Фосфор в химии

Содержание

Сообщение на тему «Фосфор» | Kratkoe.com

«Фосфор» сообщение по химии, кратко поможет Вам подготовиться к занятию. Доклад на тему «Фосфор» расскажет много полезной информации о химическом элементе, который имеет атомный номер 15.

Сообщение про Фосфор

Фосфор является химическим элементом, который в периодической системе Менделеева располагается в V группе. Его химическая формула — Р.

Название элемента походит от греческого слова «phosphoros» и означает «светоносный». В земной коре его достаточно много — 0,08-0,09% от общей массы коры Земли. Также фосфор есть и в морской воде. Элемент обладает высокой химической активностью, поэтому в свободном состоянии его не встретишь. Он способный образовывать 190 минералов. Его называют еще элементом жизни, так как содержится в животных тканях, зеленых растениях, белках и так далее.

Открытия фосфора. Кратко

Интересно, но фосфор открывали несколько раз, и каждый раз его получали из мочи. Имеются упоминания арабского химика Альхильда Бехиля (XII век) о том, что он открыл элемент, когда перегонял мочу в смеси с углем, глиной и известью. Но официальной датой его открытия считается 1669 год. Тогда Хеннинг Бранд, разорившийся купец и алхимик-любитель из Гамбурга, в попытках поправить свое финансовое положение занимался обработкой разнообразных продуктов. Он считал, что физиологические продукты содержат в себе «первичную материю», основу философского камня. С этой целью Хеннинг Бранд изъявил интерес к человеческой моче. Алхимик собирал мочу из солдатских казарм, выпаривал ее до состояния сиропообразной жидкости. Ее он дистиллировал и получал красное тяжелое «уринное масло» с твердым остатком на дне. При нагреве остатка без доступа к воздуху начинал образовываться белый дым, который оседал на стенках емкости и светился в темноте. Полученное вещество Бранд назвал фосфором.

Рецепт получения данного элемента хранился в секрете. В 1680 году Р.Бойль открыл фосфор в третий раз. В XVIII веке метод получения фосфора несколько модифицировали: мочу нагревали с NaCl (поваренной солью), PbO (оксидом свинца), K2CO3 (поташом) и C (углем). Только в 1777 году К.В.Шееле разработал новый способ получение элемента из костей и рога животных.

Виды фосфора

Фосфор имеет аллотропные модификации, которые различны по формам. Самыми распространенными являются:

Белый фосфор. Это обычное вещество белого цвета с молекулярной формулой Р4. Внешне напоминает парафин. Легко режется ножом и деформируется при малейших усилиях. В темноте белый фосфор слегка светится бледно-зеленым светом. Данное явление имеет название хемилюминесценция. В органических растворителях он легко растворяется и окисляется кислородом. Белый фосфор является ядовитым веществом.
Желтый фосфор. Это белый фосфор, который содержит примеси. В воде не растворяется, легко воспламеняется и окисляется на воздухе. Плавится при температуре +34 °C. В темноте также светится.

Красный фосфор. Получается в процессе нагревания белого фосфора до слишком высоких температур. Это полимер со сложной структурой. Цвет элемента колеблется от светло красного до темно-коричневого в зависимости от условий получения. Не такой активный как белый и желтый фосфор. Растворяется только в расплавленном висмуте и свинце. Не воспламеняется на воздухе, только от трения или удара. В темноте не светится. Его следует хранить в закрытых герметичных тарах, так как на воздухе он медленно окисляется. Практически не ядовит и применяется для производства спичек.
Черный фосфор. Внешне напоминает графит. Его получили в 1914 году из белого фосфора. Он не растворяется в органических растворителях и воде. Начинает гореть только при температуре +400⁰С. Обладает свойствами полупроводниковых материалов.

Атомы фосфора сливаются в двухатомные и четырехатомные полимерные молекулы. Степень окисления +5, +3, -3. В соединениях образовывает ковалентную связь. Фосфор является химически активным элементом. При горении элемента образуются кислоты — полифосфорные (Hn+2 РО3n+1), ортофосфорные (h4PO4), фосфорноватую (h5Р2О6), фосфористую (h4PO3), фосфорноватистую (h4PO2) и надкислоты — мононадфосфорную (h4PO5) и надфосфорную (h5Р2О8).

Фосфор реагирует с галогенами и выделяет большое количество тепла. При взаимодействии с углеродом образует карбид PC₃, а при нагревании с металлом – фосфид.

Надеемся, что «Фосфор» доклад помог Вам подготовиться к занятию, и Вы углубили свои познания в области химии. А сообщение о фосфоре Вы можете дополнить через форму комментариев ниже.

kratkoe.com

Фосфор и его соединения

Фосфор (P) — открыт алхимиком Х. Брандом в 1669 году. В свободном состоянии в природе не встречается.
Электронная конфигурация 1S22S22P63S23P3

Важнейшие аллотропные модификации

Белый фосфор. Получается при конденсации паров. Состоит из молекул P4. Мягкое, бесцветное вещество, ядовит, имеет чесночный запах, t°пл.= 44°С, t°кип.= 280°С, растворим в сероуглероде (CS2), летуч. Очень реакционноспособен, окисляется на воздухе (при этом самовоспламеняется), в темноте светится.

Красный фосфор. Без запаха, цвет красно-бурый, не ядовит. Атомная кристаллическая решётка очень сложная, обычно аморфен. Нерастворим в воде и в органических растворителях. Устойчив. В темноте не светится. Физические свойства зависят от способа получения.

Чёрный фосфор — полимерное вещество с металлическим блеском, похож на графит, без запаха, жирный на ощупь. Нерастворим в воде и в органических растворителях. Атомная кристаллическая решётка, полупроводник. t°кип.= 453°С (возгонка), t°пл.= 1000°C (при p=1,8 • 109 Па), устойчив.

Получение

Красный и черный фосфор получают из белого. Белый фосфор получают восстановлением фосфата кальция (сплавление в электрической печи):

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C –t°® 3CaSiO3 + 5CO + 2P

Химические свойства.

1. Реакции с кислородом:

4P0 + 5O2 –t°® 2P2+5O5

(при недостатке кислорода: 4P0 + 3O2 –t°® 2P2+3O3)

2. С галогенами и серой:

2P + 3Cl2 ® 2PCl3
2P + 5Cl2 ® 2PCl5
2P + 5S –t°® P2S5

      (галогениды фосфора легко разлагаются водой, например:

      PCl3 + 3h3O ® h4PO3 + 3HCl
      PCl5 + 4h3O ® h4PO4 + 5HCl)

3. С азотной кислотой:

3P0 + 5HN+5O3 + 2h3O ® 3h4P+5O4 + 5N+2O

4. С металлами образует фосфиды, в которых фосфор проявляет степень окисления — 3:

2P0 + 3Mg ® Mg3P2-3

(фосфид магния легко разлагается водой

Mg3P2 + 6h3O ® 3Mg(OH)2 + 2Ph4(фосфин))
3Li + P ® Li3P-3

5. Со щелочью:

4P + 3NaOH + 3h3O ® Ph4 + 3Nah3PO2

В реакциях (1,2,3) — фосфор выступает как восстановитель, в реакции (4) — как окислитель; реакция (5) — пример реакции диспропорционирования.

