ฟอสฟอรัส ฟอสฟอรัสในธรรมชาติได้คุณสมบัติของฟอสฟอรัส พื้นที่ของการใช้ฟอสฟอรัส การรับและการใช้ฟอสฟอรัส

คำนิยาม

ฟอสฟอรัส- องค์ประกอบที่สิบห้าของตารางธาตุ การกำหนด - P จากภาษาละติน "ฟอสฟอรัส" ตั้งอยู่ในช่วงที่ 3 กลุ่มวีเอ หมายถึงอโลหะ ประจุนิวเคลียร์คือ 15

ฟอสฟอรัสเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ค่อนข้างธรรมดา เนื้อหาในเปลือกโลกประมาณ 0.1% (wt.) เนื่องจากความสามารถในการออกซิไดซ์ได้ง่ายของฟอสฟอรัสในสภาวะอิสระจึงไม่เกิดขึ้นในธรรมชาติ

สารประกอบฟอสฟอรัสตามธรรมชาติ ที่สำคัญที่สุดคือแคลเซียมออร์โธฟอสเฟต Ca 3 (PO 4) 2 ซึ่งบางครั้งก่อตัวเป็นการสะสมขนาดใหญ่ในรูปของแร่ฟอสฟอรัส แร่อะพาไทต์มักพบด้วย นอกเหนือจาก Ca 3 (PO 4) 2 แล้วยังมี CaF 2 หรือ CaCl 2

น้ำหนักอะตอมและโมเลกุลของฟอสฟอรัส

คำนิยาม

น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร (M r)เป็นตัวเลขที่แสดงว่ามวลของโมเลกุลที่กำหนดนั้นมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนเท่าใด และ มวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุ (A r)- มวลเฉลี่ยของอะตอมของธาตุเคมีมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอนมีกี่เท่า

ค่าน้ำหนักอะตอมและน้ำหนักโมเลกุลของฟอสฟอรัสตรงกัน เท่ากับ 30.9737

Allotropy และการดัดแปลง allotropic ของฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสก่อให้เกิดการดัดแปลงแบบ allotropic หลายอย่าง

ฟอสฟอรัสขาวได้มาในสถานะของแข็งโดยการทำให้ไอของฟอสฟอรัสเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว ความหนาแน่นของมันคือ 1.83 g/cm 3 . ในรูปแบบบริสุทธิ์ ฟอสฟอรัสขาวไม่มีสีและโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 1) มันเปราะในที่เย็น แต่ที่อุณหภูมิสูงกว่า 15 o C มันจะนิ่มและสามารถตัดด้วยมีดได้ง่าย

ในอากาศ ฟอสฟอรัสขาวจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและเรืองแสงในที่มืด เมื่อความร้อนต่ำอยู่แล้ว ซึ่งแรงเสียดทานง่ายเพียงพอ ฟอสฟอรัสจะจุดไฟและเผาไหม้ออก มันมีตาข่ายคริสตัลโมเลกุลในโหนดที่มีโมเลกุลสี่เหลี่ยมจตุรัส P 4 . พิษแรง.

ข้าว. 1. การดัดแปลงฟอสฟอรัสแบบ Allotropic รูปร่าง.

ถ้าฟอสฟอรัสขาวถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 250-300 o C จะเกิดการดัดแปลงอื่นที่มีสีแดง-ม่วงและเรียกว่าฟอสฟอรัสแดง การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นช้ามากและอยู่ภายใต้อิทธิพลของแสง

ฟอสฟอรัสแดงมีคุณสมบัติแตกต่างจากสีขาวมาก: ออกซิไดซ์อย่างช้าๆ ในอากาศ ไม่เรืองแสงในที่มืด สว่างขึ้นที่ 260 o C เท่านั้น และไม่เป็นพิษ

ด้วยความร้อนแรงฟอสฟอรัสแดงโดยไม่ละลายระเหย (ประเสริฐ) เมื่อไอเย็นลงจะได้ฟอสฟอรัสขาว

ฟอสฟอรัสดำเกิดจากสีขาวเมื่อถูกความร้อนถึง 200-220 o C ภายใต้ความดันสูงมาก ดูเหมือนว่ากราไฟต์จะเยิ้มเมื่อสัมผัสและหนักกว่าการดัดแปลงอื่น ๆ เซมิคอนดักเตอร์

ไอโซโทปของฟอสฟอรัส

เป็นที่ทราบกันว่าฟอสฟอรัสเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของไอโซโทปเดี่ยว 31P (23.99%) เลขมวลคือ 31 นิวเคลียสของอะตอมของไอโซโทปฟอสฟอรัส 31 P ประกอบด้วยโปรตอนสิบห้าตัวและนิวตรอนสิบหกตัว

มีไอโซโทปเทียมของฟอสฟอรัสที่มีเลขมวลตั้งแต่ 24 ถึง 46 ซึ่งมีเสถียรภาพมากที่สุดคือ 32 P โดยมีครึ่งชีวิต 14 วัน

ฟอสฟอรัสไอออน

ที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมฟอสฟอรัส มีอิเล็กตรอน 5 ตัวที่เป็นเวเลนซ์:

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

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมี ฟอสฟอรัสสามารถสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้ กล่าวคือ เป็นผู้บริจาคและเปลี่ยนเป็นไอออนที่มีประจุบวกหรือรับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นเช่น เป็นตัวรับและเปลี่ยนเป็นไอออนที่มีประจุลบ:

P 0 -5e → P 5+ ;

P 0 -3e → P 3+;

P 0 -1e → P 1+ ;

P 0 +3e → P 3- .

