Χημικές ιδιότητες του φωσφόρου ως απλής ουσίας. Παραγωγή και ανάκτηση φωσφόρου

Ο φώσφορος αναγνωρίζεται ως ένα από τα πιο σημαντικά βιογενή στοιχεία. Η απουσία του καθιστά αδύνατη τη ζωή πολλών ζωντανών οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων, καθώς περιέχεται σε πρωτεΐνες, φωσφολιπίδια και πολλές άλλες οργανικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένου του ATP και του DNA. Ταυτόχρονα, ο ανόργανος φώσφορος είναι πλούσιος σε ποικιλία μορίων. Συμμετέχει στον σχηματισμό πάνω από 200 ορυκτών, από τα οποία τα σημαντικότερα είναι ο φωσφορίτης και ο απατίτης.

Ο φώσφορος είναι ένα χημικό στοιχείο του οποίου το όνομα από τα αρχαία ελληνικά σημαίνει «φωτοφόρος». Στον περιοδικό πίνακα του Mendeleev, ο φώσφορος πήρε τη θέση του στη 15η ομάδα της τρίτης περιόδου. Ανήκει σε μια ομάδα χημικών στοιχείων που ονομάζονται πνικτογόνα.

Υπάρχουν διάφορες εκδόσεις ανοίγματος αυτού του στοιχείου. Η παλαιότερη αναφορά για την ύπαρξη φωσφόρου μπορεί να βρεθεί σε αλχημικά αρχεία που χρονολογούνται από τον 12ο αιώνα. Το όνομα του ίδιου του στοιχείου απουσιάζει σε τέτοια έργα, ωστόσο, μπορεί κανείς να βρει πληροφορίες σχετικά με την παρασκευή μιας άγνωστης "φωτεινής" ουσίας.

Σύμφωνα με την επίσημη εκδοχή, ο φώσφορος ανακαλύφθηκε το 1669 από έναν χρεοκοπημένο έμπορο που προσπαθούσε να βρει τη φιλοσοφική πέτρα. Αυτό συνέβη τυχαία κατά την επανειλημμένη πύρωση των ανθρώπινων ούρων, με αποτέλεσμα να σχηματιστεί μια ουσία από την οποία προήλθε ένα έντονο φως.

Λήψη φωσφόρου

Οι σύγχρονοι επιστήμονες γνωρίζουν πολλές μεθόδους με τις οποίες μπορεί να συντεθεί ο φώσφορος. Το πιο δημοφιλές είναι η ανάκτησή του από τα μέταλλα στα οποία περιέχεται. Κατά κανόνα, πρόκειται για απατίτες ή φωσφορίτες, οι οποίοι αλληλεπιδρούν με τον οπτάνθρακα και το πυρίτιο σε συνθήκες αρκετά υψηλών θερμοκρασιών (περίπου 1600 0 C). Η παραγωγή φωσφόρου, στην περίπτωση αυτή, πραγματοποιείται σε ειδικούς κλιβάνους.

Αυτό το χημικό στοιχείο είναι ευρέως διαδεδομένο στη φύση. Ο φώσφορος έχει πολύ ισχυρή χημική δράση και επομένως δεν βρίσκεται σε ελεύθερη κατάσταση. Βρίσκεται στον φλοιό της γης και στο νερό, αλλά τα μεγαλύτερα αποθέματα σε όλο τον κόσμο περιλαμβάνουν θαλάσσιους φωσφορίτες, μαζί με τα προϊόντα της διάβρωσής τους. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα τελευταία είναι ωκεάνιας προέλευσης.

Έτσι, τα φωσφορικά άλατα σχηματίστηκαν μέσω διαφόρων οργανικών και ανόργανων διεργασιών για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα στις παράκτιες περιοχές της εμπορικής αιολικής ζώνης. Τα φωσφορικά άλατα συσσωρεύτηκαν από το εξωτερικό περιβάλλον, γεγονός που οδήγησε σε πολλαπλή αύξηση της συγκέντρωσης των φωσφορικών στο κοίτασμα.

Σήμερα, τα μεγαλύτερα τέτοια κοιτάσματα βρίσκονται στο Μαρόκο, καθώς και στη Δυτική Σαχάρα, την Αμερική, την Κίνα, την Τυνησία και το Καζακστάν. Ο φοίνικας από αυτή την άποψη ανήκει στο Μαρόκο - αυτή η χώρα αντιπροσωπεύει το 70% όλων των αποθεμάτων φωσφορικών αλάτων στον κόσμο. Όμως, παρόλα αυτά, μεταξύ των χωρών που παράγουν φώσφορο, το Μαρόκο βρίσκεται στη δεύτερη θέση, πίσω από τις Ηνωμένες Πολιτείες. Σύμφωνα με στοιχεία για το 2002, περίπου 135 εκατομμύρια τόνοι αυτής της ουσίας εξορύσσονται στον κόσμο από χρόνο σε χρόνο.

Αξίζει να σημειωθεί ότι δεν μπορούν όλα τα κοιτάσματα αυτής της ουσίας να ονομαστούν βιομηχανικά. Θεωρούνται μόνο εκείνα από 1 εκτάριο από τα οποία μπορούν να ληφθούν φωσφορικά πετρώματα σε ποσότητες τουλάχιστον 6.000 τόνων και άνω. Το φωσφορικό άλας εξορύσσεται σε ανοιχτούς λάκκους με τη χρήση εκσκαφέων ξύστρας. Το πρώτο βήμα είναι η απομάκρυνση της άμμου και των απορριμμάτων πετρωμάτων, μετά την οποία αρχίζει η εξόρυξη φωσφορικού μεταλλεύματος, η διαδρομή του οποίου προς τις μονάδες επεξεργασίας διέρχεται από χαλύβδινους σωλήνες. Αξίζει να πούμε ότι με αυτόν τον τρόπο το μετάλλευμα μπορεί να διανύσει αποστάσεις πολλών χιλιομέτρων.