Соединения фосфора

P-3h4 Фосфин – газ, с неприятным запахом тухлой рыбы, бесцветный, малорастворим в воде, нестоек, ядовит; t°пл.= -87,5°С, t°кип.= -134°С.

Получение

Фосфиды щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются водой и кислотами с образованием фосфина:

Ca3P2 + 6HCl ® 3CaCl2 + 2Ph4
Ca3P2-3 + 6h3O ® 3Ca(OH)2+ 2P-3h4

Химические свойства.

1) Разлагается при нагревании:

2Ph4 –t°® 2P + 3h3

2) Проявляет слабые основные свойства:

Ph4 + HI ® [Ph5]+I-

йодистый фосфоний менее устойчивый, чем соли аммония.

3) Сильный восстановитель. На воздухе самовоспламеняется.

P2+3 O3 Фосфористый ангидрид (оксид фосфора (III)).
Белые кристаллы, t°пл.= 24°С; t°кип.= 175°C. Существует в виде нескольких модификаций. В парах состоит из молекул P4O6. P2O3 соответствует фосфористая кислота h4PO3.

Получение

Окисление фосфора при недостатке кислорода

4P + 3O2 ® 2P2O3

Химические свойства

1. Все свойства кислотных оксидов.

P2O3 + 3h3O ® 2h4PO3

2. Сильный восстановитель

O2+ P2+3O3 ® P2+5O5

P2+5O5 Фосфорный ангидрид (оксид фосфора (V)).
Белые кристаллы, t°пл.= 570°С, t°кип.= 600°C, r = 2,7 г/см3. Имеет несколько модификаций. В парах состоит из молекул P4h20, очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).

Получение

4P + 5O2 ® 2P2O5

Химические свойства

Все химические свойства кислотных оксидов: реагирует с водой, основными оксидами и щелочами

P2O5 + h3O ® 2HPO3(метафосфорная кислота)
P2O5 + 2h3O ® h5P2O7(пирофосфорная кислота)
P2O5 + 3h3O ® 2h4PO4(ортофосфорная кислота)

P2O5 + 3BaO ® Ba3(PO4)2

P2O5 + 6KOH ® 2K3PO4+ 3h3O

P2O5 — сильное водоотнимающее средство:

P2O5+ 2HNO3 ® 2HPO3 + N2O5
P2O5+ 2HClO4 ® 2HPO3+ Cl2O7

HP+5O3 Метафосфорная кислота.

Получение

P2O5+ h3O ® 2HPO3

Соли метафосфорной кислоты — метафосфаты (KPO3 – метафосфат калия)

Химические свойства

Характерны все свойства кислот.

h4P+5O3 Фосфористая кислота

Бесцветное кристаллическое вещество; t°пл.= 74°С, хорошо растворимое в воде.

Получение

PCl3+ 3h3O ® h4PO3+ 3HCl

Химические свойства

1) Водный раствор h4PO3 — двухосновная кислота средней силы (соли – фосфиты):

h4PO3+ 2NaOH ® Na2HPO3+ 2h3O

2) При нагревании происходит превращение в ортофосфорную кислоту и фосфин:

4h4PO3 ® 3h4PO4+ Ph4

3) Восстановительные свойства:

h4PO3+ HgCl2+ h3O ® h4PO4+ Hg + 2HCl

h4P+5O4 Ортофосфорная кислота.

Белое твердое вещество, гигроскопичное, хорошо растворимое в воде; t°пл.= 42°С, r = 1,88 г/см3.

Диссоциация:
h4PO4 « 3H+ + PO4-3
h4PO4+ 3h3O « 3h4O+ + PO43-
h4PO4 « H+ + h3PO4-
h3PO4- « H+ + HPO42-
HPO42- « H+ + PO43-

Ортофосфорная кислота — средней силы, не является окислителем, трехосновная. Она образует средние соли — ортофосфаты (Na3PO4) и два типа кислых солей — дигидрофосфаты (Nah3PO4) и гидрофосфаты (Na2HPO4).

Получение

P2O5+ 3h3O ® 2h4PO4

Промышленный способ:

Ca3(PO4)2(твердый) + 3h3SO4(конц.) ® 2h4PO4+ 3CaSO4¯

3P + 5HNO3+ 2h3O ® 3h4PO4+ 5NO

Химические свойства

Для ортофосфорной кислоты характерны все свойства кислот – неокислителей. При нагревании она превращается в пирофосфорную кислоту.

2h4PO4 –t°® h5P2O7 + h3O

Качественная реакция на обнаружение в растворе анионов PO43-

3Ag+ + PO43- ® Ag3PO4¯(ярко-желтый осадок)

Фосфорные удобрения

Фосфорными удобрениями являются кальциевые и аммонийные соли фосфорной кислоты.

Фосфоритная мука
Получают при тонком размоле фосфоритов. Так как она содержит нерастворимую соль Ca3(PO4)2, то усваиваться растениями может только на кислых почвах.
При обработке фосфоритов или аппатитов серной или фосфорной кислотой получают растворимые в воде соединения, хорошо усваемые растениями на любых почвах:

Ca3(PO4)2 + 2h3SO4 ® Ca(h3PO4)2 + 2CaSO4
(Ca(h3PO4)2 простой суперфосфат (обычно применяют в виде гранул Æ 2-4 мм))
Ca3(PO4)2 + 4h4PO4 ® 3Ca(h3PO4)2(двойной суперфосфат)

Нейтрализацией гашеной извести фосфорной кислотой получают преципитат:

h4PO4 + Ca(OH)2 ® CaHPO4 • 2h3O

Нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком получают аммофос – (Nh5)2HPO4 + Nh5h3PO4, содержащий N и P. Разновидности: нитроаммофос – Nh5h3PO4 + Nh5NO3; аммофоска – (Nh5)2HPO4 + Nh5h3PO4 + KCl.

www.examen.ru

Формула фосфора в химии

Белый, красный и черный фосфор

Белый фосфор представляет собой одну из аллотропных модификаций химического элемента фосфора (рис. 1). Он состоит из молекул P₄. Метастабильный, при комнатной температуре мягкий как воск (режется ножом), на холоду – хрупкий. Плавится и кипит без разложения, летучий при слабом нагревании, перегоняется с водяным паром. Медленно окисляется на воздухе (цепная реакция с участием радикалов, хемилюминесценция), при слабом нагревании воспламеняется в присутствии кислорода. Хорошо растворяется в сероуглероде, аммиаке, оксиде серы (IV), плохо – в тетрахлориде углерода. Не растворяется в воде, хорошо сохраняется под слоем воды.

