Postoje tri klase složenih neorganskih jedinjenja: oksidi, hidroksidi (koji uključuju kiseline i baze) i soli. Mnogi metali i nemetali mogu formirati okside, hidrokside, a također biti dio kiselih ostataka. Dakle, fosfor je uključen u kiselinski ostatak PO4. Postoji nekoliko varijanti fosfornog oksida. Shodno tome, postoje različiti njegovi hidroksidi koji nastaju iz ovih oksida. Najveći fosfor hidroksid je fosforna kiselina. U ovom članku ćemo razmotriti fizička i hemijska svojstva ovog elementa i njegovih spojeva, kao i govoriti o njegovoj rasprostranjenosti u prirodi i drugim zanimljivim činjenicama.
Fizička svojstva fosfora
Može postojati u raznim varijantama. Fosfor je supstanca koja se sastoji od jednog hemijskog elementa. Njegovi atomi se ne spajaju u molekule. Formula za fosfor je P. Međutim, u zavisnosti od strukture kristalne rešetke, ovaj element može postojati u obliku tri supstance.
Najčešći je bijeli fosfor - ima voštanu strukturu i visoku toksičnost. Tačka topljenja ove supstance je četrdeset četiri stepena Celzijusa, a tačka ključanja je dve stotine osamdeset stepeni. Sa datim trenjemmaterijala, vrlo brzo se zapali, pa ga seku samo stavljanjem u vodenu sredinu. Ako ga dugo zagrijavate na temperaturi od dvjesto pedeset stepeni Celzijusa, pretvara se u crveni fosfor. Ova supstanca je predstavljena u obliku smeđe-crvenog praha. Crveni fosfor, za razliku od bijelog, nije otrovan.
Najstabilniji oblik postojanja ovog elementa može se nazvati crnim fosforom, koji je po nekim vanjskim karakteristikama sličan metalu: ima osebujan sjaj, ima visoku tvrdoću, električnu i toplotnu provodljivost.
Sa stanovišta hemije
Fosfor je hemijski element koji se nalazi u petoj grupi i trećem periodu periodnog sistema. Iz ovoga možemo zaključiti da je njegova valencija pet. Osim toga, iz periodnog sistema se može vidjeti da element fosfor ima atomsku masu od trideset jedan gram po molu. To znači da će 1 mol supstance težiti 31 jedan gram. Uzimajući u obzir hemijska svojstva fosfora, govorićemo o njegovim reakcijama sa jednostavnim i složenim jedinjenjima.
Interakcija sa jednostavnim supstancama
Prva stvar na koju morate obratiti pažnju je oksidacija fosfora. Ovo je njegova reakcija sa kiseonikom. Kao rezultat, mogu se formirati dvije različite supstance - sve će ovisiti o proporcijama ovih komponenti.
Prva opcija - četiri mola fosfora i tri mola kiseonika formiraju dva mola fosfor trioksida. Takva hemijska interakcija može se napisati koristeći sljedećejednačina: 4P + 3O2=2P2O3.
Druga opcija je formiranje četiri mola fosfora i pet mola kiseonika, dva mola fosfornog pentoksida. Ova reakcija se može izraziti pomoću sljedeće jednačine:
U obe hemijske reakcije dolazi do značajnog oslobađanja svetlosti. Osim toga, fosfor može komunicirati s jednostavnim tvarima kao što su metali, halogeni (fluor, jod, brom, klor), sumpor. Ovaj hemijski element je sposoban da ispoljava i redukciona i oksidaciona svojstva. Primjer interakcije s halogenima je hloriranje. Odvija se u dvije faze. Prvi je stvaranje dva mola fosfor triklorata iz dva mola dotičnog nemetala i tri mola hlora. Ova interakcija se može izraziti pomoću sljedeće jednačine: 2P +3Cl2=2PCl3.
Druga faza ovog procesa je dodavanje atoma hlora u već dobijeni fosfor trihlorat. Dakle, kada se ista zapremina hlora doda jednom molu potonjeg, formira se jedan mol fosfor pentaklorata. Zapisujemo jednačinu za ovu reakciju na sljedeći način: PCl3 + Cl2=PCl5.
U ovom primjeru se mogu vidjeti zakonitosti interakcije fosfora sa metalima. Ako uzmemo tri mola kalijuma i jedan mol fosfora, dobićemo jedan mol kalijum fosfida. Ova vrsta procesa se može napisati korištenjem sljedeće jednačine reakcije: 3K + P=K3R.
