http://poradumo.pp.ua

Online Журнал-Світ порад.
Головна сторінка
» » Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

Серед біогенних елементів особливе місце слід виділити саме фосфору. Адже без нього неможливе існування таких життєво важливих сполук, як, наприклад, АТФ або фосфоліпіди, а також багато інші органічні речовини. При цьому і неорганіка даного елемента досить багата на різні молекули. Фосфор і його сполуки знаходять широке застосування в промисловості, є важливими учасниками біологічних процесів, що використовуються у різних галузях діяльності людини. Тому розглянемо, що собою представляє даний елемент, якою є його просте речовина і найважливіші сполуки.




Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

Фосфор: загальна характеристика елемента

Положення в періодичній системі можна описати в кількох пунктах.

  • П'ята група, головна підгрупа.
  • Третій малий період.
  • Порядковий номер - 15.
  • Атомна маса - 30974.
  • Електронна конфігурація атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .
  • Можливі ступені окиснення від -3 до +5.
  • Хімічний символ - Р, вимова у формулах "пе". Назва елемента - фосфор. Латинська назва Phosphorus.
  • Історія відкриття даного атома сягає своїм корінням у далекий XII століття. Ще в записах алхіміків зустрічалися відомості, що свідчать про отримання невідомого "світиться" речовини. Однак офіційною датою синтезу і відкриття фосфору став 1669 рік. Збанкрутілий торговий купець Бранд у пошуках філософського каменя випадково синтезував речовина, здатне видавати світіння і яке згоряє яскравим сліпучим полум'ям. Зробив він це шляхом багаторазового прожарювання людської сечі.

    Після нього незалежно один від одного приблизно однаковими способами даний елемент отримали:

    • В. Кункелем;
    • Р. Бойлем;
    • А. Маргграфом;
    • К. Шеєле;
    • А. Лавуазьє.

    Сьогодні один із самих популярних способів синтезу даного речовини - відновлення з відповідних фосфоровмісних мінералів при високих температурах під впливом чадного газу і кремнезему. Процес здійснюється в спеціальних печах. Фосфор і його сполуки є дуже важливими речовинами для живих істот, так і для безлічі синтезів в хімічній галузі. Тому слід розглянути, що ж являє собою даний елемент як просте речовина і де в природі міститься.




    Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

    Просте речовина фосфор

    Важко назвати якесь конкретне з'єднання, коли мова йде про фосфор. Це пояснюється численністю аллотропних видозмін, які має цей елемент. Виділяють чотири основних різновиди простого речовини фосфору.

  • Білий. Це сполука, формула якого Р 4 . Являє собою біле летюча речовина, що володіє різким неприємним запахом часнику. Самозагорається на повітрі при звичайній температурі. Згорає світиться зеленим світлом. Дуже отруйне та небезпечне для життя. Хімічна активність надзвичайно висока, тому отримують його і зберігають під шаром очищеної води. Це можливо завдяки погану розчинність в полярних розчинниках. Краще всього для цього білого фосфору підходить сірковуглець і органічні речовини. При нагріванні здатне переходить в наступну алотропні форми - червоний фосфор. При конденсації та охолодження парів здатний формувати пласти. На дотик жирні, м'які, легко режущиеся ножем, білого кольору (злегка жовтуватого). Температура плавлення 44 0 Завдяки С. хімічної активності використовується в синтезах. Але через отруйності не має широкого промислового застосування.
  • Жовтий. Це погано очищена форма білого фосфору. Є ще більш отруйною, також неприємно пахне часником. Займається і горить яскравим світловим зеленим полум'ям. Дані жовті або бурі кристали у воді не розчиняються зовсім, при повному окисленні виділяють клуби білого диму складом Р 4 Про 10 .
  • Червоний фосфор та його сполуки є найпоширенішою і найбільш часто застосовується в промисловості модифікацією даного речовини. Пастоподібна червона маса, яка при підвищеному тиску може переходити у форму фіолетових кристалів, є хімічно малоактивною. Це полімер, здатний розчинятися тільки в деяких металах і більше ні в чому. При температурі до 250 0 С переганяється, переходячи в білу модифікацію. Не отруйний настільки сильно, як попередні форми. Однак при тривалому впливі на організм токсичний. Його використовують у нанесенні запального покриття на сірникові коробки. Це пояснюється тим, що самозайматися він не може, а ось при денотации і терті вибухає (запалюється).
  • Чорний. За зовнішніми даними дуже нагадує графіт, так само є жирним на дотик. Це напівпровідник електричного струму. Темні кристали, блискучі, які не здатні розчинятися ні в яких розчинниках взагалі. Щоб він загорівся, потрібні дуже високі температури і попереднє розжарювання.
  • Також цікава не так давно відкрита форма фосфору - металевий. Він є провідником і має кубічну кристалічну решітку.


    Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

    Хімічні властивості

    Хімічні властивості фосфору залежать від того, в якій формі він перебуває. Як вже говорилося вище, найбільш активна жовта і біла модифікація. В цілому ж фосфор здатний вступати у взаємодію з:

    • металами, утворюючи фосфіди і виступаючи в ролі окислювача;
    • неметалами, виступаючи в ролі відновника і утворюючи леткі і нелеткі з'єднання різного роду;
    • сильними окислювачами, переходячи в фосфорну кислоту;
    • з концентрованими їдкими лугами за типом диспропорционирования;
    • з водою при дуже високій температурі;
    • з киснем з утворенням різних оксидів.

    Хімічні властивості фосфору схожі з такими у азоту. адже він і входить в групу пниктогенов. Проте активність на кілька порядків вище, завдяки різноманітності аллотропних видозмін.


    Знаходження в природі

    Як біогенний елемент, фосфор є дуже поширеним. Його процентний вміст у земній корі становить 009%. Це досить великий показник. Де зустрічається цей атом в природі? Можна назвати кілька основних місць:

    • зелена частина рослин, їх насіння і плоди;
    • тварини тканини (м'язи, кістки, зубна емаль, багато важливі органічні сполуки);
    • земна кора;
    • ґрунт;
    • гірські породи та мінерали;
    • морська вода.

    При цьому можна говорити тільки про пов'язаних формах, але не про просту речовину. Адже він дуже активний, і це не дозволяє йому бути вільним. Серед мінералів найбільш багаті на фосфор є:

    • инглишит;
    • фторапаптит;
    • сванбергит;
    • фосфорити та інші.

    Біологічне значення даного елемента переоцінити неможливо. Адже він входить до складу таких сполук, як:

    • білки;
    • фосфоліпіди;
    • ДНК;
    • РНК;
    • фосфопротєїди;
    • ферменти.

    Тобто всіх тих, які є життєво важливими і з яких будується у цілому весь організм. Добова норма для звичайної дорослої людини близько 2 грам.

    Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

    Фосфор і його сполуки

    Як дуже активний, цей елемент утворює безліч різних речовин. Адже він формує і фосфіди, і сам виступає як відновник. Завдяки цьому складно назвати елемент, який був би інертний при реакції з ним. А тому формули сполук фосфору вкрай різноманітні. Можна привести кілька класів речовин, в утворенні яких він активний учасник.

  • Бінарні сполуки - оксиди, фосфіди, летку водневе з'єднання, сульфід, нітрид та інші. Наприклад: Р 2 Про 5 , PCL 3 , P 2 S 3 , PH 3 та інші.
  • Складні речовини: солі всіх типів (середні, кислі, основні, подвійні, комплексні), кислоти. Приклад: Н 3 РВ 4 , Na 3 PO 4 , H 4 P 2 O 6 , Ca(H 2 PO 4 ) 2 , (NH 4 ) 2 HPO 4 та інші.
  • Кисневмісні органічні сполуки: білки, фосфоліпіди, АТФ, ДНК, РНК та інші.
  • Більшість означених типів речовин мають важливе промислове та біологічне значення. Застосування фосфору і його сполук можливо і в медичних цілях, і для виготовлення цілком буденних побутових предметів.

    Сполуки з металами

    Бінарні сполуки фосфору з металами і менш электроотрицательными неметалами мають назву фосфіди. Це солеподобные речовини, які мають крайньою нестійкістю при дії різних агентів. Швидке розкладання (гідроліз) викликає навіть звичайна вода.

    Крім того, під дією неконцентровано кислот відбувається розпад речовини на відповідні продукти. Наприклад, якщо говорити про гідролізі фосфіду кальцію, то продуктами стануть гідроксид металу і фосфін:

    Ca 3 P 2 + 6H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2PH 3 ^

    А піддаючи фосфід розкладання під дією мінеральної кислоти, що ми отримаємо відповідну сіль і фосфін:

    Ca 3 P 2 + 6HCL = 3CaCL 2 + 2PH 3 ^

    В цілому цінність розглянутих сполук як раз в тому, що в результаті утворюється водневе з'єднання фосфору, властивості якого розглянемо нижче.

    Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

    Летючі речовини на основі фосфору

    Таких можна виділити два основних:

    • білий фосфор;
    • фосфін.

    Про перший ми вже згадували вище і характеристики приводили. Сказали, що це білий густий дим, сильно отруйний, неприємно пахне і самозаймистий при звичайних умовах.

    А ось що таке фосфін? Це найпоширеніше і відоме летюча речовина, до складу якого входить розглянутий елемент. Воно бінарне, і другий учасник - водень. Формула водневої сполуки фосфору - РН 3 назва фосфін.

