فسفر سیاه فسفر: ساختار اتمی، خواص شیمیایی و فیزیکی
(الکترون اول)
(به گفته پاولینگ)
| پ | 15 |
| 30,973762 | |
| 3s 2 3p 3 | |
| فسفر | |
فسفر- یکی از رایج ترین عناصر پوسته زمین، محتوای آن 0.08-0.09٪ از جرم آن است. به دلیل فعالیت شیمیایی بالا در حالت آزاد یافت نمی شود. حدود 190 کانی تشکیل می دهد که مهمترین آنها آپاتیت Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl,OH) فسفوریت Ca 3 (PO 4) 2 و غیره است. فسفر در تمام قسمت های گیاهان سبز و حتی بیشتر در میوه ها و دانه ها یافت می شود (فسفولیپیدها را ببینید). موجود در بافت های حیوانی، بخشی از پروتئین ها و سایر ترکیبات آلی ضروری (ATP)، عنصر حیات است.
تاریخ
فسفردر سال 1669 توسط هنیگ برند، کیمیاگر هامبورگ کشف شد. برند مانند سایر کیمیاگران تلاش کرد تا اکسیر حیات یا سنگ فیلسوف را بیابد، اما ماده نورانی دریافت کرد.
کمی بعد، فسفر توسط شیمیدان آلمانی دیگر - یوهان کونکل به دست آمد.
صرف نظر از برند و کونکل، فسفر توسط آر. بویل به دست آمد که آن را در مقاله «روش تهیه فسفر از ادرار انسان»، مورخ 14 اکتبر 1680 و منتشر شده در سال 1693 توضیح داد.
یک روش بهبود یافته برای به دست آوردن فسفر در سال 1743 توسط آندریاس مارگگراف منتشر شد.
شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه کیمیاگران عرب توانستند در قرن دوازدهم فسفر به دست آورند.
منشاء نام
اعلام وصول
- 4P + 5O 2 → 2P 2 O 5 (با اکسیژن اضافی)،
- 4P + 3O 2 → 2P 2 O 3 (با اکسیداسیون آهسته یا با کمبود اکسیژن).
با بسیاری از مواد ساده تعامل دارد - هالوژن، گوگرد، برخی فلزات، نشان دادن خواص اکسید کننده و کاهنده: قلیایی
در محلول های قلیایی، عدم تناسب به میزان بیشتری رخ می دهد:
- 4P + 3KOH + 3H 2 O → PH 3 + 3KH 2 RO 2.
خواص ترمیمی
عوامل اکسید کننده قوی فسفر را به اسید فسفریک تبدیل می کنند:
- 3P + 5HNO 3 + 2H 2 O → 3H 3 PO 4 + 5NO;
- 2P + 5H 2 SO 4 → 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O.
واکنش اکسیداسیون نیز زمانی رخ می دهد که کبریت ها مشتعل می شوند؛ نمک برتوله به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند:
- 6P + 5KClO 3 → 5KCl + 3P 2 O 5
کاربرد
فسفر مهمترین عنصر بیوژنیک است و در عین حال در صنعت بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. از فسفر قرمز در ساخت کبریت استفاده می شود. به همراه شیشه و چسب ریز آسیاب شده روی سطح کناری جعبه اعمال می شود. وقتی سر کبریت که شامل کلرات پتاسیم و گوگرد است مالیده می شود، احتراق رخ می دهد.
فسفر عنصری
شاید اولین خاصیت فسفر که انسان در خدمت خود قرار می دهد اشتعال پذیری باشد. قابلیت احتراق فسفر بسیار زیاد است و به اصلاح آلوتروپیک بستگی دارد.
فسفر سفید ("زرد") از نظر شیمیایی فعال ترین، سمی و قابل احتراق است، بنابراین اغلب از آن (در بمب های آتش زا و غیره) استفاده می شود.
فسفر قرمز اصلی ترین اصلاح تولید و مصرف شده توسط صنعت است. این ماده در ساخت کبریت، مواد منفجره، مواد محترقه، سوخت و روان کننده های فشار شدید و به عنوان یک گیره در ساخت لامپ های رشته ای استفاده می شود.
