Tính chất hóa học của phốt pho như một chất đơn giản. Sản xuất và thu hồi phốt pho

Phốt pho được công nhận là một trong những nguyên tố sinh học quan trọng nhất. Sự vắng mặt của nó khiến cho nhiều sinh vật sống không thể tồn tại, kể cả con người, vì nó có trong protein, phospholipid và nhiều hợp chất hữu cơ khác, bao gồm ATP và DNA. Đồng thời, phốt pho vô cơ rất giàu các loại phân tử. Tham gia vào việc hình thành hơn 200 khoáng chất, trong đó quan trọng nhất là photphorit và apatit.

Phốt pho là một nguyên tố hóa học có tên từ tiếng Hy Lạp cổ có nghĩa là “mang ánh sáng”. Trong bảng tuần hoàn Mendeleev, phốt pho chiếm vị trí thứ 15 của chu kỳ thứ ba. Nó thuộc về một nhóm các nguyên tố hóa học gọi là pnictogens.

Có một số phiên bản mở phần tử này. Sự đề cập sớm nhất về sự tồn tại của phốt pho có thể được tìm thấy trong các ghi chép giả kim thuật có niên đại từ thế kỷ 12. Tuy nhiên, tên của nguyên tố này không có trong các tác phẩm như vậy, tuy nhiên, người ta có thể tìm thấy thông tin về việc điều chế một chất “phát sáng” chưa xác định.

Theo phiên bản chính thức, phốt pho được phát hiện vào năm 1669 bởi một thương gia phá sản đang cố gắng tìm kiếm hòn đá triết gia. Điều này xảy ra một cách tình cờ trong quá trình nung lặp đi lặp lại nước tiểu của con người, kết quả là một chất được hình thành từ đó phát ra ánh sáng rực rỡ.

Thu được phốt pho

Các nhà khoa học hiện đại biết nhiều phương pháp tổng hợp phốt pho. Phổ biến nhất là sự phục hồi của nó từ các khoáng chất chứa nó. Theo quy luật, đây là những apatit hoặc photphorit, tương tác với than cốc và silica trong điều kiện nhiệt độ khá cao (khoảng 1600 0 C). Trong trường hợp này, việc sản xuất phốt pho được thực hiện trong các lò nung đặc biệt.

Nguyên tố hóa học này phổ biến rộng rãi trong tự nhiên. Phốt pho có hoạt tính hóa học rất mạnh nên không tồn tại ở trạng thái tự do. Nó được tìm thấy trong lớp vỏ và nước của trái đất, nhưng trữ lượng lớn nhất trên thế giới bao gồm phốt pho biển, cùng với các sản phẩm phong hóa của chúng. Các nhà khoa học tin rằng sau này có nguồn gốc từ đại dương.

Do đó, phốt phát được hình thành thông qua các quá trình hữu cơ và vô cơ khác nhau trong một thời gian rất dài ở các vùng ven biển của vành đai gió thương mại. Phốt phát tích lũy từ môi trường bên ngoài, dẫn đến sự gia tăng gấp bội nồng độ phốt pho trong trầm tích.

Ngày nay, trữ lượng lớn nhất nằm ở Maroc, cũng như Tây Sahara, Mỹ, Trung Quốc, Tunisia và Kazakhstan. Cây cọ về mặt này thuộc về Maroc - quốc gia này chiếm 70% tổng trữ lượng phốt phát trên thế giới. Tuy nhiên, bất chấp điều này, trong số các nước sản xuất phốt pho, Maroc vẫn đứng ở vị trí thứ hai, sau Hoa Kỳ. Theo dữ liệu năm 2002, khoảng 135 triệu tấn chất này được khai thác trên thế giới hàng năm.

Điều đáng chú ý là không phải tất cả các chất lắng đọng chất này đều có thể được gọi là công nghiệp. Đây chỉ được coi là những mỏ có diện tích 1 ha mà đá phốt phát có thể thu được với số lượng ít nhất 6.000 tấn trở lên. Phốt phát được khai thác ở các hố lộ thiên bằng máy xúc cạp. Bước đầu tiên là loại bỏ cát và đá thải, sau đó bắt đầu khai thác quặng phốt phát, đường dẫn đến các nhà máy chế biến chạy qua các ống thép. Điều đáng nói là bằng cách này, quặng có thể di chuyển quãng đường vài km.

