Фосфор и неговите съединения. Практическо приложение на фосфорни съединения

Сред биогенните елементи трябва да се обърне специално внимание на фосфора. В края на краищата, без това съществуването на такива жизненоважни съединения, като например АТФ или фосфолипиди, както и много други органично вещество.

Фосфор: общата характеристика на даден елемент

Положението в периодичната таблица може да бъде описано в няколко параграфи.

1. Петата група - основната подгрупа.
2. Третият малък период.
3. Серийният номер е 15.
4. Атомната маса е 30,974.
5. Електронната конфигурация на атома 1s²2s²2P⁶3s²3p³.
6. Възможни скорости на окисляване от -3 до +5.
7. Химическият символ е P, произношението в формулите "pe". Името на елемента е фосфор. Латинското име е Фосфор.

Историята на откриването на този атом се корени в далечния XII век. Вече в записите на алхимиците имаше информация, показваща получаването на неизвестно "сияйно" вещество. Въпреки това, 1669 г. е официалната дата за синтез и откриване на фосфор. Несъстоятелният търговски търговец Бранд в търсене на философски камък случайно синтезира вещество, способно да произвежда блясък и да гори с ярък заслепяващ пламък. Той е направил това чрез многократно калциране на човешка урина.

След това, независимо един от друг, с приблизително същите методи, този елемент се получава:

• I. Kunkel;
• R. Boyle;
• A. Marggraf;
• К. Scheele;
• А. Лавоазие.

Днес един от най-популярните начини за синтезиране на това вещество е да се възстанови от съответните минерали, съдържащи фосфор, при високи температури под въздействието на въглероден окис и силициев диоксид. Процесът се извършва в специални пещи. Фосфорът и неговите съединения са много важни вещества както за живите същества, така и за много синтези в химическата промишленост. Ето защо трябва да разгледаме какъв е даден елемент като прост въпрос и къде в природата той се съдържа.

Обикновена фосфорна субстанция

Трудно е да се назове всяко конкретно съединение, когато става дума за фосфор. Това се обяснява с многобройните алотропни модификации, които този елемент има. Има четири основни типа проста субстанция на фосфор.

1. Бяла. Това съединение, чиято формула Р₄. Това е бяло летливо вещество с остър неприятен мирис на чесън. Самовъзпламенява се във въздуха при обикновена температура. Изгаря с блестяща зелена светлина. Силно токсичен и опасен за живота. Химическата активност е изключително висока, така че тя се получава и съхранява под слой пречистена вода. Това е възможно поради слабата разтворимост в полярните разтворители. Най-добре за този бял фосфор е подходящ за въглероден дисулфид и органични вещества. При нагряване може да премине в следващата алотропна форма - червен фосфор. Когато кондензацията и охлаждането на димните газове могат да образуват шевове. Докосването е мазна, мека, лесно се нарязва с нож, бяло (леко жълтеникаво). Точка на топене 44 ° С⁰В. Поради своята химична активност се използва в синтеза. Но поради вирулентността няма широко промишлено приложение.
2. Жълт. Това е слабо пречистена форма на бял фосфор. Тя е още по-отровна, също така мирише на чесън неприятно. Изгаря и изгаря с ярък, пламнал зелен пламък. Тези жълти или кафяви кристали във вода изобщо не са разтворими, при пълно окисляване се образуват облаци от бял дим със състав Р₄ох₁₀.
3. Червеният фосфор и неговите съединения са най-често срещаните и най-често използвани в индустриалната модификация на това вещество. Подобна на паста червена маса, която при повишено налягане може да премине под формата на виолетови кристали, е химически неактивна. Това е полимер, който може да се разтваря само в определени метали и повече в нищо. При температура 250 ° С⁰С възвишена, превръщаща се в бяла модификация. Не е толкова отровна, колкото предишните формуляри. Продължителното излагане на организма обаче е токсично. Използва се при нанасяне на запалително покритие върху кутии за китките. Това се дължи на факта, че то не може да се възпламени спонтанно, но когато то се взривява и трепери, то избухва (светва).
4. Черно. Според външни данни много подобен графит, също е мазен на пипане. Това е полупроводник на електрически ток. Тъмни кристали, лъскави, които не могат да се разтварят в никакви разтворители изобщо. За да го уловите, са необходими много високи температури и предварително загряване.

Също така, не толкова отдавна е интересна открита форма на фосфор, метал. Той е проводник и има кубична кристална решетка.