Interakcija sasložene supstance
Kompleksna hemijska jedinjenja sa kojima fosfor može da reaguje uključuju kiseline i soli. Hajde da opišemo redom karakteristike kontakta elementa koji se razmatra sa ovim grupama hemikalija.
fosfor i kiseline
Među svim ostalima, ističe se interakcija fosfora i azotne kiseline. Za izvođenje ovakve reakcije potrebno je uzeti sljedeće komponente: fosfor u količini od tri mola, pet mola nitratne kiseline, kao i vodu - dva mola. Kao rezultat takve hemijske interakcije dobijamo sledeće proizvode: fosfornu kiselinu i dušikov oksid. Jednačina za ovu reakciju je napisana na sljedeći način: 4 + 5NO.
fosfor i soli
Ova vrsta hemijske interakcije može se razmotriti na primeru reakcije razmatranog nemetala sa bakrovim sulfatom. Za izvođenje ovog procesa potrebno je uzeti dva mola fosfora, pet mola bakar sulfata, osam mola vode. Kao rezultat interakcije ovih supstanci, dobijamo sljedeća hemijska jedinjenja: sulfatnu kiselinu u količini od pet mola, čisti bakar - isto toliko i fosfornu kiselinu - dva mola. Ovaj proces se može zapisati u obliku sljedeće jednačine: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Dobivanje ovog nemetala
U industriji, dotična supstanca se ekstrahuje iz hemijskog jedinjenja kao što je kalcijum fosfat. Za ovoprovodi se sljedeća kemijska reakcija: navedena sol se pomiješa s pijeskom (silicijum oksid) i ugljikom u molarnim omjerima 1:3:5, kao rezultat, kalcijev silikat, fosfor i čad plin se dobijaju u molarnom omjeru od 3:2:5.
Jedinjenja fosfora i njihova svojstva
Najčešći od spojeva razmatranih nemetala je fosfor hidroksid. Može biti nekoliko vrsta ovisno o oksidu od kojeg je nastao. Fosforov hidroksid se može dobiti izvođenjem kemijske reakcije između njegovog oksida i vode. Usljed ovih reakcija nastaju različite vrste tvari. Tako se hidroksid (3) može dobiti iz trioksida, a fosfor hidroksid (5) iz pentoksida. Ove supstance imaju kisela svojstva i mogu, zauzvrat, da reaguju sa metalima, solima, bazama, itd.
Najveći fosfor hidroksid je fosforna kiselina. On je oksigenisan i tribazičan. Njegova formula je H3PO4.
Osnovna hemijska svojstva
Fosforov hidroksid, čija je formula data gore, u stanju je da reaguje i sa jednostavnim i sa složenim supstancama. Pogledajmo bliže ove procese.
Reakcije fosforne kiseline sa metalima
Kao i druga hemijska jedinjenja ove klase, fosfor hidroksid je u stanju da komunicira sa metalima. Tokom ovog procesa dolazi do reakcije pomjeranja u kojoj atomi metala istiskuju atome vodika, stvarajući tako sol i vodonik, koji se ispušta u zrak kao plin neugodnog mirisa. Da bi došlo do ove reakcijemože se realizovati, metal mora biti lociran lijevo od vodonika u elektrohemijskom nizu aktivnosti. Odnosno, supstance kao što su bakar, srebro i druge slične njima nisu u stanju da reaguju sa fosfornom kiselinom, jer zbog svoje niske hemijske aktivnosti neće moći da istisnu atome vodika iz svojih jedinjenja.
Uzmite aluminijum kao primjer. Kada se dva mola ovog elementa dodaju na dva mola fosfor hidroksida, dobijamo aluminijum fosfat i vodonik u količini od 2, odnosno 3 mola. Jednačina za ovu reakciju je napisana na sljedeći način: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interakcija sa bazama
Fosfor hidroksid, kao i mnoge druge kiseline, može ući u hemijske reakcije sa bazama. Takvi procesi se nazivaju reakcije razmjene. Kao rezultat, nastaje novi hidroksid, kao i nova kiselina. Takve reakcije se mogu odvijati samo ako je jedan od nastalih proizvoda nerastvorljiv u vodi, odnosno istaloži se, ispari kao plin, ili je voda ili vrlo slab elektrolit.
fosforna kiselina i soli
U ovom slučaju dolazi i do reakcije razmjene. Kao rezultat, možete dobiti novu kiselinu i sol. Da bi se ovakva reakcija odigrala, mora se poštovati i pravilo koje je gore opisano.
Upotreba fosfora i njegovih jedinjenja u industriji
Pre svega, jedinjenja ovog hemijskog elementa se koriste zapravljenje smjese koja se nanosi na bočnu površinu kutija šibica. Same glave šibica se takođe tretiraju mešavinom koja sadrži fosfor.
Pentoksid smatranog nemetala se široko koristi kao sušač gasa. Također se koristi u kemijskoj industriji za dobivanje fosfornog hidroksida, čija formula i svojstva su gore razmotreni. Osim toga, koristi se u proizvodnji stakla.
