Սև ֆոսֆոր. Ֆոսֆոր՝ ատոմային կառուցվածք, քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ
(առաջին էլեկտրոն)
(ըստ Պաուլինգի)
| Պ | 15 |
| 30,973762 | |
| 3s 2 3p 3 | |
| Ֆոսֆոր | |
Ֆոսֆոր- երկրակեղևի ամենատարածված տարրերից է, որի պարունակությունը կազմում է զանգվածի 0,08-0,09%-ը։ Ազատ վիճակում չի առաջանում բարձր քիմիական ակտիվության պատճառով։ Ձևավորում է մոտ 190 միներալ, որոնցից կարևորագույններն են ապատիտ Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH) ֆոսֆորիտ Ca 3 (PO 4) 2 և այլն։ Ֆոսֆորը հանդիպում է կանաչ բույսերի բոլոր մասերում, ավելի շատ՝ մրգերում և սերմերում (տես ֆոսֆոլիպիդներ)։ Պարունակվում է կենդանիների հյուսվածքներում, այն սպիտակուցների և այլ էական օրգանական միացությունների (ATP) մի մասն է, կյանքի տարր է։
Պատմություն
Ֆոսֆորհայտնաբերել է համբուրգյան ալքիմիկոս Հենիգ Բրենդը 1669 թվականին։ Ինչպես մյուս ալքիմիկոսները, Բրենդը փորձեց գտնել կյանքի էլիքսիրը կամ փիլիսոփայական քարը և ստացավ լուսավոր նյութ։
Որոշ ժամանակ անց ֆոսֆորը ստացավ մեկ այլ գերմանացի քիմիկոս Յոհան Կունկելը:
Անկախ Բրենդից և Կունկելից, ֆոսֆորը ստացել է Ռ. Բոյլը, ով այն նկարագրել է 1680 թվականի հոկտեմբերի 14-ին թվագրված և 1693 թվականին հրապարակված «Մարդու մեզից ֆոսֆորի պատրաստման մեթոդ» հոդվածում։
Ֆոսֆորի արտադրության բարելավված մեթոդը հրապարակվել է 1743 թվականին Անդրեաս Մարգգրաֆի կողմից։
Կան ապացույցներ, որ արաբ ալքիմիկոսները դեռևս XII դարում կարողացել են ֆոսֆոր ստանալ։
անվան ծագումը
Ստանալով
- 4P + 5O 2 → 2P 2 O 5 (ավելորդ թթվածնով),
- 4P + 3O 2 → 2P 2 O 3 (դանդաղ օքսիդացումով կամ թթվածնի պակասով):
Փոխազդում է բազմաթիվ պարզ նյութերի հետ՝ հալոգեններ, ծծումբ, որոշ մետաղներ՝ ցուցադրելով օքսիդացնող և վերականգնող հատկություններ՝ ալկալիներ։
Ալկալիների լուծույթներում անհամաչափությունը տեղի է ունենում ավելի մեծ չափով.
- 4P + 3KOH + 3H 2 O → PH 3 + 3KH 2 PO 2:
Վերականգնողական հատկություններ
Ուժեղ օքսիդանտները ֆոսֆորը վերածում են ֆոսֆորաթթվի.
- 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:
Օքսիդացման ռեակցիան տեղի է ունենում նաև լուցկի վառելիս: Բերտոլեի աղը հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ.
- 6P + 5KClO 3 → 5KCl + 3P 2 O 5
Դիմում
Ֆոսֆորը ամենակարևոր կենսագեն տարրն է և միևնույն ժամանակ լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության մեջ։ Լուցկիների արտադրության մեջ օգտագործվում է կարմիր ֆոսֆոր։ Մանր մանրացված ապակու և սոսինձի հետ քսում են տուփի կողքին։ Երբ քսում են լուցկու գլուխը, որը պարունակում է կալիումի քլորատ և ծծումբ, տեղի է ունենում բռնկում։
Տարրական ֆոսֆոր
Թերևս ֆոսֆորի առաջին հատկությունը, որը մարդը դրել է իր ծառայությանը, դյուրավառությունն է։ Ֆոսֆորի դյուրավառությունը շատ բարձր է և կախված է ալոտրոպ մոդիֆիկացիայից:
Ամենաակտիվ քիմիական, թունավոր և դյուրավառ սպիտակ («դեղին») ֆոսֆորը, հետևաբար այն շատ հաճախ օգտագործվում է (հրկիզվող ռումբերում և այլն):
Կարմիր ֆոսֆորը արդյունաբերության կողմից արտադրվող և սպառվող հիմնական փոփոխությունն է: Այն օգտագործվում է լուցկիների, պայթուցիկ նյութերի, հրկիզվող միացությունների, վառելիքի, ինչպես նաև ծայրահեղ ճնշման քսանյութերի արտադրության մեջ՝ որպես շիկացած լամպերի արտադրության մեջ:
Կենդանի բջիջներում ֆոսֆորը առկա է օրթո- և պիրոֆոսֆորական թթուների տեսքով, այն նուկլեոտիդների, նուկլեինաթթուների, ֆոսֆոպրոտեինների, ֆոսֆոլիպիդների, կոֆերմենտների և ֆերմենտների մի մասն է։ Մարդու ոսկորները կազմված են հիդրօքսիլապատիտ 3Ca 3 (PO 4) 3 · CaF 2: Ատամի էմալը պարունակում է ֆտորապատիտ: Մարդու և կենդանիների մարմնում ֆոսֆորի միացությունների փոխակերպման մեջ հիմնական դերը խաղում է լյարդը: Ֆոսֆորի միացությունների փոխանակումը կարգավորվում է հորմոններով և վիտամին D-ով։ Մարդու օրական ֆոսֆորի կարիքը 800-1500 մգ է։ Օրգանիզմում ֆոսֆորի պակասի դեպքում զարգանում են ոսկրային տարբեր հիվանդություններ։
