Basit bir madde olarak fosforun kimyasal özellikleri. Fosfor üretimi ve geri kazanımı

Fosfor en önemli biyojenik elementlerden biri olarak kabul edilmektedir. Onun yokluğu, proteinler, fosfolipidler ve ATP ve DNA dahil olmak üzere diğer birçok organik bileşikte bulunduğundan, insanlar da dahil olmak üzere birçok canlı organizmanın yaşamını imkansız hale getirir. Aynı zamanda inorganik fosfor çeşitli moleküller açısından da zengindir. En önemlileri fosforit ve apatit olmak üzere 200'ün üzerinde mineralin oluşumuna katılır.

Fosfor, adı eski Yunancadan "ışık taşıyan" anlamına gelen kimyasal bir elementtir. Mendeleev'in periyodik tablosunda fosfor üçüncü periyodun 15. grubunda yerini almıştır. Piktojenler adı verilen bir grup kimyasal elemente aittir.

Bu öğeyi açmanın birkaç sürümü vardır. Fosforun varlığından ilk söz, 12. yüzyıla kadar uzanan simya kayıtlarında bulunabilir. Bu tür çalışmalarda elementin adı yoktur, ancak bilinmeyen bir "parlak" maddenin hazırlanışı hakkında bilgi bulunabilir.

Resmi versiyona göre fosfor, 1669 yılında filozofun taşını bulmaya çalışan iflas etmiş bir tüccar tarafından keşfedildi. Bu, insan idrarının tekrar tekrar kalsinasyonu sırasında tesadüfen meydana geldi ve bunun sonucunda parlak bir ışığın yayıldığı bir madde oluştu.

Fosfor elde etmek

Modern bilim adamları fosforun sentezlenebileceği birçok yöntemi biliyorlar. En popüler olanı, içerdiği minerallerden elde edilmesidir. Kural olarak bunlar, oldukça yüksek sıcaklık koşullarında (yaklaşık 1600 0 C) kok ve silika ile etkileşime giren apatit veya fosforitlerdir. Bu durumda fosfor üretimi özel fırınlarda gerçekleştirilir.

Bu kimyasal element doğada yaygındır. Fosfor çok güçlü kimyasal aktiviteye sahiptir ve bu nedenle serbest halde bulunmaz. Yerkabuğunda ve suda bulunur, ancak dünyadaki en büyük rezervler arasında deniz fosforitleri ve bunların hava koşullarının ürünleri bulunur. Bilim adamları ikincisinin okyanus kökenli olduğuna inanıyor.

Böylece, alize rüzgarları kuşağının kıyı bölgelerinde çok uzun bir süre boyunca çeşitli organik ve inorganik süreçlerle fosfatlar oluşmuştur. Dış ortamdan biriken fosfatlar, yataktaki fosforit konsantrasyonunda çoklu bir artışa yol açtı.

Bugün bu tür yatakların en büyüğü Fas'ın yanı sıra Batı Sahra, Amerika, Çin, Tunus ve Kazakistan'da bulunmaktadır. Bu bağlamda avuç içi Fas'a aittir - bu ülke dünyadaki tüm fosfat rezervlerinin% 70'ini oluşturmaktadır. Ancak buna rağmen fosfor üreten ülkeler arasında Fas, ABD'nin ardından ikinci sırada yer alıyor. 2002 yılı verilerine göre dünyada her yıl bu maddenin yaklaşık 135 milyon tonu çıkarılmaktadır.

Bu maddenin tüm yataklarının endüstriyel olarak adlandırılamayacağını belirtmekte fayda var. Bunlar yalnızca 1 hektardan en az 6.000 ton veya daha fazla miktarda fosfat kayası elde edilebilenler olarak kabul edilir. Fosfat kazıyıcı ekskavatörler kullanılarak açık ocaklardan çıkarılır. İlk adım, kumu ve atık kayayı çıkarmak, ardından işleme tesislerine giden yol çelik borulardan geçen fosfat cevherinin çıkarılmasına başlamaktır. Bu şekilde cevherin birkaç kilometre mesafe kat edebileceğini söylemekte fayda var.