فسفر به شکل اسیدهای ارتو و پیروفسفریک در سلول‌های زنده وجود دارد و بخشی از نوکلئوتیدها، اسیدهای نوکلئیک، فسفوپروتئین‌ها، فسفولیپیدها، کوآنزیم‌ها و آنزیم‌ها است. استخوان های انسان از هیدروکسیلاپاتیت 3Ca 3 (PO 4) 3 · CaF 2 تشکیل شده است. ترکیب مینای دندان شامل فلوراپاتیت است. نقش اصلی در تبدیل ترکیبات فسفر در انسان و حیوان توسط کبد است. تبادل ترکیبات فسفر توسط هورمون ها و ویتامین D تنظیم می شود. نیاز روزانه انسان به فسفر 800-1500 میلی گرم است. با کمبود فسفر در بدن، بیماری های استخوانی مختلف ایجاد می شود.
سم شناسی فسفر عنصری
فسفر قرمزعملا غیر سمی گرد و غبار فسفر قرمز که وارد ریه ها می شود، باعث ذات الریه با اثر مزمن می شود.
MPC فسفر سفید برای بخار فسفر موجود در هوا 0.03 mg/m³ است.
سم شناسی ترکیبات فسفر
برخی از ترکیبات فسفر (فسفین) بسیار سمی هستند. عوامل جنگ شیمیایی سارین، سومان و تابون ترکیبات فسفر هستند.
صفحه 1
فسفر قرمز دارای وزن مخصوص 220 است. در فشار 43 اتمسفر در دمای 590 درجه سانتیگراد ذوب می شود.
فسفر قرمز به شدت با فلزات قلیایی موجود در آمونیاک مایع واکنش می دهد و بسته به نسبت فسفر و فلز قلیایی وارد شده در واکنش، فسفیدهای فلز قلیایی با درجات مختلف پلیمریزاسیون را تشکیل می دهد. افزودن بعدی آلکیل هالیدها به مخلوط واکنش منجر به تشکیل فسفین ها یا پلی فسفین های مربوطه می شود و با اثر اضافی عناصر گروه VI بر روی همان مخلوط واکنش، مشتقاتی از فسفر پنج ظرفیتی تشکیل می شود.
فسفر قرمز با حرارت دادن سفید در دمای 280 - 340 بدون هوا به دست می آید. پودری است. فسفر قرمز بر خلاف فسفر سفید سمی نیست.
فسفر قرمز از حرارت دادن فسفر سفید به مدت طولانی در دمای 280 - 340 درجه سانتیگراد بدون هوا به دست می آید. این یک پودر زرشکی تیره است که در آب و دی سولفید کربن نامحلول است. فسفر قرمز از نظر شیمیایی کمتر از فسفر سفید فعال است. فقط در دمای حدود 260 درجه سانتیگراد مشتعل می شود.
فسفر قرمز با حرارت دادن فسفر سفید بدون دسترسی به اکسیژن در دمای 280 تا 340 درجه سانتیگراد به دست می آید. در هوا در دمای 240 درجه سانتیگراد مشتعل می شود، در دی سولفید کربن نامحلول است و نسبت به فسفر سفید واکنش پذیری کمتری دارد.
فسفر قرمز از بسیاری جهات با فسفر سفید متفاوت است. سمیت کمتری نسبت به فسفر سفید دارد، در هوا بسیار آهسته اکسید می شود، در تاریکی نمی درخشد و در دی سولفید کربن حل نمی شود. با حرارت دادن قوی، فسفر قرمز تصعید می‌شود و بخارات آن وقتی غلیظ شد، فسفر سفید می‌دهد.
فسفر قرمز قادر به انجام واکنش های شیمیایی مشابه با فسفر سفید است، اما واکنش ها با فسفر قرمز بسیار کندتر از فسفر سفید انجام می شود.
فسفر قرمز خواص متفاوتی نسبت به فسفر سفید دارد و فعالیت شیمیایی آن بسیار کمتر است، بنابراین خود به خود در هوا مشتعل نمی شود. فسفر قرمز در دی سولفید کربن و اتر حل نمی شود.
فسفر قرمز از سفید با حرارت دادن طولانی مدت بدون هوا در دمای 280 تا 300 درجه سانتیگراد به دست می آید. شبکه کریستالی آن اتمی است، در حلال های آلی حل نمی شود، سمی نیست. آن را در ظرف محکم بسته نگهداری کنید.
فسفر قرمز عملاً در هوا اکسید نمی شود و فقط در دمای بالای 250 درجه سانتیگراد مشتعل می شود.