Տարրական ֆոսֆորի թունաբանություն
Կարմիր ֆոսֆորգործնականում ոչ թունավոր: Կարմիր ֆոսֆորի փոշին, մտնելով թոքեր, առաջացնում է թոքաբորբ քրոնիկական գործողությամբ:
Սպիտակ ֆոսֆոր Օդում ֆոսֆորի գոլորշիների կոնցենտրացիայի առավելագույն սահմանաչափը 0,03 մգ/մ³ է:
Ֆոսֆորի միացությունների տոքսիկոլոգիա
Ֆոսֆորի որոշ միացություններ (ֆոսֆին) խիստ թունավոր են։ Քիմիական պատերազմի նյութերը՝ սարինը, սոմանը և նախիրը ֆոսֆորի միացություններ են։
Էջ 1
Կարմիր ֆոսֆորն ունի 2 20 տեսակարար կշիռ; հալվում է 43 ատմ ճնշման տակ 590 C ջերմաստիճանում։
Կարմիր ֆոսֆորն ակտիվորեն փոխազդում է հեղուկ ամոնիակում գտնվող ալկալային մետաղների հետ՝ առաջացնելով պոլիմերացման տարբեր աստիճանի ալկալի մետաղների ֆոսֆիդներ՝ կախված ռեակցիայի մեջ ընդունված ֆոսֆորի և ալկալի մետաղի հարաբերակցությունից: Հետագայում ալկիլ հալոգենիդների ավելացումը ռեակցիայի խառնուրդին հանգեցնում է համապատասխան ֆոսֆինների կամ պոլիֆոսֆինների առաջացմանը, իսկ VI խմբի տարրերի նույն ռեակցիայի խառնուրդի վրա լրացուցիչ գործողությամբ առաջանում են ֆոսֆորի հնգավալենտ ածանցյալներ։
Կարմիր ֆոսֆորը ստացվում է սպիտակ ֆոսֆորը տաքացնելով 280 - 340 առանց օդի: Դա փոշի է։ Կարմիր ֆոսֆորը, ի տարբերություն սպիտակի, թունավոր չէ։
Կարմիր ֆոսֆորը ստացվում է սպիտակ ֆոսֆորը երկար ժամանակ տաքացնելով 280 - 340 C ջերմաստիճանում՝ առանց օդի մուտքի։ Այն մուգ բոսորագույն փոշի է, չի լուծվում ջրում և ածխածնի դիսուլֆիդում։ Կարմիր ֆոսֆորը քիմիապես ավելի քիչ ակտիվ է, քան սպիտակ ֆոսֆորը: Այն բռնկվում է միայն մոտ 260 C ջերմաստիճանում։
Կարմիր ֆոսֆորը ստացվում է սպիտակ թթվածինը տաքացնելով առանց մուտքի 280 - 340 C: Օդում այն բռնկվում է 240 C ջերմաստիճանում, անլուծելի է ածխածնի դիսուլֆիդում, ավելի քիչ ռեակտիվ, քան սպիտակ ֆոսֆորը:
Կարմիր ֆոսֆորը շատ առումներով տարբերվում է սպիտակ ֆոսֆորից: Այն ավելի քիչ թունավոր է, քան սպիտակ ֆոսֆորը, այն շատ դանդաղ է օքսիդանում օդում, չի փայլում մթության մեջ և չի լուծվում ածխածնի դիսուլֆիդում։ Ուժեղ ջեռուցմամբ կարմիր ֆոսֆորը վեհանում է, իսկ նրա գոլորշիները խտանալիս տալիս են սպիտակ ֆոսֆոր։
Կարմիր ֆոսֆորն ունակ է նույն քիմիական ռեակցիաներին, ինչ սպիտակ ֆոսֆորը, բայց կարմիր ֆոսֆորի հետ ռեակցիաները շատ ավելի դանդաղ են, քան սպիտակ ֆոսֆորի հետ:
Կարմիր ֆոսֆորն ունի տարբեր հատկություններ, քան սպիտակը, և նրա քիմիական ակտիվությունը շատ ավելի քիչ է, հետևաբար օդում ինքնաբռնկվում է։ Կարմիր ֆոսֆորը չի լուծվում ածխածնի դիսուլֆիդի և եթերի մեջ։
Կարմիր ֆոսֆորը ստացվում է սպիտակ ֆոսֆորից 280 - 300 C ջերմաստիճանում առանց օդի երկարատև տաքացման միջոցով: Նրա բյուրեղային ցանցը ատոմային է, չի լուծվում օրգանական լուծիչներում, թունավոր չէ: Պահպանեք այն սերտորեն փակ տարայի մեջ:
Կարմիր ֆոսֆորը գործնականում չի օքսիդանում օդում և բռնկվում է միայն 250 C-ից բարձր ջերմաստիճանում։
Փարիզի գրադարանում կա ալքիմիայի վերաբերյալ ձեռագիր, որը նկարագրում է ֆոսֆորի հայտնաբերում... Փաստաթղթի համաձայն՝ Ալհիդ Բահիլն առաջինն էր, ով մեկուսացրեց տարերքն իր մաքուր տեսքով:
Նա ապրել է 12-րդ դարում։ Ֆոսֆորմարդը ստացել է մեզը կրաքարով թորելով և. Ալքիմիկոսը լուսաշող նյութն անվանել է էսկարբուկլ։ Տարրի ներկայիս անվանումը տվել է Հենինգ Բրենդը։
Նա միավորել է հունարեն «լույս» և «ես կրում եմ» բառերը։ Գերմանացին առանձնացրեց սպիտակ ֆոսֆոր 1669 թվականին՝ փաստելով իր վաստակը, ելույթ ունենալով գիտական հանրության հետ։
Հենինգ Բրենդը, ինչպես և Ալհիդ Բահիլը, օգտագործել է գոլորշիացված մեզը, սակայն այն տաքացրել է սպիտակ ավազով։ 17-րդ դարում և 12-րդ դարում ստացված նյութի փայլը հրաշք էր թվում։ Ժամանակակիցներն ունեն ֆիզիկական ֆոսֆորի հատկություններըայլ տեսք.
