Fosforul și compușii săi, rezumate

Fosforul și compușii săi

Examinarea eseu despre chimia efectuate Butochkina Olya. elev de 9 „D“ de clasă

liceu Razvilkovskaya cu studiu aprofundat de subiecte specifice

Al cincilea grup a sistemului periodic include doi atomi de azot și fosfor element specific - și subgrupe de arsenic și vanadiu. Între primul și al doilea element tipic există o diferență semnificativă în proprietăți.

În starea substanțelor simple de azot - gaz și fosfor - solid. Aceste două substanțe au primit o suprafață mare de aplicare, deși atunci când azotul a fost izolat pentru prima dată din aer a fost considerat de gaze nocive, și fosfor-vânzare a reușit să câștige o mulțime de bani (pentru fosfor apreciat capacitatea sa de a stralucesc in intuneric).

Istoria descoperirii fosforului

În mod ironic fosfor deschis de mai multe ori. Și de fiecare dată a ieșit din ... urină. Este menționat și faptul că alchimistul arab Alhild Behil (secolul XII) a descoperit fosfor din distilarea de urină amestecată cu argilă, var și cărbune. Cu toate acestea, fosfor este considerată a fi data deschiderii 1669. Hamburg alchimist Hennig Brand, un amator, un negustor ruinat, care a visat de a folosi alchimie pentru a îmbunătăți afacerile lor să fie tratate o varietate de produse. Presupunând că produsele fiziologice pot conține „materia primară“, considerat fundamentul piatra filozofală, Brand a devenit interesat de urina umana.

El a adunat aproximativ o tona de urina din barăcile soldaților și se evaporă până când acesta un lichid siropos. Acest lichid a fost distilat din nou și a fost puternic roșu „ulei de urină“, care a fost distilat pentru a da un reziduu solid. Încălzire acesta din urmă, fără aer, el a observat formarea de fum alb, se așeze pe pereții vasului și lumină strălucitoare în întuneric. Marca substanță numită a primit de fosfor, care a tradus din greacă înseamnă „purtător de lumină.“

Mai mulți ani „rețetă“ de fosfor păstrat un secret bine păzit și a fost cunoscut doar câteva alchimiști. A treia oară, fosfor R. Boyle a fost deschisă în 1680.

Într-o formă ușor modificată a metodei de obținere a fosforului antice folosite in secolul XVIII: încălzirea amestecului supus la oxid de plumb umed (PbO), clorură de sodiu (NaCl), carbonat de potasiu (K 2 CO 3) și carbon (C). Numai în 1777 a obținut metoda K.V.Sheele de obținere a fosforului din oase și coarne de animale.

Compus fosfor natural și obținerea

Ca prevalenta in crusta inainte de fosfor, azot, sulf și clor. Spre deosebire de fosfor de azot, datorită reactivității ridicate se găsește în natură numai sub formă de compuși. Cele mai importante minerale fosfor - Sa5H apatită (PO4) 3 (X - fluor, clor și mai puțin grupa gidrooksilnaya) și fosfor, care se bazează pe Ca3 (PO4) 2. Cel mai mare depozit de apatit este situat în Peninsula Kola, în regiunea Munților Khibiny. depozitele fosforit sunt situate în Munții Karatau, în regiunile Moscova, Kaluga și Briansk și în altă parte. Fosforul este parte a unora dintre proteinele conținute în organele generative ale plantelor, în țesuturile nervoase și oase de animale și oameni. Deosebit de bogat in celulele creierului de fosfor.

In zilele noastre fosfor produs în cuptoare cu arc electric, restabilirea cărbunelui apatită în prezența silicei:

Ca3 (PO4) 2 + 3SiO2 + 5C ® 3CaSiO3 + 5CO + P2.

vapori de fosfor la această temperatură, compusă aproape în întregime din P2 molecule, care la răcire sunt condensate la molecula P4.

Configurația electronică a atomului de fosfor

Stratul exterior de electroni conține 5 electroni. Prezența a trei electroni nepereche este explicată în nivelul energetic exterior, care în normală stare de valență la sol de fosfor este egal cu 3.

Dar, la al treilea nivel energetic, există orbitalii d libere ale celulei, astfel încât trecerea la un excitat S starea 3, electronii vor fi deconectate, comutați la d subnivel, ceea ce duce la formarea elementelor 5-nepereche.

Astfel, valență fosforului în stare excitată este egal cu 5.

In compușii cu fosfor prezintă în mod normal, starea de oxidare +5, cel puțin 3, -3.