Рис. 1. Белый фосфор. Внешний вид.

Красный фосфор представляет собой наиболее термодинамически стабильную аллотропную модификацию элементарного фосфора. В обычных условиях представляет порошок различных оттенков (от пурпурно-красного до фиолетового) (рис. 2). Цвет определяется способом получения и степенью дробления вещества. Имеет металлический блеск. При нагревании возгоняется. Окисляется на воздухе. Не растворяется в воде и сероуглерода. Химическая активность красного фосфора значительно меньше, чем белого и черного. Растворяется в расплаве свинца, из которого кристаллизуется фиолетовый фосфор (фосфор Гитторфа).При охлаждении паров красного фосфора получается белый фосфор.

Рис. 2. Красный фосфор. Внешний вид.

Черный фосфор образуется из белого путем его нагревания под высоким давлением при 200-220^oC. По внешнему виду похож на графит, жирный на ощупь. Плотность – 2,7 г/см³. Полупроводник.

Химическая формула фосфора

Химическая формула белого фосфора – P₄. Она показывает, что в составе молекулы этого вещества находится четыре атома фосфора (Ar = 31 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу белого фосфора:

Mr(P₄) = 2×Ar(P) = 4×31 = 124.

Красный фосфор имеет формулу Р_nи представляет собой полимер со сложной структурой.

Структурная (графическая) формула фосфора

Структурная (графическая) формула фосфора является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы.

Структурная формула белого фосфора имеет вид:

Структурная формула полимера красного фосфора имеет вид:

Электронная формула

Электронная формула, показывающая распределение электронов в атоме по энергетическим подуровням показана ниже:

₁₅P 1s²2s²2p⁶3s²3p³.

Она также показывает, что фосфор относится к элементам р-семейства, а также число валентных электронов — на внешнем энергетическом уровне находится 5 электронов (3s²3p³).

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

№15 Фосфор

Таблица
^{^} =>>
v

Красный фосфор
(фото сайта periodictable.ru)

Палочки белого фосфора хранят и разрезают под водой. На свету они постепенно краснеют

Модель молекулы P₄O₁₀

История открытия:

Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннингом Брандом в 1669 году, хотя существуют данные, что фосфор умели получать еще арабские алхимики в XII в. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать эликсир жизни или философский камень. При нагревании смеси белого песка и выпаренной мочи он получил светящееся в темноте вещество, названное сначала «холодным огнём». Вторичное название «фосфор» происходит от греческих слов «фос» — свет и «феро» — несу. То, что фосфор — простое вещество, доказал Лавуазье.

Нахождение в природе, получение:

Фосфор — один из самых распространённых элементов земной коры, его содержание составляет 0,08-0,09 % её массы. В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит Ca₅(PO₄)₃F, фосфорит Ca₃(PO₄)₂ и другие. Фосфор содержится во всех частях зелёных растений, ещё больше его в плодах и семенах. Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений (АТФ), является элементом жизни.
Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и песком при температуре 1500°С:
2Ca₃(PO₄)₂ + 10C + 6SiO₂ = 4P + 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 аллотропных модификаций; вопрос аллотропии фосфора сложен и до конца не решён. Обычно выделяют четыре модификации простого вещества — белую, красную (см. рис.), черную 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 аллотропных модификации фосфора.
Белый фосфор, фосфор в жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800°С состоит из молекул P₄. При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: P₄ = 2P₂. При температуре выше 2000°С молекулы распадаются на атомы.
Красный фосфор имеет формулу (Р₄)_n и представляет собой полимер со сложной структурой, имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового, растворим в расплавленных металлах (Bi, Pb).
Чёрный фосфор — это наиболее стабильная форма, вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, нерастворимое в воде или органических растворителях, полупроводник.

Химические свойства:

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.
При горении белого фосфора образуется фосфорный ангидрид. Фосфор взаимодействует с галогенами и серой, азотной кислотой, со щелочами. Может быть как восстановителем, так и окислителем

Важнейшие соединения:

Оксид фосфора(V), P₂O₅ или фосфорный ангидрид — белое кристаллическое вещество. Реальный состав молекулы оксида фосфора (V) соответствует формуле P₄O₁₀. Фосфорный ангидрид жадно поглощает воду, при этом в зависимости от соотношения числа молекул воды и оксида фосфора (V) P₂O₅ образуется несколько типов фосфорных кислот: мета- и ортофосфорная, дифосфорная, а также большая группа полифосфорных кислот. Сила полифосфорных кислот возрастает с увеличением числа атомов фосфора.
При взаимодействии P₂O₅ с водой при обычных условиях получается метафосфорная кислота НРO₃:
P₄O₁₀ + 2H₂O = 4НРO₃
а при нагревании водного раствора метафосфорной кислоты образуется ортофосфорная кислота H₃PO₄:
НРO₃ + H₂O = H₃PO₄
Оксид фосфора(III), P₂O₃ — бесцветное, кристаллическое, очень ядовитое вещество с неприятным запахом, Тпл 23,8° С. По аналогии с оксидом фосфора (V) образует молекулы P₄O₆. С водой образует фосфористые кислоты.
Ортофосфористая кислота, H₃PO₃ — слабая двухосновная кислота, сильный восстановитель. Ее особенность — только два атома водорода способны замещаться на металл, соли называются фосфитами. При нагревании ее в водном растворе выделяется водород:
H₃PO₃ + H₂O = H₃PO₄ + H₂
Фосфиновая кислота, (устар. фосфорноватистая) H₃PO₂, бесцветные кристаллы, расплывающиеся на воздухе и хорошо растворимые в воде, Тпл 26,5° С. В промышленности получается при кипячении белого фосфора с водной суспензией шлама Ca(OH)₂ или Ba(OH)₂. Образовавшийся гипофосфит кальция обрабатывают сульфатом натрия или раствором серной кислоты с целью получения гипофосфита натрия или свободной кислоты.
Трихлорид фосфора, PCl₃ — жидкость с резким неприятным запахом, дымящая на воздухе. Ткип 75,3° С, Тпл -40,5° С. В промышленности его получают пропусканием сухого хлора через суспензию красного фосфора в PCl₃.
Пентахлорид фосфора, PCl₅ — светло-желтое с зеленоватым оттенком кристаллическое вещество с неприятным запахом. Кристаллы имеют ионное строение [PCl₄+][PCl₆-]. Твозг 159° С. Получается при взаимодействии PCl₃ с хлором или S₂Cl₂: 3PCl₃ + S₂Cl₂ = PCl₅ + 2PSCl₃.
Водородные соединения: фосфористый водород РН₃ (фосфин) бесцветный газ с характерным запахом чеснока, обычно в качестве примеси он содержит следы более активного дифосфина (P₂H₄) и поэтому самовоспламеняется на воздухе при комнатной температуре. Получение: 4Р + 3КОН + 3Н₂O = РН₃ + 3КН₂РO₂
При этом способе получения кроме газообразного фосфористого водорода образуется также жидкий фосфористый водород, газообразный водород и кислый гипофосфит калия по уравнениям:
6Р+4КОН + 4Н₂O = Р₂Н₄ + 4КН₂РO₂
2Р + 2КОН + 2Н₂O = Н₂ + 2КН₂РO₂