Στο θαλασσινό νερό, η εμφάνιση αυτής της ουσίας είναι κάπως διαφορετική από άλλα μέρη όπου βρίσκεται. Έτσι, σε ένα υδάτινο περιβάλλον, ο φώσφορος αντιπροσωπεύεται από ορθοφωσφορικό ανιόν, η συγκέντρωση του οποίου, κατά μέσο όρο, είναι περίπου 0,07 mg 3/l. Ο συνολικός ωκεάνιος όγκος φωσφόρου είναι 9,8 * 1010 τόνοι.

Εφαρμογή φωσφόρου

Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός τομέων ανθρώπινης δραστηριότητας στους οποίους χρησιμοποιείται ο φώσφορος και οι ενώσεις του. Αυτό οφείλεται, καταρχάς, στο γεγονός ότι τόσο η ίδια η ουσία όσο και οι ενώσεις της παίρνουν πολύ σημαντικό, αναπόσπαστο μέρος στις βιολογικές διεργασίες των ζωντανών οργανισμών.

Επιπλέον, με τη συμμετοχή αυτού του χημικού στοιχείου, πραγματοποιείται η παραγωγή ενός τόσο πολύ γνωστού αντικειμένου που χρησιμοποιεί κάθε άνθρωπος, όπως τα σπίρτα. Με τη συμμετοχή του κατασκευάζονται εκρηκτικές ενώσεις, εμπρηστικές βόμβες, ορισμένα είδη καυσίμων και λιπαντικά. Η χρήση του φωσφόρου είναι κατάλληλη για την παραγωγή αντιδιαβρωτικών υλικών, για την παραγωγή λαμπτήρων πυρακτώσεως, ως μέσο μείωσης της σκληρότητας του νερού, καθώς και για την απορρόφηση αερίων. Επιπλέον, ο φώσφορος είναι μια κοινή ουσία που χρησιμοποιείται στη γεωργία ως υλικό για τη λίπανση του εδάφους. Συμμετέχει επίσης ενεργά σε χημικές συνθέσεις κατά την παραγωγή διαφόρων ουσιών.

Λοιπόν, αξίζει να προσθέσουμε σε όλα ότι ο φώσφορος είναι ένα ζωτικό στοιχείο στο οποίο βασίζεται η σύνθεση του DNA, του RNA και των φωσφολιπιδίων

Το μήνυμα για το θέμα «Χρήση του Φωσφόρου» θα σας πει εν συντομία σε ποιες περιοχές χρησιμοποιείται ο φώσφορος και γιατί.

Εφαρμογές φωσφόρου

Φώσφοροςείναι ένα χημικό στοιχείο που βρίσκεται στην ομάδα V στον περιοδικό πίνακα του Mendeleev. Ο χημικός τύπος του είναι R. Το όνομα του στοιχείου προέρχεται από την ελληνική λέξη «φώσφορος» και σημαίνει «φωτεινός». Υπάρχει αρκετά από αυτό στον φλοιό της γης - 0,08-0,09% της συνολικής μάζας του φλοιού της Γης. Υπάρχει επίσης φώσφορος στο θαλασσινό νερό. Το στοιχείο έχει υψηλή χημική δραστηριότητα, επομένως δεν θα το βρείτε σε ελεύθερη κατάσταση. Είναι ικανό να σχηματίσει 190 ορυκτά. Ονομάζεται επίσης στοιχείο της ζωής, καθώς βρίσκεται σε ζωικούς ιστούς, πράσινα φυτά, πρωτεΐνες κ.λπ.

Χρήση του φωσφόρου στην ιατρική

Σήμερα, μια κατηγορία πιθανών θεραπευτικών παραγόντων που θεραπεύουν ασθένειες των μαλακών ιστών και των οστών που συνοδεύονται από διαταραχές του μεταβολισμού του ασβεστίου - βιοφωσφονικά - λαμβάνεται από τον φώσφορο.

Κάθε στοιχείο έχει το δικό του φάσμα δραστηριότητας. Είναι ανθεκτικά στην ενζυματική υδρόλυση, έχουν συγγένεια με μεταλλικά ιόντα και σχηματίζουν αδιάλυτα και διαλυτά χηλικά συσσωματώματα και σύμπλοκα.

Το πιο κοινό και χρησιμοποιούμενο είναι η ετιδρονάτη. Είναι αποτελεσματικό για διαταραχές του μεταβολισμού του ασβεστίου στον οργανισμό. Χρησιμοποιείται για την προοδευτική οστεοειδίτιδα μυοσίτιδα, τη νόσο του Paget, την οστεοπόρωση, την ετερογενή οστεοποίηση και την οστεόλυση του όγκου.

