Fosfor Fosfor di alam memperoleh sifat-sifat fosfor. Area aplikasi fosfor. Mendapatkan dan menggunakan fosfor

DEFINISI

Fosfor- elemen kelima belas dari tabel periodik. Penunjukan - P dari bahasa Latin "fosfor". Berada di periode ketiga, grup VA. Mengacu pada non-logam. Muatan inti adalah 15.

Fosfor adalah salah satu elemen yang cukup umum; kandungannya di kerak bumi sekitar 0,1% (berat). Karena fosfor mudah teroksidasi dalam keadaan bebas, itu tidak terjadi di alam.

Dari senyawa fosfor alam, yang terpenting adalah kalsium ortofosfat Ca 3 (PO 4) 2 , yang terkadang membentuk endapan besar dalam bentuk mineral fosforin. Mineral apatit juga sering ditemukan, selain mengandung Ca 3 (PO 4) 2, juga CaF 2 atau CaCl 2.

Berat atom dan molekul fosfor

DEFINISI

Berat molekul relatif suatu zat (M r) adalah angka yang menunjukkan berapa kali massa molekul tertentu lebih besar dari 1/12 massa atom karbon, dan massa atom relatif suatu unsur (A r)- berapa kali massa rata-rata atom suatu unsur kimia lebih besar dari 1/12 massa atom karbon.

Nilai berat atom dan molekul fosfor bertepatan; mereka sama dengan 30,9737.

Modifikasi alotropi dan alotropik fosfor

Fosfor membentuk beberapa modifikasi alotropik.

Fosfor putih diperoleh dalam bentuk padat dengan pendinginan cepat uap fosfor; massa jenisnya adalah 1,83 g/cm3. Dalam bentuknya yang murni, fosfor putih sama sekali tidak berwarna dan transparan (Gbr. 1). Ini rapuh dalam dingin, tetapi pada suhu di atas 15 o C menjadi lunak dan dapat dengan mudah dipotong dengan pisau.

Di udara, fosfor putih teroksidasi dengan sangat cepat dan bersinar dalam gelap. Sudah pada pemanasan rendah, yang cukup untuk gesekan sederhana, fosfor menyala dan terbakar. Ini memiliki kisi kristal molekul, di simpul yang ada molekul tetrahedral P 4 . Racun yang kuat.

Beras. 1. Modifikasi alotropik fosfor. Penampilan.

Jika fosfor putih dipanaskan sampai suhu 250-300 o C, ia masuk ke modifikasi lain yang memiliki warna merah-ungu dan disebut fosfor merah. Transformasi ini terjadi sangat lambat dan di bawah pengaruh cahaya.

Fosfor merah dalam sifat-sifatnya sangat berbeda dari putih: ia perlahan teroksidasi di udara, tidak menyala dalam gelap, hanya menyala pada 260 o C dan tidak beracun.

Dengan pemanasan yang kuat, fosfor merah, tanpa meleleh, menguap (sublim). Ketika uap didinginkan, fosfor putih diperoleh.

Fosfor hitam terbentuk dari putih ketika dipanaskan hingga 200-220 o C di bawah tekanan yang sangat tinggi. Ini terlihat seperti grafit, berminyak saat disentuh dan lebih berat dari modifikasi lainnya. Semikonduktor.

Isotop fosfor

Diketahui bahwa fosfor terdapat di alam dalam bentuk isotop tunggal 31P (23,99%). Nomor massa adalah 31. Inti atom dari isotop fosfor 31 P mengandung lima belas proton dan enam belas neutron.

Ada isotop fosfor buatan dengan nomor massa dari 24 hingga 46, di antaranya yang paling stabil adalah 32 P dengan waktu paruh 14 hari.

Ion fosfor

Pada tingkat energi terluar atom fosfor, terdapat lima elektron yang bervalensi:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

Sebagai hasil interaksi kimia, fosfor dapat kehilangan elektron valensinya, yaitu. menjadi donor mereka, dan berubah menjadi ion bermuatan positif atau menerima elektron dari atom lain, yaitu. menjadi akseptor mereka, dan berubah menjadi ion bermuatan negatif:

P 0 -5e → P 5+ ;

P 0 -3e → P 3+;

P 0 -1e → P 1+ ;

P 0 +3e → P 3- .

Molekul dan atom fosfor

Molekul fosfor adalah monoatomik - R. Mari kita berikan beberapa sifat yang mencirikan atom dan molekul fosfor:

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 2

• Penunjukan - P (Fosfor);
• Periode - III;
• Grup - 15 (Va);
• Massa atom - 30,973761;
• Nomor atom - 15;
• Jari-jari atom = 128 pm;
• Jari-jari kovalen = 106 pm;
• Distribusi elektron - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
• lelehan t = 44,14°C;
• titik didih = 280 °C;
• Keelektronegatifan (menurut Pauling / menurut Alpred dan Rochov) = 2,19 / 2,06;
• Keadaan oksidasi: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
• Kepadatan (n.a.) \u003d 1,82 g / cm 3 (fosfor putih);
• Volume molar = 17,0 cm 3 / mol.