Ֆոսֆորի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները
Տարր ֆոսֆորփայլում է օքսիդացման գործընթացների պատճառով: Թթվածնի հետ փոխազդեցությունը արագ է, հնարավոր է ինքնաբռնկում։
Քիմիական էներգիայի արագ և առատ արտազատումը հանգեցնում է դրա վերածմանը լուսային էներգիայի: Գործընթացը տեղի է ունենում նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում:
Սա է փայլի գաղտնիքը ֆոսֆոր. ԹթվածինԱմենահեշտ արձագանքում է սպիտակ տարրի փոփոխմանը: Այն կարելի է շփոթել մոմի, մոմի պարաֆինի հետ։ Նյութը հալվում է արդեն 44 աստիճան Ցելսիուսում։
Ֆոսֆորի հատկություններըսպիտակ գույնը տարբերվում է այլ տարրերի փոփոխությունների հատկություններից: Դրանք, օրինակ, ոչ թունավոր են։
Անգույն ֆոսֆորը թունավոր է և ջրի մեջ չլուծվող։ Այն, որպես կանոն, արգելափակված է փոշու օքսիդացումից։ Առանց ջրի հետ արձագանքելու, սպիտակ ֆոսֆորհեշտությամբ լուծվում է օրգանական նյութերում, օրինակ՝ ածխածնի դիսուլֆիդում։
Առաջին փոփոխության մեջ նյութ ֆոսֆորնվազագույն խիտ. Մեկ խորանարդ մետրում կա ընդամենը 1800 գրամ: Ընդ որում, մարդկանց համար մահացու չափաբաժինը կազմում է ընդամենը 0,1 գրամ։
Նույնիսկ ավելի թունավոր դեղին ֆոսֆոր... Իրականում դա մի տեսակ սպիտակ է, բայց ոչ զտված։ Նյութի խտությունը նույնն է, դյուրավառությունը՝ նույնը։
Հալման կետը մի փոքր ավելի ցածր է՝ 34 աստիճան։ Տարրը եռում է 280 Ցելսիուսում։ Աղտոտվածության պատճառով այրման ժամանակ թանձր ծուխ է արտանետվում։ Դեղին ֆոսֆորը, ինչպես սպիտակը, չի արձագանքում ջրի հետ:
Դեռ կա կարմիր ֆոսֆոր... Առաջին անգամ այն ստացվել է 1847 թվականին։ Ավստրիացի քիմիկոս Շրյոթերը տարրի սպիտակ մոդիֆիկացիան տաքացրել է մինչև 500 աստիճան ածխածնի երկօքսիդի մթնոլորտում:
Ռեակցիան իրականացվել է փակ կոլբայի մեջ: Ստացված ֆոսֆորի տեսակը պարզվեց, որ թերմոդինամիկորեն կայուն է։ Նյութը լուծվում է միայն որոշ հալած մետաղների մեջ:
Բոցավառվել ֆոսֆորի ատոմկարող է միայն այն ժամանակ, երբ մթնոլորտը տաքանում է մինչև 250 աստիճան Ցելսիուս: Այլընտրանքը ակտիվ շփումն է կամ կոշտ ազդեցությունը:
Կարմիր ֆոսֆորի գույնը ոչ միայն կարմիր է, այլև մանուշակագույն: Փայլ չկա։ Թունավորությունը նույնպես գրեթե բացակայում է։ Տարրի կարմիր մոդիֆիկացիայի թունավոր ազդեցությունը նվազագույն է: Հետեւաբար, դա կարմիր ֆոսֆորն է, որը լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ:
Նախավերջին տարրի փոփոխությունը սև է: 1914 թվականին ձեռք բերված ամենակայունն է։ Նյութը մետաղական փայլ ունի։ Սև ֆոսֆորի մակերեսը փայլուն է, նման է.