Εφαρμογή του φωσφόρου στη βιομηχανία

Το φωσφορικό οξύ χρησιμοποιείται ευρέως. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή συνδυασμένων και φωσφορικών λιπασμάτων, τα οποία αυξάνουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών και προσδίδουν στα φυτά αντοχή σε αντίξοες κλιματικές συνθήκες και χειμερινή αντοχή. Επιπλέον, τα λιπάσματα έχουν εξαιρετική επίδραση στο έδαφος, προάγοντας τη δόμηση, αλλάζοντας τη διαλυτότητα των ουσιών που περιέχονται στο έδαφος, την ανάπτυξη βακτηρίων του εδάφους και καταστέλλοντας το σχηματισμό οργανικών επιβλαβών ουσιών.

Το φωσφορικό οξύ χρησιμοποιείται επίσης στη βιομηχανία τροφίμων. Έχει ωραία γεύση και, όταν αραιωθεί, προστίθεται σε μαρμελάδα, λεμονάδα και σιρόπια για να βελτιώσει τη γεύση. Τα άλατα φωσφορικού οξέος έχουν παρόμοιες ιδιότητες. Για παράδειγμα, το όξινο φωσφορικό ασβέστιο είναι συστατικό των σκόνης ψησίματος και ενισχύουν τη γεύση του ψωμιού και των ψωμιών.

Με βάση το ορθοφωσφορικό οξύ παράγονται άφλεκτες σανίδες φωσφορικού ξύλου, πυρίμαχα χρώματα και άκαυστο φωσφορικό αφρό. Τα άλατα φωσφορικού οξέος προστατεύουν από την ακτινοβολία, μαλακώνουν το νερό, αφαιρούν τα άλατα του λέβητα και περιλαμβάνονται στα απορρυπαντικά.

Οι οργανοφωσφορικές ενώσεις (πλαστικοποιητές, εκχυλιστικά, λιπαντικά, απορροφητικά) χρησιμοποιούνται σε ψυκτικές μονάδες και ως πρόσθετο στην πυρίτιδα. Τα αλκυλοφωσφορικά δρουν ως επιφανειοδραστικά, αντιψυκτικά, ειδικά λιπάσματα και αντιπηκτικά λατέξ.

Τα σπίρτα είναι κατασκευασμένα από κόκκινο φώσφορο. Μαζί με κόλλα και θρυμματισμένο γυαλί, εφαρμόζεται στα πλαϊνά του σπιρτόκουτου. Το φωσφίδιο ψευδάργυρου (Zn 3 P 2) χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των τρωκτικών. Ο λευκός φώσφορος χρησιμοποιείται για την παραγωγή εμπρηστικών βομβών, οβίδων που παράγουν καπνό, πούλιων, χειροβομβίδων και προπετασμάτων καπνού.

Χρήση του φωσφόρου στην καθημερινή ζωή

Στην καθημερινή ζωή είμαστε επίσης περιτριγυρισμένοι από πράγματα φτιαγμένα από φώσφορο. Για παράδειγμα, πιάτα, ειδώλια, βάζα και παρόμοια. Επιπλέον, είναι ένα σημαντικό στοιχείο που αποτελεί μέρος των νουκλεϊκών οξέων, των πρωτεϊνών και του οστικού ιστού. Ο φώσφορος είναι ένα σημαντικό στοιχείο για τη μυϊκή και πνευματική δραστηριότητα. Έχει ευεργετική επίδραση στα νεφρά και την καρδιά. Βρίσκεται στο ψωμί, το ψάρι, το κρέας, τα μπιζέλια, τα φασόλια, το μαργαριτάρι, το πλιγούρι και το κριθάρι, το λάχανο, τους ξηρούς καρπούς, τον μαϊντανό, τα καρότα, το σπανάκι και το σκόρδο.

Ελπίζουμε ότι η έκθεση σχετικά με το θέμα "Χρήση του Φωσφόρου" σας βοήθησε να προετοιμαστείτε για το μάθημα. Μπορείτε να προσθέσετε την ιστορία σας σχετικά με τη χρήση του φωσφόρου χρησιμοποιώντας την παρακάτω φόρμα σχολίων.

Ονομασία - P (Phosphorus);
Περίοδος - III;
Ομάδα - 15 (Va);
Ατομική μάζα - 30,973761;
Ατομικός αριθμός - 15;
Ατομική ακτίνα = 128 μ.μ.
Ομοιοπολική ακτίνα = 106 μ.μ.
Κατανομή ηλεκτρονίων - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
θερμοκρασία τήξης = 44,14°C;
σημείο βρασμού = 280°C;
Ηλεκτραρνητικότητα (σύμφωνα με τον Pauling/σύμφωνα με τους Alpred και Rochow) = 2,19/2,06;
Κατάσταση οξείδωσης: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
Πυκνότητα (αρ.) = 1,82 g/cm 3 (λευκός φώσφορος);
Μοριακός όγκος = 17,0 cm 3 /mol.

Ενώσεις φωσφόρου:

Ο φώσφορος (ο φέρων του φωτός) ελήφθη για πρώτη φορά από τον Άραβα αλχημιστή Ahad Behil τον 12ο αιώνα. Από τους Ευρωπαίους επιστήμονες, ο πρώτος που ανακάλυψε τον φώσφορο ήταν ο Γερμανός Hennig Brant το 1669, ενώ διεξήγαγε πειράματα με ανθρώπινα ούρα σε μια προσπάθεια εξαγωγής χρυσού από αυτό (ο επιστήμονας πίστευε ότι το χρυσό χρώμα των ούρων προκλήθηκε από την παρουσία σωματιδίων χρυσού ). Λίγο αργότερα, ο φώσφορος ελήφθη από τους I. Kunkel και R. Boyle - ο τελευταίος τον περιέγραψε στο άρθρο του "Μέθοδος παρασκευής φωσφόρου από ανθρώπινα ούρα" (14 Οκτωβρίου 1680, το έργο δημοσιεύτηκε το 1693). Ο Λαβουαζιέ απέδειξε αργότερα ότι ο φώσφορος είναι μια απλή ουσία.