โมเลกุลและอะตอมของฟอสฟอรัส

โมเลกุลของฟอสฟอรัสคือ monatomic - R. ให้เราให้คุณสมบัติบางอย่างที่กำหนดลักษณะของอะตอมและโมเลกุลของฟอสฟอรัส:

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ตัวอย่าง 2

• การกำหนด - P (ฟอสฟอรัส);
• ระยะเวลา - III;
• กลุ่ม - 15 (Va);
• มวลอะตอม - 30.973761;
• เลขอะตอม - 15;
• รัศมีของอะตอม = 128 น.;
• รัศมีโควาเลนต์ = 106 น.
• การกระจายอิเล็กตรอน - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
• ละลาย เสื้อ = 44.14°C;
• จุดเดือด = 280 องศาเซลเซียส;
• อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ (ตาม Pauling / ตาม Alpred และ Rochov) = 2.19 / 2.06;
• สถานะออกซิเดชัน: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
• ความหนาแน่น (n.a.) \u003d 1.82 g / cm 3 (ฟอสฟอรัสขาว);
• ปริมาณกราม = 17.0 ซม. 3 / โมล

สารประกอบฟอสฟอรัส:

ฟอสฟอรัส (นำแสง) ได้รับครั้งแรกโดยนักเล่นแร่แปรธาตุอาหรับ Ahad Behil ในศตวรรษที่ 12 นักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปชาวเยอรมัน Hennig Brant เป็นคนแรกที่ค้นพบฟอสฟอรัสในปี 1669 ระหว่างการทดลองกับปัสสาวะของมนุษย์เพื่อพยายามดึงทองคำออกจากมัน (นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสีทองของปัสสาวะเกิดจากการมีอนุภาคทองคำ) . ค่อนข้างภายหลัง I. Kunkel และ R. Boyle ได้ฟอสฟอรัส - หลังอธิบายไว้ในบทความของเขา "วิธีการเตรียมฟอสฟอรัสจากปัสสาวะของมนุษย์" (10/14/1680; ผลงานตีพิมพ์ในปี 1693) ภายหลัง Lavoisier พิสูจน์ว่าฟอสฟอรัสเป็นสารธรรมดา

ปริมาณฟอสฟอรัสในเปลือกโลกอยู่ที่ 0.08% โดยมวล ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่พบมากที่สุดชนิดหนึ่งในโลกของเรา เนื่องจากกิจกรรมสูง ฟอสฟอรัสในสภาวะอิสระจึงไม่เกิดขึ้นในธรรมชาติ แต่เป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุเกือบ 200 ชนิด ซึ่งพบได้บ่อยที่สุดคือ Ca 5 (PO 4) 3 (OH) อะพาไทต์และ Ca 3 (PO 4) 2 ฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสัตว์ พืช และมนุษย์ โดยเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบทางชีววิทยา เช่น ฟอสโฟลิปิด และยังมีอยู่ในโปรตีนและสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญอื่นๆ เช่น DNA และ ATP

ข้าว. โครงสร้างของอะตอมฟอสฟอรัส

อะตอมของฟอสฟอรัสประกอบด้วยอิเล็กตรอน 15 ตัว และมีการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ระดับเวเลนซ์ภายนอกคล้ายกับไนโตรเจน (3s 2 3p 3) แต่ฟอสฟอรัสมีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะเด่นชัดน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับไนโตรเจน ซึ่งอธิบายได้จากการปรากฏตัวของ d-orbital ฟรี รัศมีอะตอมขนาดใหญ่และพลังงานไอออไนเซชันต่ำ

เมื่อทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ อะตอมของฟอสฟอรัสสามารถแสดงสถานะออกซิเดชันจาก +5 ถึง -3 (สถานะออกซิเดชันโดยทั่วไปที่สุดคือ +5 ส่วนที่เหลือค่อนข้างหายาก)

• +5 - ฟอสฟอรัสออกไซด์ P 2 O 5 (V); กรดฟอสฟอริก (H 3 PO 4); ฟอสเฟต, เฮไลด์, ซัลไฟด์ของฟอสฟอรัส V (เกลือของกรดฟอสฟอริก);
• +3 - P 2 O 3 (III); กรดฟอสฟอรัส (H 3 PO 3); ฟอสไฟต์, เฮไลด์, ซัลไฟด์ของฟอสฟอรัส III (เกลือของกรดฟอสฟอรัส);
• 0-P;
• -3 - ฟอสฟีน PH 3; ฟอสไฟด์โลหะ

ในสถานะพื้นดิน (ไม่ถูกกระตุ้น) อะตอมของฟอสฟอรัสมีอิเล็กตรอนคู่สองตัวในระดับ s-sub + 3 อิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ใน p-orbitals (d-orbital ว่าง) ที่ระดับพลังงานภายนอก ในสภาวะที่ตื่นเต้น อิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากระดับย่อย s จะผ่านไปยัง d-orbital ซึ่งขยายความเป็นไปได้ของความจุของอะตอมฟอสฟอรัส

ข้าว. การเปลี่ยนอะตอมของฟอสฟอรัสให้อยู่ในสถานะตื่นเต้น

P2

อะตอมของฟอสฟอรัสสองอะตอมรวมกันเป็นโมเลกุล P 2 ที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 องศาเซลเซียส

ที่อุณหภูมิต่ำกว่า ฟอสฟอรัสมีอยู่ในโมเลกุลสี่อะตอม P 4 และในโมเลกุลพอลิเมอร์ที่เสถียรกว่า P ∞

การดัดแปลงฟอสฟอรัสแบบ allotropic:

• ฟอสฟอรัสขาว- มีพิษร้ายแรง (ปริมาณฟอสฟอรัสขาวที่อันตรายถึงตายสำหรับผู้ใหญ่คือ 0.05-0.15 กรัม) สารคล้ายขี้ผึ้งที่มีกลิ่นกระเทียมไม่มีสี เรืองแสงในที่มืด (กระบวนการออกซิเดชันช้าใน P 4 O 6) ปฏิกิริยาสูงของฟอสฟอรัสขาวอธิบายโดยพันธะ PP ที่อ่อนแอ (ฟอสฟอรัสขาวมีตาข่ายคริสตัลโมเลกุลที่มีสูตร P 4 ที่โหนดซึ่งมีอะตอมของฟอสฟอรัสอยู่) ซึ่งค่อนข้างแตกง่ายซึ่งเป็นผลมาจากฟอสฟอรัสขาว เมื่อถูกความร้อนหรือในระหว่างการเก็บรักษาในระยะยาว จะผ่านการปรับเปลี่ยนพอลิเมอร์ที่มีเสถียรภาพมากขึ้น: ฟอสฟอรัสสีแดงและสีดำ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ฟอสฟอรัสขาวจึงถูกเก็บไว้โดยไม่มีอากาศเข้าภายใต้ชั้นของน้ำบริสุทธิ์หรือในตัวกลางเฉื่อยพิเศษ
• ฟอสฟอรัสเหลือง- สารไวไฟ มีความเป็นพิษสูง ไม่ละลายในน้ำ ออกซิไดซ์ได้ง่ายในอากาศและจุดไฟได้เองตามธรรมชาติ ขณะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีเขียวสว่างพราวพร้อมปล่อยควันสีขาวหนา
• ฟอสฟอรัสแดง- สารโพลีเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำซึ่งมีโครงสร้างซับซ้อนซึ่งมีปฏิกิริยาน้อยที่สุด ฟอสฟอรัสแดงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต เนื่องจากไม่มีพิษมากนัก เนื่องจากในที่โล่ง ฟอสฟอรัสแดงที่ดูดซับความชื้นจะค่อยๆ ออกซิไดซ์ด้วยการก่อตัวของสารดูดความชื้น ("ชื้น") ทำให้เกิดกรดฟอสฟอริกหนืด ดังนั้นฟอสฟอรัสแดงจึงถูกเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท ในกรณีของการแช่ ฟอสฟอรัสแดงจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างโดยการล้างด้วยน้ำ จากนั้นตากให้แห้งและนำไปใช้ตามวัตถุประสงค์
• ฟอสฟอรัสดำ- มีความมันเยิ้มเมื่อสัมผัสสารคล้ายกราไฟท์สีเทาดำที่มีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ - การดัดแปลงฟอสฟอรัสที่เสถียรที่สุดด้วยปฏิกิริยาเฉลี่ย
• ฟอสฟอรัสโลหะได้มาจากฟอสฟอรัสดำภายใต้ความดันสูง ฟอสฟอรัสเมทัลลิกนำไฟฟ้าได้ดีมาก

คุณสมบัติทางเคมีของฟอสฟอรัส

จากการดัดแปลงฟอสฟอรัส allotropic ทั้งหมด ฟอสฟอรัสขาวที่แอคทีฟมากที่สุด (P 4) บ่อยครั้งในสมการของปฏิกิริยาเคมี พวกมันเขียนแค่ P ไม่ใช่ P 4 เนื่องจากฟอสฟอรัส เช่น ไนโตรเจน มีสถานะออกซิเดชันหลายรูปแบบ ในปฏิกิริยาบางอย่าง สารออกซิไดซ์คือตัวออกซิไดซ์ ในบางกรณี เป็นสารรีดิวซ์ ขึ้นอยู่กับสารที่ปฏิกิริยา

ออกซิเดชันฟอสฟอรัสแสดงคุณสมบัติในการทำปฏิกิริยากับโลหะที่เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนเพื่อสร้างฟอสไฟด์:
3Mg + 2P \u003d มก 3 P 2

ฟอสฟอรัสคือ ตัวรีดิวซ์ในปฏิกิริยา:

• ด้วยอโลหะที่ไม่ใช่ไฟฟ้ามากขึ้น (ออกซิเจน, กำมะถัน, ฮาโลเจน):
  • สารประกอบฟอสฟอรัส (III) เกิดขึ้นจากการขาดสารออกซิไดซ์
    4P + 3O 2 \u003d 2P 2 O 3
  • สารประกอบฟอสฟอรัส (V) - ที่มีส่วนเกินของ: ออกซิเจน (อากาศ)
    4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5
• ด้วยฮาโลเจนและกำมะถัน ฟอสฟอรัสจะสร้างเฮไลด์และซัลไฟด์ของฟอสฟอรัส 3- หรือ 5-วาเลนต์ ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของรีเอเจนต์ซึ่งขาดหรือเกิน:
  • 2P + 3Cl 2 (สัปดาห์) \u003d 2PCl 3 - ฟอสฟอรัส (III) คลอไรด์
  • 2P + 3S (สัปดาห์) \u003d P 2 S 3 - ฟอสฟอรัส (III) ซัลไฟด์
  • 2P + 5Cl2 (เช่น) \u003d 2PCl 5 - ฟอสฟอรัส (V) คลอไรด์
  • 2P + 5S (เช่น.) \u003d P 2 S 5 - ฟอสฟอรัส (V) ซัลไฟด์
• ด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้น:
  2P + 5H 2 SO 4 \u003d 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
• ด้วยกรดไนตริกเข้มข้น:
  P + 5HNO 3 \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
• ด้วยกรดไนตริกเจือจาง:
  3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO

ฟอสฟอรัสทำหน้าที่เป็นทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ในปฏิกิริยา ไม่สมส่วนด้วยสารละลายของด่างเมื่อถูกความร้อน ก่อตัว (ยกเว้นฟอสฟีน) ไฮโปฟอสไฟต์ (เกลือของกรดไฮโปฟอสฟอรัส) ซึ่งแสดงสถานะออกซิเดชันที่ไม่เคยมีมาก่อน +1:
4P 0 + 3KOH + 3H 2 O \u003d P -3 H 3 + 3KH 2 P +1 O 2

ข้อควรจำ: สำหรับกรดอื่นๆ ยกเว้นปฏิกิริยาข้างต้น ฟอสฟอรัสจะไม่ทำปฏิกิริยา

การรับและการใช้ฟอสฟอรัส

ในทางอุตสาหกรรม ฟอสฟอรัสผลิตโดยการลดโค้กจากฟอสฟอรัส (fluorapatates) ซึ่งรวมถึงแคลเซียมฟอสเฟตโดยการเผาในเตาไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 1600 ° C ด้วยการเติมทรายควอทซ์:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO

ในขั้นตอนแรกของปฏิกิริยา ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง ซิลิคอน (IV) ออกไซด์จะแทนที่ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์จากฟอสเฟต:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3CaSiO 3 + P 2 O 5.

จากนั้นฟอสฟอรัสออกไซด์ (V) จะลดลงโดยถ่านหินเป็นฟอสฟอรัสอิสระ:
P 2 O 5 + 5C \u003d 2P + 5CO.

การใช้ฟอสฟอรัส:

• ยาฆ่าแมลง;
• ไม้ขีด;
• ผงซักฟอก
• สี;
• เซมิคอนดักเตอร์

โครงสร้างอะตอมของฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสตั้งอยู่ในช่วง III ในกลุ่มที่ 5 ของกลุ่มย่อยหลัก "A" ภายใต้หมายเลขซีเรียลหมายเลข 15 มวลอะตอมสัมพัทธ์ A r (P) = 31 .