Մոդիֆիկացիան չի ենթարկվում որևէ լուծիչի, այն բռնկվում է միայն մինչև 400 աստիճան տաքացված մթնոլորտում: Ֆոսֆորի զանգվածսևն ամենամեծն է, ինչպես նաև խտությունը: Նյութը սպիտակից «ծնվում է» 13000 մթնոլորտ ճնշման տակ։
Եթե ճնշումը հասցվում է ծայրահեղ բարձր, հայտնվում է տարրի վերջին՝ մետաղական փոփոխությունը։ Նրա խտությունը հասնում է գրեթե 4 գրամի մեկ խորանարդ սանտիմետրի համար։ Ֆոսֆորի բանաձեւչի փոխվում, բայց բյուրեղյա վանդակը փոխակերպվում է: Այն դառնում է խորանարդ: Նյութը սկսում է էլեկտրական հոսանք վարել։
Ֆոսֆորի օգտագործումը
Ֆոսֆորի օքսիդծառայում է որպես ծուխ առաջացնող նյութ։ Երբ բռնկվում է, տարրի դեղին ձևափոխումը ստեղծում է հաստ շղարշ, որը հարմար է պաշտպանական արդյունաբերության մեջ:
Մասնավորապես, ֆոսֆոր է ավելացվում հետագծային փամփուշտին: Նրանց հետևում թողնելով ծխագույն հետք՝ նրանք թույլ են տալիս հարմարեցնել հաղորդագրությունների ուղղությունն ու ճշգրտությունը։ «Ճանապարհը» պահպանվում է մեկ կիլոմետր։
Ռազմարդյունաբերության մեջ ֆոսֆորը տեղ է գտել, ինչպես բռնկիչը։ Այս դերում տարրը գործում է նաև խաղաղ նպատակներով։ Այսպիսով, կարմիր մոդիֆիկացիան օգտագործվում է լուցկիների արտադրության մեջ։ Դրանք քսվում են գոլորշու միջոցով ֆոսֆոր-ծծումբ, այսինքն՝ 15-րդ տարրի սուլֆիդ։
Պլաստիկացուցիչների արտադրության համար անհրաժեշտ է ֆոսֆորի քլորիդ: Այսպես են կոչվում հավելումները, որոնք բարձրացնում են պլաստմասսաների և այլ պոլիմերների պլաստիկությունը։ Քլորիդը նույնպես գնում է ֆերմերների կողմից։ Նրանք նյութը խառնում են միջատասպանների հետ։
Դրանք օգտագործվում են դաշտերում վնասատուների, մասնավորապես միջատների ոչնչացման համար։ Ծառատունկը սրսկվում է թունաքիմիկատներով։ Նրանք արդեն զուգերգ ունեն կալցիում-ֆոսֆորկամ ֆոսֆիդներ:
Եթե միջատներին սպանում են ֆոսֆորային խառնուրդների օգնությամբ, ապա բույսերը աճեցնում են։ Այսպիսով, զույգեր ազոտ-ֆոսֆորև կալիումի ֆոսֆոր- պարարտանյութերի կանոնավորները. 15-րդ տարրը սնուցում է տնկարկները, արագացնում դրանց զարգացումը, բարձրացնում արտադրողականությունը։ Ֆոսֆորը նույնպես անհրաժեշտ է մարդկանց։
Ոսկորներում, նուկլեինաթթուների շղթաներում, սպիտակուցներում այն թաքնված է մոտ 800 գրամ։ Իզուր չէ, որ տարրը սկզբում ստացվել է մեզի թորման միջոցով։ Օրգանիզմի պաշարները պահանջում են օրական 1,2-1,5 գրամ համալրում։ Նրանք գալիս են ծովամթերքով, հատիկաընդեղենով, պանիրով և հացով։
Ֆոսֆորի թթուներապրանքներին ավելացված և արհեստականորեն: Ինչի համար? Նոսրացված ֆոսֆորական թթուն ծառայում է որպես օշարակների, մարմելադների և գազավորված ըմպելիքների համը ուժեղացնող միջոց: Եթե արտադրանքի մեջ նշված է E338, ապա խոսքը պարբերական համակարգի 15-րդ տարրի մասնակցությամբ միացության մասին է։
Ֆոսֆորի օգտագործումըբնությունը դա չէր կապում իր փայլի հետ: Մարդը, մյուս կողմից, կենտրոնացել է այս սեփականության վրա: Այսպիսով, տարրի պաշարների առյուծի բաժինը բաժին է ընկնում ներկերի արտադրությանը։ Մեքենաների համար նախատեսված կոմպոզիցիաները նույնպես պաշտպանում են դրանք կոռոզիայից: Հորինել է ներկեր և փայլուն մակերեսների համար։ Կան փայտի, բետոնի, պլաստիկի տարբերակներ։
Շատ սինթետիկ լվացող միջոցներ չեն կարող անել առանց 15-րդ տարրի: Դրանք պարունակում են մագնեզիում. Ֆոսֆորկապում է իր իոնները:
Հակառակ դեպքում, ձեւակերպումների արդյունավետությունը նվազում է: Առանց 15-րդ տարրի որոշ պողպատների որակը նույնպես նվազում է։ Նրանց հիմքն է երկաթ. Ֆոսֆոր- միայն.
