Има три класа сложни неорганични съединения: оксиди, хидроксиди (които включват киселини и основи) и соли. Много метали и неметали могат да образуват оксиди, хидроксиди и също така да бъдат част от киселинни остатъци. И така, фосфорът е включен в киселинния остатък PO4. Има няколко разновидности на фосфорен оксид. Съответно има различни негови хидроксиди, които се образуват от тези оксиди. Най-високият фосфорен хидроксид е фосфорната киселина. В тази статия ще разгледаме физичните и химичните свойства на този елемент и неговите съединения, както и ще говорим за разпространението му в природата и други интересни факти.
Физични свойства на фосфора
Може да съществува в различни вариации. Фосфорът е вещество, което се състои от един химичен елемент. Неговите атоми не се комбинират в молекули. Формулата за фосфор е P. Въпреки това, в зависимост от структурата на кристалната решетка, този елемент може да съществува под формата на три вещества.
Най-разпространеният е белият фосфор - има восъчна структура и висока токсичност. Точката на топене на това вещество е четиридесет и четири градуса по Целзий, а точката на кипене е двеста и осемдесет градуса. С дадено триенематериал, той се запалва много бързо, така че го режат само като го поставят във водна среда. Ако го нагрявате дълго време при температура от двеста и петдесет градуса по Целзий, той се превръща в червен фосфор. Това вещество е представено под формата на кафяво-червен прах. Червеният фосфор, за разлика от белия, не е отровен.
Най-стабилната форма на съществуване на този елемент може да се нарече черен фосфор, който по някои външни характеристики е подобен на метала: има особен блясък, има висока твърдост, електрическа и топлопроводимост.
От гледна точка на химията
Фосфорът е химичен елемент, който е в пета група и трети период в периодичната таблица. От това можем да заключим, че неговата валентност е пет. Освен това от периодичната таблица може да се види, че елементът фосфор има атомна маса от тридесет и един грама на мол. Това означава, че 1 мол от вещество ще тежи 31 един грама. Имайки предвид химичните свойства на фосфора, ще говорим за неговите реакции с прости, както и сложни съединения.
Взаимодействие с прости вещества
Първото нещо, на което трябва да обърнете внимание, е окисляването на фосфора. Това е неговата реакция с кислорода. В резултат на това могат да се образуват две различни вещества - всичко ще зависи от пропорциите на тези компоненти.
Първият вариант - четири мола фосфор и три мола кислород образуват два мола фосфорен триоксид. Такова химическо взаимодействие може да бъде написано с помощта на следнотоуравнение: 4P + 3O2=2P2O3.
Вторият вариант е образуването на четири мола фосфор и пет мола кислород, два мола фосфорен пентоксид. Тази реакция може да се изрази с помощта на следното уравнение:
И при двете химични реакции има значително освобождаване на светлина. В допълнение, фосфорът може да взаимодейства с такива прости вещества като метали, халогени (флуор, йод, бром, хлор), сяра. Този химичен елемент е в състояние да проявява както редуциращи, така и окислителни свойства. Пример за взаимодействие с халогени е хлорирането. Провежда се на два етапа. Първият е образуването на два мола фосфорен трихлорат от два мола от въпросния неметал и три мола хлор. Това взаимодействие може да се изрази с помощта на следното уравнение: 2P +3Cl2=2PCl3.
Вторият етап от този процес е добавянето на хлорни атоми към вече получения фосфорен трихлорат. Така, когато същият обем хлор се добави към един мол от последния, се образува един мол фосфорен пентахлорат. Записваме уравнението за тази реакция, както следва: PCl3 + Cl2=PCl5.
В този пример могат да се видят закономерностите на взаимодействието на фосфора с металите. Ако вземем три мола калий и един мол фосфор, получаваме един мол калиев фосфид. Този вид процес може да бъде написан с помощта на следното уравнение на реакцията: 3K + P=K3R.
Взаимодействие ссложни вещества
Сложните химични съединения, с които може да реагира фосфорът, включват киселини и соли. Нека опишем по ред характеристиките на контакта на разглеждания елемент с тези групи химикали.