Fosfor hidroksid se takođe koristi u mnogim industrijama. Prije svega, koristi se u proizvodnji gnojiva. To je zbog činjenice da je fosfor jednostavno vitalan za biljke. Stoga postoji niz različitih gnojiva koja se prave na bazi spoja dotičnog nemetala. U te svrhe koriste se tvari kao što je kalcijev fosfat. Sol se koristi kao đubrivo u mlevenom obliku. Osim toga, za to se koriste obični i dvostruki superfosfat. Amofos i nitroamofos takođe mogu poslužiti kao đubrivo. Pored svega navedenog, soli ili fosfor hidroksid se koriste kao reagens za određivanje prisustva jedinjenja srebra u rastvoru. Dakle, otopini se dodaje supstanca, koja uključuje kiselinski ostatak PO4. Ako potonji sadrži soli ili srebrni hidroksid, formirat će se bogat žuti talog. Ovo je argentum fosfat, koji ima sledeću hemijsku formulu: AgNO3.
Struktura atoma fosfora
Kao što znate, svi atomi se sastoje od jezgra i elektrona koji rotirajuOko njega. Jezgro sadrži protone i neutrone. Elektroni imaju negativan naboj, protoni imaju pozitivan naboj, a neutroni nula. Redni broj fosfora u periodnom sistemu je petnaest. Iz ovoga možemo zaključiti da njegovo jezgro sadrži petnaest protona. Ako je atom neutralan, a ne jon, onda ima onoliko elektrona koliko ima i protona. Odnosno, u slučaju fosfora, ima ih petnaest.
Ako jedan od elektrona napusti svoju orbitu, atom će se pretvoriti u pozitivno nabijeni ion, odnosno kation. Ako se jedan elektron spoji, formira se negativno nabijeni jon - anjon.
U periodnom sistemu hemijskih elemenata, možete videti da fosfor pripada trećem periodu. Iz ovoga je jasno da postoje tri orbite oko jezgra, na kojima su elektroni ravnomjerno raspoređeni. Prvi ima dva, drugi osam, a treći pet.
Prevalencija u prirodi
Maseni udio fosfora u zemljinoj kori je 0,08%. To nije vrlo čest hemijski element u prirodi. Međutim, postoji čitava grupa minerala koji uključuju fosfor. To su apatiti, kao i fosforiti. Najčešći iz prve grupe je fluorapatit. Njegova hemijska formula je sljedeća: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Dolazi u prozirnim, zelenim i tirkiznim nijansama. Među fosforitima, kalcijum fosfat je najčešći, koji ima sledeću hemijsku formulu: Ca3(PO4)2. Osim toga, jedinjenja fosforanalaze se u tkivima raznih živih organizama.
Uloga fosfora i njegovih spojeva u prirodi i tijelu
Ovaj hemijski element je veoma važan za normalno funkcionisanje skoro svih organa i njihovih sistema. Prije svega, bez njega je nemoguće nesmetano funkcioniranje bubrega. Ovaj element učestvuje u metaboličkim procesima u telu. Takođe podstiče brzu regeneraciju tkiva. Bez toga se neki vitamini jednostavno ne mogu aktivirati kako bi bili korisni za tijelo – zbog čega se fosfor često dodaje gotovo svim vitaminskim preparatima kao dodatna komponenta. Osim toga, jedan je od hemijskih elemenata koji osiguravaju normalno funkcionisanje srca. On je, pored svega navedenog, uključen u proces diobe ćelija, pa je život na Zemlji nemoguć bez ovog mikroelementa.
Regulacija ravnoteže vode i soli je još jedna funkcija koju spojevi nemetala razmatrani u ovom članku obavljaju u tijelu. Osim toga, jedna je od glavnih komponenti koštanog i mišićnog tkiva. Veliki procenat se nalazi i u zubima. Između ostalog, također je vrijedno napomenuti da je fosfor uključen u osiguravanje normalnog funkcionisanja nervnog sistema. Simptomi nedostatka u organizmu predmetnog elementa u tragovima su: povećan umor, niska efikasnost, poremećaji u funkcionisanju nervnog sistema (neuroze, histerije itd.), prečeste prehlade, iscrpljenost srčanog mišića, bol u kostima i mišićima, vrlo loš apetit. Da biste izbjegli takav fenomen kao što je nedostatak fosfora u tijelu, morate znatikoja ga hrana sadrži.
Pre svega, ribu treba izdvojiti među namirnicama bogatim razmatranim hemijskim elementom. Posebno visoka koncentracija fosfora uočena je u vrstama kao što su jesetra, skuša, šur, tuna, sardina, kapelin, pollock, ljuska. Osim toga, element u tragovima o kojem se govori u ovom članku nalazi se u mesu rakova, škampi, kao iu mliječnim proizvodima kao što su svježi sir, topljeni sir i sir.
Zaključci
Fosfor, iako nije veoma čest hemijski element na planeti, od velike je važnosti i sa industrijskog i biološkog gledišta. On i njegova jedinjenja, posebno fosfor hidroksid, koriste se u proizvodnji raznih vrsta proizvoda. U članku su također opisana svojstva fosfornog hidroksida (fosforne kiseline) i karakteristike njegove interakcije s metalima, bazama i solima.