Η περιεκτικότητα σε φώσφορο στον φλοιό της γης είναι 0,08% κατά βάρος - αυτό είναι ένα από τα πιο κοινά χημικά στοιχεία στον πλανήτη μας. Λόγω της υψηλής δραστηριότητάς του, ο φώσφορος σε ελεύθερη κατάσταση δεν υπάρχει στη φύση, αλλά αποτελεί μέρος σχεδόν 200 ορυκτών, τα πιο κοινά από τα οποία είναι ο απατίτης Ca 5 (PO 4) 3 (OH) και ο φωσφορίτης Ca 3 (PO 4). 2.

Ο φώσφορος παίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή των ζώων, των φυτών και των ανθρώπων - είναι μέρος τέτοιων βιολογικών ενώσεων όπως τα φωσφολιπίδια, και υπάρχει επίσης σε πρωτεΐνες και άλλες σημαντικές οργανικές ενώσεις όπως το DNA και το ATP.

Ρύζι. Η δομή του ατόμου του φωσφόρου.

Το άτομο φωσφόρου περιέχει 15 ηλεκτρόνια και έχει ηλεκτρονική διαμόρφωση του επιπέδου εξωτερικού σθένους παρόμοια με το άζωτο (3s 2 3p 3), αλλά ο φώσφορος έχει λιγότερο έντονες μη μεταλλικές ιδιότητες σε σύγκριση με το άζωτο, γεγονός που εξηγείται από την παρουσία ενός ελεύθερου τροχιακού d. μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και μικρότερη ενέργεια ιοντισμού .

Όταν αντιδρά με άλλα χημικά στοιχεία, το άτομο φωσφόρου μπορεί να εμφανίσει κατάσταση οξείδωσης από +5 έως -3 (η πιο τυπική κατάσταση οξείδωσης είναι +5, τα υπόλοιπα είναι αρκετά σπάνια).

+5 - οξείδιο του φωσφόρου P 2 O 5 (V); φωσφορικό οξύ (Η 3 ΡΟ 4); φωσφορικά άλατα, αλογονίδια, σουλφίδια του φωσφόρου V (άλατα φωσφορικού οξέος).
+3 - P 2 O 3 (III); φωσφορικό οξύ (Η 3 ΡΟ 3); φωσφορώδη άλατα, αλογονίδια, σουλφίδια του φωσφόρου III (άλατα φωσφορώδους οξέος).
0 - P;
-3 - φωσφίνη PH 3; φωσφίδια μετάλλων.

Στη θεμελιώδη (μη διεγερμένη) κατάσταση του ατόμου του φωσφόρου στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας υπάρχουν δύο ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στο s-υποεπίπεδο + 3 ασύζευκτα ηλεκτρόνια στα p-τροχιακά (το d-τροχιακό είναι ελεύθερο). Στη διεγερμένη κατάσταση, ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από το s-υποεπίπεδο στο d-τροχιακό, το οποίο διευρύνει τις δυνατότητες σθένους του ατόμου του φωσφόρου.

Ρύζι. Μετάβαση του ατόμου του φωσφόρου σε διεγερμένη κατάσταση.

P2

Δύο άτομα φωσφόρου συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα μόριο P2 σε θερμοκρασία περίπου 1000°C.

Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, ο φώσφορος υπάρχει στα τετραατομικά μόρια P4 καθώς και σε πιο σταθερά μόρια πολυμερούς P∞.

Αλλοτροπικές τροποποιήσεις του φωσφόρου:

Λευκός φώσφορος- εξαιρετικά τοξική (η θανατηφόρα δόση λευκού φωσφόρου για έναν ενήλικα είναι 0,05-0,15 g) κηρώδης ουσία με οσμή σκόρδου, άχρωμη, φωταυγής στο σκοτάδι (η διαδικασία αργής οξείδωσης στο P 4 O 6). η υψηλή αντιδραστικότητα του λευκού φωσφόρου εξηγείται από ασθενείς δεσμούς P-P (ο λευκός φώσφορος έχει μοριακό κρυσταλλικό πλέγμα με τύπο P 4, στους κόμβους του οποίου βρίσκονται άτομα φωσφόρου), οι οποίοι σπάνε αρκετά εύκολα, με αποτέλεσμα ο λευκός φώσφορος, όταν θερμαίνεται ή κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση, μετατρέπεται σε πιο σταθερές τροποποιήσεις πολυμερών: κόκκινο και μαύρο φώσφορο. Για αυτούς τους λόγους, ο λευκός φώσφορος αποθηκεύεται χωρίς πρόσβαση στον αέρα κάτω από ένα στρώμα καθαρού νερού ή σε ειδικά αδρανή περιβάλλοντα.
Κίτρινος φώσφορος- εύφλεκτη, εξαιρετικά τοξική ουσία, δεν διαλύεται στο νερό, οξειδώνεται εύκολα στον αέρα και αναφλέγεται αυθόρμητα, ενώ καίγεται με μια λαμπερή πράσινη, εκθαμβωτική φλόγα με την απελευθέρωση πυκνού λευκού καπνού.
Κόκκινος φώσφορος- μια πολυμερή, αδιάλυτη στο νερό ουσία με πολύπλοκη δομή που έχει τη μικρότερη δραστικότητα. Ο κόκκινος φώσφορος χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή, επειδή δεν είναι τόσο δηλητηριώδης. Δεδομένου ότι στην ύπαιθρο ο κόκκινος φώσφορος, απορροφώντας την υγρασία, οξειδώνεται σταδιακά για να σχηματίσει ένα υγροσκοπικό οξείδιο («υγρό») και σχηματίζει παχύρρευστο φωσφορικό οξύ, επομένως, ο κόκκινος φώσφορος αποθηκεύεται σε ένα ερμητικά σφραγισμένο δοχείο. Στην περίπτωση του εμποτισμού, ο κόκκινος φώσφορος καθαρίζεται από υπολείμματα φωσφορικού οξέος με πλύσιμο με νερό, στη συνέχεια ξηραίνεται και χρησιμοποιείται για τον προορισμό του.
Μαύρος φώσφορος- μια λιπαρή ουσία που μοιάζει με γραφίτη στην αφή γκρι-μαύρου χρώματος, με ιδιότητες ημιαγωγών - η πιο σταθερή τροποποίηση του φωσφόρου με μέση αντιδραστικότητα.
Μεταλλικός φώσφοροςπου λαμβάνεται από μαύρο φώσφορο υπό υψηλή πίεση. Ο μεταλλικός φώσφορος άγει τον ηλεκτρισμό πολύ καλά.