کتابخانه پاریس یک نسخه خطی در مورد کیمیاگری دارد که شرح می دهد کشف فسفر. بر اساس این سند، این الخید باخیل بود که برای اولین بار موفق شد این عنصر را به شکل خالص آن جدا کند.
او در قرن 12 زندگی می کرد. فسفرمرد با تقطیر ادرار با آهک و. کیمیاگر این ماده درخشان را اسکاربوکل نامید. نام مدرن عنصر توسط هنینگ برند داده شد.
او کلمات یونانی "نور" و "خرس" را ترکیب کرد. آلمانی را مشخص کرد فسفر سفیددر سال 1669، شایستگی خود را با صحبت با جامعه علمی مستند کرد.
هنینگ برند نیز مانند الحید باهیل از ادرار تبخیر شده استفاده می کرد، اما آن را با ماسه سفید حرارت می داد. در قرن هفدهم و حتی در قرن دوازدهم، درخشش ماده حاصل مانند یک معجزه به نظر می رسید. معاصران در زمینه فیزیکی خواص فسفریک نگاه متفاوت
خواص فیزیکی و شیمیایی فسفر
عنصر فسفردر اثر فرآیندهای اکسیداسیون می درخشد. تعامل با اکسیژن سریع است، خودسوزی امکان پذیر است.
آزاد شدن سریع و فراوان انرژی شیمیایی منجر به تبدیل آن به انرژی نور می شود. این فرآیند حتی در دمای اتاق انجام می شود.
این راز درخشش است فسفر اکسیژنپاسخگوترین با اصلاح عنصر سفید. می توان آن را با موم، پارافین شمع اشتباه گرفت. این ماده قبلاً در دمای 44 درجه سانتیگراد ذوب می شود.
خواص فسفررنگ سفید با خواص دیگر اصلاحات عنصر متفاوت است. به عنوان مثال، آنها غیر سمی هستند.
فسفر بی رنگ سمی است و در آب نامحلول است. او، به عنوان یک قاعده، اکسیداسیون پودر را مسدود می کند. عدم واکنش با آب فسفر سفیدبه راحتی در مواد آلی مانند دی سولفید کربن حل می شود.
در اولین اصلاح ماده فسفرکمترین متراکم تنها 1800 گرم در هر متر مکعب وجود دارد. در عین حال، دوز کشنده برای انسان تنها 0.1 گرم است.
حتی سمی تر فسفر زرد. در واقع، این یک نوع سفید است، اما خالص نیست. چگالی ماده یکسان است، قابلیت اشتعال نیز وجود دارد.
نقطه ذوب کمی پایین تر است - 34 درجه. این عنصر در 280 درجه سانتیگراد می جوشد. به دلیل آلودگی، دود غلیظی در هنگام احتراق متصاعد می شود. فسفر زرد مانند فسفر سفید با آب واکنش نمی دهد.
هنوز هست فسفر قرمز. اولین بار در سال 1847 دریافت شد. شیمیدان اتریشی شرتر اصلاح سفید عنصر را تا 500 درجه در فضایی از مونوکسید کربن گرم کرد.
واکنش در یک فلاسک مهر و موم شده انجام شد. شکل حاصل از فسفر از نظر ترمودینامیکی پایدار است. این ماده فقط در برخی از فلزات مذاب حل می شود.
مشتعل شدن اتم فسفرتنها زمانی که جو تا 250 درجه سانتیگراد گرم می شود می تواند. جایگزین اصطکاک فعال یا ضربه سخت است.
رنگ فسفر قرمز نه تنها مایل به قرمز، بلکه بنفش نیز هست. هیچ درخششی وجود ندارد. تقریبا هیچ سمی نیست. اثر سمی اصلاح قرمز عنصر حداقل است. بنابراین، این فسفر قرمز مایل به قرمز است که به طور گسترده در صنعت استفاده می شود.
اصلاح ماقبل آخر عنصر سیاه است. دریافت شده در سال 1914، پایدارترین است. این ماده دارای درخشندگی فلزی است. سطح فسفر سیاه براق است، شبیه به.
اصلاح به هیچ حلالی نمی خورد، فقط در جوی که تا 400 درجه گرم شده است مشتعل می شود. توده فسفرمشکی بزرگترین است، همانطور که چگالی آن است. این ماده از رنگ سفید در فشار 13000 اتمسفر "متولد" می شود.