Deniz suyunda bu maddenin görünümü, bulunduğu diğer yerlerden biraz farklıdır. Bu nedenle, su ortamında fosfor, konsantrasyonu ortalama olarak yaklaşık 0,07 mg3 /l olan ortofosfat anyonu ile temsil edilir. Fosforun toplam okyanus hacmi 9,8 * 1010 tondur.

Fosfor uygulaması

Fosfor ve bileşiklerinin kullanıldığı çok sayıda insan faaliyet alanı vardır. Bunun nedeni öncelikle hem maddenin kendisinin hem de bileşiklerinin canlı organizmaların biyolojik süreçlerinde çok önemli, ayrılmaz bir rol oynamasıdır.

Ayrıca bu kimyasal elementin katılımıyla kibrit gibi herkesin kullandığı çok bilinen bir eşyanın üretimi gerçekleştirilmektedir. Onun katılımıyla patlayıcı bileşikler, yangın bombaları, bazı yakıt türleri ve yağlayıcılar üretiliyor. Fosforun kullanımı, korozyon önleyici malzemelerin üretiminde, akkor lambaların üretiminde, suyun sertliğini azaltmanın bir yolu olarak ve ayrıca gazların emilmesi için uygundur. Ayrıca fosfor, tarımda toprak gübreleme malzemesi olarak kullanılan yaygın bir maddedir. Ayrıca çeşitli maddelerin üretimi sırasında kimyasal sentezlere de aktif olarak katılmaktadır.

Her şeye fosforun DNA, RNA ve fosfolipitlerin sentezinin dayandığı hayati bir element olduğunu eklemeye değer.

“Fosfor Kullanımı” konulu mesajda fosforun hangi alanlarda ve neden kullanıldığı kısaca anlatılacaktır.

Fosfor uygulamaları

Fosfor Mendeleev'in periyodik tablosunda V grubunda yer alan kimyasal bir elementtir. Kimyasal formülü R'dir. Elementin adı Yunanca "fosfor" kelimesinden gelir ve "ışıldayan" anlamına gelir. Yer kabuğunda oldukça fazla var - yer kabuğunun toplam kütlesinin% 0,08-0,09'u. Deniz suyunda da fosfor bulunmaktadır. Element yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir, bu nedenle onu serbest halde bulamazsınız. 190 mineral oluşturma kapasitesine sahiptir. Hayvan dokularında, yeşil bitkilerde, proteinlerde vb. bulunduğundan yaşam elementi olarak da adlandırılır.

Fosforun tıpta kullanımı

Günümüzde fosfor, kalsiyum metabolizması bozukluklarının eşlik ettiği yumuşak doku ve kemik hastalıklarını tedavi eden potansiyel terapötik ajanların bir sınıfını (biyofosfonatlar) üretmek için kullanılmaktadır.

Her elementin kendine ait bir aktivite spektrumu vardır. Enzimatik hidrolize karşı dirençlidirler, metal iyonlarına karşı afiniteye sahiptirler ve çözünmeyen ve çözünebilen şelat agregatları ve kompleksleri oluştururlar.

En yaygın ve kullanılanı etidronattır. Vücuttaki kalsiyum metabolizması bozukluklarında etkilidir. İlerleyici miyozit ossifikans, Paget hastalığı, osteoporoz, heterojen ossifikasyon ve tümör osteolizinde kullanılır.

Fosforun endüstride uygulanması

Fosforik asit yaygın olarak kullanılmaktadır. Mahsul verimini artıran ve bitkilere olumsuz iklim koşullarına ve kışa dayanıklılık kazandıran kombine ve fosfatlı gübrelerin üretiminde kullanılır. Ayrıca gübreler toprak üzerinde mükemmel bir etkiye sahiptir, yapılaşmayı teşvik eder, toprakta bulunan maddelerin çözünürlüğünü değiştirir, toprak bakterilerinin gelişimini sağlar ve organik zararlı maddelerin oluşumunu baskılar.

