Фосфор » HimEge.ru
Фосфор — элемент 3-го периода и VA-группы Периодической системы, порядковый номер 15. Электронная формула атома [10Ne]3s23p3, устойчивая степень окисления в соединениях +V.
Электроотрицательность фосфора (2,32) значительно ниже, чем у типичных неметаллов, и немного выше, чем у водорода. Образует различные кислородсодержащие кислоты, соли и бинарные соединения, проявляет неметаллические (кислотные) свойства. Большинство фосфатов нерастворимы в воде.
В природе — тринадцатый по химической распространенности элемент (шестой среди неметаллов), встречается только в химически связанном виде. Жизненно важный элемент.
Недостаток фосфора в почве восполняется введением фосфорных удобрений — главным образом суперфосфатов.
Аллотропные модификации фосфора
Красный и белый фосфор Р. Известно несколько аллотропных форм фосфора в свободном виде, главные — это
Красный фосфор состоит из полимерных молекул Pn разной длины. Аморфный, при комнатной температуре медленно переходит в белый фосфор. При нагревании до 416 °С возгоняется (при охлаждении пара конденсируется белый фосфор). Нерастворим в органических растворителях. Химическая активность ниже, чем у белого фосфора. На воздухе загорается только при нагревании.
Применяется как реагент (более безопасный, чем белый фосфор) в неорганическом синтезе, наполнитель ламп накаливания, компонент намазки коробка при изготовлении спичек. Не ядовит.
Белый фосфор состоит из молекул Р4. Мягкий как воск (режется ножом). Плавится и кипит без разложения (tпл 44,14 °С, tкип 287,3 °С, р 1,82 г/см3). Окисляется на воздухе (зеленое свечение в темноте), при большой массе возможно самовоспламенение. В особых условиях переводится в красный фосфор. Хорошо растворим в бензоле, эфирах, сероуглероде. Не реагирует с водой, хранится под слоем воды. Чрезвычайно химически активен. Проявляет окислительно-восстановительные свойства. Восстанавливает благородные металлы из растворов их солей.
Применяется в производстве Н3Р04 и красного фосфора, как реагент в органических синтезах, раскислитель сплавов, зажигательное средство. Горящий фосфор следует гасить песком (но не водой!). Чрезвычайно ядовит.
Уравнения важнейших реакций фосфора:
Получение в промышленности фосфора
— восстановление фосфорита раскаленным коксом (песок добавляют для связывания кальция):
Ca3(PО4)2 + 5С + 3SiО2 = 3CaSiO3 + 2Р + 5СО (1000 °С)
Пар фосфора охлаждают и получают твердый белый фосфор.
Красный фосфор готовят из белого фосфора (см. выше), в зависимости от условий степень полимеризации n (Pn) может быть различной.
Соединения фосфора
Фосфин РН3. Бинарное соединение, степень окисления фосфора равна — III. Бесцветный газ с неприятным запахом. Молекула имеет строение незавершенного тетраэдра [: Р(Н)3] (sр3-гибридизация). Мало растворим в воде, не реагирует с ней (в отличие от NH3). Сильный восстановитель, сгорает на воздухе, окисляется в HNО3 (конц.). Присоединяет HI. Применяется для синтеза фосфорорганических соединений. Сильно ядовит.
Уравнения важнейших реакций фосфина:
Получение фосфина в лаборатории:
СазP2 + 6НСl (разб.) = ЗСаСl + 2РНз
Оксид фосфора (V) P2O5. Кислотный оксид. Белый, термически устойчивый. В твердом и газообразном состояниях димер Р4О10 со строением из четырех тетраэдров [O=Р(O)3], связанных по трем вершинам (Р — О-P). При очень высоких температурах мономеризуется до P 2O5. Существует также стеклообразный полимер (Р205)п. Чрезвычайно гигроскопичен, энергично реагирует с водой, щелочами. Восстанавливается белым фосфором. Отнимает воду у кислородсодержащих кислот.
Применяется как весьма эффективный дегидратирующий агент для осушения твердых веществ, жидкостей и газовых смесей, реагент в производстве фосфатных стекол, катализатор полимеризации алкенов. Ядовит.
Уравнения важнейших реакций оксида фосфора +5:
Получение: сжигание фосфора в избытке сухого воздуха.