اگر فشار را به فوق العاده بالا برسانید، آخرین تغییر فلزی عنصر ظاهر می شود. چگالی آن تقریباً به 4 گرم در سانتی متر مکعب می رسد. فرمول فسفرتغییر نمی کند، اما شبکه کریستالی تبدیل می شود. مکعبی می شود. این ماده شروع به هدایت الکتریسیته می کند.
استفاده از فسفر
اکسید فسفربه عنوان عامل دود عمل می کند. هنگامی که مشتعل می شود، اصلاح زرد عنصر یک حجاب ضخیم ایجاد می کند که در صنایع دفاعی مفید است.
به طور خاص، فسفر به گلوله های ردیاب اضافه می شود. با پشت سر گذاشتن یک دنباله دودی، آنها به شما امکان می دهند جهت، دقت پیام ها را تنظیم کنید. "مسیر" برای یک کیلومتر حفظ می شود.
در صنایع نظامی، فسفر، درست مانند یک جرقه زن، جایگاهی پیدا کرده است. در این نقش، عنصر نیز برای اهداف صلح آمیز عمل می کند. بنابراین، اصلاح قرمز در ساخت کبریت استفاده می شود. بخار روغن کاری می شود فسفر-گوگردیعنی سولفید عنصر پانزدهم.
کلرید فسفر در تولید نرم کننده ها مورد نیاز است. به اصطلاح افزودنی هایی که باعث افزایش انعطاف پذیری پلاستیک ها و سایر پلیمرها می شوند. کشاورزان نیز کلرید می خرند. این ماده را با حشره کش ها مخلوط می کنند.
از آنها برای از بین بردن آفات در مزارع، به ویژه حشرات استفاده می شود. بوته ها و آفت کش ها را سمپاشی کنید. آنها قبلاً یک دوئت دارند. کلسیم فسفریا فسفیدها
اگر حشرات با کمک مخلوط فسفر کشته شوند، گیاهان رشد می کنند. بله، زوج ها نیتروژن - فسفرو پتاسیم فسفر- مکرر کودها. عنصر پانزدهم گیاهان را تغذیه می کند، رشد آنها را تسریع می بخشد و بهره وری را افزایش می دهد. فسفر نیز برای انسان ضروری است.
در استخوان ها، زنجیره های نوکلئیک، پروتئین ها، حدود 800 گرم از آن پنهان است. جای تعجب نیست که این عنصر ابتدا با تقطیر ادرار استخراج شد. ذخایر بدن نیاز به پر کردن روزانه به مقدار 1.2-1.5 گرم دارد. آنها با غذاهای دریایی، حبوبات، پنیر و نان عرضه می شوند.
اسیدهای فسفربه محصولات اضافه شده و به صورت مصنوعی. برای چی؟ اسید فسفریک رقیق شده به عنوان یک تقویت کننده طعم برای شربت ها، مارمالادها و نوشیدنی های گازدار عمل می کند. اگر E338 در ترکیب محصول نشان داده شده باشد، ما در مورد ترکیبی با مشارکت عنصر پانزدهم جدول تناوبی صحبت می کنیم.
استفاده از فسفرطبیعت با درخشش خود همراه نیست. از سوی دیگر انسان دقیقاً بر این خاصیت تأکید داشت. بنابراین، سهم شیر از سهام عنصر به تولید رنگ می رسد. ترکیبات مخصوص خودروها نیز از آنها در برابر خوردگی محافظت می کند. رنگ هایی برای سطوح براق و براق اختراع کرد. گزینه هایی برای چوب، بتن، پلاستیک وجود دارد.
بسیاری از مواد شوینده مصنوعی بدون عنصر 15 کار نمی کنند. آنها حاوی منیزیم فسفریون های آن را متصل می کند.
در غیر این صورت، اثربخشی ترکیبات کاهش می یابد. بدون عنصر 15 کیفیت برخی از فولادها نیز کاهش می یابد. اساس آنها است اهن. فسفر- فقط .
افزودنی استحکام آلیاژ را افزایش می دهد. در فولادهای کم آلیاژ، فسفر برای تسهیل پردازش آنها و افزایش مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است.
استخراج فسفر
در جدول تناوبی، فسفر پانزدهمین است، اما از نظر فراوانی در زمین - یازدهم است. این ماده کمیاب و خارج از سیاره نیست. بنابراین، شهاب سنگ ها حاوی 0.02 تا 0.94 درصد فسفر هستند. همچنین در نمونه های خاک گرفته شده از ماه نیز یافت شده است.