1. Reacția cu oxigen:

2. halogeni și sulf:

2P0 + 3Cl2 ® 2P + 3Cl3

(Halogenuri de fosfor ușor descompus de apă, de exemplu:

PCI3 + 3H2O ® H3PO3 + 3HCI
PCI5 + 4H2O ® H3PO4 + 5HCl)

3. Acid azotic:

3P0 + 5HN + 5O3 + 2H2O ® 3H3P + 5O4 + 5N + 2O

4. metale formează fosfuri în care fosforul are o stare de oxidare - 3:

2P0 + ® Mg3P2-3 3 Mg

(Fosfură de magneziu ușor descompus de apă Mg3P2 + 6H2O ® 3 Mg (OH) 2 + 2PH3 (fosfin))

4P + 3NaOH + 3H2O ® PH3 + 3NaH2PO2

În reacțiile (1,2,3) - acționează fosfor ca reducător în reacția (4) - ca oxidant; Reacție (5) - un exemplu de reacție de disproporționare.

Fosforul poate fi fie reducerea sau agent de oxidare.

Într-o stare de fosfor liber face mai multe modificări alotropice. Acest lucru se datorează faptului că atomii de fosfor se pot combina reciproc pentru a forma un grilaj cristalin de diferite tipuri.

Proprietăți fizice ale fosforului

Structura de grafit. În condiții normale - presiune semiconductor conduce electricitatea ca metal

> Modificare 007.jpg „/ alb fosfor obținut cu condensarea vaporilor, are o latice moleculară, în care nodurile P4 (Figura 1) sunt utilizate molecule. Din cauza slăbiciunii forțelor intermoleculare alb fosfor legkoplavok volatil, tăiat cu un cuțit și este solubil în nepolar solvenți cum ar fi bisulfura de carbon. fosforul alb este substanta foarte reactiv. reacţionează energic cu oxigen, halogen, sulf și metale. Oxidarea fosforului în aer este însoțită de evoluția de căldură și lumină. prin urmare, fosfor alb depozitat în apă, cu care nu reacționează. fosforul alb este foarte toxic.

Aproximativ 80% din producția totală de fosfor alb este sinteza acidului fosforic pur. Acesta la rândul său, este utilizat pentru a produce polifosfat de sodiu (acestea sunt utilizate pentru a reduce duritatea apei potabile) și fosfați alimentari. Restul de fosfor alb este consumat pentru a crea substanța care produce fum și incendiare.

Siguranță. În producția de fosfor și compușii săi necesită precauții speciale, fosfor alb - o otravă puternică. Funcționarea continuă în atmosfera de fosfor alb poate provoca boli osoase, pierderea dinților, porțiuni cangrenă ale fălcilor. Calcinată fosfor alb provoacă arsuri dureroase și prelungite de vindecare. Păstrați fosfor alb pentru a fi sub apă, în recipiente etanșe față de aer. Fosforul stingeți ardere soluție de dioxid de carbon CUSO4 sau nisip. pielea îndumnezeire trebuie spălată cu o soluție de KMnO 4 sau CuSO 4. antidot pentru otrăvirea cu fosfor este de 2% CUSO4 soluție.

009.jpg „> Pentru depozitarea pe termen lung, precum și prin încălzirea fosforului alb merge în modificarea roșie (prima dată, el a primit doar 1847) Numele Fosforul roșu se referă la mai multe modificări care diferă în densitate și culoare :. Aceasta variază de la portocaliu la întuneric . Toate speciile -roșii și chiar violet fosfor roșu sunt insolubile în solvenți organici și în comparație cu fosfor alb, acestea sunt mai puțin reactive și au o structură polimerică: tetraedrului P4 legate între ele într-un lanț fără sfârșit (Figura 2).

fosfor roșu este utilizat în metalurgie, fabricarea materialelor semiconductoare și becuri, utilizate la fabricarea de chibrituri.

011.jpg „> modificarea cea mai stabilă este fosfor, fosfor negru. Aceasta a fost preparată alotropic conversia fosfor alb la t = 2200 C și presiune ridicată. În aparență seamănă grafit. Cristalin structură stratificată fosfor negru, format din straturi ondulate (Fig.3 .) fosfor negru. - este puțin modificarea fosfor activă atunci când este încălzit fără accesul aerului ca pe roșu, se transformă în vapori care condensează fosfor alb.

oxid de fosfor (V)

Fosforul formează mai mulți oxizi. Cel mai important dintre ele este oxid de fosfor (V) P 4 O 10 (Fig.4). Formula sa este adesea scris într-o formă simplificată - P 2 O 5. In structura acestui oxid este salvat de localizare atomi de fosfor tetraedric.