Ортофосфорная кислота Н3Р04. Оксокислота. Белое вещество, гигроскопичное, конечный продукт взаимодействия P2O5 с водой. Молекула имеет строение искаженного тетраэдра [Р(O)(OН)3] (sр3-гибридизадия), содержит ковалентные σ-связи Р — ОН и σ, π-связь Р=O. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Хорошо растворяется в воде (548 г/100 г Н
Качественная реакция — выпадение желтого осадка ортофосфата серебра (I). Применяется в производстве минеральных удобрений, для осветления сахарозы, как катализатор в органическом синтезе, компонент антикоррозионных покрытий на чугуне и стали.
Уравнения важнейших реакций ортофосфорной кислоты:
Получение фосфорной кислоты в промышленности:
кипячение фосфоритной руды в серной кислоте:
Ca3(PO4)2 + 3h3SO4 (конц.) = 2Н3РО4 + 3CaSO4
Ортофосфат натрия Na3PO4. Оксосоль. Белый, гигроскопичный. Плавится без разложения, термически устойчивый. Хорошо растворим в воде, гидролизуется по аниону, создает в растворе сильнощелочную среду. Реагируется в растворе с цинком и алюминием.
Вступает в реакции ионного обмена.
Качественная реакция на ион РО43-
— образование желтого осадка ортофосфата серебра(I).
Применяется для устранения «постоянной» жесткости пресной воды, как компонент моющих средств и фотопроявителей, реагент в синтезе каучука. Уравнения важнейших реакций:
Получение: полная нейтрализация Н3Р04 гидроксидом натрия или по реакции:
Гидроортофосфат натрия Na2HPO4. Кислая оксосоль. Белый, при умеренном нагревании разлагается без плавления. Хорошо растворим в воде, гидролизуется по аниону. Реагирует с Н3Р04 (конц.), нейтрализуется щелочами. Вступает в реакции ионного обмена.
Качественная реакция на ион НРО42-— образование желтого осадка ортофосфата серебра (I).
Применяется как эмульгатор при сгущении коровьего молока, компонент пищевых пастеризаторов и фотоотбеливателей.
Уравнения важнейших реакций:
Получение: неполная нейтрализация Н3Р04 гидроксидом натрия в разбавленном растворе:
2NaOH + Н3РО4 = Na2HPO4 + 2h3O
Дигидроортофосфат натрия NaH2PO4. Кислая оксосоль. Белый, гигроскопичный. При умеренном нагревании разлагается без плавления. Хорошо растворим в воде, анион Н2Р04 подвергается обратимой диссоциации. Нейтрализуется щелочами. Вступает в реакции ионного обмена.
Качественная реакция на ион Н2Р04 — образование желтого осадка ортофосфата серебра(1).
Применяется в производстве стекла, для защиты стали и чугуна от коррозии, как умягчитель воды.
Уравнения важнейших реакций:
Получение: неполная нейтрализация H3PО4 едким натром:
Н3РО4 (конц.) + NaOH (разб.) = Nah3PO4 + h3O
Ортофосфат кальция Са3(PO4)2— Оксосоль. Белый, тугоплавкий, термически устойчивый. Нерастворим в воде. Разлагается концентрированными кислотами. Восстанавливается коксом при сплавлении. Основной компонент фосфоритных руд (апатиты и др.).
Применяется для получения фосфора, в производстве фосфорных удобрений (суперфосфаты), керамики и стекла, осажденный порошок — как компонент зубных паст и стабилизатор полимеров.
Уравнения важнейших реакций:
Фосфорные удобрения
Смесь Са(Н2Р04)2 и CaS04 называется простым суперфосфатом, Са(Н2Р04)2 с примесью СаНР04 — двойным суперфосфатом, они легко усваиваются растениями при подкормке.
Наиболее ценные удобрения — аммофосы
Хлорид фосфора (V) PCI5. Бинарное соединение. Белый, летучий, термически неустойчивый. Молекула имеет строение тригональной бипирамиды (sp3 d-гибридизация). В твердом состоянии димер P2Cl10 с ионным строением РСl4+[РСl6]—. «Дымит» во влажном воздухе. Весьма реакционноспособный, полностью гидролизуется водой, реагирует со щелочами. Восстанавливается белым фосфором. Применяется как хлорагент в органическом синтезе. Ядовит.
Уравнения важнейших реакций:
Получение: хлорирование фосфора.
himege.ru
Свойства фосфора — Популярная химия
Фосфор – химический элемент с атомным номером 15. Располагается в V группе периодической системы Д.И. Менделеева. Химическая формула фосфора Р.
Своё название фосфор получил от греческого phosphoros, что означает «светоносный».
Фосфор довольно распространён в земной коре. Его содержание составляет 0,08-0,09% всей массы земной коры. А в морской воде фосфора содержится 0,07 мг/л.