Trong nước biển, hình dáng của chất này hơi khác so với những nơi khác mà nó được tìm thấy. Do đó, trong môi trường nước, phốt pho được biểu hiện bằng anion orthophosphate, nồng độ trung bình của nó là khoảng 0,07 mg 3 /l. Tổng khối lượng phốt pho trong đại dương là 9,8 * 1010 tấn.

Ứng dụng của phốt pho

Có rất nhiều lĩnh vực hoạt động của con người trong đó phốt pho và các hợp chất của nó được sử dụng. Điều này trước hết là do bản thân chất này và các hợp chất của nó đều đóng một vai trò rất quan trọng, không thể thiếu trong các quá trình sinh học của sinh vật sống.

Ngoài ra, với sự tham gia của nguyên tố hóa học này, việc sản xuất ra một mặt hàng rất nổi tiếng mà mọi người đều sử dụng như diêm được thực hiện. Với sự tham gia của ông, các hợp chất nổ, bom cháy, một số loại nhiên liệu và chất bôi trơn được sản xuất. Việc sử dụng phốt pho thích hợp để sản xuất vật liệu chống ăn mòn, trong sản xuất đèn sợi đốt, như một phương tiện để giảm độ cứng của nước và cũng để hấp thụ khí. Ngoài ra, lân là chất được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp làm nguyên liệu bón phân cho đất. Ông cũng là người tham gia tích cực vào quá trình tổng hợp hóa học trong quá trình sản xuất các chất khác nhau.

Chà, điều đáng nói thêm là phốt pho là một yếu tố quan trọng làm cơ sở cho quá trình tổng hợp DNA, RNA và phospholipids

Thông báo về chủ đề “Sử dụng Phốt pho” sẽ cho bạn biết ngắn gọn về những lĩnh vực sử dụng phốt pho và tại sao.

Ứng dụng của phốt pho

Phốt pho là nguyên tố hóa học nằm ở nhóm V trong bảng tuần hoàn Mendeleev. Công thức hóa học của nó là R. Tên của nguyên tố này xuất phát từ tiếng Hy Lạp “phosphoros” và có nghĩa là “phát sáng”. Nó có khá nhiều trong vỏ trái đất - 0,08-0,09% tổng khối lượng của vỏ Trái đất. Ngoài ra còn có phốt pho trong nước biển. Nguyên tố này có hoạt tính hóa học cao nên bạn sẽ không tìm thấy nó ở trạng thái tự do. Nó có khả năng hình thành 190 khoáng chất. Nó còn được gọi là nguyên tố của sự sống vì nó được tìm thấy trong mô động vật, thực vật xanh, protein, v.v.

Sử dụng phốt pho trong y học

Ngày nay, một nhóm các tác nhân trị liệu tiềm năng có thể điều trị các bệnh về mô mềm và xương kèm theo rối loạn chuyển hóa canxi - biophosphonates - được lấy từ phốt pho.

Mỗi yếu tố có phạm vi hoạt động riêng. Chúng có khả năng chống thủy phân bằng enzyme, có ái lực với các ion kim loại và tạo thành các tập hợp và phức chất chelate không hòa tan và hòa tan.

Phổ biến nhất và được sử dụng là etidronate. Nó có hiệu quả đối với các rối loạn chuyển hóa canxi trong cơ thể. Nó được sử dụng cho bệnh viêm cơ tiến triển, bệnh Paget, loãng xương, cốt hóa không đồng nhất và tiêu xương khối u.

Ứng dụng phốt pho trong công nghiệp

Axit photphoric được sử dụng rộng rãi. Nó được sử dụng để sản xuất phân bón kết hợp và phân lân, giúp tăng năng suất cây trồng và giúp cây có khả năng chống chịu với các điều kiện khí hậu bất lợi và độ cứng của mùa đông. Ngoài ra, phân bón còn có tác dụng rất tốt đối với đất, thúc đẩy quá trình cấu trúc, thay đổi độ hòa tan của các chất có trong đất, phát triển vi khuẩn trong đất, ức chế sự hình thành các chất hữu cơ có hại.