Senyawa fosfor:

Fosfor (pembawa cahaya) pertama kali diperoleh oleh alkemis Arab Ahad Behil pada abad ke-12. Dari para ilmuwan Eropa, Hennig Brant dari Jerman adalah yang pertama menemukan fosfor pada tahun 1669, selama percobaan dengan urin manusia dalam upaya untuk mengekstraksi emas darinya (ilmuwan percaya bahwa warna emas urin disebabkan oleh adanya partikel emas) . Agak kemudian, fosfor diperoleh oleh I. Kunkel dan R. Boyle - yang terakhir menggambarkannya dalam artikelnya "Metode persiapan fosfor dari urin manusia" (14/10/1680; karya itu diterbitkan pada 1693). Lavoisier kemudian membuktikan bahwa fosfor adalah zat sederhana.

Kandungan fosfor di kerak bumi adalah 0,08% berdasarkan massa - ini adalah salah satu unsur kimia paling umum di planet kita. Karena aktivitasnya yang tinggi, fosfor dalam keadaan bebas tidak terjadi di alam, tetapi merupakan bagian dari hampir 200 mineral, yang paling umum adalah Ca 5 (PO 4) 3 (OH) apatit dan Ca 3 (PO 4) 2 fosfotit.

Fosfor memainkan peran penting dalam kehidupan hewan, tumbuhan dan manusia - itu adalah bagian dari senyawa biologis seperti fosfolipid, juga hadir dalam protein dan senyawa organik penting lainnya seperti DNA dan ATP.

Beras. Struktur atom fosfor.

Atom fosfor mengandung 15 elektron, dan memiliki konfigurasi elektronik tingkat valensi eksternal yang mirip dengan nitrogen (3s 2 3p 3), tetapi fosfor memiliki sifat non-logam yang kurang menonjol dibandingkan dengan nitrogen, yang dijelaskan dengan adanya orbital d bebas. , jari-jari atom yang besar dan energi ionisasi yang lebih rendah.

Masuk ke dalam reaksi dengan unsur kimia lainnya, atom fosfor dapat menunjukkan keadaan oksidasi dari +5 hingga -3 (kondisi oksidasi yang paling umum adalah +5, sisanya sangat jarang).

• +5 - fosfor oksida P 2 O 5 (V); asam fosfat (H 3 PO 4); fosfat, halida, sulfida fosfor V (garam asam fosfat);
• +3 - P 2 O 3 (III); asam fosfat (H 3 PO 3); fosfit, halida, sulfida fosfor III (garam asam fosfat);
• 0-P;
• -3 - fosfin PH 3; fosfida logam.

Dalam keadaan dasar (tidak tereksitasi), atom fosfor memiliki dua elektron berpasangan di sublevel s + 3 elektron tidak berpasangan di orbital p (orbital d bebas) di tingkat energi terluar. Dalam keadaan tereksitasi, satu elektron dari sublevel s berpindah ke orbital d, yang memperluas kemungkinan valensi atom fosfor.

Beras. Transisi atom fosfor ke keadaan tereksitasi.

P2

Dua atom fosfor digabungkan menjadi molekul P2 pada suhu sekitar 1000 °C.

Pada suhu yang lebih rendah, fosfor ada dalam molekul empat atom P 4 dan juga dalam molekul polimer yang lebih stabil P .

Modifikasi alotropik fosfor:

• Fosfor putih- sangat beracun (dosis mematikan fosfor putih untuk orang dewasa adalah 0,05-0,15 g) zat lilin dengan bau bawang putih, tanpa warna, bercahaya dalam gelap (proses oksidasi lambat dalam P 4 O 6); reaktivitas fosfor putih yang tinggi dijelaskan oleh ikatan P-P yang lemah (fosfor putih memiliki kisi kristal molekul dengan rumus P 4, pada simpul di mana atom fosfor berada), yang cukup mudah dipatahkan, akibatnya fosfor putih , ketika dipanaskan atau selama penyimpanan jangka panjang, berubah menjadi modifikasi polimer yang lebih stabil: fosfor merah dan hitam. Untuk alasan ini, fosfor putih disimpan tanpa akses udara di bawah lapisan air murni atau di media lembam khusus.
• fosfor kuning- zat yang mudah terbakar, sangat beracun, tidak larut dalam air, mudah teroksidasi di udara dan menyala secara spontan, saat terbakar dengan nyala api hijau terang menyilaukan dengan keluarnya asap putih tebal.
• fosfor merah- zat polimer, tidak larut dalam air dengan struktur kompleks, yang memiliki reaktivitas paling sedikit. Fosfor merah banyak digunakan dalam produksi industri, karena tidak begitu beracun. Karena di udara terbuka, fosfor merah, yang menyerap kelembaban, secara bertahap teroksidasi dengan pembentukan oksida higroskopis ("lembab"), membentuk asam fosfat kental, oleh karena itu, fosfor merah disimpan dalam wadah tertutup rapat. Dalam kasus perendaman, fosfor merah dimurnikan dari residu asam fosfat dengan mencuci dengan air, kemudian dikeringkan dan digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan.
• fosfor hitam- berminyak untuk disentuh, zat seperti grafit berwarna abu-abu-hitam, dengan sifat semikonduktor - modifikasi fosfor paling stabil dengan reaktivitas rata-rata.
• fosfor logam diperoleh dari fosfor hitam di bawah tekanan tinggi. Fosfor logam menghantarkan listrik dengan sangat baik.

Sifat kimia fosfor

Dari semua modifikasi alotropik fosfor, yang paling aktif adalah fosfor putih (P 4). Seringkali, dalam persamaan reaksi kimia, mereka hanya menulis P, dan bukan P 4. Karena fosfor, seperti nitrogen, memiliki banyak varian keadaan oksidasi, dalam beberapa reaksi ia adalah zat pengoksidasi, dalam reaksi lain ia adalah zat pereduksi, tergantung pada zat yang berinteraksi dengannya.