In loc de metal monovalent molecule ortofosfat pot include grupa amoniu: (NH 4) 3 PO 4 - ortofosfat de amoniu;

(NH 4) 2 HPO 4, dibazic de amoniu; NH 4 H 2 PO 4 - ortofosfat dihidro-amoniu.

Ortofosfați și sărurile de calciu și amoniu dibazic sunt larg utilizate ca îngrășăminte, ortofosfat de sodiu dibazic și - pentru a precipita din apa, sărurile de calciu.

Fosforul în corpul uman

Corpul unei persoane cu o greutate de 70 kg. Acesta conține aproximativ 780 g de fosfor. Sub formă de fosfor fosfat de calciu prezente in oase umane si animale. Acesta intră în componența proteinelor, fosfolipide, acizi nucleici; compuși ai fosforului implicate în metabolismul energetic (adenizintrifosfornaya acide, ATP). Cerința zilnică a corpului uman, în fosfor este de 1,2, valoarea de bază ne consuma lapte și pâine (100 g pâine conține aproximativ 200 mg. De fosfor). Cele mai multe pește sunt bogate în fosfor, fasole și unele tipuri de brânză.

Este interesant faptul că pentru o dieta adecvata trebuie sa fie un echilibru între cantitatea de fosfor și de aportul de calciu: raportul optim al acestor elemente în produsele alimentare este de 1,5 ¸ 1. fosfor alimente bogate in exces duce la scurgerea de calciu din oase, și urolitiaza se dezvoltă atunci când excesul de calciu.

Suprafața acoperită cu cutie de chibrituri Incendiar un amestec de fosfor roșu și pulbere de sticlă. Compoziția capului meci cuprinde oxidanti (PbO 2, KSlO3, BaCrO 4) și agenți reducători (S. Sb 2 S 3). Atunci când suprafața de frecare a amestecului incendiare a fost depus pe un chibrit aprins:

Primele meciuri fosfor - cu un cap de fosfor alb - au fost stabilite numai în 1827 astfel de meci luminat prin frecare pe orice suprafață, care de multe ori duce la incendii. În plus, fosfor alb este foarte toxic. Cazurile de intoxicatii cu fosfor se potrivește atât din cauza manipulării neglijente, și în scopul sinuciderii: a fost suficient pentru a mânca câteva capete de meci. De aceea, a venit în condiții de siguranță pentru a ne servi cu credință la această zi de înlocuire meciuri fosfor. Producția industrială a meciurilor de siguranță a început în Suedia în anii '60. Secolul XIX.

Îngrășăminte minerale - diferite surse de substanțe nutritive pentru plante și proprietățile solului, în principal azot, fosfor și potasiu, și apoi de calciu, magneziu, sulf, fier.

Fosforul se găsește în mulți compuși organici din plante. Fosforul nutriție reglează creșterea și dezvoltarea plantelor.

064.gif „>. Fosforitele conțin, în general mai mulți contaminanți decât fluorapatită.

depozit fosforit puternic descoperite în sudul Kazahstanului, în Munții Karatau.

Cele mai ieftine îngrășământ fosfor - este fin fosforit sol - roca de fosfat. Fosforul este conținută în ea sub forma unui fosfat de calciu insolubil în apă Ca3 (PO4) 2. Prin urmare, fosfați nu sunt absorbite de toate plantele și toate solurile. Vrac recoltat minereu fosfat prelucrat prin metode chimice în substanțe disponibile pe toate plantele din orice sol. Acest fosfați de calciu solubile sunt:

superfosfatul triplă (culoarea și aspectul este similar cu simplu superfosfatul - pulbere fină gri).

S-a obținut prin acțiunea fosfat natural este acid fosforic:

Comparativ cu superfosfat simplu nu conține Ca O4 S este semnificativ îngrășământ concentrat (conținând până la 50% P2O5).

Precipitatului - conține 35-40% P2O5.

Obținut prin neutralizarea unei soluții de acid fosforic de hidroxid de calciu:

Este utilizat în soluri acide.

Ammofos - îngrășăminte complexe care conține azot (15% N) și fosfor (58% P2O5) ca NH 4 H 2 PO 4 și (NH4) 2 HPO 4. Se obține prin neutralizarea acidului fosforic cu amoniac.