Axit photphoric cũng được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Nó có vị ngon và khi pha loãng, nó được thêm vào mứt cam, nước chanh và xi-rô để cải thiện hương vị. Muối axit photphoric có tính chất tương tự. Ví dụ, canxi hydro photphat là một thành phần của bột nở và làm tăng hương vị của bánh mì và bánh cuộn.

Ván gỗ không cháy phốt pho, sơn chống cháy và bọt không cháy phốt phát được sản xuất trên cơ sở axit orthophosphoric. Muối axit photphoric bảo vệ khỏi bức xạ, làm mềm nước, loại bỏ cặn nồi hơi và được đưa vào chất tẩy rửa.

Các hợp chất photpho hữu cơ (chất làm dẻo, chất chiết, chất bôi trơn, chất hấp thụ) được sử dụng trong các thiết bị làm lạnh và làm chất phụ gia cho thuốc súng. Alkyl photphat hoạt động như chất hoạt động bề mặt, chất chống đông, phân bón đặc biệt và chất chống đông máu latex.

Diêm được làm từ phốt pho đỏ. Cùng với keo và kính nghiền, nó được dán vào các cạnh của hộp diêm. Kẽm photphua (Zn 3 P 2) được sử dụng để kiểm soát loài gặm nhấm. Phốt pho trắng được sử dụng để sản xuất bom cháy, đạn tạo khói, cờ đam, lựu đạn và màn khói.

Sử dụng phốt pho trong cuộc sống hàng ngày

Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta cũng bị bao quanh bởi những thứ làm từ phốt pho. Ví dụ: bát đĩa, tượng nhỏ, bình hoa và những thứ tương tự. Ngoài ra, nó là một yếu tố quan trọng là một phần của axit nucleic, protein và mô xương. Phốt pho là một yếu tố quan trọng cho hoạt động cơ bắp và tinh thần. Có tác dụng tốt cho thận và tim. Nó được tìm thấy trong bánh mì, cá, thịt, đậu Hà Lan, đậu, lúa mạch ngọc trai, bột yến mạch và lúa mạch, bắp cải, các loại hạt, rau mùi tây, cà rốt, rau bina và tỏi.

Chúng tôi hy vọng rằng báo cáo về chủ đề “Sử dụng Phốt pho” đã giúp ích cho các bạn chuẩn bị bài học. Bạn có thể thêm câu chuyện của mình về việc sử dụng phốt pho bằng mẫu bình luận bên dưới.

  • Chỉ định - P (Phốt pho);
  • Giai đoạn - III;
  • Nhóm - 15 (Va);
  • Khối lượng nguyên tử - 30,973761;
  • Số nguyên tử - 15;
  • Bán kính nguyên tử = 128 chiều;
  • Bán kính cộng hóa trị = 106 chiều;
  • Phân bố điện tử - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
  • nhiệt độ nóng chảy = 44,14°C;
  • điểm sôi = 280°C;
  • Độ âm điện (theo Pauling/theo Alpred và Rochow) = 2,19/2,06;
  • Trạng thái oxy hóa: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
  • Mật độ (số) = 1,82 g/cm 3 (phốt pho trắng);
  • Thể tích mol = 17,0 cm 3 /mol.

Hợp chất phốt pho:

Phốt pho (chất mang lại ánh sáng) lần đầu tiên được nhà giả kim người Ả Rập Ahad Behil thu được vào thế kỷ 12. Trong số các nhà khoa học châu Âu, người đầu tiên phát hiện ra phốt pho là Hennig Brant người Đức vào năm 1669, khi tiến hành thí nghiệm với nước tiểu của con người nhằm nỗ lực chiết xuất vàng từ nó (nhà khoa học tin rằng màu vàng của nước tiểu là do sự hiện diện của các hạt vàng). ). Một thời gian sau, I. Kunkel và R. Boyle đã thu được phốt pho - người sau này đã mô tả nó trong bài báo “Phương pháp điều chế phốt pho từ nước tiểu người” (14 tháng 10 năm 1680; tác phẩm được xuất bản năm 1693). Lavoisier sau đó đã chứng minh rằng phốt pho là một chất đơn giản.