Oksidatif fosfor menunjukkan sifat dalam reaksi dengan logam yang terjadi ketika dipanaskan untuk membentuk fosfida:
3Mg + 2P \u003d Mg 3 P 2.

Fosfor adalah agen pereduksi dalam reaksi:

• dengan non-logam yang lebih elektronegatif (oksigen, belerang, halogen):
  • senyawa fosfor (III) terbentuk dengan kekurangan zat pengoksidasi
    4P + 3O 2 \u003d 2P 2 O 3
  • senyawa fosfor (V) - dengan kelebihan: oksigen (udara)
    4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5
• dengan halogen dan belerang, fosfor membentuk halida dan sulfida dari fosfor bervalensi 3 atau 5, tergantung pada rasio reagen, yang diambil dalam kekurangan atau kelebihan:
  • 2P + 3Cl 2 (minggu) \u003d 2PCl 3 - fosfor (III) klorida
  • 2P + 3S (minggu) \u003d P 2 S 3 - fosfor (III) sulfida
  • 2P + 5Cl2 (mis.) \u003d 2PCl 5 - fosfor (V) klorida
  • 2P + 5S (mis.) \u003d P 2 S 5 - fosfor (V) sulfida
• dengan asam sulfat pekat:
  2P + 5H 2 SO 4 \u003d 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
• dengan asam nitrat pekat:
  P + 5HNO 3 \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
• dengan asam nitrat encer:
  3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO

Fosfor bertindak sebagai agen pengoksidasi dan agen pereduksi dalam reaksi disproporsionasi dengan larutan alkali berair ketika dipanaskan, membentuk (kecuali fosfin) hipofosfit (garam asam hipofosfat), di mana ia menunjukkan keadaan oksidasi yang tidak seperti biasanya +1:
4P 0 + 3KOH + 3H 2 O \u003d P -3 H 3 + 3KH 2 P +1 O 2

INGAT: dengan asam lain, kecuali untuk reaksi di atas, fosfor tidak bereaksi.

Mendapatkan dan menggunakan fosfor

Secara industri, fosfor diproduksi dengan mereduksinya dengan kokas dari fosfor (fluorapatate), yang meliputi kalsium fosfat, dengan kalsinasi dalam tungku listrik pada suhu 1600 ° C dengan penambahan pasir kuarsa:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

Pada tahap pertama reaksi, di bawah pengaruh suhu tinggi, silikon (IV) oksida menggantikan fosfor (V) oksida dari fosfat:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3CaSiO 3 + P 2 O 5.

Kemudian fosfor oksida (V) direduksi oleh batubara menjadi fosfor bebas:
P 2 O 5 + 5C \u003d 2P + 5CO.

Kegunaan fosfor:

• pestisida;
• pertandingan;
• deterjen;
• cat;
• semikonduktor.

STRUKTUR ATOM FOSFOR

Fosfor terletak pada periode III, di grup ke-5 dari subkelompok utama "A", di bawah nomor seri No. 15. Massa atom relatif A r (P) = 31 .

R +15) 2) 8) 5

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3, fosfor: p - elemen, bukan logam

Kemampuan valensi fosfor lebih luas daripada atom nitrogen, karena atom fosfor memiliki orbital d bebas. Oleh karena itu, pelepasan elektron 3S 2 - dapat terjadi dan salah satunya dapat menuju orbital 3d -. Dalam hal ini, akan ada lima elektron yang tidak berpasangan pada tingkat energi ketiga fosfor dan fosfor akan dapat menunjukkan valensi V.

Dalam keadaan bebas, fosfor membentuk beberapa jatahmodifikasi berbatu: fosfor putih, merah dan hitam

Fosfor terdapat dalam sel hidup dalam bentuk asam orto dan asam pirofosfat; ia merupakan bagian dari nukleotida, asam nukleat, fosfoprotein, fosfolipid, koenzim, dan enzim. Tulang manusia terdiri dari hidroksilapatit 3Ca 3 (PO 4) 3 ·CaF 2 . Komposisi email gigi termasuk fluorapatit. Peran utama dalam transformasi senyawa fosfor pada manusia dan hewan dimainkan oleh hati. Pertukaran senyawa fosfor diatur oleh hormon dan vitamin D. Kebutuhan fosfor harian manusia adalah 800-1500 mg. Dengan kekurangan fosfor dalam tubuh, berbagai penyakit tulang berkembang.

TOKSIKOLOGI FOSFOR

· fosfor merah praktis tidak beracun. Debu fosfor merah, masuk ke paru-paru, menyebabkan pneumonia dengan tindakan kronis.

· Fosfor putih sangat toksik, larut dalam lipid. Dosis mematikan fosfor putih adalah 50-150 mg. Mendapat kulit, fosfor putih menyebabkan luka bakar yang parah.

Keracunan fosfor akut dimanifestasikan oleh rasa terbakar di mulut dan perut, sakit kepala, lemas, dan muntah. Setelah 2-3 hari, penyakit kuning berkembang. Bentuk kronis ditandai dengan pelanggaran metabolisme kalsium, kerusakan pada sistem kardiovaskular dan saraf. Pertolongan pertama untuk keracunan akut - bilas lambung, pencahar, enema pembersih, larutan glukosa intravena. Jika kulit terbakar, obati area yang terkena dengan larutan tembaga sulfat atau soda. MPC uap fosfor di udara adalah 0,03 mg/m³.