Fosforik asit gıda endüstrisinde de kullanılır. Tadı güzeldir ve seyreltildiğinde tadı iyileştirmek için marmelat, limonata ve şuruplara eklenir. Fosforik asit tuzları benzer özelliklere sahiptir. Örneğin, kalsiyum hidrojen fosfatlar kabartma tozlarının bir bileşenidir ve ekmeğin ve ruloların tadını arttırır.

Ortofosforik asit bazında fosforik ahşap yanmaz levhalar, yangın geciktirici boyalar ve fosfat yanmaz köpük üretilir. Fosforik asit tuzları radyasyona karşı koruma sağlar, suyu yumuşatır, kazan kirecini giderir ve deterjanların içinde bulunur.

Organofosfor bileşikleri (plastikleştiriciler, özütleyiciler, yağlayıcılar, emiciler) soğutma ünitelerinde ve barut katkı maddesi olarak kullanılır. Alkil fosfatlar yüzey aktif madde, antifriz, özel gübre ve lateks antikoagülan görevi görür.

Kibritler kırmızı fosfordan yapılır. Kibrit kutusunun kenarlarına tutkal ve kırılmış cam ile birlikte uygulanır. Kemirgenleri kontrol etmek için çinko fosfit (Zn3P2) kullanılır. Beyaz fosfor, yangın bombaları, duman üreten mermiler, dama, el bombaları ve sis perdeleri üretmek için kullanılır.

Fosforun günlük yaşamda kullanımı

Günlük yaşamda da etrafımız fosfordan yapılmış şeylerle çevrilidir. Örneğin tabaklar, figürinler, vazolar ve benzerleri. Ayrıca nükleik asitlerin, proteinlerin ve kemik dokusunun bir parçası olan önemli bir elementtir. Fosfor kas ve zihinsel aktivite için önemli bir elementtir. Böbrekler ve kalp üzerinde olumlu etkisi vardır. Ekmek, balık, et, bezelye, fasulye, arpa, yulaf ezmesi ve arpa, lahana, fındık, maydanoz, havuç, ıspanak ve sarımsakta bulunur.

“Fosfor Kullanımı” konulu raporun derse hazırlanmanıza yardımcı olacağını umuyoruz. Fosfor kullanımı ile ilgili hikayenizi aşağıdaki yorum formunu kullanarak ekleyebilirsiniz.

• Tanım - P (Fosfor);
• Dönem - III;
• Grup - 15 (Va);
• Atom kütlesi - 30,973761;
• Atom numarası - 15;
• Atom yarıçapı = 128 pm;
• Kovalent yarıçap = 106 pm;
• Elektron dağılımı - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3;
• erime sıcaklığı = 44,14°C;
• kaynama noktası = 280°C;
• Elektronegatiflik (Pauling'e göre/Alred ve Rochow'a göre) = 2,19/2,06;
• Oksidasyon durumu: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
• Yoğunluk (no.) = 1,82 g/cm3 (beyaz fosfor);
• Molar hacim = 17,0 cm3/mol.

Fosfor bileşikleri:

Fosfor (ışık getiren madde) ilk kez 12. yüzyılda Arap simyacı Ahad Behil tarafından elde edildi. Avrupalı ​​bilim adamlarından fosforu ilk keşfeden, 1669'da insan idrarıyla altın çıkarmak amacıyla deneyler yapan Alman Hennig Brant'tı (bilim adamı idrarın altın renginin altın parçacıklarının varlığından kaynaklandığına inanıyordu). ). Bir süre sonra fosfor I. Kunkel ve R. Boyle tarafından elde edildi - ikincisi bunu "İnsan idrarından fosfor hazırlama yöntemi" adlı makalesinde açıkladı (14 Ekim 1680; çalışma 1693'te yayınlandı). Lavoisier daha sonra fosforun basit bir madde olduğunu kanıtladı.

Yerkabuğundaki fosfor içeriği ağırlıkça %0,08'dir; bu, gezegenimizdeki en yaygın kimyasal elementlerden biridir. Yüksek aktivitesi nedeniyle, serbest haldeki fosfor doğada oluşmaz, ancak en yaygın olanları apatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH) ve fosforit Ca 3 (PO 4) olan yaklaşık 200 mineralin bir parçasıdır. 2.