Hàm lượng phốt pho trong vỏ trái đất là 0,08% trọng lượng - đây là một trong những nguyên tố hóa học phổ biến nhất trên hành tinh của chúng ta. Do hoạt tính cao nên phốt pho ở trạng thái tự do không có trong tự nhiên mà là một phần của gần 200 khoáng chất, trong đó phổ biến nhất là apatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH) và photphorit Ca 3 (PO 4) 2.

Phốt pho đóng vai trò quan trọng trong đời sống của động vật, thực vật và con người - nó là một phần của các hợp chất sinh học như phospholipid, đồng thời có trong protein và các hợp chất hữu cơ quan trọng khác như DNA và ATP.


Cơm. Cấu trúc của nguyên tử phốt pho.

Nguyên tử phốt pho chứa 15 electron và có cấu hình điện tử ở mức hóa trị bên ngoài tương tự như nitơ (3s 2 3p 3), nhưng phốt pho có đặc tính phi kim ít rõ rệt hơn so với nitơ, điều này được giải thích là do sự hiện diện của quỹ đạo d tự do, bán kính nguyên tử lớn hơn và năng lượng ion hóa thấp hơn.

Khi phản ứng với các nguyên tố hóa học khác, nguyên tử phốt pho có thể biểu hiện trạng thái oxy hóa từ +5 đến -3 (trạng thái oxy hóa điển hình nhất là +5, còn lại khá hiếm).

  • +5 - oxit photpho P 2 O 5 (V); axit photphoric (H 3 PO 4); photphat, halogenua, sunfua của photpho V (muối của axit photphoric);
  • +3 - P 2 O 3 (III); axit photpho (H 3 PO 3); photphit, halogenua, sunfua của photpho III (muối của axit photpho);
  • 0 - P;
  • -3 - photphin PH 3; photphua kim loại.

Ở trạng thái cơ bản (không bị kích thích) của nguyên tử phốt pho ở mức năng lượng bên ngoài, có hai electron ghép đôi ở phân lớp s + 3 electron chưa ghép cặp ở quỹ đạo p (orbital d là tự do). Ở trạng thái kích thích, một electron chuyển từ cấp dưới s sang quỹ đạo d, điều này làm tăng khả năng hóa trị của nguyên tử phốt pho.


Cơm. Sự chuyển nguyên tử photpho sang trạng thái kích thích.

P2

Hai nguyên tử phốt pho kết hợp với nhau tạo thành phân tử P2 ở nhiệt độ khoảng 1000°C.

Ở nhiệt độ thấp hơn, phốt pho tồn tại trong các phân tử P4 tứ nguyên tử cũng như trong các phân tử P∞ polyme ổn định hơn.

Sự biến đổi đẳng hướng của phốt pho:

  • Phốt pho trắng- cực độc (liều phốt pho trắng gây chết người đối với người trưởng thành là 0,05-0,15 g) chất sáp có mùi tỏi, không màu, phát quang trong bóng tối (quá trình oxy hóa chậm trong P 4 O 6); Khả năng phản ứng cao của phốt pho trắng được giải thích là do liên kết P-P yếu (phốt pho trắng có mạng tinh thể phân tử có công thức P 4, trong các nút chứa các nguyên tử phốt pho), dễ bị phá vỡ, do đó phốt pho trắng, khi đun nóng hoặc trong quá trình bảo quản lâu dài, sẽ biến thành các dạng polyme ổn định hơn: phốt pho đỏ và đen. Vì những lý do này, phốt pho trắng được lưu trữ mà không tiếp cận với không khí dưới một lớp nước tinh khiết hoặc trong môi trường trơ ​​đặc biệt.
  • Phốt pho vàng- là chất dễ cháy, có độc tính cao, không tan trong nước, dễ bị oxy hóa trong không khí và tự bốc cháy, khi cháy có ngọn lửa màu xanh lá cây sáng chói, tỏa ra khói trắng dày.
  • Phốt pho đỏ- một chất polyme, không tan trong nước, có cấu trúc phức tạp, ít phản ứng nhất. Phốt pho đỏ được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp vì nó không quá độc. Vì ở ngoài trời, phốt pho đỏ hấp thụ độ ẩm, dần dần bị oxy hóa tạo thành oxit hút ẩm (“ẩm”) và tạo thành axit photphoric nhớt, do đó phốt pho đỏ được bảo quản trong hộp kín. Trong trường hợp ngâm, phốt pho đỏ được làm sạch cặn axit photphoric bằng cách rửa bằng nước, sau đó sấy khô và sử dụng đúng mục đích.
  • Phốt pho đen- một chất giống như than chì khi chạm vào có dầu mỡ, màu xám đen, có đặc tính bán dẫn - chất biến đổi phốt pho ổn định nhất với độ phản ứng trung bình.
  • Phốt pho kim loại thu được từ phốt pho đen dưới áp suất cao. Phốt pho kim loại dẫn điện rất tốt.