Химични свойства

Химическите свойства на фосфора зависят от формата, в която се намира. Както вече беше споменато, най-активната жълта и бяла модификация. По принцип фосфорът е в състояние да взаимодейства с:

• метали, образуващи фосфиди и действащи като окислител;
• неметали, които действат като редуциращ агент и образуват летливи и нелетливи съединения от различни видове;
• силни оксиданти, преминаващи през фосфорна киселина;
• с концентрирани каустични основи по вид диспропорциониране;
• с вода при много висока температура;
• с кислород, за да образуват различни оксиди.

Химичните свойства на фосфора са подобни на тези на азота. защото той е част от групата на pnivogens. Въпреки това, дейността е с няколко порядъка по-висока, поради разнообразието от алотропни модификации.

Да бъдеш в природата

Като биогенен елемент фосфорът е много често срещан. Процентът му в земната кора е 0.09%. Това е доста голям показател. Къде се среща този атом в природата? Има няколко основни места, които трябва да се споменат:

• зелена част на растенията, техните семена и плодове;
• животински тъкани (мускули, кости, зъбен емайл, много важни органични съединения);
• земна кора;
• почвата;
• скали и минерали;
• морска вода.

По този начин е възможно да се говори само за свързаните форми, но не за проста субстанция. В крайна сметка той е изключително активен и това не му позволява да бъде свободен. Сред минералите, най-богати на фосфор, са:

• Инглиш;
• ftorapaptit;
• svanbergite;
• фосфорит и други.

Биологичното значение на този елемент не може да бъде надценено. В крайна сметка тя е част от такива съединения като:

• протеини;
• фосфолипиди;
• ДНК;
• RNA;
• fosfoproteidy;
• ензими.

Тоест всички, които са жизненоважни и от които целият организъм е изграден като цяло. Дневната норма за нормален възрастен е около 2 грама.

Фосфор и неговите съединения

Като много активен, този елемент образува разнообразие от различни вещества. В края на краищата тя образува фосфиди и действа като редуциращ агент. Поради това е трудно да се назове елемент, който би бил инертен, когато реагира с него. Ето защо формулите на фосфорните съединения са изключително разнообразни. Можете да донесете няколко класа вещества, в които е активен участник.

1. Бинарни съединения - оксиди, фосфиди, летливи водородни съединения, сулфиди, нитриди и други. Например: P₂ох₅, PCL₃, P₂S₃, PH₃ и други.
2. Комплексни вещества: соли от всички видове (средни, кисели, основни, двойни, сложни), киселини. Пример: H₃RO₄, Na₃PO₄, Н₄P₂О₆, Ca (H₂PO₄)₂, (NH₄)₂НРО₄ и други.
3. Кислородсъдържащи органични съединения: протеини, фосфолипиди, АТР, ДНК, РНК и др.

Повечето от посочените видове вещества имат важно промишлено и биологично значение. Използването на фосфор и неговите съединения е възможно както за медицински цели, така и за производство на съвсем обикновени домакински предмети.

Съединения с метали

Бинарни съединения на фосфора с метали и по-малко електронегативни неметали се наричат ​​фосфиди. Това са вещества, подобни на сол, които са изключително нестабилни, когато са изложени на различни агенти. Бързо разграждане (хидролиза) се причинява дори от обикновена вода.

В допълнение, под въздействието на неконцентрирани киселини също се случва разграждането на веществото в съответните продукти. Например, ако говорим за хидролизата на калциев фосфид, продуктите ще бъдат метален хидроксид и фосфин:

Ca₃P₂ + 6Н₂О = 3Са (ОН)₂ + 2Ph₃↑

И като излагаме фосфида на разлагане под действието на минерална киселина, получаваме съответната сол и фосфин:

Ca₃P₂ + 6HCL = 3CaCL₂ + 2Ph₃↑

Като цяло стойността на въпросните съединения е точно това, че като резултат се образува водородно съединение на фосфор, чиито свойства са разгледани по-долу.

Летливи вещества на базата на фосфор

Има две основни неща:

• бял фосфор;
• фосфин.

За първото, което вече споменахме по-горе, се получиха характеристиките. Казват, че това е бял, гъст дим, силно отровен, неприятно миришещ и самовъзпламеняващ се при нормални условия.

Но какво е фосфинът? Това е най-често срещаната и известна летлива субстанция, която включва разглеждания елемент. Той е двоичен, а вторият участник е водород. Формулата на водородното съединение на фосфора е PH₃, име фосфин.