Χημικές ιδιότητες του φωσφόρου

Από όλες τις αλλοτροπικές τροποποιήσεις του φωσφόρου, η πιο δραστική είναι ο λευκός φώσφορος (P 4). Συχνά στην εξίσωση των χημικών αντιδράσεων γράφουμε απλά P, όχι P4. Δεδομένου ότι ο φώσφορος, όπως και το άζωτο, έχει πολλές παραλλαγές καταστάσεων οξείδωσης, σε ορισμένες αντιδράσεις είναι οξειδωτικός παράγοντας, σε άλλες είναι αναγωγικός παράγοντας, ανάλογα με τις ουσίες με τις οποίες αλληλεπιδρά.

ΟξειδωτικόΟ φώσφορος εμφανίζει τις ιδιότητές του σε αντιδράσεις με μέταλλα που συμβαίνουν όταν θερμαίνεται για να σχηματίσει φωσφίδια:
3Mg + 2P = Mg 3 P 2.

Ο φώσφορος είναι αναγωγικό μέσοσε αντιδράσεις:

με περισσότερα ηλεκτραρνητικά αμέταλλα (οξυγόνο, θείο, αλογόνα):
- Οι ενώσεις φωσφόρου (III) σχηματίζονται όταν υπάρχει έλλειψη οξειδωτικού παράγοντα
  4P + 3O 2 = 2P 2 O 3
- ενώσεις φωσφόρου (V) - με περίσσεια: οξυγόνο (αέρας)
  4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
με αλογόνα και θείο, ο φώσφορος σχηματίζει αλογονίδια και θειούχο φώσφορο 3 ή 5 σθένους, ανάλογα με την αναλογία των αντιδραστηρίων που λαμβάνονται σε ανεπάρκεια ή περίσσεια:
- 2P+3Cl 2 (εβδομάδα) = 2PCl 3 - χλωριούχος φώσφορος (III)
- 2P+3S(εβδομάδα) = P 2 S 3 - σουλφίδιο φωσφόρου (III)
- 2P+5Cl2(g) = 2PCl 5 - χλωριούχος φώσφορος (V)
- 2P+5S(g) = P 2 S 5 - θειούχος φωσφόρος (V)
με πυκνό θειικό οξύ:
2P+5H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 +5SO 2 +2H 2 O
με συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ:
P+5HNO 3 = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
με αραιό νιτρικό οξύ:
3P+5HNO 3 +2H 2 O = 3H 3 PO 4 +5NO

Ο φώσφορος δρα τόσο ως οξειδωτικός όσο και ως αναγωγικός παράγοντας στις αντιδράσεις δυσαναλογίαμε υδατικά διαλύματα αλκαλίων όταν θερμαίνεται, σχηματίζοντας (εκτός από τη φωσφίνη) υποφωσφορώδη (άλατα υποφωσφορώδους οξέος), στα οποία εμφανίζει αχαρακτήριστη κατάσταση οξείδωσης +1:
4P 0 +3KOH+3H 2 O = P -3 H 3 +3KH 2 P +1 O 2

ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΘΥΜΑΣΤΕ: ο φώσφορος δεν αντιδρά με άλλα οξέα, εκτός από τις αντιδράσεις που αναφέρονται παραπάνω.

Παραγωγή και χρήση φωσφόρου

Ο φώσφορος παράγεται βιομηχανικά με αναγωγή του με οπτάνθρακες από φωσφορίτες (φθοροπατικούς εστέρες), που περιλαμβάνουν φωσφορικό ασβέστιο, με φρύξη τους σε ηλεκτρικούς κλιβάνους σε θερμοκρασία 1600°C με την προσθήκη χαλαζιακής άμμου:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

Στο πρώτο στάδιο της αντίδρασης, υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας, το οξείδιο του πυριτίου (IV) εκτοπίζει το οξείδιο του φωσφόρου (V) από το φωσφορικό άλας:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + P 2 O 5.

Το οξείδιο του φωσφόρου (V) στη συνέχεια ανάγεται από τον άνθρακα σε ελεύθερο φώσφορο:
P 2 O 5 +5C = 2P+5CO.

