elemente nutritive necesare pentru viața tuturor organismelor. Prezent în celule ca orto- și pirofosforic și derivații acestora, precum și o parte din nucleotide, acizi nucleici, fosfoproteidov, fosfolipide, esteri fosforici ai carbohidraților, coenzime și mulți alți compuși organici vii. Datorită structurii chimice aparte a atomului de fosfor, cum ar fi atomi de sulf, capabile să formeze legături în compușii bogate în energie bogate în energie: adenozin trifosfat (ATP), creatina si altele. În procesul de evoluție biologică, a devenit compușii de bază de fosfor, custozii universale de informații genetice și purtători de energie în toate sistemele vii. Un alt rol important al compușilor fosforului în organism constă în faptul că atașarea enzimatică a fragmentului de fosforil diferiților compuși organici (fosforilare) servește ca un „pass“ pentru implicarea lor în metabolismul, și invers, scindarea reziduului fosforil (defosforilare) exclude acești compuși din metabolism activ. Enzime schimb fosfor - kinazei, fosforilaza și fosfatazei. Un rol major în transformarea compușilor fosforului în corpul animalelor și oamenilor joacă un ficat. Compuși de schimb de fosfor reglementate de hormoni si vitamina D.

Otrăvesc de fosfor și compușii săi sunt observate atunci când sublimare termoelectric, alb fosfor, fabricarea și utilizarea compușilor fosforului. compuși organofosforici toxici înalt având activitate anticolinesterazică. Fosforul intra in organism prin intermediul sistemului respirator, tractul gastro-intestinal, piele. Intoxicație acută poate dezvolta o senzație de arsură în gură și stomac, dureri de cap, slăbiciune, greață, vărsături. După 2-3 zile, există durere în regiunea epigastrică, hipocondrul 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 au fost spălate cu o soluție 2% de bicarbonat de sodiu. Prevenire: siguranță tehnică, igienă personală, de îngrijire orală, examenele preventive ale persoanelor care lucrează cu fosfor.