Фосфор и киселини
Сред всички останали се откроява взаимодействието на фосфор и азотна киселина. За да се извърши този вид реакция, е необходимо да се вземат следните компоненти: фосфор в количество от три мола, пет мола нитратна киселина, а също и вода - два мола. В резултат на такова химично взаимодействие се получават следните продукти: фосфорна киселина и азотен оксид. Уравнението за тази реакция се записва, както следва: 4 + 5NO.
Фосфор и соли
Този вид химично взаимодействие може да се разгледа на примера на реакцията на разглеждания неметал с меден сулфат. За да се извърши този процес, е необходимо да се вземат два мола фосфор, пет мола меден сулфат, осем мола вода. В резултат на взаимодействието на тези вещества получаваме следните химични съединения: сулфатна киселина в количество от пет мола, чиста мед - същото количество и фосфорна киселина - два мола. Този процес може да бъде написан под формата на следното уравнение: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Получаване на този неметален
В индустрията въпросното вещество се извлича от химично съединение като калциев фосфат. За товапровежда се следната химична реакция: посочената сол се смесва с пясък (силициев оксид) и въглерод в моларни пропорции 1:3:5, в резултат на което се получават калциев силикат, фосфор и чад газ в моларно съотношение 3:2:5.
Фосфорни съединения и техните свойства
Най-често срещаното от съединенията на разглеждания неметал е фосфорният хидроксид. Тя може да бъде от няколко вида в зависимост от оксида, от който се образува. Фосфорният хидроксид може да се получи чрез провеждане на химическа реакция между неговия оксид и вода. Поради тези реакции се образуват различни видове вещества. Така хидроксид (3) може да се получи от триоксид, а фосфорен хидроксид (5) от пентоксид. Тези вещества имат киселинни свойства и са способни от своя страна да реагират с метали, соли, основи и др.
Най-високият фосфорен хидроксид е фосфорната киселина. Той е кислороден и триосновен. Формулата му е H3PO4.
Основни химически свойства
Фосфорният хидроксид, чиято формула е дадена по-горе, е в състояние да реагира както с прости, така и с сложни вещества. Нека разгледаме по-отблизо тези процеси.
Реакции на фосфорна киселина с метали
Подобно на други химични съединения от този клас, фосфорният хидроксид е в състояние да взаимодейства с метали. По време на този процес възниква реакция на изместване, при която металните атоми изместват водородните атоми, като по този начин образуват сол и водород, който се отделя във въздуха като газ с неприятна миризма. За да се получи тази реакцияможе да се реализира, металът трябва да се намира отляво на водорода в електрохимичния ред на активност. Тоест вещества като мед, сребро и други подобни не могат да реагират с фосфорна киселина, тъй като поради ниската си химическа активност няма да могат да изместят водородните атоми от своите съединения.
Вземете алуминия като пример. Когато два мола от този елемент се добавят към два мола фосфорен хидроксид, получаваме алуминиев фосфат и водород в количество съответно 2 и 3 мола. Уравнението за тази реакция се записва, както следва: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Взаимодействие с бази
Фосфорният хидроксид, подобно на много други киселини, може да влезе в химични реакции с основи. Такива процеси се наричат обменни реакции. В резултат на това се образува нов хидроксид, както и нова киселина. Такива реакции могат да се осъществят само ако един от получените продукти е неразтворим във вода, тоест утаява се, изпарява се като газ или е вода или много слаб електролит.
Фосфорна киселина и соли
В този случай се получава и обменна реакция. В резултат на това можете да получите нова киселина и сол. За да се осъществи този вид реакция, трябва да се спазва и правилото, описано по-горе.
Използване на фосфор и неговите съединения в индустрията
На първо място се използват съединенията на този химичен елементприготвяне на смес, която се нанася върху страничната повърхност на кибритени кутии. Самите кибритени глави също се обработват със смес, съдържаща фосфор.
Пентоксидът на разглеждания неметал се използва широко като газова сушилня. Използва се и в химическата промишленост за получаване на фосфорен хидроксид, чиято формула и свойства бяха обсъдени по-горе. Освен това се използва при производството на стъкло.