Εφαρμογή φωσφόρου:

Φυτοφάρμακα;
αγώνες?
απορρυπαντικά?
χρώματα?
ημιαγωγών.

Δασοστεπικά εδάφη

χαρακτηρίζεται από περιεκτικότητα σε χούμο 1,78-2,46%.

Ισχυρά μαύρα εδάφη

περιέχουν 0,81-1,25% χούμο.

Συνηθισμένα τσερνοζέμ

περιέχουν 0,90-1,27% χούμο.

Ξεπλυμένα τσερνοζέμ

περιέχουν 1,10-1,43% χουμικής ύλης.

Τα σκούρα καστανιά εδάφη περιέχουν

σε χουμική ύλη 0,97-1,30%.

Ρόλος στο φυτό

Βιοχημικές λειτουργίες

Οι ενώσεις οξειδωμένου φωσφόρου είναι απαραίτητες για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Κανένα ζωντανό κύτταρο δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς αυτά.

Στα φυτά, ο φώσφορος βρίσκεται σε οργανικές και μεταλλικές ενώσεις. Ταυτόχρονα, η περιεκτικότητα σε ορυκτές ενώσεις κυμαίνεται από 5 έως 15%, οργανικές ενώσεις - 85-95%. Οι ορυκτές ενώσεις αντιπροσωπεύονται από άλατα καλίου, ασβεστίου, αμμωνίου και μαγνησίου του ορθοφωσφορικού οξέος. Ο ορυκτός φώσφορος των φυτών είναι μια εφεδρική ουσία, ένα απόθεμα για τη σύνθεση οργανικών ενώσεων που περιέχουν φώσφορο. Αυξάνει τη ρυθμιστική ικανότητα του κυτταρικού χυμού, διατηρεί την κυτταρική σούρωση και άλλες εξίσου σημαντικές διεργασίες.

Οργανικές ενώσεις - νουκλεϊκά οξέα, φωσφορικές αδενοσίνες, φωσφορικά σάκχαρα, νουκλεοπρωτεΐνες και φωσφατοπρωτεΐνες, φωσφατίδια, φυτίνη.

Στην πρώτη θέση σε σημασία για τη ζωή των φυτών βρίσκονται τα νουκλεϊκά οξέα (RNA και DNA) και οι φωσφορικές αδενοσίνες (ATP και ADP). Αυτές οι ενώσεις εμπλέκονται σε πολλές ζωτικές διαδικασίες του φυτικού οργανισμού: σύνθεση πρωτεϊνών, μεταβολισμός ενέργειας, μετάδοση κληρονομικών ιδιοτήτων.

Νουκλεϊκά οξέα

Φωσφορικές αδενοσίνες

Ο ιδιαίτερος ρόλος του φωσφόρου στη ζωή των φυτών είναι η συμμετοχή του στον ενεργειακό μεταβολισμό του φυτικού κυττάρου. Ο κύριος ρόλος σε αυτή τη διαδικασία ανήκει στις φωσφορικές αδενοσίνες. Περιέχουν υπολείμματα φωσφορικού οξέος που συνδέονται με δεσμούς υψηλής ενέργειας. Όταν υδρολύονται, είναι ικανά να απελευθερώνουν σημαντικές ποσότητες ενέργειας.

Αντιπροσωπεύουν ένα είδος συσσωρευτή ενέργειας, που τον τροφοδοτεί όπως απαιτείται για την εκτέλεση όλων των διεργασιών στο κύτταρο.

Υπάρχουν η μονοφωσφορική αδενοσίνη (AMP), η διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) και η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP). Το τελευταίο ξεπερνά σημαντικά τα δύο πρώτα σε ενεργειακά αποθέματα και κατέχει πρωταγωνιστικό ρόλο στον ενεργειακό μεταβολισμό. Αποτελείται από αδενίνη (μια βάση πουρίνης) και ένα σάκχαρο (ριβόζη), καθώς και από τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος. Η σύνθεση ATP συμβαίνει στα φυτά κατά την αναπνοή.

Φωσφατίδια

Τα φωσφατίδια, ή φωσφολιπίδια, είναι εστέρες γλυκερόλης, υψηλού μοριακού βάρους λιπαρά οξέα και φωσφορικό οξύ. Αποτελούν μέρος των φωσφολιπιδικών μεμβρανών και ρυθμίζουν τη διαπερατότητα των κυτταρικών οργανιδίων και του πλασμαλήμματος σε διάφορες ουσίες.

Το κυτταρόπλασμα όλων των φυτικών κυττάρων περιέχει λεκιθίνη, μέλος της ομάδας των φωσφατιδίων. Αυτό είναι ένα παράγωγο του διγλυκεριδίου φωσφορικού οξέος, μιας ουσίας που μοιάζει με λίπος που περιέχει 1,37%.

Φωσφορικά άλατα ζάχαρης

Τα φωσφορικά άλατα της ζάχαρης, ή οι εστέρες του φωσφόρου των σακχάρων, υπάρχουν σε όλους τους φυτικούς ιστούς. Περισσότερες από δώδεκα ενώσεις αυτού του τύπου είναι γνωστές. Παίζουν σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες της αναπνοής και της φωτοσύνθεσης στα φυτά. Ο σχηματισμός φωσφορικών σακχάρων ονομάζεται φωσφορυλίωση. Η περιεκτικότητα του φυτού σε φωσφορικά σάκχαρα, ανάλογα με την ηλικία και τις διατροφικές συνθήκες, κυμαίνεται από 0,1 έως 1,0% του ξηρού βάρους.