Фосфор имеет высокую химическую активность, поэтому в свободном состоянии не встречается. Но зато он образует почти 190 минералов. Фосфор называют элементом жизни. Он содержится в зелёных растениях, животных тканях, белках и других важнейших химических соединениях.
Модификации фосфора
Известно, что некоторые химические элементы могут существовать в виде двух или более простых веществ, отличающихся своим строением и свойствами. Это явление называется аллотропией. Так вот, фосфор имеет несколько аллотропных модификаций. Все эти модификации различны по своим свойствам. Самыми распространёнными являются белый фосфор, жёлтый фосфор, красный фосфор, чёрный фосфор.
Белый фосфор – простое вещество белого цвета. Его молекулярная формула Р4. По внешнему виду белый фосфор похож на парафин. Он деформируется даже при небольших усилиях и легко режется ножом. В темноте заметно бледно-зелёное свечение, исходящее от фосфора. Это явление называют хемилюминесценцией.
Белый фосфор – химически активное вещество. Он легко окисляется кислородом и легко растворяется в органических растворителях. Поэтому хранят его в специальных инертных средах, которые не вступают в химические реакции. Плавится белый фосфор при температуре +44,1 °C. Белый фосфор – очень ядовитое вещество.
Жёлтый фосфор – это неочищенный белый фосфор, или белый фосфор с примесями. Температура плавления +34 °C, кипения +280 °C. Как и белый, жёлтый фосфор не растворяется в воде. На воздухе окисляется и легко воспламеняется. Ему также присуще явление хемилюминесценции.
Красный фосфор получается при нагревании белого фосфора до высоких температур. Формула красного фосфора Рn. Это полимер сложной структуры. В зависимости от условий получения цвет красного фосфора может меняться от светло-красного до тёмно-коричневого. Химически красный фосфор гораздо менее активен, чем белый. Растворяется он лишь в расплавленном свинце и висмуте. На воздухе не воспламеняется. Это может произойти только при нагревании до 240-250оС при возгонке его в белую форму фосфора. Но он может самовоспламеняться при ударе или трении. Явление хемилюминесценции у красного фосфора не наблюдается. Он не растворяется в воде, бензоле, сероуглероде. Растворим лишь в трибромиде фосфора. При хранении на воздухе постепенно окисляется. Поэтому хранят его в закрытой герметичной таре.
Красный фосфор почти не ядовит. Поэтому именно он применяется в производстве спичек.
Чёрный фосфор внешне похож на графит. Впервые чёрный фосфор был получен в 1914 г. из белого фосфора при давлении в 20 тысяч атмосфер (2·109 Па) и температуре 200оС. Плавится чёрный фосфор при температуре 1000оС и давлении 18·105 Па. Чёрный фосфор не растворяется ни в вводе, ни в органических растворителях. Гореть он начинает только в том случае, если его раскаляют до температуры +400оС в чистом кислороде. Чёрный фосфор обладает свойствами полупроводниковых материалов.
Химические свойства элементарного фосфора
1. Элементарный фосфор окисляется кислородом
В среде с избыточным кислородом
4Р + 5О2 → 2Р2О5
При недостатке кислорода
4Р + 3О2 → 2Р2О3
2. Взаимодействует с металлами, при нагревании образуя фосфиды
3Mg + 2P → Mg3P2
3. Взаимодействует с неметаллами
2Р + 5Cl2 → 2PCl5
4. При температуре +500оС взаимодействует с водяным паром
8Р +12Н2О → 5РН3 + 3Н3РО4
Применение фосфора
Главный потребитель фосфора – сельское хозяйство. Большое количество всего получаемого фосфора используется для производства фосфорных удобрений: фосфоритной муки, простых и двойных суперфосфатов, комплексных азотно-фосфорных удобрений. Широко используется фосфор в производстве синтетических моющих средств, фосфатных стёкол, для обработки и крашения натуральных и синтетических волокон. В медицине препараты фосфора применяются в качестве лекарственных средств.
ximik.biz
Фосфор
Фосфор (от греч. phosphoros — светоносный; лат. Phosphorus) — элемент периодической системы химических элементов таблицы Менделеева, один из самых распространённых элементов земной коры, его содержание составляет 0,08—0,09 % её массы. Концентрация в морской воде 0,07 мг/л. В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) фосфорит Ca3(PO4)2 и другие. Фосфор содержится во всех частях зелёных растений, ещё больше его в плодах и семенах (см. фосфолипиды). Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений (АТФ, ДНК), является элементом жизни.