Фосфорният хидроксид също се използва в много индустрии. На първо място, той се използва при производството на торове. Това се дължи на факта, че фосфорът е просто жизненоважен за растенията. Следователно съществуват редица различни торове, които се правят на базата на съединението на въпросния неметал. За тези цели се използват вещества като калциев фосфат. Солта се използва като тор в смляна форма. Освен това за това се използват обикновен и двоен суперфосфат. Амофос и нитроамофос също могат да служат като тор. В допълнение към всичко по-горе, соли или фосфорен хидроксид се използват като реагент за определяне на наличието на сребърни съединения в разтвор. И така, към разтвора се добавя вещество, което включва киселинния остатък PO4. Ако последният съдържа соли или сребърен хидроксид, ще се образува богата жълта утайка. Това е аргентум фосфат, който има следната химическа формула: AgNO3.
Структура на фосфорния атом
Както знаете, всички атоми се състоят от ядро и въртящи се електрониОколо него. Ядрото съдържа протони и неутрони. Електроните имат отрицателен заряд, протоните имат положителен заряд, а неутроните имат нулев заряд. Серийният номер на фосфора в периодичната таблица е петнадесет. От това можем да заключим, че ядрото му съдържа петнадесет протона. Ако атомът е неутрален, а не йон, тогава има толкова електрони, колкото има протони. Тоест в случая на фосфора са петнадесет от тях.
Ако един от електроните напусне орбитата си, атомът ще се превърне в положително зареден йон, тоест катион. Ако един електрон се присъедини, се образува отрицателно зареден йон - анион.
В периодичната таблица на химичните елементи можете да видите, че фосфорът принадлежи към третия период. От това става ясно, че около ядрото има три орбити, по които електроните са разпределени равномерно. Първият има две, вторият има осем, а третият има пет.
Разпространение в природата
Масовата част на фосфора в земната кора е 0,08%. Това не е много често срещан химичен елемент в природата. Има обаче цяла група минерали, които включват фосфор. Това са апатити, както и фосфорити. Най-разпространеният от първата група е флуорапатитът. Химическата му формула е както следва: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Предлага се в прозрачни, зелени и тюркоазени нюанси. Сред фосфоритите най-разпространеният е калциевият фосфат, който има следната химична формула: Ca3(PO4)2. В допълнение, фосфорни съединениясе намират в тъканите на различни живи организми.
Ролята на фосфора и неговите съединения в природата и тялото
Този химичен елемент е много важен за нормалното функциониране на почти всички органи и техните системи. На първо място, без него гладкото функциониране на бъбреците е невъзможно. Този елемент участва в метаболитните процеси на тялото. Освен това насърчава бързата регенерация на тъканите. Без него някои витамини просто не могат да се активират в полза на тялото – поради което фосфорът често се добавя към почти всички витаминни препарати като допълнителен компонент. Освен това той е един от химичните елементи, които осигуряват нормалното функциониране на сърцето. Той, в допълнение към всичко по-горе, участва в процеса на делене на клетките, така че животът на Земята е невъзможен без този микроелемент.
Регулирането на водно-солевия баланс е друга функция, която съединенията на неметала, разгледани в тази статия, изпълняват в тялото. В допълнение, той е един от основните компоненти на костната и мускулната тъкан. Голям процент от него се намира и в зъбите. Наред с други неща, също така си струва да се отбележи, че фосфорът участва в осигуряването на нормалното функциониране на нервната система. Симптомите на дефицит в организма на въпросния микроелемент са, както следва: повишена умора, ниска работоспособност, нарушения във функционирането на нервната система (невроза, истерия и др.), твърде чести настинки, изтощение на сърдечния мускул, болки в костите и мускулите, много лош апетит. За да избегнете такова явление като липса на фосфор в организма, трябва да знаетекакви храни го съдържат.
На първо място, рибата трябва да бъде отделена сред храни, богати на разглеждания химичен елемент. Особено висока концентрация на фосфор се наблюдава при видове като есетра, скумрия, сафрид, риба тон, сардина, мойва, минтай, корюшка. В допълнение, микроелементът, обсъждан в тази статия, се намира в месото от раци, скаридите, както и в млечните продукти като извара, топено сирене и сирене.
Заключения
Фосфорът, въпреки че не е много разпространен химичен елемент на планетата, е от голямо значение както от промишлена, така и от биологична гледна точка. Той и неговите съединения, по-специално фосфорният хидроксид, се използват при производството на различни видове продукти. Статията описва също свойствата на фосфорния хидроксид (фосфорна киселина) и особеностите на неговото взаимодействие с метали, основи и соли.