Tính chất hóa học của phốt pho

Trong số tất cả các dạng biến đổi đẳng hướng của phốt pho, hoạt động tích cực nhất là phốt pho trắng (P 4). Thông thường trong phương trình phản ứng hóa học chúng ta viết đơn giản là P chứ không phải P4. Vì phốt pho, giống như nitơ, có nhiều biến thể của trạng thái oxy hóa, nên trong một số phản ứng, nó là chất oxy hóa, trong một số phản ứng khác, nó là chất khử, tùy thuộc vào các chất mà nó tương tác.

oxy hóa Phốt pho thể hiện tính chất của nó trong các phản ứng với kim loại xảy ra khi đun nóng tạo thành phốt pho:
3Mg + 2P = Mg 3 P 2.

Phốt pho là chât khử trong các phản ứng:

  • với các phi kim có độ âm điện lớn hơn (oxy, lưu huỳnh, halogen):
    • Hợp chất photpho (III) được hình thành khi thiếu chất oxi hóa
      4P + 3O 2 = 2P 2 O 3
    • hợp chất phốt pho (V) - dư thừa: oxy (không khí)
      4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
  • với halogen và lưu huỳnh, photpho tạo thành halogenua và sunfua của photpho hóa trị 3 hoặc 5, tùy theo tỷ lệ thuốc thử lấy thiếu hay thừa:
    • 2P+3Cl 2 (tuần) = 2PCl 3 - photpho (III) clorua
    • 2P+3S(tuần) = P 2 S 3 - photpho (III) sunfua
    • 2P+5Cl2(g) = 2PCl 5 - photpho clorua (V)
    • 2P+5S(g) = P 2 S 5 - photpho sunfua (V)
  • bằng axit sunfuric đậm đặc:
    2P+5H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 +5SO 2 +2H 2 O
  • bằng axit nitric đậm đặc:
    P+5HNO 3 = H 3 PO 4 +5NO 2 +H 2 O
  • bằng axit nitric loãng:
    3P+5HNO 3 +2H 2 O = 3H 3 PO 4 +5NO

Phốt pho vừa đóng vai trò là chất oxi hóa vừa là chất khử trong các phản ứng sự không cân xứng với dung dịch kiềm khi đun nóng, tạo thành hypophotphit (trừ phosphine) (muối của axit hypophosphorous), trong đó nó thể hiện trạng thái oxy hóa không đặc trưng là +1:
4P 0 +3KOH+3H 2 O = P -3 H 3 +3KH 2 P +1 O 2

BẠN PHẢI NHỚ: phốt pho không phản ứng với các axit khác, ngoại trừ các phản ứng đã nêu ở trên.

Sản xuất và sử dụng phốt pho

Phốt pho được sản xuất công nghiệp bằng cách khử nó bằng than cốc từ photphorit (fluorapatates), bao gồm canxi photphat, bằng cách nung chúng trong lò điện ở nhiệt độ 1600°C có bổ sung cát thạch anh:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

Trong giai đoạn đầu của phản ứng, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, oxit silic (IV) thay thế oxit photpho (V) khỏi photphat:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + P 2 O 5.

Sau đó, photpho (V) oxit được khử bằng than thành photpho tự do:
P 2 O 5 +5C = 2P+5CO.