R +15) 2) 8) 5

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3, ฟอสฟอรัส: p - ธาตุ, อโลหะ

ความจุความจุของฟอสฟอรัสกว้างกว่าอะตอมไนโตรเจน เนื่องจากอะตอมของฟอสฟอรัสมี d-orbitals อิสระ ดังนั้นการเสื่อมสภาพของ 3S 2 - อิเล็กตรอนสามารถเกิดขึ้นได้และหนึ่งในนั้นสามารถไปที่ 3d - orbital ในกรณีนี้ ระดับพลังงานที่สามของฟอสฟอรัสจะมีอิเล็กตรอนไม่จับคู่ 5 ตัว และฟอสฟอรัสจะแสดงวาเลนซ์ V ได้

ในรัฐอิสระ ฟอสฟอรัสสร้างหลายส่วนการดัดแปลงหิน: ฟอสฟอรัสขาว แดง และดำ

ฟอสฟอรัสมีอยู่ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในรูปของกรดออร์โธและกรดไพโรฟอสฟอริก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวคลีโอไทด์ กรดนิวคลีอิก ฟอสโฟโปรตีน ฟอสโฟลิปิด โคเอ็นไซม์ และเอนไซม์ กระดูกมนุษย์ประกอบด้วยไฮดรอกซีลาพาไทต์ 3Ca 3 (PO 4) 3 ·CaF 2 องค์ประกอบของเคลือบฟันประกอบด้วยฟลูออราพาไทต์ ตับมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงของสารประกอบฟอสฟอรัสในมนุษย์และสัตว์ การแลกเปลี่ยนสารประกอบฟอสฟอรัสควบคุมโดยฮอร์โมนและวิตามินดี ความต้องการฟอสฟอรัสในแต่ละวันของมนุษย์อยู่ที่ 800-1500 มก. เมื่อร่างกายขาดฟอสฟอรัส โรคกระดูกต่างๆ ก็พัฒนา

พิษวิทยาของฟอสฟอรัส

· ฟอสฟอรัสแดงแทบไม่เป็นพิษ ฝุ่นฟอสฟอรัสแดงเข้าปอดทำให้เกิดโรคปอดบวมเรื้อรัง

· ฟอสฟอรัสขาวเป็นพิษมาก ละลายได้ในไขมัน ปริมาณฟอสฟอรัสขาวที่อันตรายถึงชีวิตคือ 50-150 มก. การสัมผัสกับผิวหนัง ฟอสฟอรัสขาวทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรง

พิษจากฟอสฟอรัสเฉียบพลันเกิดจากการเผาไหม้ในปากและท้อง ปวดศีรษะ อ่อนแรง และอาเจียน หลังจาก 2-3 วัน อาการตัวเหลืองจะพัฒนา รูปแบบเรื้อรังมีลักษณะโดยการละเมิดการเผาผลาญแคลเซียมสร้างความเสียหายต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบประสาท การปฐมพยาบาลสำหรับพิษเฉียบพลัน - ล้างกระเพาะอาหาร, ยาระบาย, น้ำยาทำความสะอาด, สารละลายน้ำตาลกลูโคสทางหลอดเลือดดำ ในกรณีที่ผิวหนังไหม้ ให้รักษาบริเวณที่ได้รับผลกระทบด้วยสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตหรือโซดา MPC ของไอฟอสฟอรัสในอากาศเท่ากับ 0.03 มก./ลบ.ม.

การได้รับฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสได้มาจากอะพาไทต์หรือฟอสฟอรัสซึ่งเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโค้กและซิลิกาที่อุณหภูมิ 1600 ° C:

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

ทำให้เกิดไอของฟอสฟอรัสขาวควบแน่นในตัวรับใต้น้ำ แทนที่จะเป็นฟอสฟอรัส สารประกอบอื่นสามารถลดลงได้ ตัวอย่างเช่น กรดเมตาฟอสฟอริก:

4HPO 3 + 12C → 4P + 2H 2 + 12CO

คุณสมบัติทางเคมีของฟอสฟอรัส

การประยุกต์ใช้ฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดและในขณะเดียวกันก็ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

บางทีคุณสมบัติแรกของฟอสฟอรัสซึ่งมนุษย์นำไปใช้คือความไวไฟ ความสามารถในการติดไฟของฟอสฟอรัสนั้นสูงมากและขึ้นอยู่กับการดัดแปลงแบบ allotropic

มีฤทธิ์ทางเคมี เป็นพิษ และติดไฟได้มากที่สุด สีขาว ("เหลือง") ฟอสฟอรัสดังนั้นจึงใช้บ่อยมาก (ในระเบิดเพลิง ฯลฯ)

ฟอสฟอรัสแดง- การดัดแปลงหลักที่ผลิตและบริโภคโดยอุตสาหกรรม ใช้ในการผลิตไม้ขีดไฟร่วมกับแก้วและกาวที่บดละเอียดใช้กับพื้นผิวด้านข้างของกล่องเมื่อลูบหัวไม้ขีดซึ่งรวมถึงโพแทสเซียมคลอเรตและกำมะถันทำให้เกิดการจุดระเบิด ฟอสฟอรัสแดงยังใช้ในการผลิตวัตถุระเบิด สารก่อเพลิง และเชื้อเพลิงอีกด้วย

ฟอสฟอรัส (ในรูปของฟอสเฟต) เป็นหนึ่งในสามองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เอทีพี กรดฟอสฟอริกที่ผลิตส่วนใหญ่ใช้เพื่อให้ได้ปุ๋ยฟอสเฟต - ซูเปอร์ฟอสเฟต ตกตะกอน ฯลฯ

งานเพื่อการเสริมแรง

ลำดับที่ 2 ดำเนินการแปลงตามโครงการ:
P -> Ca 3 P 2 -> PH 3 -> P 2 O 5
สำหรับปฏิกิริยาสุดท้ายPH 3 -> P 2 O 5 จัดทำเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ระบุตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์

ลำดับที่ 3 ดำเนินการแปลงตามโครงการ:
Ca 3 (PO 4 ) 2 -> P -> P 2 O 5

ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 15 ตั้งอยู่ในกลุ่ม V ของ D.I. เมนเดเลเยฟ. สูตรเคมีของฟอสฟอรัสอาร์

ฟอสฟอรัสได้ชื่อมาจากภาษากรีกว่า ฟอสฟอรัส ซึ่งแปลว่า "เรืองแสง"

ฟอสฟอรัสพบได้ทั่วไปในเปลือกโลก เนื้อหาของมันคือ 0.08-0.09% ของมวลทั้งหมดของเปลือกโลก และในน้ำทะเล ฟอสฟอรัสมี 0.07 มก. / ล.