Χωράω

Η φυτίνη είναι ένα άλας ασβεστίου-μαγνήσιου του φωσφορικού οξέος ινοσιτόλης, που περιέχει 27,5%. Κατέχει την πρώτη θέση ως προς την περιεκτικότητα σε φυτά μεταξύ άλλων ενώσεων που περιέχουν φώσφορο. Η φυτίνη υπάρχει σε νεαρά όργανα και ιστούς των φυτών, ιδιαίτερα στους σπόρους, όπου χρησιμεύει ως εφεδρική ουσία και χρησιμοποιείται από τα σπορόφυτα κατά τη διαδικασία βλάστησης.

Κύριες λειτουργίες του φωσφόρου

Ο περισσότερος φώσφορος υπάρχει στα αναπαραγωγικά όργανα και στα νεαρά μέρη των φυτών. Ο φώσφορος είναι υπεύθυνος για την επιτάχυνση του σχηματισμού των ριζικών συστημάτων των φυτών. Η κύρια ποσότητα φωσφόρου καταναλώνεται στις πρώτες φάσεις ανάπτυξης και ανάπτυξης. Οι ενώσεις του φωσφόρου έχουν την ικανότητα να μετακινούνται εύκολα από τους παλιούς ιστούς στους νέους και να επαναχρησιμοποιούνται (ανακυκλώνονται).

PHOSPHORUS, P (lat. Phosphorus * a. phosphorus; n. Phosphor; f. phosphore; i. fosforo), είναι χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος του Mendeleev, ατομικός αριθμός 15, ατομική μάζα 30,97376. Ο φυσικός φώσφορος αντιπροσωπεύεται από ένα σταθερό ισότοπο 31 R. Υπάρχουν 6 γνωστά τεχνητά ραδιενεργά ισότοπα φωσφόρου με αριθμούς μάζας 28-30 και 32-34.

Η μέθοδος λήψης φωσφόρου μπορεί να ήταν γνωστή στους Άραβες αλχημιστές ήδη από τον 12ο αιώνα, αλλά η γενικά αποδεκτή ημερομηνία για την ανακάλυψη του φωσφόρου είναι το 1669, όταν ο H. Brand () έλαβε μια ουσία που έλαμπε στο σκοτάδι, που ονομάζεται «κρύο Φωτιά". Η ύπαρξη του φωσφόρου ως χημικού στοιχείου αποδείχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του '70. 18ος αιώνας Γάλλος χημικός A. Lavoisier.

Τροποποιήσεις και ιδιότητες

Ο στοιχειακός φώσφορος υπάρχει με τη μορφή πολλών αλλοτροπικών τροποποιήσεων - λευκό, κόκκινο, μαύρο. Ο λευκός φώσφορος είναι μια κηρώδης, διαφανής ουσία με χαρακτηριστική οσμή, που σχηματίζεται από τη συμπύκνωση ατμών φωσφόρου. Παρουσία ακαθαρσιών - ίχνη κόκκινου φωσφόρου, αρσενικού, σιδήρου κ.λπ. - χρωματίζεται κίτρινο, επομένως ο λευκός φώσφορος του εμπορίου ονομάζεται κίτρινος. Υπάρχουν 2 τροποποιήσεις του λευκού φωσφόρου: το a-P έχει ένα πυκνό κυβικό πλέγμα a = 0,185 nm. πυκνότητα 1828 kg/m3; Σημείο τήξεως 44,2°C, σημείο βρασμού 277°C. θερμική αγωγιμότητα 0,56 W/(m.K); Μοριακή θερμοχωρητικότητα 23,82 J/(mol.K); συντελεστής θερμοκρασίας γραμμικής διαστολής 125,10 -6 K -1 ; Όσον αφορά τις ηλεκτρικές ιδιότητες, ο λευκός φώσφορος είναι κοντά στα διηλεκτρικά. Σε θερμοκρασία 77,8°C και πίεση 0,1 MPa, το a-P μετατρέπεται σε b-P (ρομβικό πλέγμα, πυκνότητα 1880 kg/m 3). Η θέρμανση λευκού φωσφόρου χωρίς πρόσβαση αέρα στους 250-300°C για αρκετές ώρες οδηγεί στο σχηματισμό μιας κόκκινης τροποποίησης. Ο συνηθισμένος εμπορικός κόκκινος φώσφορος είναι πρακτικά άμορφος, αλλά μετά από παρατεταμένη θέρμανση μπορεί να μετατραπεί σε μία από τις κρυσταλλικές μορφές (τρικλινικό, κυβικό) με πυκνότητα 2000 έως 2400 kg/m 3 και σημείο τήξης 585-610°C. Κατά την εξάχνωση (θερμοκρασία εξάχνωσης 431°C), ο κόκκινος φώσφορος μετατρέπεται σε αέριο, κατά την ψύξη του οποίου σχηματίζεται κυρίως λευκός φώσφορος. Όταν ο λευκός φώσφορος θερμαίνεται στους 200-220°C υπό πίεση 1,2-1,7 GPa, σχηματίζεται μαύρος φώσφορος. Αυτός ο τύπος μετασχηματισμού μπορεί να πραγματοποιηθεί σε κανονική πίεση (στους 370°C), χρησιμοποιώντας ως καταλύτη, καθώς και μικρή ποσότητα μαύρου φωσφόρου για σπορά. Ο μαύρος φώσφορος είναι μια κρυσταλλική ουσία με ρομβικό πλέγμα (a=0,331, b=0,438 και c=1,05 nm), πυκνότητα 2690 kg/m 3, σημείο τήξης 1000 °C. παρόμοιο σε εμφάνιση με γραφίτη. ημιαγωγός, διαμαγνητικός. Όταν θερμαίνεται σε θερμοκρασία 560-580°C και πίεση κορεσμένων ατμών, μετατρέπεται σε κόκκινο φώσφορο.