Anterior, timp de peste 100 de ani ca îngrășământ cu fosfor utilizat pe scară largă superfosfatul simplu așa-numita, care este format prin acțiunea acidului sulfuric asupra fosfatului de calciu natural:

În acest caz, reacția cu fosfatul de calciu intră acid sulfuric este relativ mai mică decât cea în prepararea acidului fosforic din acestea. Un amestec de fosfat diacid de calciu și sulfat de calciu. Acest îngrășământ cu P2O5 fracțiune de masă de cel mult 20%. Acum, superfosfatul simplu este produs la scară relativ mică în plantele construite anterior.

Exemple de îngrășăminte fosfat sunt date în tabelul 4.

Îngrășăminte care conțin fosfor

Acidul fosforic este important ca una dintre componentele majore ale nutriției plantelor. Fosforul este folosit de plante pentru a construi sale cele mai vitale părți - semințe și fructe.

Derivați ai acidului fosforic este foarte necesar nu numai plantele, ci și animale. Oase, dinți, scoici, cuie, ace, spini în majoritatea organismelor vii sunt compuse în principal din ortofosfat de calciu. Mai mult, acidul ortofosforic, pentru a forma diferiți compuși cu substanțe organice, sunt implicate activ în metabolismul unui organism viu de substanțe din mediul de proces. Ca rezultat, derivați ai fosforului conținut în oase, creier, sânge în mușchi și țesutul conjunctiv al oamenilor și animalelor. Mai ales o mulțime de acid fosforic in celulele nervoase (creier), permițând AE Fersman [1]. geochimist cunoscut, numele de fosfor „gânduri Element“. Foarte negativ (rahitism boli animale, anemie, etc.) afectează starea scăderii organismului în compușii cu fosfor dieta sau administrarea lor sub formă de indigestible.

Aplicați acid fosforic este acum destul de larg. clientul său principal este producerea de îngrășăminte fosfat și compus. Pentru aceste scopuri produse anual la nivel mondial fosfor minereu 100 milioane. Tone. Îngrășămintele fosfatice contribuie nu numai pentru a îmbunătăți productivitatea de culturi diferite, dar, de asemenea, da hardiness și rezistența la alte condiții climatice nefavorabile și de a crea condiții pentru o maturizare mai rapidă a culturilor în zonele cu perioadă de vegetație scurtă. Ele sunt, de asemenea, un efect benefic asupra solului, contribuind la structurarea acesteia, dezvoltarea bacteriilor din sol, schimba solubilitatea altor substanțe conținute în sol și unele suprimarea substanțe organice nocive sunt formate.

O mulțime de acid fosforic consumă din industria alimentară. Faptul că gustul de acid fosforic diluat este foarte frumos și mici în suplimente marmelade sale, limonade și siropuri îmbunătăți în mod semnificativ gustul lor. Ei au aceeași proprietate și unele săruri ale acidului fosforic. fosfați de calciu, de exemplu, a fost mult timp incluse în praf de copt, îmbunătățirea gustului de pâine și chifle.

Alte aplicații interesante ale acidului ortofosforic în industrie. De exemplu, s-a observat că impregnarea lemnului în sine, și sărurile sale de a face din lemn ignifugă. Pe această bază, acum face vopsea de ignifugare, plăci neinflamabile fosfodrevesnye, spuma fosfat neinflamabil și alte materiale de construcții.

Diferite săruri ale acidului fosforic este utilizat pe scară largă în multe industrii, în construcții, diferite domenii ale tehnologiei, în viața municipale și private, protecția împotriva radiațiilor, dedurizare a apei, cazan anticalcar si de a face diferiți detergenți.

acidul fosforic, acidul degidrotirovannye condensat și fosfați sunt utilizați drept catalizatori în procesul de deshidratare, polimerizarea și alchilarea hidrocarburilor.

Ocupa un loc special extractanți organofosforice cum ar fi, plastifianți, lubrifianți, aditivi pentru pulbere și absorbanți în sistemele de refrigerare. Sărurile fosfat acid de alchil sunt utilizați ca agenți activi de suprafață, agenți antigel, îngrășământ special și alte anticoagulante latex. Fosfații acizi sunt utilizate pentru procesarea extracția lichidelor minereului de uraniu.

CHIMIE. Materiale de referință. Sub red.Yu.D.Tretyakova - M. EDUCATION 1984.

Weser V.-DZH. Fosforul și compușii săi, trans. din limba engleză. - M. 1963.

[1] Fersman Aleksandr Evgenevich [27,10 (8,11) 0.1883, St. Petersburg - 20.05.1945, Soci], un geochimist sovietic și mineralog, academician al URSS (1919). Elev Vernadsky.