Fosfor, hayvanların, bitkilerin ve insanların yaşamında önemli bir rol oynar; fosfolipidler gibi biyolojik bileşiklerin bir parçasıdır ve ayrıca proteinlerde ve DNA ve ATP gibi diğer önemli organik bileşiklerde de bulunur.

Pirinç. Fosfor atomunun yapısı.

Fosfor atomu 15 elektron içerir ve nitrojene benzer bir dış değerlik seviyesinin elektronik konfigürasyonuna sahiptir (3s 2 3p 3), ancak fosfor, nitrojene kıyasla daha az belirgin metalik olmayan özelliklere sahiptir, bu da serbest bir d-orbitalinin varlığıyla açıklanır, Daha büyük atom yarıçapı ve daha düşük iyonlaşma enerjisi.

Diğer kimyasal elementlerle reaksiyona girdiğinde fosfor atomu +5 ila -3 arasında bir oksidasyon durumu sergileyebilir (en tipik oksidasyon durumu +5'tir, geri kalanı oldukça nadirdir).

• +5 - fosfor oksit P205 (V); fosforik asit (H3P04); fosfatlar, halojenürler, fosfor V sülfürleri (fosforik asit tuzları);
• +3 - P203(III); fosfor asit (H3P03); fosfitler, halojenürler, fosfor III sülfürleri (fosfor asit tuzları);
• 0 - P;
• -3 - fosfin PH 3; metal fosfitler.

Dış enerji seviyesindeki fosfor atomunun temel (uyarılmamış) durumunda, s-alt seviyesinde iki eşleştirilmiş elektron + p-orbitallerinde (d-orbital) 3 eşleşmemiş elektron vardır. Uyarılmış durumda, bir elektron s-alt seviyesinden d-orbitaline hareket eder, bu da fosfor atomunun değerlik yeteneklerini genişletir.

Pirinç. Fosfor atomunun uyarılmış duruma geçişi.

P2

İki fosfor atomu yaklaşık 1000°C sıcaklıkta bir P2 molekülü oluşturmak üzere birleşir.

Daha düşük sıcaklıklarda fosfor, tetraatomik P4 moleküllerinde ve ayrıca daha kararlı polimer P∞ moleküllerinde bulunur.

Fosforun allotropik modifikasyonları:

• Beyaz fosfor- son derece toksik (bir yetişkin için beyaz fosforun öldürücü dozu 0,05-0,15 g'dır) sarımsak kokusuna sahip mumsu madde, renksiz, karanlıkta ışıldayan (P 4 O 6'da yavaş oksidasyon süreci); beyaz fosforun yüksek reaktivitesi, zayıf P-P bağlarıyla açıklanır (beyaz fosfor, fosfor atomlarının bulunduğu düğümlerde P4 formülüne sahip bir moleküler kristal kafese sahiptir), bunun sonucunda beyaz fosfor oldukça kolay kırılır, ısıtıldığında veya uzun süreli depolama sırasında daha kararlı polimer modifikasyonlarına dönüşür: kırmızı ve siyah fosfor. Bu nedenlerden dolayı beyaz fosfor, arıtılmış su tabakası altında veya özel inert ortamlarda havaya erişimi olmadan depolanır.
• Sarı fosfor- yanıcı, oldukça zehirli bir madde, suda çözünmez, havada kolayca oksitlenir ve kendiliğinden tutuşur, kalın beyaz bir duman çıkararak parlak yeşil, göz kamaştırıcı bir alevle yanar.
• Kırmızı fosfor- en az reaktiviteye sahip, karmaşık yapıya sahip, polimerik, suda çözünmeyen bir madde. Kırmızı fosfor çok zehirli olmadığı için endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır. Açık havada nemi emen kırmızı fosfor, higroskopik bir oksit ("nemli") oluşturacak şekilde yavaş yavaş oksitlendiğinden ve viskoz fosforik asit oluşturduğundan, bu nedenle kırmızı fosfor, hava geçirmez şekilde kapatılmış bir kapta saklanır. Islatma durumunda kırmızı fosfor su ile yıkanarak fosforik asit kalıntılarından arındırılır, kurutulur ve amacına uygun olarak kullanılır.
• Siyah fosfor- yarı iletken özelliklere sahip, gri-siyah renkli, dokunması kolay grafit benzeri bir madde - ortalama reaktivite ile fosforun en kararlı modifikasyonu.
• Metalik fosfor siyah fosfordan yüksek basınç altında elde edilir. Metalik fosfor elektriği çok iyi iletir.