ฟอสฟอรัสมีฤทธิ์ทางเคมีสูง จึงไม่เกิดสภาวะอิสระ แต่ในทางกลับกัน มันสร้างแร่ธาตุเกือบ 190 ชนิด ฟอสฟอรัสเรียกว่าองค์ประกอบของชีวิต พบในพืชสีเขียว เนื้อเยื่อสัตว์ โปรตีน และสารประกอบทางเคมีที่จำเป็นอื่นๆ

การปรับเปลี่ยนฟอสฟอรัส

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าองค์ประกอบทางเคมีบางชนิดสามารถมีอยู่ในรูปของสารธรรมดาสองชนิดขึ้นไปซึ่งมีโครงสร้างและคุณสมบัติแตกต่างกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า allotropy ดังนั้น ฟอสฟอรัสมีการดัดแปลง allotropic หลายอย่าง การปรับเปลี่ยนทั้งหมดนี้แตกต่างกันไปตามคุณสมบัติ ที่พบมากที่สุดคือฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอรัสเหลือง ฟอสฟอรัสแดง ฟอสฟอรัสดำ

ฟอสฟอรัสขาว - สารสีขาวธรรมดา สูตรโมเลกุลของมันคือ P 4 . ในลักษณะที่ปรากฏ ฟอสฟอรัสขาวคล้ายกับพาราฟิน ทำให้เสียรูปแม้ใช้แรงเพียงเล็กน้อยและตัดด้วยมีดได้ง่าย ในความมืด จะมองเห็นแสงสีเขียวซีดเล็ดลอดออกมาจากฟอสฟอรัส ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเคมีเรืองแสง

ฟอสฟอรัสขาวเป็นสารออกฤทธิ์ทางเคมี ออกซิไดซ์ได้ง่ายด้วยออกซิเจนและละลายได้ง่ายในตัวทำละลายอินทรีย์ ดังนั้นจึงถูกเก็บไว้ในสื่อเฉื่อยพิเศษที่ไม่ทำปฏิกิริยาเคมี ฟอสฟอรัสขาวละลายที่ +44.1 °C ฟอสฟอรัสขาวเป็นสารที่มีพิษสูง

ฟอสฟอรัสเหลือง - นี่คือฟอสฟอรัสขาวดิบหรือฟอสฟอรัสขาวที่มีสิ่งเจือปน จุดหลอมเหลว +34 °C จุดเดือด +280 °C เช่นเดียวกับสีขาว ฟอสฟอรัสสีเหลืองไม่ละลายในน้ำ ออกซิไดซ์ในอากาศและไวไฟ เขายังมีปรากฏการณ์เคมีเรืองแสงอีกด้วย

ฟอสฟอรัสแดง ได้จากการให้ความร้อนฟอสฟอรัสขาวที่อุณหภูมิสูง สูตรฟอสฟอรัสแดง Р n . เป็นโพลีเมอร์ที่ซับซ้อน สีของฟอสฟอรัสแดงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่สีแดงอ่อนไปจนถึงสีน้ำตาลเข้ม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพการผลิต ในทางเคมี ฟอสฟอรัสแดงมีฤทธิ์น้อยกว่าสีขาวมาก มันละลายในตะกั่วหลอมเหลวและบิสมัทเท่านั้น ไม่ติดไฟในอากาศ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อถูกความร้อนถึง 240-250 o C เมื่อถูกระเหิดเป็นฟอสฟอรัสสีขาว แต่สามารถจุดไฟได้เองเมื่อกระทบหรือเสียดสี ไม่พบปรากฏการณ์เคมีเรืองแสงในฟอสฟอรัสแดง ไม่ละลายในน้ำ เบนซิน คาร์บอนไดซัลไฟด์ ละลายได้ในฟอสฟอรัสไตรโบรไมด์เท่านั้น เมื่อเก็บไว้ในอากาศจะค่อยๆ ออกซิไดซ์ ดังนั้นควรเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท

ฟอสฟอรัสแดงแทบไม่เป็นพิษ ดังนั้นจึงเป็นผู้ที่ใช้ในการผลิตไม้ขีดไฟ

ฟอสฟอรัสดำ ดูเหมือนกราไฟท์ เป็นครั้งแรกที่ได้รับฟอสฟอรัสดำในปี พ.ศ. 2457 จากฟอสฟอรัสขาวที่ความดัน 20,000 บรรยากาศ (2 10 9 Pa) และอุณหภูมิ 200 o C ฟอสฟอรัสดำละลายที่อุณหภูมิ 1,000 o C และความดัน 18 10 5 ป. ฟอสฟอรัสดำไม่ละลายในน้ำหรือในตัวทำละลายอินทรีย์ มันเริ่มไหม้ก็ต่อเมื่อถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 400 ° C ในออกซิเจนบริสุทธิ์ ฟอสฟอรัสดำมีคุณสมบัติเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์