نمایندگان زمینی این عنصر 200 ماده معدنی هستند که توسط طبیعت بر اساس آن ایجاد شده اند. فسفر به صورت خالص یافت نمی شود. حتی در لیتوسفر با ارتوفوسوات نشان داده می شود، یعنی به بالاترین درجه اکسید می شود.
برای جداسازی عنصر خالص، صنعتگران با فسفات کلسیم کار می کنند. از فسفوریت ها و استوراپاتیت ها به دست می آید. اینها 2 ماده معدنی هستند که غنی ترین آنها در عنصر 15 است. پس از واکنش احیا، 100% فسفر باقی می ماند.
کک، یعنی کربن، به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند. کلسیم، در همان زمان، توسط ماسه محدود می شود. همه اینها توسط متخصصان کوره های الکتریکی انجام می شود. یعنی فرآیند آزادسازی فسفر به الکتروترمال اشاره دارد.
چنین است تولید فسفر سفید یا زرد. این همه به درجه تصفیه بستگی دارد. آنچه برای تبدیل محصول به تغییرات قرمز، مشکی و فلزی باید انجام شود در فصل "خواص شیمیایی و فیزیکی عنصر" توضیح داده شده است.
قیمت فسفر
شرکت‌ها و مغازه‌هایی وجود دارند که در زمینه تامین مواد خام شیمیایی تخصص دارند. فسفر معمولا در بسته های 500 گرمی و کیلوگرمی عرضه می شود. برای اصلاح قرمز با وزن 1000 گرم، آنها حدود 2000 روبل می خواهند.
فسفر سفید کمتر و با قیمتی در حدود 30 تا 40 درصد ارزان تر عرضه می شود. اصلاحات مشکی و فلزی گران هستند و معمولاً به سفارش از طریق شرکت های تولیدی بزرگ فروخته می شوند.
فسفر زرد
فسفر سفید تصفیه نشده معمولاً به عنوان "فسفر زرد" نامیده می شود. بسیار سمی (MPC در هوای اتمسفر 0.0005 mg/m3)، ماده کریستالی قابل اشتعال از زرد روشن تا قهوه ای تیره. در آب حل نمی شود، به راحتی در هوا اکسید می شود و خود به خود مشتعل می شود. با شعله سبز روشن خیره کننده ای می سوزد که دود غلیظ سفید منتشر می کند. علیرغم اینکه در نتیجه واکنش بین فسفر و آب
4P + 6H 2 O > PH 3 + 3H 3 RO 2
گاز سمی فسفین (PH 3) آزاد می شود، آب به مقدار زیاد یا محلول سولفات مس (CuSO 4) برای خاموش کردن فسفر استفاده می شود، پس از خاموش کردن، فسفر با ماسه مرطوب پوشانده می شود. برای محافظت در برابر احتراق خود به خود، فسفر زرد در زیر لایه ای از آب (محلول کلرید کلسیم) ذخیره و حمل می شود.
فسفر قرمز
فسفر قرمز که فسفر بنفش نیز نامیده می شود، اصلاح ترمودینامیکی تر از فسفر عنصری است. اولین بار در سال 1847 با حرارت دادن فسفر سفید در دمای 500 درجه سانتیگراد در اتمسفر مونوکسید کربن (CO) در یک آمپول شیشه ای مهر و موم شده به دست آمد.
حل کردن فسفر قرمز فقط در فلزات مذاب خاصی (سرب و بیسموت) امکان پذیر است که گاهی برای بدست آوردن بلورهای بزرگ از آن استفاده می شود. نامحلول در آب، و همچنین در بنزن، دی سولفید کربن و غیره، محلول در تری برومید فسفر. در دمای تصعید، فسفر قرمز به بخار تبدیل می شود که با سرد شدن آن عمدتاً فسفر سفید تشکیل می شود.
فسفر سیاه
فسفر سیاه از نظر ترمودینامیکی و شیمیایی کم فعال ترین شکل فسفر عنصری است. برای اولین بار فسفر سیاه در سال 1914 توسط فیزیکدان آمریکایی P.U. بریجمن از فسفر سفید به شکل بلورهای براق سیاه رنگ با چگالی بالا (2690 کیلوگرم بر متر مکعب).
فسفر سیاه ماده ای سیاه رنگ با درخشندگی فلزی، در لمس چرب و بسیار شبیه به گرافیت و بدون حلالیت در آب یا حلال های آلی است.