Հավելումը մեծացնում է համաձուլվածքի ուժը: Ցածր լեգիրված պողպատներում ֆոսֆորն անհրաժեշտ է բեռնաթափումը հեշտացնելու և կոռոզիոն դիմադրությունը բարձրացնելու համար:
Ֆոսֆորի արդյունահանում
Պարբերական աղյուսակում ֆոսֆորը 15-րդն է, իսկ Երկրի վրա տարածվածությամբ՝ 11-րդը։ Այս նյութը հազվադեպ չէ մոլորակից դուրս: Այսպիսով, երկնաքարերը պարունակում են 0,02-ից մինչև 0,94% ֆոսֆոր: Այն հայտնաբերվել է նաև Լուսնից վերցված հողի նմուշներում։
Տարրի ցամաքային ներկայացուցիչներ՝ բնության կողմից դրա հիման վրա ստեղծված 200 միներալներ։ Ֆոսֆորն իր մաքուր տեսքով չի հայտնաբերվում: Նույնիսկ լիթոսֆերայում այն ներկայացված է օրթոֆոսվատով, այսինքն՝ օքսիդացված է ամենաբարձր աստիճանով։
Մաքուր տարրը մեկուսացնելու համար արդյունաբերողները աշխատում են կալցիումի ֆոսֆատով։ Ստացվում է ֆոսֆորիտներից և վտորապատիտներից։ Սրանք 15-րդ տարրով ամենահարուստ 2 հանքանյութերն են։ Կրճատման ռեակցիայից հետո մնում է 100% ֆոսֆոր։
Կոկը, այսինքն՝ ածխածինը, գործում է որպես վերականգնող նյութ։ Միեւնույն ժամանակ, կալցիումը կապված է ավազի հետ: Այս ամենը կատարվում է էլեկտրական վառարանների մասնագետների կողմից: Այսինքն՝ ֆոսֆորի արտազատման գործընթացը էլեկտրաջերմային է։
Այդպիսին է սպիտակ կամ դեղին ֆոսֆորի արտադրությունը։ Ամեն ինչ կախված է մաքրման աստիճանից։ Ինչ պետք է արվի արտադրանքը կարմիր, սև, մետաղական փոփոխությունների վերածելու համար, նկարագրված է «Տարրի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները» գլխում:
Ֆոսֆորի գինը
Կան ֆիրմաներ և խանութներ, որոնք մասնագիտացած են քիմիական հումքի մատակարարման մեջ։ Ֆոսֆորը սովորաբար առաջարկվում է 500 գրամ և կիլոգրամանոց տուփերով: 1000 գրամ կշռող կարմիր մոդիֆիկացիայի համար նրանք խնդրում են մոտ 2000 ռուբլի։
Սպիտակ ֆոսֆորն ավելի քիչ է առաջարկվում և մոտ 30-40%-ով ավելի էժան է։ Գունավոր և մետաղական մոդիֆիկացիաները թանկ են և վաճառվում են, որպես կանոն, մեծ արտադրական ձեռնարկությունների միջոցով պատվիրելու համար։
Դեղին ֆոսֆոր
Չմշակված սպիտակ ֆոսֆորը սովորաբար կոչվում է «դեղին ֆոսֆոր»: Բարձր թունավոր (MPC մթնոլորտային օդում 0,0005 մգ/մ³), դյուրավառ բյուրեղային նյութ բաց դեղինից մինչև մուգ շագանակագույն գույն: Այն չի լուծվում ջրում, հեշտությամբ օքսիդանում է օդում և ինքնաբուխ բռնկվում։ Այրվում է շլացուցիչ վառ կանաչ բոցով, արձակելով թանձր սպիտակ ծուխ: Չնայած այն հանգամանքին, որ ֆոսֆորի և ջրի ռեակցիայի արդյունքում
4P + 6H 2 O> PH 3 + 3H 3 PO 2
Արտազատվում է թունավոր գազ ֆոսֆին (PH 3), մեծ քանակությամբ ջուր կամ պղնձի սուլֆատի լուծույթ (CuSO 4) օգտագործվում է ֆոսֆորի մարման համար, մարելուց հետո ֆոսֆորը ծածկվում է թաց ավազով։ Ինքնաբուխ այրումը կանխելու համար դեղին ֆոսֆորը պահվում և տեղափոխվում է ջրի շերտի տակ (կալցիումի քլորիդի լուծույթ):
Կարմիր ֆոսֆոր
Կարմիր ֆոսֆորը, որը նաև կոչվում է մանուշակագույն ֆոսֆոր, տարրական ֆոսֆորի ավելի թերմոդինամիկական կայուն փոփոխությունն է: Այն առաջին անգամ ստացվել է 1847 թվականին՝ սպիտակ ֆոսֆորը տաքացնելով 500 ° C ջերմաստիճանում ածխածնի մոնօքսիդի (CO) մթնոլորտում՝ կնքված ապակե ամպուլայում:
Կարմիր ֆոսֆորը հնարավոր է լուծել միայն որոշ հալված մետաղների մեջ (կապար և բիսմուտ), որը երբեմն օգտագործում են նրա խոշոր բյուրեղները ստանալու համար։ Այն անլուծելի է ջրում, ինչպես նաև բենզոլում, ածխածնի դիսուլֆիդում և այլն, մենք կլուծենք ֆոսֆորի տրիբրոմիդում։ Սուբլիմացիայի ջերմաստիճանում կարմիր ֆոսֆորը վերածվում է գոլորշու, որը սառչելուց առաջանում է հիմնականում սպիտակ ֆոսֆոր։
Սև ֆոսֆոր
Սև ֆոսֆորը տարրական ֆոսֆորի ամենակայուն թերմոդինամիկական և քիմիապես ամենաքիչ ակտիվ ձևն է: Առաջին անգամ սև ֆոսֆորը ստացվել է 1914 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Պ.Ու. Բրիջմենը պատրաստված է սպիտակ ֆոսֆորից՝ բարձր (2690 կգ/մ3) խտությամբ սև փայլուն բյուրեղների տեսքով։