История
Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать философский камень, а получил светящееся вещество. Бранд сфокусировался на опытах с человеческой мочой, так как полагал, что она, обладая золотистым цветом, может содержать золото или нечто нужное для добычи. Первоначально его способ заключался в том, что сначала моча отстаивалась в течение нескольких дней, пока не исчезнет неприятных запах, а затем кипятилась до клейкого состояния. Нагревая эту пасту до высоких температур и доводя до появления пузырьков, он надеялся, что, сконденсировавшись, они будут содержать золото. После нескольких часов интенсивных кипячений получались крупицы белого воскоподобного вещества, которое очень ярко горело и к тому же мерцало в темноте. Бранд назвал это вещество phosphorus mirabilis (лат. «чудотворный носитель света»). Открытие фосфора Брандом стало первым открытием нового элемента со времён античности. Несколько позже фосфор был получен другим немецким химиком — Иоганном Кункелем. Независимо от Бранда и Кункеля фосфор был получен Р. Бойлем, описавшим его в статье «Способ приготовления фосфора из человеческой мочи», датированной 14 октября 1680 года и опубликованной в 1693 году. Усовершенствованный способ получения фосфора был опубликован в 1743 году Андреасом Маргграфом. Существуют данные, что фосфор умели получать еще арабские алхимики в XII в. То, что фосфор — простое вещество, доказал Лавуазье.
Происхождение названия
В 1669 году Хеннинг Бранд при нагревании смеси белого песка и выпаренной мочи получил светящееся в темноте вещество, названное сначала «холодным огнём». Вторичное название «фосфор» происходит от греческих слов «φῶς» — свет и «φέρω» — несу. В древнегреческой мифологии имя Фосфор (или Эосфор, др.-греч. Φωσφόρος) носил страж Утренней звезды.
Получение
Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и кремнезёмом при температуре 1600 °С: 2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 → P4 + 10CO + 6CaSiO3. Образующиеся пары белого фосфора конденсируются в приёмнике под водой. Вместо фосфоритов восстановлению можно подвергнуть и другие соединения, например, метафосфорную кислоту: 4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO.
Физические свойства
Элементарный фосфор в обычных условиях представляет собой несколько устойчивых аллотропических модификаций; вопрос аллотропии фосфора сложен и до конца не решён. Обычно выделяют четыре модификации простого вещества — белый, красный, черный и металлический фосфор. Иногда их ещё называют главными аллотропными модификациями, подразумевая при этом, что все остальные являются разновидностью указанных четырёх. В обычных условиях существует только три аллотропических модификации фосфора, а в условиях сверхвысоких давлений — также металлическая форма. Все модификации различаются по цвету, плотности и другим физическим характеристикам; заметна тенденция к резкому убыванию химической активности при переходе от белого к металлическому фосфору и нарастанию металлических свойств. 
Химические свойства
Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность резко снижается. Белый фосфор на воздухе светится в темноте, свечение обусловлено окислением паров фосфора до низших оксидов. В жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800 °С фосфор состоит из молекул Р4. При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: Р4 = 2Р2. При температуре выше 2000 °С молекулы распадаются на атомы.
Источник: Википедия
Другие заметки по химии
edu.glavsprav.ru
Фосфор и его характеристики
Общая характеристика фосфора
Фосфор принадлежит к числу довольно распространенных элементов; содержание его в земной коре составляет около 0,1% (масс.). Вследствие легкой окисляемости фосфор в свободном состоянии в природе не встречается.
Из природных соединений фосфора самым важным является ортофосфат кальция Ca3(PO4)2, который в виде минерала фосфорина иногда образует большие залежи. Часто встречается также минерал апатит, содержащий кроме Ca3(PO4)2, еще CaF2 или CaCl2.
Атомная и молекулярная масса фосфора
Значения атомной и молекулярной масс фосфора совпадают; они равны 30,9737.
Аллотропия и аллотропные модификации фосфора
Фосфор образует несколько аллотропических модификаций.
Белый фосфор получается в твердом состоянии при быстром охлаждении паров фосфора; его плотность 1,83 г/см 3. В чистом виде белый фосфор совершенно бесцветен и прозрачен (рис. 1). На холоду хрупок, но при температуре выше 15oС становится мягким и легко режется ножом.
На воздухе белый фосфор очень быстро окисляется и при этом светится в темноте. Уже при слабом нагревании, для чего достаточно просто трения, фосфор воспламеняется и сгорает. Имеет молекулярную кристаллическую решетку, в узлах которой находятся тетраэдрические молекулы P4. Сильный яд.
Рис. 1. Аллотропные модификации фосфора. Внешний вид.