Ứng dụng của phốt pho:

  • thuốc trừ sâu;
  • diêm;
  • chất tẩy rửa;
  • sơn;
  • chất bán dẫn.

Đất thảo nguyên rừng

đặc trưng bởi hàm lượng mùn 1,78-2,46%.

Đất đen mạnh mẽ

chứa 0,81-1,25% chất mùn.

Chernozem thông thường

chứa 0,90-1,27% chất mùn.

Chernozem bị lọc

chứa 1,10-1,43% chất humic.

Đất hạt dẻ sẫm màu chứa

trong chất humic 0,97-1,30%.

Vai trò trong nhà máy

Chức năng sinh hóa

Các hợp chất phốt pho bị oxy hóa là cần thiết cho tất cả các sinh vật sống. Không có tế bào sống nào có thể tồn tại mà không có chúng.

Trong thực vật, phốt pho được tìm thấy trong các hợp chất hữu cơ và khoáng chất. Đồng thời, hàm lượng các hợp chất khoáng dao động từ 5 đến 15%, các hợp chất hữu cơ - 85-95%. Các hợp chất khoáng được đại diện bởi muối kali, canxi, amoni và magiê của axit orthophosphoric. Phốt pho khoáng của thực vật là chất dự trữ, dự trữ cho quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ chứa phốt pho. Nó làm tăng khả năng đệm của nhựa tế bào, duy trì sức trương của tế bào và các quá trình quan trọng không kém khác.

Các hợp chất hữu cơ - axit nucleic, adenosine phosphate, đường photphat, nucleoprotein và phosphatoprotein, phosphatide, phytin.

Vị trí quan trọng hàng đầu đối với đời sống thực vật là axit nucleic (RNA và DNA) và adenosine phosphate (ATP và ADP). Các hợp chất này tham gia vào nhiều quá trình quan trọng của cơ thể thực vật: tổng hợp protein, chuyển hóa năng lượng, truyền các đặc tính di truyền.

Axit nucleic

Adenosine photphat

Vai trò đặc biệt của phốt pho trong đời sống thực vật là tham gia vào quá trình chuyển hóa năng lượng của tế bào thực vật. Vai trò chính trong quá trình này thuộc về adenosine phosphates. Chúng chứa dư lượng axit photphoric được liên kết bằng liên kết năng lượng cao. Khi bị thủy phân, chúng có khả năng giải phóng một lượng năng lượng đáng kể.

Chúng đại diện cho một loại chất tích lũy năng lượng, cung cấp năng lượng khi cần thiết để thực hiện tất cả các quá trình trong tế bào.

Có adenosine monophosphate (AMP), adenosine diphosphate (ADP) và adenosine triphosphate (ATP). Loại thứ hai vượt xa đáng kể hai loại đầu tiên về dự trữ năng lượng và chiếm vai trò hàng đầu trong quá trình chuyển hóa năng lượng. Nó bao gồm adenine (một bazơ purine) và một loại đường (ribose), cũng như ba dư lượng axit photphoric. Quá trình tổng hợp ATP xảy ra ở thực vật trong quá trình hô hấp.

Phốt phát

Phosphatide hay phospholipid là este của glycerol, axit béo trọng lượng phân tử cao và axit photphoric. Chúng là một phần của màng phospholipid và điều chỉnh tính thấm của các bào quan tế bào và huyết tương đối với các chất khác nhau.

Tế bào chất của tất cả các tế bào thực vật đều chứa lecithin, một thành viên của nhóm phosphatide. Đây là dẫn xuất của axit photphoric diglyceride, một chất giống chất béo chứa 1,37%.

đường photphat

Đường photphat hay este phốt pho của đường có mặt trong tất cả các mô thực vật. Hơn một chục hợp chất thuộc loại này đã được biết đến. Chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp và quang hợp ở thực vật. Sự hình thành phốt phát đường được gọi là quá trình phosphoryl hóa. Hàm lượng đường lân trong cây tùy theo độ tuổi và điều kiện dinh dưỡng dao động từ 0,1 đến 1,0% trọng lượng khô.