Χημικός φώσφορος

Τα άτομα φωσφόρου συνδυάζονται σε διατομικά (P 2) και τετραατομικά (P 4) μόρια πολυμερούς. Τα πιο σταθερά μόρια υπό κανονικές συνθήκες είναι αυτά που περιέχουν μακριές αλυσίδες διασυνδεδεμένων τετραέδρων P4. Στις ενώσεις, ο φώσφορος έχει κατάσταση οξείδωσης +5, +3, -3. Όπως το άζωτο στις χημικές ενώσεις, σχηματίζει κυρίως ομοιοπολικό δεσμό. Ο φώσφορος είναι ένα χημικά ενεργό στοιχείο. Η λευκή τροποποίησή του χαρακτηρίζεται από τη μεγαλύτερη δραστηριότητα, η οποία αναφλέγεται αυθόρμητα σε θερμοκρασία περίπου 40°C, επομένως αποθηκεύεται κάτω από ένα στρώμα νερού. Ο κόκκινος φώσφορος αναφλέγεται όταν χτυπιέται ή τρίβεται. Ο μαύρος φώσφορος είναι ανενεργός και δύσκολα αναφλέγεται όταν αναφλέγεται. Η οξείδωση του φωσφόρου συνήθως συνοδεύεται από χημειοφωταύγεια. Όταν ο φώσφορος καίγεται σε περίσσεια οξυγόνου, σχηματίζεται P 2 O 5 και όταν υπάρχει έλλειψη, σχηματίζεται κυρίως P 2 O 3. Ο φώσφορος σχηματίζει οξέα: ορθο- (H 3 PO 4), πολυφωσφορικό (H n + 2 PO 3n + 1), φώσφορο (H 3 PO 3), φώσφορο (H 4 P 2 O 6), φώσφορο (H 3 PO 2) , καθώς και υπεροξέα: υπερφωσφορικό (H 4 P 2 O 8) και μονοϋπερφωσφορικό (H 3 PO 5).

Ο φώσφορος αντιδρά άμεσα με όλα τα αλογόνα, απελευθερώνοντας μεγάλες ποσότητες θερμότητας. Τα σουλφίδια και τα νιτρίδια του φωσφόρου είναι γνωστά. Σε θερμοκρασία 2000°C, ο φώσφορος αντιδρά με άνθρακα, σχηματίζοντας καρβίδιο (PC 3). όταν ο φώσφορος θερμαίνεται με μέταλλα - φωσφίδια. Ο λευκός φώσφορος και οι ενώσεις του είναι ιδιαίτερα τοξικοί, MPC 0,03 mg/m3.

Ο φώσφορος στη φύση

Η μέση περιεκτικότητα σε φώσφορο στον φλοιό της γης (Clarke) είναι 9,3,10 -2%, στα υπερβασικά πετρώματα είναι 1,7. 10 -2%, βασικό - 1,4,10 -2%, όξινο - 7,10 -2%, ιζηματογενές - 7,7,10 -2%. Ο φώσφορος εμπλέκεται σε μαγματικές διεργασίες και μεταναστεύει έντονα στη βιόσφαιρα. Και οι δύο διεργασίες συνδέονται με τις μεγάλες συσσωρεύσεις του, σχηματίζοντας βιομηχανικές αποθέσεις απατιτών - Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl) και φωσφορίτες - άμορφο Ca 5 (PO 4) 3 (OH, CO 3) με διάφορες ακαθαρσίες. Ο φώσφορος είναι ένα εξαιρετικά σημαντικό βιογενές στοιχείο που συσσωρεύεται από πολλούς οργανισμούς. Οι διαδικασίες συγκέντρωσης φωσφόρου στον φλοιό της γης συνδέονται με τη βιογενή μετανάστευση. Είναι γνωστά πάνω από 180 μέταλλα που περιέχουν φώσφορο.

Παραλαβή και χρήση

Σε βιομηχανική κλίμακα, ο φώσφορος εξάγεται από φυσικά φωσφορικά άλατα με ηλεκτροθερμική αναγωγή με οπτάνθρακα σε θερμοκρασίες 1400-1600°C παρουσία πυριτίου (χαλαζιακή άμμος). Μετά τον καθαρισμό από τη σκόνη, ο αέριος φώσφορος αποστέλλεται σε μονάδες συμπύκνωσης, όπου ο υγρός τεχνικός λευκός φώσφορος συλλέγεται κάτω από ένα στρώμα νερού. Ο κύριος όγκος του παραγόμενου φωσφόρου μεταποιείται σε φωσφορικό οξύ και φωσφορούχα λιπάσματα και τεχνικά άλατα που λαμβάνονται με βάση αυτό. Τα άλατα φωσφορικών οξέων - φωσφορικά άλατα και σε ελαφρώς μικρότερο βαθμό - φωσφορικά και υποφωσφορώδη χρησιμοποιούνται ευρέως. Ο λευκός φώσφορος χρησιμοποιείται στην κατασκευή εμπρηστικών βλημάτων και βλημάτων καπνού. κόκκινο - παραγωγή σπίρτων.