فسفر فلزی
در 8.3 × 10 10 Pa، فسفر سیاه به فاز فلزی جدید، یکنواخت تر و بی اثرتر با چگالی 3.56 گرم بر سانتی متر مکعب عبور می کند و با افزایش بیشتر فشار به 1.25 × 1011 Pa، حتی فشرده تر می شود و به دست می آید. یک شبکه کریستالی مکعبی، در حالی که چگالی آن به 3.83 گرم در سانتی متر مکعب افزایش می یابد. فسفر فلزی جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می کند.
فسفر و ترکیبات آن
معرفی
فصل اول. فسفر به عنوان یک عنصر و به عنوان یک ماده ساده
1.1. فسفر در طبیعت
1.2. مشخصات فیزیکی
1.3. خواص شیمیایی
1.4. اعلام وصول
1.5. کاربرد
فصل دوم. ترکیبات فسفر
2.1. اکسیدها
2.2. اسیدها و نمک های آنها
2.3. فسفین
فصل سوم. کودهای فسفاته
نتیجه
فهرست کتابشناختی
معرفی
فسفر (lat. Phosphorus) P یک عنصر شیمیایی از گروه V سیستم تناوبی مندلیف، عدد اتمی 15، جرم اتمی 30.973762(4) است. ساختار اتم فسفر را در نظر بگیرید. در سطح انرژی بیرونی اتم فسفر پنج الکترون وجود دارد. از نظر گرافیکی به این صورت است:1س 2 2س 2 2پ 6 3س 2 3پ 3 3د 0
در سال 1699، ایکس برند، کیمیاگر هامبورگ، در جستجوی «سنگ فیلسوفی» که ظاهراً قادر به تبدیل فلزات پایه به طلا بود، ماده مومی سفید رنگی را جدا کرد که می‌توانست هنگام تبخیر ادرار با زغال سنگ و ماسه بدرخشد.
نام "فسفر" از یونانی گرفته شده است. "phos" - نور و "phoros" - حامل. در روسیه، اصطلاح "فسفر" در سال 1746 توسط M.V. لومونوسوف
ترکیبات اصلی فسفر شامل اکسیدها، اسیدها و نمک های آنها (فسفات ها، دی هیدرو فسفات ها، هیدروفسفات ها، فسفیدها، فسفیت ها) می باشد.
بسیاری از مواد حاوی فسفر در کودها یافت می شود. به این گونه کودها کودهای فسفاته می گویند.
فصل من فسفر به عنوان یک عنصر و به عنوان یک ماده ساده
1.1 فسفر در طبیعت
فسفر یکی از عناصر رایج است. محتوای کل در پوسته زمین حدود 0.08٪ است. فسفر به دلیل قابلیت اکسید شدن آسان در طبیعت فقط به صورت ترکیبات وجود دارد. کانی‌های اصلی فسفر فسفریت‌ها و آپاتیت‌ها هستند که از این میان، فلوراپاتیت 3Ca 3 (PO 4) 2 CaF 2 رایج‌ترین است. فسفوریت ها به طور گسترده در اورال، منطقه ولگا، سیبری، قزاقستان، استونی، بلاروس توزیع می شوند. بزرگترین ذخایر آپاتیت در شبه جزیره کولا قرار دارد.
فسفر یک عنصر ضروری برای موجودات زنده است. در استخوان ها، ماهیچه ها، بافت مغز و اعصاب وجود دارد. مولکول های ATP - آدنوزین تری فسفریک اسید (ATP - جمع کننده و حامل انرژی) از فسفر ساخته شده اند. بدن یک فرد بالغ به طور متوسط حاوی حدود 4.5 کیلوگرم فسفر است که عمدتاً در ترکیب با کلسیم است.
فسفر در گیاهان نیز یافت می شود.
فسفر طبیعی تنها از یک ایزوتوپ پایدار به نام 31 P تشکیل شده است. امروزه شش ایزوتوپ رادیواکتیو فسفر شناخته شده است.
1.2 خواص فیزیکی
فسفر دارای چندین تغییر آلوتروپیک است - فسفر سفید، قرمز، سیاه، قهوه ای، بنفش، و غیره. سه مورد اول بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند.