Fitin

Phytin là muối canxi-magiê của axit photphoric inositol, chứa 27,5%. Nó đứng đầu về hàm lượng trong thực vật trong số các hợp chất chứa phốt pho khác. Phytin có trong các cơ quan và mô non của thực vật, đặc biệt là trong hạt, nơi nó đóng vai trò là chất dự trữ và được cây con sử dụng trong quá trình nảy mầm.

Chức năng chính của phốt pho

Hầu hết phốt pho có mặt trong cơ quan sinh sản và bộ phận non của cây. Phốt pho chịu trách nhiệm đẩy nhanh quá trình hình thành hệ thống rễ cây. Lượng phốt pho chính được tiêu thụ trong giai đoạn phát triển và tăng trưởng đầu tiên. Các hợp chất phốt pho có khả năng dễ dàng di chuyển từ mô cũ sang mô trẻ và được tái sử dụng (tái chế).

PHOSPHORUS, P (lat. Phốt pho * a. phốt pho; n. Phốt pho; f. phốt pho; i. fosforo), là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm V của hệ tuần hoàn Mendeleev, số nguyên tử 15, khối lượng nguyên tử 30,97376. Phốt pho tự nhiên được biểu thị bằng một đồng vị ổn định 31 R. Có 6 đồng vị phóng xạ nhân tạo của phốt pho có số khối 28-30 và 32-34.

Phương pháp thu được phốt pho có thể đã được các nhà giả kim thuật Ả Rập biết đến ngay từ thế kỷ 12, nhưng niên đại được chấp nhận chung cho việc phát hiện ra phốt pho là năm 1669, khi H. Brand () thu được một chất phát sáng trong bóng tối, được gọi là “lạnh”. ngọn lửa". Sự tồn tại của phốt pho như một nguyên tố hóa học đã được chứng minh vào đầu những năm 70. thế kỷ 18 Nhà hóa học người Pháp A. Lavoisier.

Sửa đổi và thuộc tính

Phốt pho nguyên tố tồn tại dưới dạng một số biến đổi đẳng hướng - trắng, đỏ, đen. Phốt pho trắng là chất sáp, trong suốt, có mùi đặc trưng, ​​được hình thành do sự ngưng tụ hơi phốt pho. Khi có tạp chất - dấu vết của phốt pho đỏ, asen, sắt, v.v. - nó có màu vàng, do đó phốt pho trắng thương mại được gọi là màu vàng. Có 2 biến thể của photpho trắng: a-P có mạng lập phương dày đặc a = 0,185 nm; mật độ 1828 kg/m3; điểm nóng chảy 44,2°C, điểm sôi 277°C; độ dẫn nhiệt 0,56 W/(m.K); nhiệt dung mol 23,82 J/(mol.K); hệ số nhiệt độ giãn nở tuyến tính 125,10 -6 K -1 ; Về tính chất điện, phốt pho trắng gần với chất điện môi. Ở nhiệt độ 77,8°C và áp suất 0,1 MPa, a-P chuyển thành b-P (mạng hình thoi, mật độ 1880 kg/m 3). Đun nóng photpho trắng mà không có không khí ở nhiệt độ 250-300°C trong vài giờ sẽ dẫn đến sự hình thành chất biến tính màu đỏ. Phốt pho đỏ thương mại thông thường thực tế là vô định hình, nhưng khi đun nóng kéo dài, nó có thể biến đổi thành một trong các dạng tinh thể (triclinic, lập phương) với mật độ từ 2000 đến 2400 kg/m3 và nhiệt độ nóng chảy là 585-610°C. Trong quá trình thăng hoa (nhiệt độ thăng hoa 431°C), phốt pho đỏ chuyển thành khí, khi nguội, chất này chủ yếu được hình thành phốt pho trắng. Khi nung photpho trắng đến 200-220°C dưới áp suất 1,2-1,7 GPa, photpho đen được hình thành. Kiểu biến đổi này có thể được thực hiện ở áp suất bình thường (ở 370°C), sử dụng làm chất xúc tác cũng như một lượng nhỏ phốt pho đen để gieo hạt. Phốt pho đen là chất kết tinh có mạng hình thoi (a=0,331, b=0,438 và c=1,05 nm), khối lượng riêng 2690 kg/m 3, nhiệt độ nóng chảy 1000 °C; bề ngoài tương tự như than chì; bán dẫn, nghịch từ. Khi đun nóng đến nhiệt độ 560-580°C và áp suất hơi bão hòa, nó chuyển thành phốt pho đỏ.