Свойствата на това вещество могат да бъдат описани както следва.

1. Летливият безцветен газ.
2. Много отровен.
3. Има миризма на изгнила риба.
4. С вода той не взаимодейства и се разтваря много слабо в него. Много разтворим в органични вещества.
5. При нормални условия той е много химически активен.
6. Спонтанно се запалва във въздуха.
7. Той се образува по време на разлагането на метални фосфиди.

Друго име е фосфанът. С него са свързани историите от най-древните времена. Това е всичко "скитащи светлини", които понякога хората видяха и видяха сега в гробища, блата. Светлинните или свещните светлини, които възникват тук и там, създават впечатление за движение, се смятат за лошо знамение и много се страхуват от суеверни хора. Причината за това явление, според съвременните възгледи на някои учени, може да се счита за спонтанно изгаряне на фосфин, който се образува естествено чрез разграждане на органични остатъци, растителни и животински. Газът излиза и, докосвайки кислорода на въздуха, светва. Цветът и размерът на пламъка могат да варират. Най-често това са зеленикави ярки светлини.

Очевидно всички летливи съединения на фосфора са отровни вещества, които лесно се откриват от остър неприятен мирис. Този знак помага да се избегнат отравяния и неприятни последици.

Съединения с неметали

Ако фосфорът се държи като редуциращ агент, тогава би трябвало да говорим за двоични съединения с неметални. Най-често те са по-електрични. Така че, ние можем да различим няколко типа вещества от този вид:

• фосфор и сяра фосфорен сулфид P₂S₃;
• фосфорен хлорид III, V;
• оксиди и анхидрид;
• бромид и йодид и други.

Химията на фосфора и неговите съединения е разнообразна, така че е трудно да се идентифицират най-важните от тях. Ако говорим конкретно за веществата, които формират техния фосфор и неметала, най-важните са оксидите и хлоридите с различен състав. Те се използват в химическия синтез като дехидратиращи агенти, като катализатори и т.н.

По този начин един от най-мощните дрениращи агенти е най-висок фосфорен оксид - P₂ох₅. Тя извлича толкова силно вода, че при пряк контакт с нея има силна реакция със силен шумов съпровод. Самата субстанция е бяла снежна маса, по-близо до аморфното състояние в агрегатното състояние.

наситена с кислород органични съединения с фосфор

Известно е, че органичната химия чрез броя на съединенията далеч надхвърля неорганичната химия. Това се дължи на явлението изомеризъм и способността на въглеродните атоми да образуват различна структура от веригата от атоми, затваряйки се един с друг. Естествено, има определен ред, т.е. класификация, на която се подчинява цялата органична химия. Класовете за свързване са различни, но ние се интересуваме от едно конкретно, пряко свързано с въпросния елемент. Това са съединения, съдържащи кислород, с фосфор. Те включват:

• коензими - NADP, ATP, FMN, пиридоксал фосфат и други;
• протеини;
• нуклеинови киселини, тъй като остатъкът от фосфорна киселина е част от нуклеотида;
• фосфолипиди и фосфопротеини;
• ензими и катализатори.

Видът йон, в който фосфорът участва в образуването на молекула от тези съединения, следващия - PO₄³, т.е. киселинния остатък на фосфорната киселина. В състава на някои протеини той влиза под формата на свободен атом или обикновен йон.

За нормалната жизнена дейност на всеки жив организъм този елемент и органичните съединения, образувани от него, са изключително важни и необходими. В крайна сметка, без протеинови молекули, е невъзможно да се изгради някаква структурна част от тялото. ДНК и РНК са основните носители и предаватели на наследствена информация. По принцип всички връзки трябва да присъстват безпроблемно.

Приложение на фосфор в промишлеността

Използването на фосфор и неговите съединения в промишлеността може да се характеризира в няколко точки.

1. Използва се в производството на мачове, взривни вещества, запалителни бомби, някои видове гориво, смазочни материали.
2. Като абсорбатор на газове, както и при производството на лампи с нажежаема жичка.
3. За предпазване на металите от корозия.
4. В селското стопанство като тор почвата.
5. Като средство за омекотяване на водата.
6. В химически синтези при производството на различни вещества.

Ролята в живите организми се свежда до участие в процесите на образуване на зъбен емайл и кости. Участие в реакциите на ана- и катаболизъм, както и поддържане на буферирането на вътрешната среда на клетката и биологичните флуиди. Това е основата в синтеза на ДНК, РНК, фосфолипиди.