Применение:

В настоящее время в спичках белый фосфор не используется (хотя красный до сих пор входит в состав обмазки спичечного коробка), зато соединения фосфора имеют огромное значение в производстве удобрений, ядохимикатов и полупроводниковых соединений.
Белый фосфор ядовит, смертельная доза для человека составляет примерно 0,2 грамма.
…
…

Семенова Н.В.
ХФ ТюмГУ, 561 группа.

Источники: http://ru.wikipedia.org/wiki/Фосфор

www.kontren.narod.ru

Реферат по химии на тему «Фосфор»

План

Открытие фосфора
Получение фосфора
Распространение фосфора в природе
Физические свойства
Химические свойства
Строение атома фосфора

Открытие фосфора

Гамбургский купец Генниг Бранд, надеялся поправить свои финансовые дела и избежать полного разорения, решил попытать счастья в алхимии. Он пытался найти «философский камень», который дал бы возможность превращать неблагородные металлы в золото. Г. Бранду пришла действительно счастливая мыль провести опыт с мочой. Выпарив ее почти досуха, Г. Бранд оставшееся вещество смешал с углем и песком и нагревал в реторте без доступа воздуха. В результате он получил новое вещество, которое обладает удивительным свойством – светиться в темноте.

Так в 1669 г. был открыт фосфор, играющий исключительно важную роль в живой природе.

Г. Бранд не замедлил воспользоваться необычным свойством нового вещества и стал демонстрировать светящийся фосфор знатным особам за довольно высокое вознаграждение. Все, что соприкасалось с фосфором, приобретало способность светиться. Г. Бранд ловко использовал огромный интерес ученых и широкой публики к фосфору и стал продавать его по цене, превосходивший даже стоимость золота. Бранд держал в строжайшей тайне способ получения фосфора. Никто из других алхимиков не мог проникнуть в его лабораторию, и посему многие из них стали лихорадочно ставить различные опыты, стремясь разгадать способ получения светящегося вещества.

Вскоре рецепт изготовления «холодного огня» стал известен И. Кункелю и К. Кирхмейру, а в 1680 г. секрет получения фосфора был открыт в Англии знаменитым химиком Р. Бойлем. После смерти Р. Бойля его ученик – немец А. Ганквиц, сделав некоторые улучшения в методике получения фосфора, наладил его производство. Интересно, что А. Ганквиц, несмотря на свою длительную работу с фосфором и весьма опасные опыты с ним, дожил до восьмидесятилетнего возраста. Он пережил трех сыновей своих и всех тех, кто принимал участие в работах, относящихся к ранней истории фосфора.

Цена на фосфор со времени открытия его И. Кункелем и Р. Бойлем стала быстро падать, и в конце концов наследники первооткрывателей стали знакомить с секретом получения фосфора за 10 талеров.

Получение фосфора

Фосфор в промышленности получают из фосфата кальция Ca3(PO4)2, который выделяют из фосфоритов и фторапатитов. Метод получения основан на реакции восстановления Ca3(PO4)2 до фосфора.

В качестве восстановителя соединений фосфора используют кокс (углерод). Для связывания соединений кальция в реакционную систему добавляют кварцевый песок SiO2. Процесс проводят в электропечах (производство относят к электротермическим). Реакция протекает по уравнению:

2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO

Продукт реакции — белый фосфор. Из-за наличия примесей технический фосфор имеет желтый цвет, поэтому в промышленности его называют желтым фосфором.

Распространение фосфора в природе

В истории химии с фосфором связано много больших открытий. Однако лишь столетие спустя после открытия фосфор перешел из мира торговли и наживы в мир науки. Лишь одно событие за этот длительный период может быть отнесено к настоящей науке и связано оно с 1715 г., когда Генсинг открыл фосфор в мозговой ткани. Это послужило позднее для высказывания «Без фосфора нет мысли».

Ю. Ган в 1769 г. нашел фосфор в костях, а через два года знаменитый шведский химик К. Шееле показал, что кости состоят главным образом из фосфата кальция, и предложил способ получения фосфора из золы, образующейся при сжигание костей.

Фосфор по своей важности ни чуть не уступает азоту. Он участвует в великом природном круговороте веществ, и, не будь фосфора, растительный и животный мир был бы совсем иным. Однако фосфор встречается в природных условиях не так уж часто, и на его долю приходится всего лишь 0,08% массы земной коры. По распределенности он занимает тринадцатое место среди других элементов. Интересно отметить, что в теле человека на долю фосфора приходится примерно 1,16%. Из них 2/3 приходится на костную ткань, около 0,25% — на мышечную и примерно 0,4% на нервную ткань.

Фосфор встречается в природе исключительно в виде солей фосфорной кислоты, главным образом фосфорита 3Ca3(PO4)2 * Ca(OH)2 и апатита 3Ca3(PO4)2 * Ca(F, Cl)2. Лишь в отдельных местах встречаются фосфаты железа, вивианит (синяя железная руда) Fe₃(PO₄)₂ * 8H₂O, алюминия, например вавеллит 3Al2O3 * 2P2O5 * 12H₂O, а также редких земель. Соединения фосфорной кислоты составляют существенную часть растительных и животных организмов. Часть фосфорной кислоты связана в них в виде органических соединений, например в желтке яйца и в веществе мозга – в форме лецитинов.

Фосфор редко встречается в больших количествах, и в целом его следует отнести к рассеянным элементам. В свободном виде в природе он не встречается, так как легко окисляется, но содержится во многих минералах. Главнейшие из них – фторапатит, гидроксилапатит, фосфорит. Несколько реже встречаются вавианит, монацит, амблигонит, трифилит и совсем ограниченных количествах – ксенотит и торбернит.