Если белый фосфор нагреть до температуры 250-300oС он переходит в другую модификацию имеющую красно-фиолетовую окраску и называемую красным фосфором. Это превращение происходит очень медленно и под действием света.
Красный фосфор по своим свойствам сильно отличается от белого: медленно окисляется на воздухе, не светится в темноте, загорается только при 260oС и неядовит.
При сильном нагревании красный фосфор, не плавясь, испаряется (сублимируется). При охлаждении паров получается белый фосфор.
Черный фосфор образуется из белого при нагревании его до 200-220oС под очень высоким давлением. По виду он похож на графит, жирен на ощупь и тяжелее других модификаций. Полупроводник.
Изотопы фосфора
Известно, что в природе фосфор находится в виде единственного изотопа 31P (23,99%). Массовое число равно 31. Ядро атома изотопа фосфора 31P содержит пятнадцать протонов и шестнадцать нейтронов.
Существуют искусственные изотопы фосфора с массовыми числами от 24-х до 46-ти, среди которых наиболее стабильным является 32P с периодом полураспада равным 14 суток.
Ионы фосфора
На внешнем энергетическом уровне атома фосфора имеется пять электронов, которые являются валентными:
1s22s22p63s23p3.
В результате химического взаимодействия фосфор может терять свои валентные электроны, т.е. являться их донором, и превращаться в положительно заряженные ионы или принимать электроны другого атома, т.е. являться их акцептором, и превращаться в отрицательно заряженные ионы:
P0 –5e → P5+;
P0-3e → P3+;
P0-1e → P1+;
P0+3e → P3-.
Молекула и атом фосфора
Молекула фосфора одноатомна — Р. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу фосфора:
|
Энергия ионизации атома, эВ |
10,549 |
|
Относительная электроотрицательность |
2,2 |
|
Радиус атома, нм |
0,13 |
Примеры решения задач
ru.solverbook.com
свойства, история открытия и применение :: SYL.ru
Фосфор – важная составляющая живой и неживой природы. Он находится в недрах Земли, воде и в нашем организме, а академик Ферсман даже прозвал его «элементом жизни и мысли». Несмотря на свою полезность, белый фосфор может быть чрезвычайно опасен и ядовит. Давайте же поговорим подробнее о его характеристиках.
Открытие элемента
История открытия фосфора началась с алхимии. Начиная с XV века европейские ученые жаждали отыскать философский камень или же «великий эликсир», при помощи которого удастся превращать любые металлы в золото.
В XVII веке алхимик Хенниг Бранд решил, что путь к «магическому реактиву» лежит через мочу. Она жёлтая, а, значит, содержит золото или как-то с ним связана. Ученый старательно собирал материал, отстаивал его, а затем перегонял его. Вместо золота он получил белое вещество, которое светилось в темноте и неплохо горело.
Открытие Бранд назвал «холодным огнем». Позже получать фосфор подобным способом додумался ирландский алхимик Роберт Бойль и немец Андреас Магграф. Последний также добавлял в мочу уголь, песок и минерал фосгенит. Впоследствии вещество назвали phosphorus mirabilis, что переводилось как «чудотворный носитель света».
Светоносный элемент
Открытие фосфора стало настоящей сенсацией среди алхимиков. Одни то и дело пытались выкупить у Бранда секрет получения вещества, другие пробовали дойти до этого самостоятельно. В XVIII веке было доказано, что элемент содержится в костных останках организмов, и вскоре открылось несколько заводов по его производству.
Французский физик Лавуазье доказал, что фосфор является простым веществом. В таблице Менделеева он стоит под номером 15. Вместе с азотом, сурьмой, мышьяком и висмутом он относится к группе пниктидов и характеризуется как неметалл.
Элемент довольно распространенный в природе. В процентном соотношении в массе земной коры он занимает 13 место. Фосфор активно взаимодействует с кислородом и не встречается в свободном виде. Он существует в составе многочисленных минералов (больше 190), таких как фосфориты, апатиты и т.д.
Белый фосфор
Фосфор существует в виде нескольких форм или аллотропных модификаций. Они отличаются друг от друга плотностью, цветом и химическими свойствами. Обычно выделяют четыре главные формы: белый, черный, красный и металлический фосфор. Другие модификация представляют собой только смесь из вышеперечисленных.
Белый фосфор очень неустойчив. При нормальных условиях на свету он быстро переходит в красный, а высокое давление превращает его в черный. Его атомы расположены в виде тетраэдра. Он обладает кристаллической молекулярной решеткой, с формулой молекулы Р4.