Fosforun kimyasal özellikleri

Fosforun tüm allotropik modifikasyonları arasında en aktif olanı beyaz fosfordur (P 4). Genellikle kimyasal reaksiyonların denkleminde P4 değil, sadece P yazarız. Fosfor, nitrojen gibi birçok oksidasyon durumuna sahip olduğundan, etkileşime girdiği maddelere bağlı olarak bazı reaksiyonlarda oksitleyici bir madde, diğerlerinde ise indirgeyici bir maddedir.

Oksidatif Fosfor, fosfit oluşturmak üzere ısıtıldığında metallerle reaksiyonlarda özelliklerini gösterir:
3Mg + 2P = Mg3P2.

Fosfor indirgen madde tepkilerde:

• daha elektronegatif ametallerle (oksijen, kükürt, halojenler):
  • Oksitleyici madde eksikliği olduğunda fosfor (III) bileşikleri oluşur
    4P + 3O2 = 2P203
  • fosfor bileşikleri (V) - fazlalıkla: oksijen (hava)
    4P + 5O2 = 2P205
• halojenler ve kükürt ile fosfor, eksiklik veya fazla alınan reaktiflerin oranına bağlı olarak halojenürler ve 3- veya 5 değerlikli fosforun sülfürünü oluşturur:
  • 2P+3Cl2 (hafta) = 2PCl3 - fosfor (III) klorür
  • 2P+3S(hafta) = P 2 S 3 - fosfor (III) sülfür
  • 2P+5Cl2(g) = 2PCl5 - fosfor klorür (V)
  • 2P+5S(g) = P 2 S 5 - fosfor sülfür (V)
• konsantre sülfürik asit ile:
  2P+5H2SO4 = 2H3PO4 +5SO2 +2H2O
• konsantre nitrik asit ile:
  P+5HNO3 = H3PO4 +5NO2 +H2O
• seyreltik nitrik asit ile:
  3P+5HNO3 +2H2O = 3H3PO4 +5NO

Fosfor reaksiyonlarda hem oksitleyici ajan hem de indirgeyici ajan olarak görev yapar. orantısızlıkısıtıldığında sulu alkali çözeltileri ile (fosfin hariç) hipofosfitler (hipofosfor asit tuzları) oluşturur, burada +1 karakteristik olmayan bir oksidasyon durumu sergiler:
4P 0 +3KOH+3H2 O = P -3 H3 +3KH2 P +1 O2

UNUTMAYINIZ: Fosfor, yukarıda belirtilen reaksiyonlar dışında diğer asitlerle reaksiyona girmez.

Fosfor üretimi ve kullanımı

Fosfor endüstriyel olarak, kalsiyum fosfat içeren fosforitlerden (florapatatlar) kokla indirgenerek, kuvars kumu ilavesiyle 1600°C sıcaklıkta elektrikli fırınlarda kalsine edilerek üretilir:
Ca3 (PO4)2 + 5C + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2P + 5CO.

Reaksiyonun ilk aşamasında, yüksek sıcaklığın etkisi altında silikon (IV) oksit, fosfor (V) oksidi fosfattan uzaklaştırır:
Ca3 (PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P205.

Fosfor (V) oksit daha sonra kömürle serbest fosfora indirgenir:
P205 +5C = 2P+5CO.

Fosfor uygulaması:

• Tarım ilacı;
• maçlar;
• deterjanlar;
• boyalar;
• yarı iletkenler.