Սև ֆոսֆորը մետաղական փայլով սև նյութ է, դիպչելիս յուղոտ և շատ նման է գրաֆիտին և ամբողջովին լուծելի ջրի կամ օրգանական լուծիչների մեջ:
Մետաղական ֆոսֆոր
8,3 × 10 10 Pa-ում սև ֆոսֆորն անցնում է նոր, նույնիսկ ավելի խիտ և իներտ մետաղական փուլ՝ 3,56 գ/սմ3 խտությամբ, իսկ ճնշման հետագա աճով մինչև 1,25 × 10 11 Պա, այն դառնում է ավելի խիտ և ձեռք է բերում խորանարդ բյուրեղյա վանդակ, միևնույն ժամանակ, դրա խտությունը մեծանում է մինչև 3,83 գ/սմ3: Մետաղական ֆոսֆորը շատ լավ անցկացնում է էլեկտրական հոսանքը:
Ֆոսֆոր և դրա միացություններ
Ներածություն
Գլուխ I. Ֆոսֆորը որպես տարր և որպես պարզ նյութ
1.1. Ֆոսֆոր բնության մեջ
1.2. Ֆիզիկական հատկություններ
1.3. Քիմիական հատկություններ
1.4. Ստանալով
1.5. Դիմում
Գլուխ II. Ֆոսֆորի միացություններ
2.1. Օքսիդներ
2.2. Թթուներ և դրանց աղեր
2.3. Ֆոսֆին
Գլուխ III. Ֆոսֆատ պարարտանյութեր
Եզրակացություն
Մատենագիտական ցանկ
Ներածություն
Ֆոսֆոր (լատիներեն Phosphorus) P Մենդելեևի 15 ատոմային թվի պարբերական համակարգի V խմբի քիմիական տարր է, ատոմային զանգվածը՝ 30,973762 (4)։ Դիտարկենք ֆոսֆորի ատոմի կառուցվածքը: Ֆոսֆորի ատոմի արտաքին էներգիայի մակարդակում հինգ էլեկտրոն կա: Գրաֆիկորեն այն ունի հետևյալ տեսքը.1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 3 3դ 0
1699 թ.-ին համբուրգյան ալքիմիկոս Հ. Բրենդը, փնտրելով «փիլիսոփայական քար», որը ենթադրաբար ընդունակ է ոսկու վերածել հիմնական մետաղները, երբ մեզը գոլորշիացնելով ածուխով և ավազով, առանձնացրել է սպիտակ մոմածածկ նյութ, որը կարող է փայլել:
«Ֆոսֆոր» անվանումը գալիս է հունարենից։ «Ֆոս»՝ լույս և «ֆորոս»՝ կրող։ Ռուսաստանում «ֆոսֆոր» տերմինը ներմուծվել է 1746 թվականին Մ.Վ. Լոմոնոսովը.
Ֆոսֆորի հիմնական միացությունները ներառում են օքսիդները, թթուները և դրանց աղերը (ֆոսֆատներ, երկջրածնային ֆոսֆատներ, ջրածնային ֆոսֆատներ, ֆոսֆիդներ, ֆոսֆիտներ):
Պարարտանյութերը պարունակում են մեծ քանակությամբ ֆոսֆոր պարունակող նյութեր։ Նման պարարտանյութերը կոչվում են ֆոսֆորային պարարտանյութեր:
Գլուխ Ի Ֆոսֆորը որպես տարր և որպես պարզ նյութ
1.1 Ֆոսֆոր բնության մեջ
Ֆոսֆորը ընդհանուր տարրերից է։ Երկրակեղևի ընդհանուր պարունակությունը կազմում է մոտ 0,08%: Իր հեշտ օքսիդացման շնորհիվ ֆոսֆորը բնության մեջ հանդիպում է միայն միացությունների տեսքով։ Ֆոսֆորի հիմնական միներալներն են ֆոսֆորիտները և ապատիտները, վերջիններից առավել տարածված է ֆտորապատիտ 3Ca 3 (PO 4) 2 CaF 2: Ֆոսֆորիտները տարածված են Ուրալում, Վոլգայի մարզում, Սիբիրում, Ղազախստանում, Էստոնիայում, Բելառուսում։ Ապատիտի ամենամեծ հանքավայրերը գտնվում են Կոլա թերակղզում։
Ֆոսֆորը կենդանի օրգանիզմների հիմնական տարրն է։ Այն հայտնաբերված է ոսկորներում, մկաններում, ուղեղի հյուսվածքներում և նյարդերում։ ATP-ի մոլեկուլները կառուցված են ֆոսֆորից՝ ադենոզին տրիֆոսֆորական թթվից (ATP-ն էներգիայի կոլեկցիոներ և կրող է): Հասուն մարդու օրգանիզմը պարունակում է միջինը մոտ 4,5 կգ ֆոսֆոր՝ հիմնականում կալցիումի հետ համատեղ։
Ֆոսֆորը հանդիպում է նաև բույսերում։
Բնական ֆոսֆորը բաղկացած է միայն մեկ կայուն իզոտոպից՝ 31 R: Այսօր հայտնի են ֆոսֆորի վեց ռադիոակտիվ իզոտոպներ:
1.2 Ֆիզիկական հատկություններ
Ֆոսֆորն ունի մի քանի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ՝ սպիտակ, կարմիր, սև, շագանակագույն, մանուշակագույն ֆոսֆոր և այլն։ Դրանցից առաջին երեքն ամենաշատ ուսումնասիրվածներն են։
Սպիտակ ֆոսֆոր- անգույն, դեղնավուն երանգով բյուրեղային նյութով, որը փայլում է մթության մեջ: Դրա խտությունը 1,83 գ / սմ 3 է: Ջրում չի լուծվում, լավ է լուծվում ածխածնի դիսուլֆիդում։ Ունի բնորոշ սխտորի հոտ։ Հալման կետը 44 ° С, ինքնայրման ջերմաստիճանը 40 ° С: Սպիտակ ֆոսֆորը օքսիդացումից պաշտպանելու համար այն մթության մեջ պահվում է ջրի տակ (լույսի տակ այն վերածվում է կարմիր ֆոսֆորի): Սառը ժամանակ սպիտակ ֆոսֆորը փխրուն է, 15 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանում այն դառնում է փափուկ և կտրվում է դանակով:
Սպիտակ ֆոսֆորի մոլեկուլներն ունեն բյուրեղյա վանդակ, որի հանգույցներում կան P 4 մոլեկուլներ քառանիստի տեսքով։
Ֆոսֆորի յուրաքանչյուր ատոմ կապվում է երեք σ-կապերով մյուս երեք ատոմներին:
Սպիտակ ֆոսֆորը թունավոր է և առաջացնում է այրվածքներ, որոնք դժվար է բուժվում:
Կարմիր ֆոսֆոր- մուգ կարմիր, առանց հոտի գույնի փոշի նյութ, չի լուծվում ջրի և ածխածնի դիսուլֆիդի մեջ, չի փայլում: Բոցավառման ջերմաստիճանը 260 ° C, խտությունը 2.3 գ / սմ 3: Կարմիր ֆոսֆորը մի քանի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների խառնուրդ է, որոնք տարբերվում են գույնով (կարմիրից մինչև մանուշակագույն): Կարմիր ֆոսֆորի հատկությունները կախված են դրա արտադրության պայմաններից։ Ոչ թունավոր:
Սև ֆոսֆորԱրտաքինով նման է գրաֆիտին, յուղոտ է դիպչելիս, ունի կիսահաղորդչային հատկություններ: Խտությունը 2,7 գ / սմ 3:
Կարմիր և սև ֆոսֆորն ունեն ատոմային բյուրեղային ցանց:
1.3 Քիմիական հատկություններ
Ֆոսֆորը ոչ մետաղ է։ Միացություններում այն սովորաբար ցուցադրում է +5 օքսիդացման աստիճան, ավելի քիչ՝ +3 և –3 (միայն ֆոսֆիդներում)։
Սպիտակ ֆոսֆորի հետ ռեակցիան ավելի հեշտ է, քան կարմիր ֆոսֆորի հետ:
I. Փոխազդեցություն պարզ նյութերի հետ:
1. Փոխազդեցություն հալոգենների հետ.
2P + 3Cl 2 = 2PCl 3 (ֆոսֆոր (III) քլորիդ),
PCl 3 + Cl 2 = PCl 5 (ֆոսֆոր (V) քլորիդ):
2. Փոխազդեցություն նեմատալների հետ.
2P + 3S = P 2 S 3 (ֆոսֆորի (III) սուլֆիդ.
3. Փոխազդեցություն մետաղների հետ.
2P + 3Ca = Ca 3 P 2 (կալցիումի ֆոսֆիդ):
4. Փոխազդեցություն թթվածնի հետ.
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 (ֆոսֆորի (V) օքսիդ, ֆոսֆորի անհիդրիդ):
II. Փոխազդեցություն բարդ նյութերի հետ.
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO:
1.4 Ստանալը
Ֆոսֆորը ստացվում է մանրացված ֆոսֆորիտներից և ապատիտներից, վերջիններս խառնվում են ածխի և ավազի հետ և կալցինացվում վառարաններում 1500 ° C ջերմաստիճանում:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2
6CaSiO 3 + P 4 + 10CO:Ֆոսֆորն արտազատվում է գոլորշիների տեսքով, որոնք խտանում են ընդունիչում ջրի տակ՝ ձևավորելով սպիտակ ֆոսֆոր։
Երբ տաքացվում է մինչև 250-300 ° C առանց օդի հասանելիության, սպիտակ ֆոսֆորը վերածվում է կարմիրի:
Սև ֆոսֆորը ստացվում է սպիտակ ֆոսֆորի երկարատև տաքացումից շատ բարձր ճնշման տակ (200 ° C և 1200 ՄՊա):
1.5 Դիմում
Կարմիր ֆոսֆորն օգտագործվում է լուցկիների արտադրության մեջ (տես նկարը)։ Այն խառնուրդի մի մասն է, որը կիրառվում է լուցկու տուփի կողքին: Լուցկու գլխիկի բաղադրության հիմնական բաղադրիչը Berthollet-ի KClO 3 աղն է։ Լուցկի գլխի շփումից տուփի տարածման դեմ ֆոսֆորի մասնիկները բոցավառվում են օդում։ Ֆոսֆորի օքսիդացման ռեակցիայի արդյունքում ջերմություն է արտանետվում, ինչը հանգեցնում է բերթոլեի աղի քայքայմանը։
KCl +.Ստացված թթվածինը նպաստում է լուցկի գլխի բռնկմանը։
Ֆոսֆորն օգտագործվում է մետաղագործության մեջ։ Այն օգտագործվում է հաղորդիչներ ստանալու համար և որոշ մետաղական նյութերի մաս է կազմում, օրինակ՝ թիթեղյա բրոնզերը։
Ֆոսֆորն օգտագործվում է նաև ֆոսֆորաթթվի և թունաքիմիկատների (դիքլորվոս, քլորոֆոս և այլն) արտադրության մեջ։
Սպիտակ ֆոսֆորն օգտագործվում է ծխի էկրաններ ստեղծելու համար, քանի որ այն սպիտակ ծուխ է արտադրում, երբ այն այրվում է:
Գլուխ II ... Ֆոսֆորի միացություններ
2.1 Օքսիդներ
Ֆոսֆորը ձևավորում է մի քանի օքսիդներ: Դրանցից ամենակարևորներն են ֆոսֆորի (V) օքսիդ P 4 O 10 և ֆոսֆորի (III) օքսիդ P 4 O 6: Հաճախ նրանց բանաձևերը գրվում են պարզեցված ձևով՝ P 2 O 5 և P 2 O 3: Այս օքսիդների կառուցվածքը պահպանում է ֆոսֆորի ատոմների քառանիստ դասավորությունը։
Ֆոսֆորի օքսիդ(III) P 4 O 6-ը մոմ բյուրեղային զանգված է, որը հալվում է 22,5 ° C ջերմաստիճանում և վերածվում անգույն հեղուկի։ Թունավոր.