    Властивості цієї речовини можна описати так.

  • Летючий безбарвний газ.
  • Дуже отруйний.
  • Володіє запахом гнилої риби.
  • З водою не взаємодіє і дуже погано в ній розчиняється. Добре розчинний у органіці.
  • При звичайних умовах дуже хімічно активний.
  • Самозаймається на повітрі.
  • Утворюється при розкладанні фосфидов металів.
  • Інша назва - фосфан. З ним пов'язані історії з самої давнини. Вся справа в "блукаючі вогні", які іноді люди бачили і бачать зараз на кладовищах, болотах. Кулясті або свечеподобные вогники, які виникають то тут, то там, створюючи враження руху, вважалися поганою ознакою і їх дуже боялися забобонні люди. Причиною цього явища, за сучасними поглядами деяких вчених, можна вважати самозаймання фосфіну, який утворюється природним шляхом при розкладанні органічних залишків, як рослинних, так і тварин. Газ виходить назовні і, стикаючись з киснем повітря, загоряється. Колір і розмір полум'я може змінюватись. Найчастіше, це зеленуваті яскраві вогники.

    Очевидно, що всі леткі сполуки фосфору - отруйні речовини, які легко виявити за різкого неприємного запаху. Ця ознака допомагає уникнути отруєння і неприємних наслідків.

    Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

    Сполуки з неметалами

    Якщо фосфор поводиться як відновник, то слід говорити про бінарних сполуках з неметалами. Найчастіше саме вони виявляються більш электроотрицательными. Так, можна виділити кілька типів речовин подібного роду:

    • з'єднання фосфору і сірки - сульфід фосфору P 2 S 3 ;
    • хлорид фосфору III, V;
    • оксиди та ангідрид;
    • бромід і йодид та інші.

    Хімія фосфору та його сполук різноманітна, тому складно окреслити найважливіші з них. Якщо ж говорити конкретно про речовини, які утворюються їх фосфору і неметалів, то найбільше значення мають оксиди і хлориди різного складу. Вони використовуються в хімічних синтезах як водоотнимающие кошти, як каталізатори і так далі.

    Так, одним з найсильніших осушувальних засобів є вищий оксид фосфору - Р 2 Про 5 . Він настільки сильно притягує воду, що при прямому контакті з нею відбувається бурхлива реакція з сильним шумовим супроводом. Саме по собі речовина являє собою білу снегообразную масу, за агрегатним станом ближче до аморфному.

    Кисневмісні органічні сполуки з фосфором

    Відомо, що органічна хімія за чисельністю сполук набагато перевершує неорганічну. Це пояснюється явищем ізомерії і здатністю атомів вуглецю формувати різної будови ланцюжка атомів, замикаючись один з одним. Звісно, є певний порядок, тобто класифікація, якій підпорядковується вся органічна хімія. Класи сполук різні, однак, нас цікавить один конкретний, безпосередньо пов'язаний з даним елементом. Це кисневмісні сполуки з фосфором. До них відносяться:

    • коферменти - НАДФ, АТФ, ФМН, піридоксальфосфат та інші;
    • білки;
    • нуклеїнові кислоти, так як залишок фосфорної кислоти входить до складу нуклеотиду;
    • фосфоліпіди і фосфопротєїди;
    • ферменти і каталізатори.

    Вид іона, в якому фосфор бере участь в утворенні молекули даних сполук, наступний - РО 4 3 - , тобто це кислотний залишок фосфорної кислоти. До складу деяких білків він входить у вигляді вільного атома або простого йона.

    Для нормальної життєдіяльності кожного живого організму даний елемент і утворювані ним органічні сполуки вкрай важливі і необхідні. Адже без білкових молекул неможливо побудова жодної структурної частини тіла. А ДНК і РНК - головні носії і передавачі спадкової інформації. Загалом, всі з'єднання повинні бути в обов'язковому порядку.

    Фосфор і його сполуки. Практичне застосування сполук фосфору

    Застосування фосфору в промисловості

    Застосування фосфору і його сполук в промисловості можна охарактеризувати в кількох пунктах.

  • Використовують у виробництві сірників, вибухових сполук, запалювальних бомб, деяких видів палива, мастильних матеріалів.
  • Як поглинач газів, а також при виготовленні ламп розжарювання.
  • Для захисту металів від корозії.
  • У сільському господарстві як добрив грунту.
  • Як засіб для пом'якшення води.
  • У хімічних синтезах при виробництві різних речовин.
  • Роль в живих організмах зводиться до участі в процесах утворення зубної емалі і кісток. Участь у реакціях ана - і катаболізму, а також підтримання буферности внутрішнього середовища клітини і біологічних рідин. Є основою у синтезі ДНК, РНК, фосфоліпідів.

    of your page -->

    Популярні поради

    загрузка...