MENDAPATKAN PHOSPHOR

Fosfor diperoleh dari apatit atau fosforit sebagai hasil interaksi dengan kokas dan silika pada suhu 1600 ° C:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2 → P 4 + 10CO + 6CaSiO 3 .

Uap fosfor putih yang dihasilkan mengembun di penerima di bawah air. Alih-alih fosfor, senyawa lain dapat direduksi, misalnya asam metafosfat:

4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO.

SIFAT KIMIA FOSFOR

APLIKASI FOSFOR

Fosfor merupakan unsur biogenik yang paling penting dan pada saat yang sama sangat banyak digunakan dalam industri.

Mungkin sifat pertama fosfor, yang digunakan manusia, adalah sifat mudah terbakar. Sifat mudah terbakar fosfor sangat tinggi dan tergantung pada modifikasi alotropik.

Bahan kimia paling aktif, beracun dan mudah terbakar fosfor putih ("kuning"), oleh karena itu sangat sering digunakan (dalam bom pembakar, dll.).

fosfor merah- modifikasi utama yang diproduksi dan dikonsumsi oleh industri. Ini digunakan dalam produksi korek api, bersama dengan kaca dan lem yang digiling halus, diterapkan pada permukaan samping kotak, ketika kepala korek api digosok, yang meliputi kalium klorat dan belerang, penyalaan terjadi. Fosfor merah juga digunakan dalam produksi bahan peledak, komposisi pembakar, dan bahan bakar.

Fosfor (dalam bentuk fosfat) adalah salah satu dari tiga elemen biogenik terpenting yang terlibat dalam sintesis ATP. Sebagian besar asam fosfat yang dihasilkan digunakan untuk mendapatkan pupuk fosfat - superfosfat, endapan, dll.

TUGAS UNTUK PENGUATAN

2. Lakukan transformasi sesuai dengan skema:
P -> Ca 3 P 2 -> PH 3 -> P 2 O 5
Untuk reaksi terakhir PH 3 -> P 2 O 5 buatlah neraca elektronik, sebutkan oksidator dan reduktornya.

Nomor 3. Lakukan transformasi sesuai dengan skema:
Ca 3 (PO 4 ) 2 -> P -> P 2 O 5

Fosfor adalah unsur kimia dengan nomor atom 15. Itu terletak di grup V dari D.I. Mendeleev. Rumus kimia fosfor R.

Fosfor mendapatkan namanya dari fosfor Yunani, yang berarti "pembawa cahaya".

Fosfor cukup umum di kerak bumi. Kandungannya 0,08-0,09% dari seluruh massa kerak bumi. Dan di dalam air laut, fosfor mengandung 0,07 mg/l.

Fosfor memiliki aktivitas kimia yang tinggi, oleh karena itu tidak terjadi dalam keadaan bebas. Namun di sisi lain, ia membentuk hampir 190 mineral. Fosfor disebut unsur kehidupan. Hal ini ditemukan dalam tumbuhan hijau, jaringan hewan, protein dan senyawa kimia penting lainnya.

Modifikasi fosfor

Diketahui bahwa beberapa unsur kimia dapat berada dalam bentuk dua atau lebih zat sederhana yang berbeda struktur dan sifatnya. Fenomena ini disebut alotropi. Jadi, fosfor memiliki beberapa modifikasi alotropik. Semua modifikasi ini berbeda dalam propertinya. Yang paling umum adalah fosfor putih, fosfor kuning, fosfor merah, fosfor hitam.

Fosfor putih - zat putih sederhana. Rumus molekulnya adalah P 4 . Secara penampilan, fosfor putih mirip dengan parafin. Itu berubah bentuk bahkan dengan sedikit usaha dan mudah dipotong dengan pisau. Dalam gelap, cahaya hijau pucat yang berasal dari fosfor terlihat. Fenomena ini disebut chemiluminescence.

Fosfor putih adalah zat yang aktif secara kimia. Ini mudah teroksidasi oleh oksigen dan mudah larut dalam pelarut organik. Oleh karena itu, disimpan dalam media inert khusus yang tidak masuk ke dalam reaksi kimia. Fosfor putih meleleh pada +44,1 °C. Fosfor putih adalah zat yang sangat beracun.

fosfor kuning - ini adalah fosfor putih mentah, atau fosfor putih dengan kotoran. Titik lebur +34 °C, titik didih +280 °C. Seperti putih, fosfor kuning tidak larut dalam air. Teroksidasi di udara dan mudah terbakar. Dia juga memiliki fenomena chemiluminescence.

fosfor merah diperoleh dengan memanaskan fosfor putih pada suhu tinggi. Rumus fosfor merah n . Ini adalah polimer kompleks. Tergantung pada kondisi produksi, warna fosfor merah dapat bervariasi dari merah muda hingga coklat tua. Secara kimiawi, fosfor merah jauh lebih tidak aktif daripada fosfor putih. Ini hanya larut dalam timah cair dan bismut. Tidak menyala di udara. Ini hanya dapat terjadi jika dipanaskan hingga 240-250 o C ketika disublimasikan ke dalam bentuk fosfor putih. Tapi itu bisa menyala secara spontan pada benturan atau gesekan. Fenomena chemiluminescence di fosfor merah tidak diamati. Ini tidak larut dalam air, benzena, karbon disulfida. Larut hanya dalam fosfor tribromida. Ketika disimpan di udara, secara bertahap teroksidasi. Oleh karena itu, simpan dalam wadah tertutup rapat.