Phốt pho hóa học

Các nguyên tử phốt pho kết hợp thành các phân tử polymer diatomic (P 2) và tetraatomic (P 4). Các phân tử ổn định nhất trong điều kiện bình thường là những phân tử chứa chuỗi tứ diện P4 dài liên kết với nhau. Trong các hợp chất, phốt pho có trạng thái oxy hóa +5, +3, -3. Giống như nitơ trong các hợp chất hóa học, nó chủ yếu tạo thành liên kết cộng hóa trị. Phốt pho là một nguyên tố hoạt động hóa học. Sự biến đổi màu trắng của nó được đặc trưng bởi hoạt động mạnh nhất, tự bốc cháy ở nhiệt độ khoảng 40°C, do đó nó được bảo quản dưới một lớp nước. Phốt pho đỏ bốc cháy khi bị va chạm hoặc cọ xát. Phốt pho đen không hoạt động và khó bắt lửa khi đốt cháy. Quá trình oxy hóa phốt pho thường đi kèm với hiện tượng phát quang hóa học. Khi phốt pho cháy trong môi trường dư oxy sẽ hình thành P 2 O 5, khi thiếu hụt chủ yếu là P 2 O 3 được hình thành. Phốt pho tạo thành các axit: ortho- (H 3 PO 4), polyphosphoric (H n + 2 PO 3n + 1), phốt pho (H 3 PO 3), phốt pho (H 4 P 2 O 6), phốt pho (H 3 PO 2) , cũng như các peraxit: perphosphoric (H 4 P 2 O 8) và monoperphosphoric (H 3 PO 5).

Phốt pho phản ứng trực tiếp với tất cả các halogen, giải phóng một lượng nhiệt lớn. Phốt pho sunfua và nitrua đã được biết đến. Ở nhiệt độ 2000°C, phốt pho phản ứng với cacbon tạo thành cacbua (PC 3); khi nung nóng phốt pho với kim loại - photphua. Phốt pho trắng và các hợp chất của nó có độc tính cao, MPC 0,03 mg/m3.

Phốt pho trong tự nhiên

Hàm lượng phốt pho trung bình trong vỏ trái đất (clarke) là 9,3,10 -2%, trong đá siêu bazơ là 1,7. 10 -2%, cơ bản - 1.4.10 -2%, axit - 7,10 -2%, trầm tích - 7,7,10 -2%. Phốt pho tham gia vào các quá trình magma và di chuyển mạnh mẽ trong sinh quyển. Cả hai quá trình đều gắn liền với sự tích tụ lớn của nó, hình thành các trầm tích công nghiệp apatit - Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl) và photphorit - vô định hình Ca 5 (PO 4) 3 (OH, CO 3) với nhiều tạp chất khác nhau. Phốt pho là một nguyên tố sinh học cực kỳ quan trọng được tích lũy bởi nhiều sinh vật. Các quá trình tập trung phốt pho trong vỏ trái đất có liên quan đến sự di cư sinh học. Hơn 180 khoáng chất có chứa phốt pho đã được biết đến.

Tiếp nhận và sử dụng

Ở quy mô công nghiệp, phốt pho được chiết xuất từ ​​phốt phát tự nhiên bằng cách khử nhiệt điện bằng than cốc ở nhiệt độ 1400-1600°C với sự có mặt của silic (cát thạch anh); Sau khi làm sạch bụi, phốt pho dạng khí được đưa đến các thiết bị ngưng tụ, nơi phốt pho trắng kỹ thuật lỏng được thu thập dưới một lớp nước. Phần lớn phốt pho sản xuất được chế biến thành axit photphoric, phân lân và muối kỹ thuật thu được trên cơ sở của nó. Muối của axit photphoric - phốt phát, và ở mức độ thấp hơn một chút - photphit và hypophotphit được sử dụng rộng rãi. Phốt pho trắng được sử dụng trong sản xuất đạn gây cháy và khói; màu đỏ - trong sản xuất trận đấu.



Bài viết tương tự