Выделяю также жёлтый фосфор. Это не ещё одна модификация вещества, а название неочищенного белого фосфора. Он может иметь как светлый, так и темно-бурый оттенок и характеризуется сильной ядовитостью.
Свойства белого фосфора
По консистенции и внешнему виду вещество напоминает воск. Оно обладает чесночным запахом и жирное на ощупь. Фосфор мягкий (без особых усилий его можно разрезать ножом) и деформируется. После очищения становится бесцветным. Его прозрачные кристаллы радужно переливаются на солнце и похожи на алмазы.
Он плавится при 44 градусах. Активность вещества проявляется даже при комнатной температуре. Основная характеристика фосфора – его способность к хемилюминесценции или свечению. Окисляясь на воздухе, он излучает бело-зеленый свет, а со временем самовоспламеняется.
Вещество практически не растворяется в воде, но может гореть в ней при длительном контакте с кислородом. Оно хорошо растворяется в органических растворителях, например, в сероуглероде, жидком парафине и бензоле.
Применение фосфора
Человек «приручил» фосфор как в мирных, так и в военных целях. Вещество используют для производства фосфорной кислоты, которую применяют для удобрений. Раньше она широко использовалась для окраски шерсти, изготовления фоточувствительных эмульсий.
Белый фосфор применяется не очень широко. Основная его ценность в горючести. Так, вещество используют для зажигательных боеприпасов. Этот вид оружия был актуален во время обеих Мировых воин. Его применяли в войне в Газе в 2009 году, а также в Ираке в 2016 году.
Красный фосфор используется более широко. Из него делают топливо, смазочные материалы, взрывчатые вещества и головки спичек. Различные соединения фосфора используют в промышленности в средствах для смягчения воды, добавляют в пассиваторные средства, чтобы защитить металл от коррозии.
Содержание в организме и влияние на человека
Фосфор является одним из жизненно необходимых элементов для нас. В виде соединений с кальцием он присутствует в зубах и скелете, придавая костям твердость и прочность. Элемент присутствует в соединениях АТФ и ДНК. Он имеет важнейшее значение для деятельности мозга. Находясь в нервных клетках, он способствует передаче нервных импульсов.
Фосфор содержится в мышечной ткани. Он участвует в процессе преобразования энергии из белков, жиров и углеводов, поступающих в организм. Элемент поддерживает кислотно-щелочной баланс в клетках, осуществляется их деление. Он способствует метаболизму, крайне необходим во время роста организма и его восстановления.
Вместе с тем, фосфор может быть опасен. Сам по себе белый фосфор является очень токсичным. Доза выше 50 миллиграмм приводит к летальному исходу. Отравление фосфором сопровождается рвотой, головной и желудочной болью. Попадание вещества на кожу вызывает ожоги, которые заживают очень медленно и болезненно.
Избыток фосфора в организме приводит к ломкости костей, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, появлению кровотечений, анемии. От перенасыщения фосфором страдают также печень и система пищеварения.
www.syl.ru
Химические свойства фосфора и его соединений, основное применение в таблице
Фосфор – жизненно важный элемент из пятой группы периодической таблицы Менделеева. Химические свойства фосфора зависят от его модификации. Наиболее активным веществом является белый фосфор, окисляющийся на воздухе. Фосфор имеет две валентности (III и V) и три степени окисления – +5, +3, -3.
Фосфор и соединения
Фосфор имеет три аллотропические модификации, отличающиеся химическими и физическими свойствами:
- белый;
- красный;
- чёрный.
Под фосфором в химических реакциях чаще всего понимают белый фосфор (P4). Красный фосфор вступает в реакции при определённых условиях. Например, реагирует с водой при нагревании и под давлением. Чёрный фосфор практически инертен.
Рис. 1. Светящийся белый фосфор.
Фосфор реагирует с простыми и сложными веществами, образуя:
- фосфин;
- фосфорную кислоту;
- фосфиды;
- оксиды.
Фосфин (РН3) – плохо растворимый в воде ядовитый газ, аналог аммиака. В отсутствии кислорода при нагревании разлагается на простые вещества – фосфор и водород.
Рис. 2. Фосфин.
Фосфорная или ортофосфорная кислота (H3PO4) образуется при взаимодействии фосфора или оксида фосфора (V) с водой.
Фосфиды – соли, образующиеся при взаимодействии с металлами или неметаллами. Они неустойчивы и легко разлагаются под действием кислот или воды.
Фосфор может образовывать два оксида – P2O3 и P2O5.
H3PO4 – кислота средней силы, проявляющая амфотерные свойства при взаимодействии с сильной кислотой. Фосфорная кислота образует фосфаты.