Orman bozkır toprakları

%1,78-2,46 humus içeriği ile karakterize edilir.

Güçlü kara topraklar

%0,81-1,25 humus maddesi içerir.

Sıradan çernozemler

%0,90-1,27 humus maddesi içerir.

Süzülmüş çernozemler

%1.10-1.43 oranında hümik madde içerir.

Koyu kestane toprakları şunları içerir:

hümik maddede %0,97-1,30.

Fabrikadaki rolü

Biyokimyasal fonksiyonlar

Oksitlenmiş fosfor bileşikleri tüm canlı organizmalar için gereklidir. Onlar olmadan hiçbir canlı hücre var olamaz.

Bitkilerde fosfor organik ve mineral bileşiklerde bulunur. Aynı zamanda mineral bileşiklerin içeriği% 5 ila 15, organik bileşikler -% 85-95 arasında değişmektedir. Mineral bileşikler ortofosforik asidin potasyum, kalsiyum, amonyum ve magnezyum tuzları ile temsil edilir. Bitkilerin mineral fosforu, fosfor içeren organik bileşiklerin sentezi için bir rezerv olan bir rezerv maddesidir. Hücre öz suyunun tamponlama kapasitesini arttırır, hücre turgorunu ve diğer eşit derecede önemli süreçleri korur.

Organik bileşikler - nükleik asitler, adenosin fosfatlar, şeker fosfatlar, nükleoproteinler ve fosfatoproteinler, fosfatidler, fitin.

Bitki yaşamı için önemi ilk sırada nükleik asitler (RNA ve DNA) ve adenozin fosfatlar (ATP ve ADP) gelir. Bu bileşikler bitki organizmasının birçok hayati sürecinde rol oynar: protein sentezi, enerji metabolizması, kalıtsal özelliklerin aktarımı.

Nükleik asitler

Adenozin fosfatlar

Fosforun bitki yaşamındaki özel rolü, bitki hücresinin enerji metabolizmasına katılımıdır. Bu süreçteki ana rol adenozin fosfatlara aittir. Yüksek enerjili bağlarla bağlanan fosforik asit kalıntıları içerirler. Hidrolize edildiklerinde önemli miktarda enerji açığa çıkarabilirler.

Hücredeki tüm süreçlerin gerçekleştirilmesi için gerektiği kadar enerji sağlayan bir tür enerji akümülatörünü temsil ederler.

Adenozin monofosfat (AMP), adenozin difosfat (ADP) ve adenozin trifosfat (ATP) vardır. İkincisi, enerji rezervlerinde ilk ikisini önemli ölçüde aşar ve enerji metabolizmasında öncü bir rol oynar. Adenin (bir purin bazı) ve bir şekerden (riboz) ve ayrıca üç fosforik asit kalıntısından oluşur. Bitkilerde solunum sırasında ATP sentezi meydana gelir.

Fosfatidler

Fosfatidler veya fosfolipidler, gliserol, yüksek molekül ağırlıklı yağ asitleri ve fosforik asitin esterleridir. Fosfolipid membranların bir parçasıdırlar ve hücresel organellerin ve plazmalemmanın çeşitli maddelere geçirgenliğini düzenlerler.

Tüm bitki hücrelerinin sitoplazması fosfatid grubunun bir üyesi olan lesitin içerir. Bu, %1,37 oranında yağ benzeri bir madde olan digliserit fosforik asidin bir türevidir.

Şeker fosfatları

Şeker fosfatları veya şekerlerin fosfor esterleri tüm bitki dokularında bulunur. Bu türden bir düzineden fazla bileşik bilinmektedir. Bitkilerde solunum ve fotosentez süreçlerinde önemli rol oynarlar. Şeker fosfatlarının oluşumuna fosforilasyon denir. Bitkideki şeker fosfat içeriği yaşa ve beslenme koşullarına bağlı olarak kuru ağırlığın %0,1 ila %1,0'ı arasında değişir.