Что касается минералов фосфора, то они делятся на первичные и вторичные. Среди первичных наиболее распространены апатиты, представляющие в основном породы магматического происхождения. Химический состав апатита – фосфат кальция, содержащий некоторое количество фторида и хлорида кальция. Именно этим определяется существование минералов фторапатита и хлорапатита. Они содержат от 5 до 36% P₂O₅. Обычно эти минералы в большинстве случаев встречаются в зоне магмы, но не редко они обнаруживаются в местах, где изверженные породы соприкасаются с осадочными. Из всех известных месторождений фосфатов наиболее значительные имеются в Норвегии и Бразилии.

Фосфин и дифосфин в природе встречаются довольно редко и чаще приходиться иметь дело с такими соединениями фосфора, как фосфориты. Фосфориты – фосфаты органического происхождения играют особо важную роль в сельском хозяйстве. На островах Тихого океана, в Чили и Перу они образованы на основе птичьего помета – гуано, который в условиях сухого климата накапливается мощными слоями, нередко превышающие сотню метров. Образование фосфоритов может быть связано и с геологическими катастрофами,

например, с ледниковым периодом, когда гибель животных носила массовый характер. Подобные процессы возможны и в океане при массовой гибели морской фауны. Фосфор из органических остатков частично усваивается растениями, но в основном, растворяясь в морской воде, переходит в минеральные формы. Морская вода содержит фосфаты в довольно больших количествах – 100 – 200 мг/м³. При определенных химических изменениях фосфаты могут выпадать в осадок и скапливаться на дне. А при поднятии морского дна в определенные геологические периоды залежи фосфоритов оказываются на суше. Подобным образом могли образоваться фосфориты крупного отечественного месторождения фосфоритов вблизи Кара-Тау в Казахстане. Встречаются фосфориты и в Подмосковье.

Физические свойства

Фосфор существует во многих модификациях. Однако «многоликость» фосфора можно свести к трем главным видам: белому, красному и черному.

Белый фосфор получается в твердом состоянии при быстром охлаждении паров фосфора; его плотность 1,83 г/см³. Теплота плавления белого фосфора составляет 0,6 ккал, а теплота испарения 12ккал (на моль P₄). В чистом виде белый фосфор совершенно бесцветен и прозрачен; Продается он обычно отлитым в палочки, которые легко режутся ножом. Эту операцию необходимо производить под водой (лучше при 20-25 ^оС), так как при разрезание на воздухе фосфор может воспламениться от трения. На холоду белый фосфор хрупок, но при температуре выше 15 ^оС становится мягким.

На воздухе белый фосфор очень быстро окисляется и при этом светится в темноте. Отсюда произошло название «фосфор», который в переводе с греческого означает «светоносный». Уже при слабом нагревании, для чего достаточно простого трения, фосфор воспламеняется и сгорает, выделяя большое количество теплоты. Он сгорает желтовато-белым пламенем, образуя пятиокись: 2P + ⁵/₂O₂= P₂O₅+ 370 ккал. Фосфор может и воспламениться на воздухе вследствие выделения теплоты при окислении. Чтобы защитить белый фосфор от окисления, его сохраняют под водой. В воде белый фосфор не растворим; хорошо растворяется в сероуглероде. Растворимость его в сероуглероде исключительно велика (порядка 10:1 при обычных условиях).

Белый фосфор – сильный яд. Доза в 0,1 г смертельна для человека.

Если белый фосфор долго нагревать без доступа воздуха при температуре 250 – 300 ^оС, то он превращается в другое взаимодействие фосфора, имеющее красно – фиолетовый цвет и называемое красным фосфором. Такое же превращение происходит, но только очень медленно, под действием света.

Красный фосфор по своим свойствам резко отличается от белого: он очень медленно окисляется на воздухе, не светится в темноте, загорается только при температуре 260 ^оС, не растворяется в сероуглероде и неядовит. Плотность красного фосфора составляет 2,0-2,4 г/см³. Переменное значение плотности обусловленно тем, что красный фосфор состоит из нескольких форм.

При сильном нагревании красный фоссфор, не плавясь, испаряется (сублимируется). При охлаждении паров получается белый фосфор.

Черный фосфор образуется из белого при нагревании его до 200-220 ^оС под очень высоким давлении. По виду он похож на графит, жирен на ощуп и тяжелее других видоизменений; его плотность равна 2,7 г/м³. Черный фосфор обладает полупроводниковой проводимостью (с шириной запрещенной зоны 0,33 в). Под давлением 18 тыс. атм. Черный фосфор плавится около 1000 ^оС, а под давлением только своего пара выше 550^оС переходит в фиолетовый.

Химические свойства

1. Соединение фосфора с водородом и галогенами. С водородом фосфор образует газообразный фосфористый водород, или фосфин, PH₃. Его можно получить кипячением белого фосфора с раствором щелочи или действием соляной кислоты на фосфид кальция Ca₃P₂:

Строение атома фосфора

Строение внешнего электронного слоя атома фосфора 3s²p³

Энергия ионизации атома, эВ 10.49.

Относительная электроотрицательность 2,2.

Заряд ядра атома фосфора +15 (₊₁₅P)

Радиус атома, нм 0,13

mendelei.ru

Фосфор — Википедия

Внешний вид простого вещества

Белый, красный и фиолетовый фосфор
Свойства атома
Название, символ, номер	Фосфор/ Phosphorus (P), 15
Атомная масса (молярная масса)	30,973762(2)^[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ne] 3s² 3p³
Радиус атома	128 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	106 пм
Радиус иона	35 (+5e) 212 (-3e) пм
Электроотрицательность	2,19 ^[2] (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	5, 3, 1, 0, −1, −3^[3]
Энергия ионизации (первый электрон)	1011,2(10,48) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	(белый фосфор)1,82 г/см³
Температура плавления	44,15 °C (317,3 K)
Температура кипения	279,85 °C (553 K)
Уд. теплота плавления	2,51 кДж/моль
Уд. теплота испарения	49,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	21,6^[4] (ромбич.) Дж/(K·моль)
Молярный объём	17,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая, объёмноцентрированная
Параметры решётки	18,800 Å
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) (0,236) Вт/(м·К)
Номер CAS	7723-14-0

Фо́сфор (от др.-греч. φῶς — свет и φέρω — несу; φωσφόρος — светоносный; лат. Phosphorus) — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) третьего периода периодической системы Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 15. Элемент входит в группу пниктогенов. Фосфор — один из распространённых элементов земной коры: его содержание составляет 0,08—0,09 % её массы. Концентрация в морской воде 0,07 мг/л^[5]. 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 и другие. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений — фосфолипидов. 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 его добычи. Первоначально его способ заключался в том, что сначала моча отстаивалась в течение нескольких дней, пока не исчезнет неприятный 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.