Fosfor merah hampir tidak beracun. Karena itu, dialah yang digunakan dalam produksi korek api.

fosfor hitam terlihat seperti grafit. Untuk pertama kalinya, fosfor hitam diperoleh pada tahun 1914 dari fosfor putih pada tekanan 20 ribu atmosfer (2 10 9 Pa) dan suhu 200 o C. Fosfor hitam meleleh pada suhu 1000 o C dan tekanan 18 10 5 Hal. Fosfor hitam tidak larut dalam air atau pelarut organik. Itu mulai terbakar hanya jika dipanaskan hingga suhu +400 ° C dalam oksigen murni. Fosfor hitam memiliki sifat bahan semikonduktor.

Sifat kimia unsur fosfor

1. Unsur fosfor dioksidasi oleh oksigen

Di lingkungan dengan oksigen berlebih

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

Dengan kekurangan oksigen

4P + 3O 2 → 2P 2 O 3

2. Bereaksi dengan logam, membentuk fosfida saat dipanaskan

3Mg + 2P → Mg 3 P 2

3. Bereaksi dengan non-logam

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

4. Pada suhu +500 ° C berinteraksi dengan uap air

8P + 12H 2 O → 5RN 3 + 3H 3 RO 4

penggunaan fosfor

Konsumen utama fosfor adalah pertanian. Sejumlah besar semua fosfor yang diperoleh digunakan untuk produksi pupuk fosfat: batuan fosfat, superfosfat sederhana dan ganda, pupuk nitrogen-fosfor kompleks. Fosfor banyak digunakan dalam produksi deterjen sintetis, gelas fosfat, untuk memproses dan mewarnai serat alami dan sintetis. Dalam pengobatan, preparat fosfor digunakan sebagai obat.

FOSFOR, P, unsur golongan V dari sistem periodik; berat atom 31,03; Isotop fosfor belum ditemukan. Dalam senyawa, fosfor adalah trivalen dan pentavalen. Hubungan tertingginya dengan hidrogen adalah PH 3; dengan oksigen, menghasilkan oksida P 2 O 3, P 2 O 4 dan P 2 O 5. Dalam hal valensi dan jenis senyawa, fosfor menyerupai nitrogen, tetapi dalam sifat (baik fosfor dan senyawanya) sama sekali berbeda dari nitrogen. umum di alam dan ditemukan di hampir semua batuan berupa inklusi kristal mineral apatit. Fosfor ditemukan dalam bentuk akumulasi mineral fosforit dan apatit. Apatit jarang terjadi dalam massa besar, dan deposit kolosal mineral ini di tundra Khibiny di Uni Soviet adalah pengecualian. Fosfor dikenal di Georgia, Florida, Carolina Utara dan Selatan, Tennessee, Aljazair, Tunisia, dan di beberapa pulau di Samudra Besar. Uni Soviet sangat kaya akan fosfor, yang endapannya dikenal di wilayah Moskow, di Ural, di Kazakhstan, di Ukraina, di Republik Chuvash, di Podolia, di Kaukasus Utara, dll. Mineral seperti vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O dan pirus (Al 2 O 3) 2 P 2 O 5 5H 2 O adalah garam asam fosfat dalam air. Fosfor adalah komponen yang sangat diperlukan, bagian dari jaringan organisme hidup. Protein yang mengandung fosfor dan lesitin merupakan bagian dari otot, saraf dan otak. Tulang mengandung fosfor dalam bentuk garam trikalsium dari asam fosfat.

Fosfor dapat diperoleh dalam beberapa modifikasi alotropik. Fosfor putih (biasa, kuning) adalah zat vitreous transparan yang tidak berwarna atau kristal kecil putih; fosfor putih murni hanya dapat diperoleh dalam gelap tanpa adanya oksigen dan kelembaban. Distilasi fraksional atau kristalisasi fraksional menghasilkan fosfor yang sepenuhnya murni, yang dengan cepat berubah menjadi kuning dalam cahaya. Menguningnya seperti itu dijelaskan oleh pembentukan lapisan tipis modifikasi merah pada permukaan fosfor. Dengan paparan cahaya yang intens dalam waktu lama pada fosfor biasa, itu dapat sepenuhnya diubah menjadi merah. Pada 150 ° C tanpa adanya oksigen, fosfor biasa menyublim tanpa berubah warna. Dua modifikasi dikenal untuk fosfor putih - dan ; yang pertama mengkristal dalam sistem yang benar (berat jenis 1.84), yang kedua (fosfor biasa) - dalam heksagonal (berat jenis 1.88). Transisi -fosfor menjadi -fosfor terjadi dalam kondisi berikut:

Kekerasan fosfor Mohs adalah 0,5. Plastisitasnya meningkat dengan meningkatnya suhu. Fosfor cair hampir tidak membasahi kaca; tegangan permukaan 35,56 D/cm pada 132,1°C dan 43,09 D/cm pada 78,3°C. Gravitasi spesifik fosfor yang sesuai adalah 1,665 dan 1,714. Kompresibilitas fosfor biasa antara 100 dan 500 atm adalah 0,0000199 cm 2 /kg. Koefisien muai fosfor biasa dari 0°C sampai 40° = 0,000125, dan volumenya pada 44°C adalah 1,017 kali volume pada 0°C. Kapasitas panas fosfor putih (0-51°C) 0,183 kal/g; panas peleburan 5,03 kal/g. Berat 1 liter uap fosfor adalah 2,805 g (Williamson). Berat molarnya dalam kisaran suhu dari 313 ° C hingga panas merah berkisar antara 128 hingga 119,8. Oleh karena itu, struktur molekulnya dalam interval ini sesuai dengan P 4 . Pada suhu tinggi, sebagian terdisosiasi menjadi P 2 . Dalam larutan, molekulnya sesuai dengan rumus P 4; titik leleh fosfor biasa 44.5°C; itu perlahan menyublim pada 40 ° C, menguap pada suhu normal. Tekanan uap fosfor padat biasa pada 5 °C - 0,03 mm, pada 40 °C - 0,50 mm. Kelarutan fosfor dalam air: 0,0003 g per 100 g air pada 15 °C. Berbagai pelarut larut kira-kira fosfor (dalam 100 jam pelarut): karbon disulfida 25, bensin 1,5, minyak almond 1,00, asam asetat pekat 1,00, eter 0,45, etil alkohol (berat jenis 0,822) 0,25, gliserin 0,17 jam Hidrogen diserap dengan baik oleh fosfor, terutama selama pelepasan listrik. Hidrogen mampu bereaksi dengan fosfor dalam status nascendi; gas yang dilepaskan tidak lagi memiliki kemampuan ini. Fluor bereaksi pada suhu biasa dengan fosfor tanpa pengapian, membentuk PF 3 dengan kelebihan fosfor dan PF 5 dengan kelebihan fluor. Fosfor bergabung dengan kuat dengan oksigen, membentuk, tergantung pada jumlah reagen, fosfor atau fosfat anhidrida. Hidrokuinon, gula, gliserin, asam natrium arsenik memperlambat reaksi oksidasi fosfor. Menggabungkan dengan oksigen atmosfer, fosfor menyala, sehingga harus disimpan di bawah air. Suhu penyalaan fosfor di udara, dalam oksigen atau di udara yang diencerkan dengan volume karbon dioksida yang sama adalah 45,0-45,2°C. Penyalaan fosfor biasa didorong oleh penghalusan udara dan dicegah dengan kompresi. Kehadiran ozon dan kelembaban di atmosfer meningkatkan suhu pengapian. Dalam atmosfer karbon disulfida, suhu pengapian fosfor adalah 87 ° C, terpentin - 18 °; fosfor dapat dipanaskan tanpa penyalaan hingga 205°C jika dalam keadaan diam; sedikit pengadukan menyebabkan pengapian bahkan pada 45°C. Fosfor biasa menyala dalam waktu 20 detik ketika bersentuhan dengan aluminium murni yang digabung. Nitrogen diserap oleh fosfor, tetapi tidak bereaksi dengannya. Fosfor putih bersinar dalam gelap ketika bersentuhan dengan oksigen atmosfer. Intensitas cahaya tergantung pada konsentrasi oksigen. Dalam oksigen murni di bawah 27°C, fosfor tidak menyala dan tidak teroksidasi. Fosfor putih beracun dan dosis 0,15 g mematikan. Mengingat kemampuan fosfor untuk larut dalam lemak, dalam kasus keracunan, makanan berlemak dan susu sama sekali tidak dapat diterima karena berkontribusi pada penyerapan fosfor yang lebih baik ke dalam tubuh.

Fosfor merah merupakan modifikasi yang sangat berbeda sifat fisik dan kimianya dengan fosfor putih. Fosfor merah terbentuk dari biasa ketika pelepasan listrik dilewatkan melalui uap yang terakhir. Dengan memanaskan larutan fosfor putih dalam fosfor tribromida pada suhu 170-190 ° C, seseorang dapat mengisolasi apa yang disebut. varietas raspberry fosfor. Varietas ini memiliki struktur koloid dan merupakan transisi antara fosfor biasa dan fosfor merah; kehadiran fosfor triiodida mempercepat (3 kali) reaksi. Dengan memanaskan fosfor biasa dengan belerang atau sulfida, dan kemudian mengolah campuran yang dihasilkan dengan larutan alkali atau amonia berair, fosfor merah juga dapat diperoleh. Fosfor merah dalam teknologi diperoleh dengan memanaskan fosfor biasa tanpa udara pada suhu 240-250 ° C; Reaksi disertai dengan pelepasan panas. Warna fosfor merah berubah tergantung pada suhu persiapan. Pada suhu rendah, ia memiliki rona merah, pada suhu tinggi, itu ungu atau ungu. Selenium mempercepat transisi fosfor putih menjadi merah. Pemisahan campuran fosfor biasa dari merah dilakukan dengan perlakuan dengan karbon disulfida selama 50 jam pada 250-260 ° C atau larutan natrium alkali 10% selama 2 jam; juga dimungkinkan untuk mencuci fosfor dengan campuran karbon disulfida dan larutan kalsium klorida dengan berat jenis 1,349-1,384. Dalam hal ini, fosfor biasa larut dalam karbon disulfida, dan merah mengendap menjadi larutan kalsium klorida. Ada asumsi bahwa modifikasi fosfor putih dan merah secara kimiawi berbeda; bukti dari posisi ini adalah bahwa ketika fosfor kuning dan merah cair dicampur, tidak ada transisi yang diamati dari yang pertama ke yang kedua. Ketika dipanaskan dalam kisaran 280-400 ° C, uap fosfor merah sebagian mengental menjadi apa yang disebut. fosfor logam. Dengan pendinginan uap yang cepat, sebagian fosfor merah terbentuk, dan semakin besar jumlahnya, semakin tinggi suhu sebelum pemadatan. Permukaan penerima bertindak secara katalitik pada pembentukan fosfor merah. Durasi pemanasan tidak mempengaruhi proses, tetapi pendinginan harus terjadi dengan cepat. Ada pendapat (A. Stock) bahwa fosfor merah terbentuk sebagai hasil dari kombinasi molekul fosfor yang terdisosiasi satu sama lain atau dengan molekul yang tidak terdisosiasi dan bahwa pembentukan molekul fosfor kuning P4 relatif lebih lambat daripada pembentukan molekul fosfor kuning. molekul fosfor merah. Kondensasi fosfor merah dari keadaan uap tidak tergantung pada keberadaan fosfor kuning cair. Fosfor merah, diperoleh dengan mendinginkan uap yang memiliki suhu 1200 ° C, dan pada tekanan 5 mm, mengandung tidak lebih dari 1% fosfor kuning; oleh karena itu, molekul P2 dan P4 mengambil bagian dalam pembentukan fosfor merah. Ada kemungkinan formasi ini mengikuti persamaan mР 2 + nP 4 = P 2 m+4 n. Ada saran bahwa fosfor cair mengandung molekul P 4 fosfor kuning dan molekul P n fosfor merah dalam kesetimbangan:

Di atas titik leleh fosfor merah (592,5 °C, menurut sumber lain 589,5°C), sebagian besar molekul dalam bentuk P 4, sehingga variasi putih terbentuk pada pendinginan cepat, tetapi pendinginan lambat memungkinkan kesetimbangan untuk bergeser ke kanan, dan fosfor merah dilepaskan selama pemadatan. Berat jenis fosfor merah berkisar antara 2,05 hingga 2,3, yang membuat kami menganggapnya sebagai campuran dua modifikasi. Ada anggapan bahwa fosfor merah bersifat monoklinik dalam struktur kristalnya. Kompresibilitas fosfor merah (antara 100-500 atm) adalah 0,0000092 cm 2 /kg; Titik leleh fosfor merah tergantung pada laju pemanasan dan bervariasi dalam ±0,5°C. Tekanan uap fosfor merah pada 230 °C - 0 mm, pada 360 °C - 0,1 mm, pada 500 °C - 9 atm. Fosfor merah tidak larut dalam karbon disulfida. Fosfor merah yang diperoleh dengan pelepasan panas mengandung lebih sedikit energi dan jauh lebih aktif daripada fosfor putih. Fosfor merah tidak beracun, tidak menyala di udara, itulah sebabnya penyimpanannya tidak begitu berbahaya. Fosfor merah menyala saat terjadi benturan. Gittorf mengklaim bahwa transisi fosfor merah menjadi kuning tidak diamati pada suhu 320 ° C, tetapi yang terakhir terbentuk pada 358 ° C. Dalam tabung tertutup, fosfor merah kuat pada suhu dari 450 hingga 610 °C.

Kristal, atau ungu, fosfor memiliki struktur kristal, kristal berbentuk trigonal dengan perbandingan aksial a:c = 1:1.1308. Itu diperoleh dengan kristalisasi dari timah cair atau bismut, serta dengan memanaskan fosfor putih di bawah tekanan 500 kg / cm 2 dengan adanya natrium. Tidak larut dalam karbon disulfida; berat jenis fosfor ungu 2,34; itu menyublim pada 690,9°C; titik leleh 589,5°C pada tekanan 43,1 atm.

Fosfor hitam (R. Bridgeman) diperoleh dari fosfor biasa bila dipanaskan hingga 216 ° C di bawah tekanan 89 atm. Ini tidak larut dalam karbon disulfida; menyala pada suhu 400 ° C dan tidak menyala pada benturan; suhu transisi fosfor merah menjadi hitam 575 °C; fosfor merah berubah menjadi hitam ketika dipanaskan dalam atmosfer hidrogen pada 200 ° C dan tekanan 90 atm (V. Ipatiev). Hanya 2 modifikasi yang penting secara teknis: fosfor putih (kuning) dan merah.

Mendapatkan fosfor. Fosfor putih biasanya disiapkan, yang, jika perlu, kemudian diubah menjadi modifikasi merah. Bahan awal untuk memperoleh fosfor adalah fosforit - trikalsium fosfat alami, yang terbaik dari semua abu tulang. Prosesnya terdiri dari reduksi fosfat dengan karbon atau aksi aluminium pada natrium metafosfat yang dicampur dengan silika:

6NaPO 3 + 3SiO 2 + 10Al \u003d 3Na 2 SiO 3 + 5Al 2 O 3 + 6P.

Ada 2 metode produksi pabrik fosfor: 1) metode Pelletier lama, yang terdiri dari pengolahan fosfat (tepung tulang) dengan asam sulfat encer, dan trikalsium fosfat diubah menjadi monokalsium fosfat:

Ca 3 (PО 4) 2 + 2H 2 SO 4 \u003d 2CaSO 4 + Ca (H 2 PО 4) 2.