คุณสมบัติทางเคมีของธาตุฟอสฟอรัส

1. ธาตุฟอสฟอรัสถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจน

ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนมากเกินไป

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

ด้วยการขาดออกซิเจน

4P + 3O 2 → 2P 2 O 3

2. ทำปฏิกิริยากับโลหะ เกิดฟอสไฟด์เมื่อถูกความร้อน

3Mg + 2P → Mg 3 P 2

3. ทำปฏิกิริยากับอโลหะ

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

4. ที่อุณหภูมิ +500 ° C ทำปฏิกิริยากับไอน้ำ

8P + 12H 2 O → 5RN 3 + 3H 3 RO 4

การใช้ฟอสฟอรัส

ผู้บริโภคฟอสฟอรัสหลักคือการเกษตร ฟอสฟอรัสทั้งหมดที่ได้รับจำนวนมากใช้สำหรับการผลิตปุ๋ยฟอสเฟต: หินฟอสเฟต, superphosphates ที่เรียบง่ายและสองเท่า, ปุ๋ยไนโตรเจน - ฟอสฟอรัสที่ซับซ้อน ฟอสฟอรัสใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผงซักฟอกสังเคราะห์ แก้วฟอสเฟต สำหรับการแปรรูปและการย้อมเส้นใยธรรมชาติและเส้นใยสังเคราะห์ ในทางการแพทย์จะใช้การเตรียมฟอสฟอรัสเป็นยา

ฟอสฟอรัส, P, องค์ประกอบของกลุ่ม V ของระบบธาตุ; น้ำหนักอะตอม 31.03; ไม่พบไอโซโทปฟอสฟอรัส ในสารประกอบ ฟอสฟอรัสเป็นไตรวาเลนท์และเพนตาวาเลนท์ การเชื่อมต่อสูงสุดกับไฮโดรเจนคือ PH 3; ด้วยออกซิเจนจะให้ออกไซด์ P 2 O 3 P 2 O 4 และ P 2 O 5 ในแง่ของความจุและประเภทของสารประกอบ ฟอสฟอรัสมีลักษณะคล้ายกับไนโตรเจน แต่ในคุณสมบัติ (ทั้งฟอสฟอรัสและสารประกอบ) จะแตกต่างจากไนโตรเจนอย่างสิ้นเชิง พบได้ทั่วไปในธรรมชาติและพบได้ในหินเกือบทั้งหมดในรูปของการรวมผลึกของแร่อะพาไทต์ ฟอสฟอรัสพบได้ในรูปของแร่ธาตุสะสมของฟอสฟอรัสและอะพาไทต์ อะพาไทต์ไม่ค่อยเกิดขึ้นในมวลจำนวนมากและการสะสมขนาดใหญ่ของแร่นี้ในทุนดรา Khibiny ในสหภาพโซเวียตเป็นข้อยกเว้น ฟอสฟอไรต์เป็นที่รู้จักในจอร์เจีย ฟลอริดา นอร์ทแคโรไลนาและเซาท์แคโรไลนา เทนเนสซี แอลจีเรีย ตูนิเซีย และบนเกาะบางเกาะของมหาสมุทรใหญ่ สหภาพโซเวียตอุดมไปด้วยฟอสฟอรัสมากซึ่งเป็นที่รู้จักในภูมิภาคมอสโกในเทือกเขาอูราลในคาซัคสถานในยูเครนในสาธารณรัฐชูวัชในโปโดเลียในคอเคซัสเหนือ ฯลฯ แร่ธาตุเช่น vivianite Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O และเทอร์ควอยซ์ (Al 2 O 3) 2 P 2 O 5 5H 2 O เป็นเกลือที่เป็นน้ำของกรดฟอสฟอริก ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต โปรตีนที่มีฟอสฟอรัสและเลซิตินเป็นส่วนหนึ่งของกล้ามเนื้อ เส้นประสาท และสมอง กระดูกมีฟอสฟอรัสในรูปของเกลือไตรแคลเซียมของกรดฟอสฟอริก

สามารถรับฟอสฟอรัสได้จากการดัดแปลง allotropic หลายอย่าง ฟอสฟอรัสขาว (ธรรมดา, สีเหลือง) เป็นสารคล้ายแก้วใสไม่มีสีหรือผลึกขนาดเล็กสีขาว ฟอสฟอรัสสีขาวบริสุทธิ์สามารถรับได้ในที่มืดโดยไม่มีออกซิเจนและความชื้นเท่านั้น การกลั่นแบบเศษส่วนหรือการตกผลึกแบบเศษส่วนทำให้เกิดฟอสฟอรัสบริสุทธิ์อย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองอย่างรวดเร็วในแสง สีเหลืองดังกล่าวอธิบายได้จากการก่อตัวของฟิล์มบาง ๆ ของการดัดแปลงสีแดงบนพื้นผิวของฟอสฟอรัส ด้วยการเปิดรับแสงเข้มข้นบนฟอสฟอรัสธรรมดาเป็นเวลานาน มันสามารถเปลี่ยนเป็นสีแดงได้อย่างสมบูรณ์ ที่อุณหภูมิ 150°C ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ฟอสฟอรัสธรรมดาจะระเหยไปโดยไม่เปลี่ยนสี การดัดแปลงสองครั้งเป็นที่รู้จักสำหรับฟอสฟอรัสขาว - αและβ; ครั้งแรกตกผลึกในระบบที่ถูกต้อง (ความถ่วงจำเพาะ 1.84) ที่สอง (ฟอสฟอรัสสามัญ) - ในระบบหกเหลี่ยม (ความถ่วงจำเพาะ 1.88) การเปลี่ยนแปลงของα-ฟอสฟอรัสเป็นβ-ฟอสฟอรัสเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:

โมห์ความแข็งของฟอสฟอรัสคือ 0.5 ความเป็นพลาสติกจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ฟอสฟอรัสหลอมเหลวแทบจะไม่ทำให้แก้วเปียก แรงตึงผิว 35.56 D/ซม. ที่ 132.1°C และ 43.09 D/ซม. ที่ 78.3°C ความถ่วงจำเพาะที่สอดคล้องกันของฟอสฟอรัสคือ 1.665 และ 1.714 ความสามารถในการอัดของฟอสฟอรัสธรรมดาระหว่าง 100 ถึง 500 atm คือ 0.0000199 cm 2 /kg ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของฟอสฟอรัสธรรมดาจาก 0°C ถึง 40° = 0.000125 และปริมาตรที่ 44°C คือ 1.017 เท่าของปริมาตรที่ 0°C ความจุความร้อนของฟอสฟอรัสขาว (-51°C) 0.183 cal/g; ความร้อนหลอมเหลว 5.03 cal/g. ไอระเหยฟอสฟอรัส 1 ลิตรมีน้ำหนัก 2.805 กรัม (วิลเลียมสัน) น้ำหนักโมลาร์ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 313 ° C ถึงความร้อนสีแดงอยู่ในช่วง 128 ถึง 119.8 ดังนั้นโครงสร้างของโมเลกุลในช่วงเวลานี้จึงสอดคล้องกับ P 4 . ที่อุณหภูมิสูง จะแยกตัวออกเป็น P 2 บางส่วน ในสารละลายโมเลกุลของมันสอดคล้องกับสูตร P 4; จุดหลอมเหลวของฟอสฟอรัสธรรมดา 44.5 องศาเซลเซียส; มันค่อยๆระเหยที่อุณหภูมิ 40°C ระเหยที่อุณหภูมิปกติ ความดันไอของฟอสฟอรัสแข็งธรรมดาที่ 5°C - 0.03 มม. ที่ 40°C - 0.50 มม. ความสามารถในการละลายของฟอสฟอรัสในน้ำ: 0.0003 กรัมต่อน้ำ 100 กรัมที่อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส ตัวทำละลายต่างๆ ละลายประมาณฟอสฟอรัส (ใน 100 ชั่วโมงของตัวทำละลาย): คาร์บอนไดซัลไฟด์ 25, น้ำมันเบนซิน 1.5, น้ำมันอัลมอนด์ 1.00, กรดอะซิติกเข้มข้น 1.00, อีเธอร์ 0.45, เอทิลแอลกอฮอล์ (ความถ่วงจำเพาะ 0.822) 0.25, กลีเซอรีน 0.17 ชม. ไฮโดรเจนถูกดูดซึมได้ดี ฟอสฟอรัส โดยเฉพาะในช่วงที่มีการคายประจุไฟฟ้า ไฮโดรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสในสถานะ nascendi; ก๊าซที่ปล่อยออกมาไม่มีความสามารถนี้อีกต่อไป ฟลูออรีนทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิปกติกับฟอสฟอรัสโดยไม่จุดไฟ เกิดเป็น PF 3 ที่มีฟอสฟอรัสมากเกินไป และ PF 5 มีฟลูออรีนมากเกินไป ฟอสฟอรัสรวมตัวกับออกซิเจนอย่างแรง โดยขึ้นอยู่กับปริมาณของรีเอเจนต์ ฟอสฟอรัสหรือฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ ไฮโดรควิโนน น้ำตาล กลีเซอรีน กรดโซเดียม สารหนู ชะลอปฏิกิริยาออกซิเดชันของฟอสฟอรัส เมื่อรวมกับออกซิเจนในบรรยากาศ ฟอสฟอรัสจะจุดไฟ ดังนั้นจึงต้องเก็บไว้ใต้น้ำ อุณหภูมิจุดติดไฟของฟอสฟอรัสในอากาศ ในออกซิเจน หรือในอากาศที่เจือจางด้วยปริมาตรที่เท่ากันของคาร์บอนไดออกไซด์คือ 45.0-45.2°C การจุดไฟของฟอสฟอรัสธรรมดานั้นส่งเสริมโดยการทำให้หายากของอากาศและป้องกันได้ด้วยการบีบอัด การปรากฏตัวของโอโซนและความชื้นในบรรยากาศจะเพิ่มอุณหภูมิการจุดติดไฟ ในบรรยากาศของคาร์บอนไดซัลไฟด์ อุณหภูมิจุดติดไฟของฟอสฟอรัสคือ 87 ° C น้ำมันสน - 18 °; ฟอสฟอรัสสามารถให้ความร้อนได้โดยไม่ต้องจุดไฟที่ 205 ° C หากอยู่นิ่ง การกวนน้อยที่สุดทำให้เกิดการติดไฟได้แม้ที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส ฟอสฟอรัสธรรมดาจะจุดไฟภายใน 20 วินาทีเมื่อสัมผัสกับอะลูมิเนียมที่ผสมบริสุทธิ์ ไนโตรเจนถูกดูดซับโดยฟอสฟอรัส แต่ไม่ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน ฟอสฟอรัสขาวเรืองแสงในที่มืดเมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในบรรยากาศ ความเข้มของแสงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจน ในออกซิเจนบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 27°C ฟอสฟอรัสจะไม่เรืองแสงและไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ ฟอสฟอรัสขาวเป็นพิษและปริมาณ 0.15 กรัมเป็นอันตรายถึงชีวิต เมื่อพิจารณาถึงความสามารถของฟอสฟอรัสในการละลายในไขมัน ในกรณีที่เป็นพิษ อาหารที่มีไขมันและนมเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้โดยสิ้นเชิง เนื่องจากมีส่วนช่วยในการดูดซึมฟอสฟอรัสเข้าสู่ร่างกายได้ดีขึ้น