فسفر سفید- یک ماده کریستالی بی رنگ و مایل به زرد که در تاریکی می درخشد. چگالی آن 1.83 گرم بر سانتی متر مکعب است. نامحلول در آب، محلول در دی سولفید کربن. بوی سیر مشخصی دارد. نقطه ذوب 44 درجه سانتی گراد، دمای خود اشتعال 40 درجه سانتی گراد. برای محافظت از فسفر سفید در برابر اکسیداسیون، آن را در زیر آب در تاریکی ذخیره می کنند (در نور تبدیل به فسفر قرمز وجود دارد). در سرما، فسفر سفید شکننده است، در دمای بالاتر از 15 درجه سانتیگراد نرم می شود و می توان آن را با چاقو برش داد.
مولکول های فسفر سفید دارای یک شبکه کریستالی هستند که در گره های آن مولکول های P4 وجود دارد که به شکل چهار وجهی هستند.
هر اتم فسفر با سه پیوند σ به سه اتم دیگر مرتبط است.
فسفر سفید سمی است و باعث سوختگی هایی می شود که به سختی التیام می یابند.
فسفر قرمز- یک ماده پودری به رنگ قرمز تیره، بی بو، در آب و دی سولفید کربن حل نمی شود، نمی درخشد. دمای احتراق 260 درجه سانتی گراد، چگالی 2.3 گرم بر سانتی متر مکعب. فسفر قرمز مخلوطی از چندین تغییر آلوتروپیک است که از نظر رنگ (از مایل به قرمز تا بنفش) متفاوت است. خواص فسفر قرمز به شرایط تهیه آن بستگی دارد. سمی نیست
فسفر سیاهاز نظر ظاهری شبیه به گرافیت، در لمس چرب، دارای خواص نیمه هادی است. چگالی 2.7 گرم بر سانتی متر 3.
فسفر قرمز و سیاه دارای یک شبکه کریستالی اتمی هستند.
1.3 خواص شیمیایی
فسفر یک غیر فلز است. در ترکیبات، معمولاً حالت اکسیداسیون 5+، کمتر - 3+ و -3 (فقط در فسفیدها) را نشان می دهد.
واکنش با فسفر سفید راحت تر از قرمز است.
I. تعامل با مواد ساده.
1. تعامل با هالوژن:
2P + 3Cl 2 = 2PCl 3 (کلرید فسفر (III))،
PCl 3 + Cl 2 = PCl 5 (کلرید فسفر (V)).
2. برهمکنش با غیر فلزات:
2P + 3S = P 2 S 3 (سولفید فسفر (III).
3. برهمکنش با فلزات:
2P + 3Ca = Ca 3 P 2 (کلسیم فسفید).
4. تعامل با اکسیژن:
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 (اکسید فسفر (V)، انیدرید فسفر).
II. تعامل با مواد پیچیده
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO.
1.4 رسید
فسفر از فسفریت ها و آپاتیت های خرد شده به دست می آید، دومی با زغال سنگ و ماسه مخلوط شده و در کوره های 1500 درجه سانتیگراد کلسینه می شود:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2
6CaSiO3 + P4 + 10CO.فسفر به شکل بخار آزاد می شود که در گیرنده زیر آب متراکم می شود و فسفر سفید را تشکیل می دهد.
هنگامی که در غیاب هوا در دمای 250-300 درجه سانتیگراد گرم می شود، فسفر سفید قرمز می شود.
فسفر سیاه با حرارت دادن طولانی مدت فسفر سفید در فشار بسیار بالا (200 درجه سانتی گراد و 1200 مگاپاسکال) به دست می آید.
1.5 کاربرد
از فسفر قرمز در ساخت کبریت استفاده می شود (شکل را ببینید). بخشی از مخلوطی است که روی سطح کناری قوطی کبریت اعمال می شود. جزء اصلی ترکیب سر کبریت نمک برتوله KClO 3 است. از اصطکاک سر کبریت روی پخش شده، ذرات فسفر در هوا مشتعل می شوند. در نتیجه واکنش اکسیداسیون فسفر، گرما آزاد می شود که منجر به تجزیه نمک برتوله می شود.
KCl + .اکسیژن حاصل به مشتعل شدن سر کبریت کمک می کند.
از فسفر در متالورژی استفاده می شود. برای به دست آوردن رساناها استفاده می شود و بخشی از برخی مواد فلزی مانند برنزهای قلع است.
همچنین از فسفر در تولید اسید فسفریک و آفت کش ها (دی کلرووس، کلروفوس و غیره) استفاده می شود.