Химические свойства
Основные химические свойства фосфора и его соединений описаны в таблице.
Вещество | Реакция | Особенности | Уравнение |
Фосфор | С O2 | При избытке O2 образует оксид фосфора (V) | – 4P + 5O2 → 2P2O5; – 4P + 3O2 → 2P2O3 |
С металлом | Является окислителем | 3Mg + 2P → Mg3P2 | |
С галогенами и неметаллами | Не реагирует с водородом | 2P + 3S → P2S3 | |
С Н2О | 8Р + 12Н2О → 5РН3 + 3Н3РО2 | ||
С кислотами | 2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O | ||
Со щелочами | P4 + 3NaOH + 3H2O → PH3 + 3NaH2PO2 | ||
РН3 | С O2 | Воспламеняется на воздухе | РН3 + 2O2 → H3PO4 |
С галогенами и неметаллами | РН3 + 2I2 + 2H2O → H(PH2O2) + 4HI | ||
С кислотами | Проявляет свойства восстановителя | РН3 + 3H2SO4 → H2(PHO2) + 3SO2 + 3H2O | |
H3PO4 | С металлами | С активными металлами | 2H3PO4 + 3Ca → Ca3(PO4)2 + 3H2↑ |
С Н2О | Подвергается диссоциации | H3PO4 + H2O ↔ H3O+ + h3PO4– | |
Со щелочами | Образует кислые или щелочные фосфаты | H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O | |
С оксидами | 2H3PO4 + 3K2O → 2K3PO4 + 3H2O | ||
С солями | 2H3PO4 + 3CaCO3 → Ca3(PO4)2 + 3H2O + 3CO2↑ | ||
С аммиаком | H3PO4 + 3NH3 → (NH4)3PO4 | ||
P2O3 | С галогенами и неметаллами | – 2P2O3 + 6Cl2 → 4PCl3O + O2; – 2P2O3 + 9S → P4S6 + 3SO2 | |
С Н2О | Медленно реагирует с холодной водой и быстро – с горячей | P2O3 + 3H2O → 2H3PO3 | |
Со щелочами | P2O3 + 4NaOH → 2Na2HPO3 + H2O | ||
P2O5 | С Н2О | Реагирует с взрывом | 2P2O5 + 6H2O → 4H3PO4 |
С кислотами | Реакция замещения | 4HNO3 + 2P2O5 → 4HPO3 + 2N2O5 | |
Фосфиды | С Н2О | Образуют гидроксиды металлов и фосфин | Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3 |
С кислотами | Реакция замещения | Ca3P2 + 6HCl → 3CaCl2 + 2PH3 |
При нагревании оксид фосфора распадается. Причём P2O3 образует красный фосфор, а P2O5 – оксид фосфора (III) и кислород.
Рис. 3. Красный фосфор.
Использование
Широкое применение имеют соединения фосфора:
- из фосфатов получают удобрения и моющие средства;
- фосфорная кислота используется для окрашивания ткани;
- оксид фосфора (V) осушает жидкости и газы.
Красный фосфор используется в производстве спичек и взрывчатых веществ.
Что мы узнали?
Фосфор – активный неметалл, реагирующий с простыми и сложными веществами. В результате реакций образует оксиды (III) и (V), фосфин, фосфорную кислоту и фосфиды. Соединения фосфора вступают в реакцию с металлами, неметаллами, кислотами, щелочами, водой. Фосфор и его соединения используются в промышленности и сельском хозяйстве.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.9. Всего получено оценок: 14.
obrazovaka.ru
Фосфор и его свойства
С фосфором знакомы все, кто хотя бы раз держал в руках коробку спичек. Более того, каждый из нас носит в себе довольно много (4,5 кг) этого элемента, но, конечно, в виде химических соединений. Фосфорсодержащие белки присутствуют в мышцах, мозговой ткани и нервах. Но особенно много фосфора содержат кости и зубы: их химический состав почти точно совпадает с формулой минерала фосфорита Ca3(PO4)2.
|
|||||
|
Рис. 1. Минерал фосфорит Ca3(PO4)2 |
Название элемента фосфор (светоносец) происходит от латинского фосфорус (светящий) и связано с его открытием – получением белого фосфора. Это было первое точно датированное открытие нового химического элемента.
Исторические сведения
Фосфор, вероятно, был впервые выделен еще в XII веке арабским алхимиком Алхид Бехилом. Документированное открытие фосфора, возможно, было повторным и состоялось в 1669 г., когда это сделал немецкий алхимик Хённиг Бранд (1630–1710), за ним и был закреплен приоритет открытия фосфора. Оба ученых наблюдали свечение фосфора и его самовоспламенение.