Более усовершенствованный способ получения фосфора был опубликован в 1743 году Андреасом Маргграфом.

Существуют данные, что фосфор умели получать ещё арабские алхимики в XII в.

То, что фосфор — простое вещество, доказал Лавуазье.

Видео по теме

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 «φώς» — 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 около 1600 °С:

2Ca3(PO4)2+10C+6SiO2→P4+10CO+6CaSiO3{\displaystyle {\mathsf {2Ca_{3}(PO_{4})_{2}+10C+6SiO_{2}\rightarrow P_{4}+10CO+6CaSiO_{3}}}}

Образующиеся пары фосфора конденсируются в приёмнике под слоем воды в аллотропическую модификацию в виде белого фосфора. Вместо фосфоритов для получения элементарного фосфора можно восстанавливать углём и другие неорганические соединения фосфора, например, в том числе, метафосфорную кислоту:

4HPO3+10C→P4+2h3O+10CO{\displaystyle {\mathsf {4HPO_{3}+10C\rightarrow P_{4}+2H_{2}O+10CO}}}

Физические свойства

Элементарный фосфор при нормальных условиях существует в виде нескольких устойчивых аллотропических модификаций. Все существующие аллотропные модификации фосфора пока (2016 г.) до конца не изучены. Традиционно различают четыре его модификации: зеленовато-белый, красный, чёрный и металлический фосфор. Иногда их ещё называют главными аллотропными модификациями, подразумевая при этом, что все остальные описываемые модификации являются смесью этих четырёх. При стандартных условиях устойчивы только три аллотропических модификации фосфора (например, белый фосфор термодинамически неустойчив (квазистационарное состояние) и переходит со временем при нормальных условиях в красный фосфор). В условиях сверхвысоких давлений термодинамически устойчива металлическая форма элемента. Все модификации различаются по цвету, плотности и другим физическим и химическим характеристикам, особенно по химической активности. При переходе состояния вещества в более термодинамически устойчивую модификацию снижается химическая активность, например, при последовательном превращении белого фосфора в красный, потом красного в чёрный (металлический).

Аллотропные модификации фосфора (белый, красный, чёрный, металлический)

Белый фосфор

Белый фосфор представляет собой белое вещество (из-за примесей может иметь желтоватый оттенок). По внешнему виду он очень похож на очищенный воск или парафин, легко режется ножом и деформируется от небольших усилий.

Молекула белого фосфора

Белый фосфор имеет молекулярную кристаллическую решётку, формула молекулы белого фосфора — P₄, причём атомы расположены в вершинах тетраэдра^[6]. Отливаемый в инертной атмосфере в виде палочек (слитков), он сохраняется в отсутствии воздуха под слоем очищенной воды или в специальных инертных средах.

Плохо растворяется в воде^[6], но легкорастворим в органических растворителях. Растворимостью белого фосфора в сероуглероде пользуются для промышленной очистки его от примесей. Плотность белого фосфора из всех его модификаций наименьшая и составляет около 1823 кг/м³. Плавится белый фосфор при 44,1 °C. В парообразном состоянии происходит диссоциация молекул фосфора.

Химически белый фосфор чрезвычайно активен. Например, он медленно окисляется кислородом воздуха уже при комнатной температуре и светится (бледно-зелёное свечение). Явление такого рода свечения вследствие химических реакций окисления называется хемилюминесценцией (иногда ошибочно фосфоресценцией). При взаимодействии с кислородом белый фосфор горит даже под водой^[7].

Белый фосфор не только активен химически, но и весьма ядовит: летальная доза белого фосфора для взрослого человека составляет 0,05—0,15 г^[4], а при хроническом отравлении поражает кости, например, вызывает омертвение челюстей^[4]. При контакте с кожей легко самовоспламеняется, вызывая серьёзные ожоги^[8]^[9].

Под действием света, при нагревании до не очень высоких температур в безвоздушной среде^[6], а также под действием ионизирующего излучения^[10] белый фосфор превращается в красный фосфор.

Жёлтый фосфор

Неочищенный белый фосфор обычно называют «жёлтый фосфор». Сильно ядовитое (ПДК в атмосферном воздухе 0,0005 мг/м³), огнеопасное кристаллическое вещество от светло-жёлтого до тёмно-бурого цвета. Удельный вес 1,83 г/см³, плавится при +43,1 °C, кипит при +280 °C. В воде не растворяется, на воздухе легко окисляется и самовоспламеняется. Горит ослепительным ярко-зеленым пламенем с выделением густого белого дыма — мелких частичек декаоксида тетрафосфора P₄O₁₀^[11].

Так как фосфор реагирует с водой лишь при температуре свыше 500 градусов по Цельсию, то для тушения фосфора используют воду в больших количествах (для снижения температуры очага возгорания и перевода фосфора в твердое состояние) или раствор сульфата меди (медного купороса), после гашения фосфор засыпают влажным песком. Для предохранения от самовозгорания жёлтый фосфор хранится и перевозится под слоем воды (раствора хлорида кальция)^[12].

Красный фосфор

Красный фосфор — это более термодинамически стабильная модификация элементарного фосфора. Впервые он был получен в 1847 году в Швеции австрийским химиком А. Шрёттером при нагревании белого фосфора при 500 °С в атмосфере угарного газа (СО) в запаянной стеклянной ампуле.

Красный фосфор имеет формулу Р_n и представляет собой полимер со сложной структурой. В зависимости от способа получения и степени дробления, красный фосфор имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового, а в литом состоянии — тёмно-фиолетовый с медным оттенком, имеет металлический блеск. Химическая активность красного фосфора значительно ниже, чем у белого; ему присуща исключительно малая растворимость. Растворить красный фосфор возможно лишь в некоторых расплавленных металлах (свинец и висмут), чем иногда пользуются для получения крупных его кристаллов. Так, например, немецкий физико-химик И. В. Гитторф в 1865 году впервые получил прекрасно построенные, но небольшие по размеру кристаллы (фосфор Гитторфа). Красный фосфор на воздухе не самовоспламеняется, вплоть до температуры 240—250 °С (при переходе в белую форму во время возгонки), но самовоспламеняется при трении или ударе, у него полностью отсутствует явление хемилюминесценции. Нерастворим в воде, а также в бензоле, сероуглероде и других веществах, растворим в трибромиде фосфора. При температуре возгонки красный фосфор превращается в пар, при охлаждении которого образуется в основном белый фосфор.