Uyum sağlamak

Fitin, %27,5 içeren inositol fosforik asidin kalsiyum-magnezyum tuzudur. Fosfor içeren diğer bileşikler arasında bitkilerde içerik bakımından ilk sırada yer almaktadır. Fitin, bitkilerin genç organ ve dokularında, özellikle tohumlarda bulunur, burada yedek madde görevi görür ve fideler tarafından çimlenme sürecinde kullanılır.

Fosforun ana fonksiyonları

Fosforun çoğu üreme organlarında ve bitkilerin genç kısımlarında bulunur. Fosfor bitki kök sistemlerinin oluşumunu hızlandırmaktan sorumludur. Fosforun ana miktarı gelişme ve büyümenin ilk aşamalarında tüketilir. Fosfor bileşikleri eski dokulardan genç dokulara kolaylıkla geçebilme ve yeniden kullanılabilme (geri dönüştürülebilme) özelliğine sahiptir.

FOSFOR, P (lat. Fosfor * a. fosfor; n. Fosfor; f. fosfor; i. fosforo), Mendeleev'in periyodik sisteminin V grubunun kimyasal bir elementidir, atom numarası 15, atom kütlesi 30.97376. Doğal fosfor, kararlı bir izotop 31 R ile temsil edilir. Kütle numaraları 28-30 ve 32-34 olan fosforun bilinen 6 yapay radyoaktif izotopu vardır.

Fosfor elde etme yöntemi Arap simyacıları tarafından 12. yüzyılın başlarında biliniyor olabilir, ancak fosforun keşfi için genel olarak kabul edilen tarih, H. Brand'in () "soğuk" adı verilen karanlıkta parlayan bir madde elde ettiği 1669'dur. ateş". Fosforun kimyasal bir element olarak varlığı 70'li yılların başında kanıtlanmıştır. 18. yüzyıl Fransız kimyager A. Lavoisier.

Değişiklikler ve özellikler

Elementel fosfor, beyaz, kırmızı, siyah olmak üzere çeşitli allotropik modifikasyonlar formunda mevcuttur. Beyaz fosfor, fosfor buharının yoğunlaşmasıyla oluşan karakteristik bir kokuya sahip, mumsu, şeffaf bir maddedir. Safsızlıkların varlığında - kırmızı fosfor, arsenik, demir vb. izleri - sarı renktedir, bu nedenle ticari beyaz fosfora sarı denir. Beyaz fosforun 2 modifikasyonu vardır: a-P yoğun şekilde paketlenmiş bir kübik kafese sahiptir a = 0,185 nm; yoğunluk 1828 kg/m3; erime noktası 44,2°C, kaynama noktası 277°C; termal iletkenlik 0,56 W/(m.K); molar ısı kapasitesi 23,82 J/(mol.K); doğrusal genleşme sıcaklık katsayısı 125.10 -6 K -1; Elektriksel özellikler açısından beyaz fosfor dielektriklere yakındır. 77,8°C sıcaklıkta ve 0,1 MPa basınçta a-P, b-P'ye dönüşür (eşkenar dörtgen kafes, yoğunluk 1880 kg/m3). Beyaz fosforun hava erişimi olmadan 250-300°C'de birkaç saat ısıtılması kırmızı bir modifikasyonun oluşmasına yol açar. Sıradan ticari kırmızı fosfor pratikte amorftur, ancak uzun süreli ısıtma üzerine 2000 ila 2400 kg/m3 yoğunluğa ve 585-610°C erime noktasına sahip kristal formlardan birine (triklinik, kübik) dönüşebilir. Süblimleşme sırasında (süblimleşme sıcaklığı 431°C), kırmızı fosfor gaza dönüşür ve soğuması üzerine esas olarak beyaz fosfor oluşur. Beyaz fosfor 1,2-1,7 GPa basınç altında 200-220°C'ye ısıtıldığında siyah fosfor oluşur. Bu tip dönüşüm normal basınçta (370°C'de) katalizör olarak ve ayrıca tohumlama için az miktarda siyah fosfor kullanılarak gerçekleştirilebilir. Siyah fosfor, eşkenar dörtgen kafesli (a=0,331, b=0,438 ve c=1,05 nm), yoğunluğu 2690 kg/m3, erime noktası 1000 °C olan kristal bir maddedir; görünüş olarak grafite benzer; yarı iletken, diyamanyetik. 560-580°C sıcaklığa ve doymuş buhar basıncına ısıtıldığında kırmızı fosfora dönüşür.