Սառը ջրում լուծվելիս առաջանում է ֆոսֆորաթթու.
P 4 O 6 + 6H 2 O = 4H 3 PO 3,
իսկ ալկալիների հետ փոխազդելիս՝ համապատասխան աղերը (ֆոսֆիտներ)։
Ուժեղ նվազեցնող միջոց. Թթվածնի հետ փոխազդելիս այն օքսիդացվում է մինչև P 4 O 10։
Ֆոսֆորի (III) օքսիդը ստացվում է թթվածնի պակասով սպիտակ ֆոսֆորի օքսիդացումից։
Ֆոսֆորի օքսիդ(V) P 4 O 10-ը սպիտակ բյուրեղային փոշի է: Սուբլիմացիայի ջերմաստիճանը 36 ° C է: Այն ունի մի քանի փոփոխություններ, որոնցից մեկը (այսպես կոչված՝ ցնդող) ունի P 4 O 10 բաղադրություն։ Այս մոդիֆիկացիայի բյուրեղյա վանդակը կազմված է Р 4 О 10 մոլեկուլներից՝ փոխկապակցված թույլ միջմոլեկուլային ուժերով, որոնք տաքացնելով հեշտությամբ պոկվում են։ Այստեղից էլ այս տեսակի անկայունությունը: Այլ փոփոխությունները պոլիմերային են: Դրանք ձևավորվում են PO 4 քառատետրերի անվերջ շերտերով։
Երբ P 4 O 10-ը փոխազդում է ջրի հետ, ձևավորվում է ֆոսֆորական թթու.
P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4:
Որպես թթվային օքսիդ P 4 O 10 փոխազդում է հիմնական օքսիդների և հիդրօքսիդների հետ։
Ձևավորվում է թթվածնի ավելցուկով (չոր օդ) ֆոսֆորի բարձր ջերմաստիճանի օքսիդացման ժամանակ։
Իր բացառիկ հիգրոսկոպիկության շնորհիվ ֆոսֆորի (V) օքսիդը օգտագործվում է լաբորատոր և արդյունաբերական տեխնոլոգիաներում՝ որպես չորացնող և ջրազրկող միջոց։ Չորացնող ազդեցությամբ այն գերազանցում է մնացած բոլոր նյութերին։ Այն խլում է քիմիապես կապված ջուրը անջուր պերքլորաթթվից՝ ձևավորելով դրա անհիդրիդը.
4HClO 4 + P 4 O 10 = (HPO 3) 4 + 2Cl 2 O 7:
2.2 Թթուներ և դրանց աղեր
ա) Ֆոսֆորաթթու H 3 PO 3. Անջուր ֆոսֆորաթթու H 3 PO 3-ը ձևավորում է 1,65 գ / սմ 3 խտությամբ բյուրեղներ, որոնք հալվում են 74 ° C ջերմաստիճանում:
Կառուցվածքային բանաձև.
.Երբ անջուր H 3 PO 3-ը տաքացվում է, տեղի է ունենում անհամաչափության ռեակցիա (ինքնաօքսիդացում-ինքնավերականգնում).
4H 3 PO 3 = PH 3 + 3H 3 PO 4:
Ֆոսֆորաթթվի աղեր - ֆոսֆիտներ... Օրինակ, K 3 PO 3 (կալիումի ֆոսֆիտ) կամ Mg 3 (PO 3) 2 (մագնեզիումի ֆոսֆիտ):
Ֆոսֆորաթթու H 3 PO 3 ստացվում է ջրի մեջ ֆոսֆորի (III) օքսիդը լուծելու կամ ֆոսֆորի (III) քլորիդի РCl 3 հիդրոլիզի միջոցով:
РCl 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HCl:
բ) Ֆոսֆորական թթու (օրթոֆոսֆորական թթու) H 3 PO 4.
Անջուր ֆոսֆորաթթուն թեթեւ թափանցիկ բյուրեղ է, որը տարածվում է օդում սենյակային ջերմաստիճանում: Հալման կետը 42,35 ° C: Ջրի հետ ֆոսֆորաթթուն ձևավորում է ցանկացած կոնցենտրացիայի լուծույթներ։