Ядовитость его в тысячи раз меньше, чем у белого, поэтому он применяется гораздо шире, например, в производстве спичек (составом на основе красного фосфора покрыта тёрочная поверхность коробков). Плотность красного фосфора также выше, и достигает 2400 кг/м³ в литом виде. При хранении на воздухе красный фосфор в присутствии влаги постепенно окисляется, образуя гигроскопичный оксид, поглощает воду и отсыревает («отмокает»), образуя вязкую фосфорную кислоту; поэтому его хранят в герметичной таре. При «отмокании» — промывают водой от остатков фосфорных кислот, высушивают и используют по назначению.

Чёрный фосфор

Чёрный фосфор — это наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Впервые чёрный фосфор был получен в 1914 году американским физиком П. У. Бриджменом из белого фосфора в виде чёрных блестящих кристаллов, имеющих высокую (2690 кг/м³) плотность. Для проведения синтеза чёрного фосфора Бриджмен применил давление в 2·10⁹ Па (20 тысяч атмосфер) и температуру около 200 °С. Начало быстрого перехода лежит в области 13 000 атмосфер и температуре около 230 °С.

Чёрный фосфор представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и с полностью отсутствующей растворимостью в воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор можно, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400 °С. Чёрный фосфор проводит электрический ток и имеет свойства полупроводника. Температура плавления чёрного фосфора 1000 °С под давлением 1,8·10⁶ Па.

Металлический фосфор

При 8,3·10¹⁰ Па чёрный фосфор переходит в новую, ещё более плотную и инертную металлическую фазу с плотностью 3,56 г/см³, а при дальнейшем повышении давления до 1,25·10¹¹ Па — ещё более уплотняется и приобретает кубическую кристаллическую решётку, при этом его плотность возрастает до 3,83 г/см³. Металлический фосфор очень хорошо проводит электрический ток.

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 снижается. Белый фосфор в воздухе при окислении кислородом воздуха при комнатной температуре излучает видимый свет, свечение обусловлено фотоэмиссионной реакцией окисления фосфора.

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.

Взаимодействие с простыми веществами

Фосфор легко окисляется кислородом:

4P+5O2→2P2O5{\displaystyle {\mathsf {4P+5O_{2}\rightarrow 2P_{2}O_{5}}}} (с избытком кислорода)

4P+3O2→2P2O3{\displaystyle {\mathsf {4P+3O_{2}\rightarrow 2P_{2}O_{3}}}} (при медленном окислении или при недостатке кислорода)

Взаимодействует со многими простыми веществами — галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства:

с металлами — окислитель, образует фосфиды:

2P+3Ca→Ca3P2{\displaystyle {\mathsf {2P+3Ca\rightarrow Ca_{3}P_{2}}}}

фосфиды разлагаются водой и кислотами с образованием фосфина

с неметаллами — восстановитель:

2P+3S→P2S3{\displaystyle {\mathsf {2P+3S\rightarrow P_{2}S_{3}}}}

2P+5Cl2→2PCl5{\displaystyle {\mathsf {2P+5Cl_{2}\rightarrow 2PCl_{5}}}}

С водородом фосфор практически не соединяется. Однако разложением некоторых фосфидов водой по реакции, например:

Ca3P2+6h3O→2Ph4+3Ca(OH)2{\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}P_{2}+6H_{2}O\rightarrow 2PH_{3}+3Ca(OH)_{2}}}}

может быть получен аналогичный аммиаку фосфористый водород (фосфин) — РH₃

Взаимодействие с водой

Взаимодействует с водяным паром при температуре выше 500 °С, протекает реакция диспропорционирования с образованием фосфина и фосфорной кислоты:

8P+12h3O→>500oC 5Ph4+3h4PO4{\displaystyle {\mathsf {8P+12H_{2}O{\xrightarrow {>500^{o}C}}\ 5PH_{3}+3H_{3}PO_{4}}}}

Реакция взаимодействия красного фосфора и воды с образованием ортофосфорной кислоты и водорода. Реакция протекает при температуре 700-900 °C. Катализатором могут выступать: платина, медь, титан, цирконий.[1]

2P+8h3O→700−900oC,kat 2h4PO4+5h3{\displaystyle {\mathsf {2P+8H_{2}O{\xrightarrow {700-900^{o}C,kat}}\ 2H_{3}PO_{4}+5H_{2}}}}

Взаимодействие со щелочами

В холодных концентрированных растворах щелочей также медленно протекает реакция диспропорционирования^[13]:

4P+3KOH+3h3O→ τ Ph4+3Kh3PO2{\displaystyle {\mathsf {4P+3KOH+3H_{2}O{\xrightarrow {\ \tau \ }}PH_{3}+3KH_{2}PO_{2}}}}

Восстановительные свойства

Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:

3P+5HNO3+2h3O→3h4PO4+5NO{\displaystyle {\mathsf {3P+5HNO_{3}+2H_{2}O\rightarrow 3H_{3}PO_{4}+5NO}}}

2P+5h3SO4→2h4PO4+5SO2+2h3O{\displaystyle {\mathsf {2P+5H_{2}SO_{4}\rightarrow 2H_{3}PO_{4}+5SO_{2}+2H_{2}O}}}

Реакция окисления фосфора происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:

6P+5KClO3→5KCl+3P2O5{\displaystyle {\mathsf {6P+5KClO_{3}\rightarrow 5KCl+3P_{2}O_{5}}}}

Изотопы

Известно более 20 изотопов фосфора (с массовым числом от 24 до 47). Природный изотоп ³¹P стабилен. Из радиоактивных изотопов наиболее долгоживущие: ³⁰P (T_1/2 = 2,5 мин), ³²P (T_1/2 = 14,26 сут) и ³³P (T_1/2 = 25,34 сут).^[14].

Применение

Фосфор является важнейшим биогенным элементом и в то же время находит очень широкое применение в промышленности. Красный фосфор применяют в производстве спичек. Его вместе с тонко измельчённым стеклом и клеем наносят на боковую поверхность коробки. При трении спичечной головки, в состав которой входят хлорат калия и сера, происходит воспламенение.

Элементарный фосфор

Пожалуй, первое свойство фосфора, которое человек поставил себе на службу, — это горючесть. Горючесть фосфора очень велика и зависит от аллотропической модификации.

Наиболее активен химически, токсичен и горюч белый («жёлтый») фосфор, потому он очень часто применяется (в зажигательных бомбах и пр.).

Красный фосфор — основная модификация, производимая и потребляемая промышленностью. Он применяется в производстве спичек, взрывчатых веществ, зажигательных составов, различных типов топлива, а также противозадирных смазочных материалов, в качестве газопоглотителя в производстве ламп накаливания.