Kimyasal fosfor

Fosfor atomları diatomik (P 2) ve tetraatomik (P 4) polimer molekülleri halinde birleşir. Normal koşullar altında en kararlı moleküller, birbirine bağlı uzun P4 tetrahedra zincirleri içeren moleküllerdir. Bileşiklerde fosforun oksidasyon durumu +5, +3, -3'tür. Kimyasal bileşiklerdeki nitrojen gibi esas olarak kovalent bir bağ oluşturur. Fosfor kimyasal olarak aktif bir elementtir. Beyaz modifikasyonu, yaklaşık 40°C'lik bir sıcaklıkta kendiliğinden tutuşan en büyük aktivite ile karakterize edilir, bu nedenle bir su tabakası altında depolanır. Kırmızı fosfor vurulduğunda veya ovalandığında tutuşur. Siyah fosfor aktif değildir ve tutuşturulduğunda tutuşması zordur. Fosfor oksidasyonuna genellikle kemilüminesans eşlik eder. Fosfor aşırı oksijende yandığında P2O5 oluşur ve eksiklik olduğunda esas olarak P2O3 oluşur. Fosfor asitleri oluşturur: orto- (H3P04), polifosforik (Hn + 2 PO 3n + 1), fosfor (H3PO3), fosfor (H4P206), fosfor (H3PO2) ve ayrıca perasitler: perfosforik (H4P208) ve monoperfosforik (H3P05).

Fosfor, tüm halojenlerle doğrudan reaksiyona girerek büyük miktarda ısı açığa çıkarır. Fosfor sülfürler ve nitrürler bilinmektedir. 2000°C sıcaklıkta fosfor karbonla reaksiyona girerek karbür (PC 3) oluşturur; fosfor metallerle - fosfitlerle ısıtıldığında. Beyaz fosfor ve bileşikleri oldukça toksiktir; MPC 0,03 mg/m3.

Doğada fosfor

Yer kabuğundaki (clarke) ortalama fosfor içeriği %9.3.10-2, ultrabazik kayaçlarda ise 1.7'dir. %10 -2, bazik - %1.4.10 -2, asidik - %7.10 -2, tortul - %7.7.10 -2. Fosfor magmatik süreçlere katılır ve biyosferde kuvvetli bir şekilde göç eder. Her iki işlem de, çeşitli safsızlıklarla apatitlerin - Ca5 (PO4) 3 (F, Cl) ve fosforitlerin - amorf Ca5 (PO4) 3 (OH, CO3) endüstriyel birikintilerini oluşturan büyük birikimlerle ilişkilidir. Fosfor, birçok organizma tarafından biriktirilen son derece önemli bir biyojenik elementtir. Yer kabuğundaki fosfor konsantrasyonu süreçleri biyojenik göçle ilişkilidir. Fosfor içeren 180'den fazla mineral bilinmektedir.

Alma ve kullanma

Endüstriyel ölçekte fosfor, silika (kuvars kumu) varlığında 1400-1600°C sıcaklıklarda kok ile elektrotermal indirgeme yoluyla doğal fosfatlardan ekstrakte edilir; Tozdan arındırıldıktan sonra gaz halindeki fosfor, sıvı teknik beyaz fosforun bir su tabakası altında toplandığı yoğuşma ünitelerine gönderilir. Üretilen fosforun büyük kısmı fosforik asit ve fosforlu gübrelere ve buna dayalı olarak elde edilen teknik tuzlara işlenir. Fosforik asitlerin tuzları - fosfatlar ve biraz daha az ölçüde - fosfitler ve hipofosfitler yaygın olarak kullanılmaktadır. Beyaz fosfor, yangın çıkarıcı ve duman mermilerinin imalatında kullanılır; kırmızı - kibrit üretiminde.