Solusi yang terakhir dipisahkan dari gipsum (CaSO 2H 2 O), diuapkan, dikalsinasi dengan batu bara dan diperoleh kalsium metafosfat:

Ca (H 2 RO 4) 2 \u003d 2H 2 O + Ca (RO 3) 2,

yang setelah kalsinasi kuat menghasilkan fosfor, trikalsium fosfat dan karbon monoksida:

ZCa (RO 3) 2 + 10C \u003d Ca 3 (RO 4) 2 + 4P + 10CO.

Menurut metode Wehler, mereka melanjutkan langsung dari trikalsium fosfat:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 + 10C \u003d 6CaSiO 3 + 10CO + 4P.

Proses ini membutuhkan suhu tinggi dan mulai digunakan hanya dengan pengenalan tungku listrik. Ada juga metode untuk memperoleh fosfor dari asam fosfat bebas yang dicampur dengan batubara menggunakan arus listrik. Akademisi di Uni Soviet. E. V. Britske mengembangkan metode untuk memperoleh fosfor dalam tanur tinggi.

Produk komersial selalu mengandung jejak arsenik, senyawa silikon dan karbon. Kotoran mekanis dihilangkan dengan penyaringan, dan bahkan lebih baik dengan penyulingan ulang. Transformasi fosfor putih menjadi merah dilakukan pada suhu 260 °C; penurunan tekanan memperlambat jalannya reaksi; pencahayaan mempercepat proses; katalis (yodium, selenium) juga mempengaruhi.

Penentuan analitis fosfor. Uap fosfor bekerja pada kertas basah yang diresapi dengan perak nitrat, menyebabkannya menghitam. Kegelapan ini disebabkan oleh pembentukan fosfor dan logam perak . Reaksi berlangsung dalam 2 tahap. Fosfor bereaksi dengan air untuk membentuk hidrogen fosfor dan asam hipofosfat:

P 4 + 6H 2 O \u003d ZN 3 RO 2 + PH 3.

Senyawa yang dihasilkan dari reaksi bekerja pada perak nitrat:

H3PO2 +2H2O + 4AgNO 3 \u003d 4HNO3 +H3PO4 +4Ag;

PH 3 + 3AgNO 3 \u003d 3HNO 3 + PAg 3.

Reaksi ini berlaku untuk penemuan fosfor putih hanya dengan tidak adanya H 2 S, AsH 3 , SbH 3 , serta aldehida format dan asam format. Penemuan fosfor beracun (menurut Mitcherlich) didasarkan pada kemampuan fosfor untuk bersinar di udara lembab dalam gelap. Zat yang dihancurkan, di mana fosfor seharusnya ditemukan, ditempatkan dalam labu yang terhubung ke lemari es. Begitu banyak air dituangkan ke dalam labu untuk mendapatkan bubur cair, dan isi labu dinetralkan dengan asam tartarat sampai sedikit asam. Ketika labu dipanaskan dalam gelap, jumlah fosfor yang tidak signifikan (beberapa mg) sudah menyebabkan cahaya di lemari es. Karena fenomena pendaran mungkin juga disebabkan oleh adanya fosfor sulfida setelah penguraiannya pada pemanasan, direkomendasikan bahwa labu dipanaskan tidak secara langsung, tetapi dengan melewatkan uap air ke dalamnya. Cahaya fosfor tidak diamati dengan adanya jejak amonia, karbon disulfida, uap alkohol, minyak esensial dan hidrokarbon tak jenuh, sehingga penyulingan tidak boleh dihentikan terlalu dini. Namun, jika tidak ada cahaya yang diamati, maka filtrat dioksidasi dengan air klorin, diuapkan dalam penangas air hingga volume kecil, dan uji asam fosfat dilakukan. Cahaya fosfor juga dapat diamati dalam labu, memanaskan cairan terlebih dahulu hingga mendidih, kemudian mendinginkannya sedikit dan memanaskannya kembali hingga mendidih; 0,0171 mg fosfor bersinar sangat jelas, 0,0085 mg - jelas, 0,0042 mg - lemah dan 0,001 mg - diragukan. Fosfor, yang direduksi oleh hidrogen dalam status nascendi, memberikan hidrogen fosfor, yang, dicampur dengan hidrogen, terbakar dengan nyala hijau zamrud ketika dinyalakan di outlet tabung berujung platinum. Zat organik mencegah munculnya warna, dan karenanya d.b. terpisah. Asam nitrat dengan mudah mengoksidasi fosfor menjadi asam fosfat:

ZR 4 +20NTIDAK 3 +8H 2 O \u003d 12H 3 RO 4 +20NOMOR 3.

Fosfor dihitung setelah oksidasi menjadi asam fosfat dan pengendapan sebagai MgNH 4 PO 4 .

Aplikasi. Fosfor adalah salah satu elemen yang tanpanya perkembangan organisme tumbuhan dan hewan yang tepat tidak mungkin dilakukan. Terdapat hubungan langsung antara kandungan fosfor dalam media hara dengan pertumbuhan tanaman. Fosfor, bersama dengan nitrogen dan kalium, adalah nutrisi terpenting di mana halaman - x. tanaman. Diasingkan dari lapangan bersama dengan panen biji-bijian, fosfor tidak memiliki siklus tertutup dalam siklusnya, dan oleh karena itu, tanpa pengenalan buatannya ke dalam tanah dari luar, penipisan tanah diamati. Pupuk yang mengandung fosfor merupakan kelompok terbesar. Fosfor digunakan dalam urusan militer sebagai agen penghasil asap dan untuk mengisi proyektil pembakar.