Соединения фосфора в сельском хозяйстве

Фосфор (в виде фосфатов) — один из трёх важнейших биогенных элементов, участвует в синтезе АТФ. Большая часть производимой фосфорной кислоты идёт на получение фосфорных удобрений — суперфосфата, преципитата, аммофоски и др.

Соединения фосфора в промышленности

Фосфаты широко используются:

Фосфатные связующие

Способность фосфатов формировать прочную трёхмерную полимерную сетку используется для изготовления фосфатных и алюмофосфатных связок.

Биологическая роль соединений фосфора

Фосфор присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот, входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, коферментов, ферментов. Кости человека состоят из гидроксилапатита 3Са₃(РО₄)₂·Ca(OH)₂. В состав зубной эмали входит фторапатит. Основную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека и животных играет печень. Обмен фосфорных соединений регулируется гормонами и витамином D. При недостатке фосфора в организме развиваются различные заболевания костей.

Суточная потребность в фосфоре составляет:

для взрослых 1,0—2,0 г
для беременных и кормящих женщин 3—3,8 г
для детей и подростков 1,5—2,5 г

При больших физических нагрузках потребность в фосфоре возрастает в 1,5—2 раза.

Усвоение происходит эффективнее при приеме фосфора вместе с кальцием в соотношении 3:2 (P:Ca).

Некоторые источники^[15]:

Токсикология элементарного фосфора

Красный фосфор практически нетоксичен (токсичность ему придают примеси белого фосфора). Пыль красного фосфора, попадая в легкие, вызывает пневмонию при хроническом действии.
Белый фосфор очень ядовит, растворим в липидах. Смертельная доза белого фосфора — 50—150 мг. Попадая на кожу, тлеющий белый фосфор даёт тяжелые ожоги.

Острые отравления фосфором проявляются жжением во рту и желудке, головной болью, слабостью, рвотой. Через 2—3 суток развивается желтуха. Для хронических форм характерны нарушение кальциевого обмена, поражение сердечно-сосудистой и нервной систем. Первая помощь при остром отравлении — промывание желудка, слабительное, очистительные клизмы, внутривенно растворы глюкозы. При ожогах кожи обработать пораженные участки растворами медного купороса или соды. ПДК паров фосфора в воздухе производственных помещений — 0,03 мг/м³, временно допустимая концентрация в атмосферном воздухе — 0,0005 мг/м³, ПДК в питьевой воде — 0,0001 мг/дм³^[17] .

Токсикология соединений фосфора

Некоторые соединения фосфора (фосфин) очень токсичны. Ввиду высокой (ЛД50 15-100 мг/кг) и чрезвычайно высокой (<15 мг/кг) токсичности большинство фосфорорганических соединений (ФОС) используются в качестве пестицидов (инсектициды, акарициды, зооциды и т. д.) или боевых отравляющих веществ. Примером боевых отравляющих веществ являются — зарин, зоман, табун, V-газы.

ФОС проявляют свойства веществ нервно-паралитического действия. Токсичность фосфорорганических соединений обусловлена ингибированием фермента ацетилхолинэстеразы, вследствие чего развивается головная боль, тошнота, головокружение, сужение зрачков (миоз), затруднение дыхания (отдышка), возникает слюнотечение, понижается артериальное давление, возникают конвульсии, проявляется паралитическое воздействие, кома, и как следствие может быстро возникнуть летальный исход. Эффективным антидотом при отравлении ФОС является атропин.

Опасность для здоровья

Рейтинг NFPA 704:

Фосфор относится к 1-му классу опасности.

Примечания

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
↑ Phosphorus: electronegativities (англ.). WebElements. Проверено 15 июля 2010.
↑ Sulfur and Phosphorus Compounds (англ.). Проверено 27 января 2010. Архивировано 22 августа 2011 года.
↑ ¹ ² ³ Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — С. 145.
↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
↑ ¹ ² ³ Ходаков Ю. В., Эпштейн Д. А., Глориозов П. А. § 30. Фосфор // Неорганическая химия. Учебник для 9 класса. — 7-е изд. — М.: Просвещение, 1976. — С. 62—65. — 2 350 000 экз.
↑ Горение белого фосфора под водой — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов
↑ Kemal T. Saracoglu, Ahmet H. Acar, Tamer Kuzucuoglu, Sezer Yakupoglu. White phosphorus burn (англ.) // The Lancet. — 2010. — Vol. 376, no. 9734. — P. 68. — DOI:10.1016/S0140-6736(10)60812-4.
↑ Chou TD, Lee TW, Chen SL, Tung YM, Dai NT, Chen SG, Lee CH, Chen TM, Wang HJ. The management of white phosphorus burns (англ.) // Burns. — 2001. — Vol. 27, iss. 5. — P. 492-497. — DOI:10.1016/S0305-4179(01)00003-1. — PMID 11451604.
↑ Радиационная химия // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — С. 200. — ISBN 5-7155-0292-6.
↑ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др. Химия = Chemie. — М.: Химия, 1989. — С. 351. — ISBN 5-7245-0360-3.
↑ Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
↑ Лидин Р.А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
↑ Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729….3A.
↑ USDA
↑ Буланов Ю. Б. Химический состав продуктов. Пищевая ценность.
↑ УНИАН — здоровье — Что происходит с фосфором?

Ссылки

wiki2.red

Фосфор — это… Что такое Фосфор?

Внешний вид простого вещества

Белый, красный, жёлтый, черный фосфор
Свойства атома
Имя, символ, номер	Фосфор/ Phosphorus (P), 15
Атомная масса (молярная масса)	30,973762 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ne] 3s² 3p³
Радиус атома	128 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	106 пм
Радиус иона	35 (+5e) 212 (-3e) пм
Электроотрицательность	2,19 ^[1] (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	5, 3, 1, 0, −1, −3^[2]
Энергия ионизации (первый электрон)	1011,2(10,48) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	(белый фосфор)1,82 г/см³
Температура плавления	317,3 K
Температура кипения	553 K
Теплота плавления	2,51 кДж/моль
Теплота испарения	49,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	21,6^[3] (ромбич.) Дж/(K·моль)
Молярный объём	17,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая, объёмноцентрированная
Параметры решётки	18,800 Å
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) (0,236) Вт/(м·К)

Фо́сфор (от др.-греч. φῶς — свет и φέρω — несу; φωσφόρος — светоносный; лат. Phosphorus) — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) третьего периода периодической системы; имеет атомный номер 15. Один из распространённых элементов земной коры: его содержание составляет 0,08—0,09 % её массы. Концентрация в морской воде 0,07 мг/л^[4]. 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 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.