… Отставной солдат Хённиг Бранд из Гамбурга, подобно другим алхимикам, упорно пытался отыскать волшебный философский камень, который возвращал бы больным старикам молодость и здоровье, а все металлы обращал в золото.
|
Рис. 2. Лаборатория алхимика XVI–XVII веков |
Как и другие алхимики, Бранд действовал вслепую, подвергая разнообразные вещества химическим операциям – перегонке, выпариванию, прокаливанию. Однажды ему пришло в голову выпарить воду из мочи, которая в большом количестве скапливалась в ямах около солдатских казарм. Сказано – сделано. И вот получен сухой остаток от выпаривания. Бранд смешивает его с углем и песком, прокаливает и… в реторте оказывается удивительное светящееся в темноте вещество, которое он назвал «холодным огнем».
|
Рис. 3. Открытие фосфора изображено на картине английского художника Дж. Райта («Райт из Дерби», 1734–1797 гг.) |
Полученный Хённигом Брандом в 1669 году фосфор не превращал серебро в золото, но обогатил своего первооткрывателя: за большие деньги алхимик показывал таинственное вещество знатным и богатым особам…
Но вскоре монополия на демонстрацию фосфора закончилась самым бесславным образом: тайну получения элемента-светоносца Бранд в 1671 году продал немецкому врачу Иоганну Крафту из Дрездена. Крафт демонстрировал опыты с фосфором во время своих поездок по Европе. Потом секретом завладели еще два их соотечественника.
Наконец, в 1680 году независимо от предшественников новый элемент получил английский физик и химик Роберт Бойль.
Свойства фосфора
Аллотропия и физические свойства
Фосфор, так же, как и азот, может образовывать двухатомные молекулы P2. Однако своеобразие «светоносного» элемента в том и состоит, что такие молекулы становятся устойчивыми только при высокой температуре, около 1000 °С. А при обычных условиях атомы фосфора соединяются в молекулы другого состава. Так, белый фосфор состоит из четырехатомных молекул P4, соединенных в виде тетраэдра – пустотелой клетки из атомов фосфора.
|
Рис. 4Строение молекулы белого фосфора P4 |
Белый фосфор похож на воск, он мягкий и легкоплавкий, светится в темноте и вдобавок очень огнеопасен и чрезвычайно ядовит, может попасть в организм через органы дыхания и пищеварения, а также через повреждения кожи.
Если нагревать белый фосфор до 300 °С без доступа воздуха или при 250–260 °C в присутствии катализаторов (иод, натрий), он превратится в красный фосфор – не ядовитый и совсем не светящийся красно-фиолетовый порошок, который используется в производстве спичек. Он состоит из полимерных (состоящих из большого числа атомов) молекул Рx. Красный фосфор – аморфное вещество, нерастворим в воде и органических растворителях, при нагревании без доступа воздуха возгоняется. Более безопасен в обращении, чем белый фосфор. Не ядовит.
Возгонкой и охлаждением красного фосфора получают белый фосфор.
Под очень высоким давлением в сотни атмосфер получается черный фосфор, похожий по свойствам на металл (он проводит электрический ток и блестит). У черного фосфора кристаллическая решетка, как у металлов.
Химические свойства
Белый фосфор Р4 значительно активнее полимерного красного фосфора: так, температура вспышки белого фосфора 34 °С (часто самовозгорается на воздухе), а красного фосфора – 240 °С. В уравнениях реакций фосфор для упрощения записывают как P. Красный фосфор на воздухе загорается только при нагревании, реагирует с фтором, хлором и серой.
Свечение на воздухе характерно только для белого фосфора P4. Белый фосфор светится за счет того, что при медленном окислении из Р4 получается оксид фосфора(III) состава P4O6. Уравнение реакции окисления белого фосфора при свечении:
Когда фосфор воспламеняется и сгорает на воздухе, то получается другой, более устойчивый оксид фосфора(V) P4O10:
При взаимодействии оксида фосфора(V) с водой образуются сначала полиметафосфорная кислота (НРО3)х, потом ортофосфорная Н3РО4:
|
|
Ортофосфорная кислота Н3РО4 трехосновная. Она относится к числу слабых кислот и в водном растворе подвергается протолизу обратимо:
|
|
Фосфор образует многочисленные кислородные соединения (кислоты, соли), входит в состав некоторых органических соединений, образует водородные соединения.
files.school-collection.edu.ru