فسفر سفید برای ایجاد پرده های دود استفاده می شود، زیرا در هنگام سوختن دود سفید تولید می کند.
فصل II . ترکیبات فسفر
2.1 اکسیدها
فسفر چندین اکسید تشکیل می دهد. مهمترین آنها اکسید فسفر (V) P 4 O 10 و اکسید فسفر (III) P 4 O 6 است. اغلب فرمول های آنها به شکل ساده شده - P 2 O 5 و P 2 O 3 نوشته می شود. ساختار این اکسیدها آرایش چهار وجهی اتم های فسفر را حفظ می کند.
اکسید فسفر(III) P 4 O 6 یک توده کریستالی مومی است که در دمای 22.5 درجه سانتیگراد ذوب می شود و به مایعی بی رنگ تبدیل می شود. سمی
هنگامی که در آب سرد حل می شود، اسید فسفر تشکیل می دهد:
P 4 O 6 + 6H 2 O \u003d 4H 3 PO 3،
و هنگام واکنش با قلیاها، نمک های مربوطه (فسفیت ها).
عامل کاهنده قوی هنگام تعامل با اکسیژن، به P 4 O 10 اکسید می شود.
اکسید فسفر (III) از اکسیداسیون فسفر سفید در غیاب اکسیژن به دست می آید.
اکسید فسفر(V) P 4 O 10 - پودر کریستالی سفید. دمای تصعید 36 درجه سانتی گراد است. چندین اصلاح دارد که یکی از آنها (به اصطلاح فرار) دارای ترکیب P 4 O 10 است. شبکه کریستالی این اصلاح از مولکول های P 4 O 10 تشکیل شده است که توسط نیروهای بین مولکولی ضعیف به هم متصل شده اند، که به راحتی در هنگام گرم شدن شکسته می شوند. از این رو نوسانات این تنوع است. سایر اصلاحات پلیمری هستند. آنها توسط لایه های بی نهایت چهار وجهی PO 4 تشکیل شده اند.
هنگامی که P 4 O 10 با آب برهمکنش می کند، اسید فسفریک تشکیل می شود:
P 4 O 10 + 6H 2 O \u003d 4H 3 PO 4.
به عنوان یک اکسید اسیدی، P 4 O 10 با اکسیدهای بازی و هیدروکسیدها واکنش می دهد.
در طول اکسیداسیون فسفر در دمای بالا در اکسیژن اضافی (هوای خشک) تشکیل می شود.
اکسید فسفر (V) به دلیل خاصیت رطوبت سنجی استثنایی در فناوری آزمایشگاهی و صنعتی به عنوان عامل خشک کننده و آبگیری استفاده می شود. در اثر خشک کردن خود، از همه مواد دیگر پیشی می گیرد. آب متصل به مواد شیمیایی از اسید پرکلریک بی آب با تشکیل انیدرید آن حذف می شود:
4HClO 4 + P 4 O 10 \u003d (HPO 3) 4 + 2Cl 2 O 7.
2.2 اسیدها و نمک های آنها
ولی) اسید فسفر H3PO3. اسید فسفر بی آب H 3 PO 3 بلورهایی با چگالی 1.65 گرم بر سانتی متر مکعب تشکیل می دهد که در دمای 74 درجه سانتی گراد ذوب می شود.
فرمول ساختاری:
.هنگامی که H 3 RO 3 بی آب گرم می شود، یک واکنش عدم تناسب (خود اکسیداسیون - خود بازیابی) رخ می دهد:
4H 3 PO 3 \u003d PH 3 + 3H 3 PO 4.
نمک اسید فسفر - فسفیت ها. به عنوان مثال، K 3 PO 3 (فسفیت پتاسیم) یا Mg 3 (PO 3) 2 (فسفیت منیزیم).
اسید فسفر H 3 RO 3 با حل کردن اکسید فسفر (III) در آب یا با هیدرولیز کلرید فسفر (III) РCl 3 به دست می آید:
РCl 3 + 3H 2 O \u003d H 3 PO 3 + 3HCl.
ب) اسید فسفریک (اسید اورتوفسفریک)H3PO4.
اسید فسفریک بی آب یک بلور شفاف سبک است که در هوا در دمای اتاق رقیق می شود. نقطه ذوب 42.35 درجه سانتیگراد. اسید فسفریک با آب محلول هایی با هر غلظتی تشکیل می دهد.