ฟอสฟอรัสแดงเป็นการดัดแปลงที่แตกต่างกันอย่างมากในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของมันจากฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอรัสแดงเกิดขึ้นจากปกติเมื่อมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านไอระเหยของฟอสฟอรัส โดยการให้ความร้อนกับสารละลายของฟอสฟอรัสขาวในฟอสฟอรัสไตรโบรไมด์ที่อุณหภูมิ 170-190 ° C เราสามารถแยกสิ่งที่เรียกว่า ราสเบอร์รี่วาไรตี้ฟอสฟอรัส. พันธุ์นี้มีโครงสร้างคอลลอยด์และเป็นช่วงเปลี่ยนผ่านระหว่างฟอสฟอรัสธรรมดาและฟอสฟอรัสแดง การปรากฏตัวของฟอสฟอรัสไตรไอโอไดด์เร่ง (3 ครั้ง) ปฏิกิริยา โดยการให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสธรรมดาด้วยกำมะถันหรือซัลไฟด์ แล้วบำบัดส่วนผสมที่เป็นผลด้วยสารละลายด่างหรือแอมโมเนียที่เป็นน้ำ ก็จะได้ฟอสฟอรัสแดง เทคโนโลยีฟอสฟอรัสแดงได้มาจากการให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสธรรมดาโดยไม่มีอากาศที่อุณหภูมิ 240-250 ° C ปฏิกิริยาจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน สีของฟอสฟอรัสแดงจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิของการเตรียม ที่อุณหภูมิต่ำจะมีสีแดงเข้ม ที่อุณหภูมิสูงจะเป็นสีม่วงหรือสีม่วง ซีลีเนียมเร่งการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง การแยกส่วนผสมของฟอสฟอรัสธรรมดาออกจากสีแดงโดยการบำบัดด้วยคาร์บอนไดซัลไฟด์เป็นเวลา 50 ชั่วโมงที่ 250-260 ° C หรือสารละลายโซเดียมอัลคาไล 10% เป็นเวลา 2 ชั่วโมง นอกจากนี้ยังสามารถล้างฟอสฟอรัสด้วยส่วนผสมของคาร์บอนไดซัลไฟด์และสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ที่มีความถ่วงจำเพาะ 1.349-1.384 ในกรณีนี้ ฟอสฟอรัสธรรมดาจะละลายในคาร์บอนไดซัลไฟด์ และสีแดงจะตกตะกอนเป็นสารละลายของแคลเซียมคลอไรด์ มีข้อสันนิษฐานว่าการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสสีขาวและสีแดงมีความแตกต่างทางเคมี ข้อพิสูจน์ของตำแหน่งนี้คือเมื่อผสมฟอสฟอรัสสีเหลืองและสีแดงหลอมเหลว จะไม่มีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสที่หนึ่งเป็นวินาที เมื่อถูกความร้อนภายในช่วง 280-400 ° C ไอฟอสฟอรัสแดงจะหนาขึ้นบางส่วนในสิ่งที่เรียกว่า ฟอสฟอรัสโลหะ. ด้วยการเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วของไอระเหย ฟอสฟอรัสสีแดงบางส่วนจะเกิดขึ้น และยิ่งมีปริมาณมาก อุณหภูมิก็จะสูงขึ้นก่อนที่จะแข็งตัว พื้นผิวของเครื่องรับทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาในการก่อตัวของฟอสฟอรัสแดง ระยะเวลาการให้ความร้อนไม่ส่งผลต่อกระบวนการ แต่การระบายความร้อนควรเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว มีความเห็นว่า (ก. สต็อก) ว่าฟอสฟอรัสแดงเกิดขึ้นจากการรวมตัวของโมเลกุลฟอสฟอรัสที่แยกตัวออกจากกันหรือกับโมเลกุลที่ไม่แยกตัวออกจากกัน และว่า การก่อตัวของโมเลกุลฟอสฟอรัสเหลือง P 4 ค่อนข้างช้ากว่าการก่อตัวของ โมเลกุลฟอสฟอรัสแดง การควบแน่นของฟอสฟอรัสแดงจากสถานะไอนั้นไม่ขึ้นกับการมีอยู่ของฟอสฟอรัสเหลืองเหลว ฟอสฟอรัสแดงที่ได้จากไอระเหยเย็นที่มีอุณหภูมิ 1200 ° C และที่ความดัน 5 มม. มีฟอสฟอรัสเหลืองไม่เกิน 1% ดังนั้นจึงเป็นไปตามที่โมเลกุล P 2 และ P 4 มีส่วนร่วมในการก่อตัวของฟอสฟอรัสแดง เป็นไปได้ว่าการก่อตัวนี้เป็นไปตามสมการ mР 2 + nP 4 = P 2 m+4 n มีข้อเสนอแนะว่าฟอสฟอรัสหลอมเหลวประกอบด้วยโมเลกุล P 4 ของฟอสฟอรัสเหลืองและโมเลกุล P n ของสีแดงในสภาวะสมดุล:

เหนือจุดหลอมเหลวของฟอสฟอรัสแดง (592.5°C ตามแหล่งอื่น 589.5°C) โมเลกุลส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ P 4 ดังนั้นความหลากหลายของสีขาวก่อตัวขึ้นเมื่อเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว แต่การเย็นตัวช้าช่วยให้สมดุล เลื่อนไปทางขวาและปล่อยฟอสฟอรัสแดงระหว่างการแข็งตัว ความถ่วงจำเพาะของฟอสฟอรัสแดงมีตั้งแต่ 2.05 ถึง 2.3 ซึ่งทำให้เราพิจารณาว่าเป็นส่วนผสมของการดัดแปลงสองแบบ มีข้อสันนิษฐานว่าฟอสฟอรัสแดงเป็นโมโนคลินิกในโครงสร้างผลึก ความสามารถในการอัดของฟอสฟอรัสแดง (ระหว่าง 100-500 atm) คือ 0.0000092 ซม. 2 / กก. จุดหลอมเหลวของฟอสฟอรัสแดงขึ้นอยู่กับอัตราการให้ความร้อนและจะแปรผันภายใน ±0.5°C ความดันไอของฟอสฟอรัสแดงที่ 230°C - 0 มม. ที่ 360°C - 0.1 มม. ที่ 5000°C - 9 atm ฟอสฟอรัสแดงไม่ละลายในคาร์บอนไดซัลไฟด์ ฟอสฟอรัสแดงที่ได้จากการปล่อยความร้อนจะมีพลังงานน้อยกว่าและมีฤทธิ์น้อยกว่าฟอสฟอรัสขาวมาก ฟอสฟอรัสแดงไม่เป็นพิษ ไม่ติดไฟในอากาศ จึงไม่เป็นอันตรายในการเก็บรักษา ฟอสฟอรัสแดงติดไฟเมื่อกระทบ Gittorf อ้างว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสแดงเป็นสีเหลืองที่อุณหภูมิ 320 ° C แต่จะเกิดขึ้นที่ 358 ° C ในหลอดปิดสนิท ฟอสฟอรัสแดงมีความเข้มข้นที่อุณหภูมิ 450 ถึง 610 องศาเซลเซียส

ผลึกหรือไวโอเล็ตฟอสฟอรัสมีโครงสร้างเป็นผลึก ผลึกเป็นแบบตรีโกณมิติที่มีอัตราส่วนแกน a:c = 1:1.1308 ได้จากการตกผลึกจากตะกั่วหลอมเหลวหรือบิสมัท รวมถึงการให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสขาวภายใต้ความดัน 500 กก. / ซม. 2 ต่อหน้าโซเดียม ไม่ละลายในคาร์บอนไดซัลไฟด์ ความถ่วงจำเพาะของฟอสฟอรัสไวโอเล็ต 2.34; มันระเหิดที่ 690.9°C; จุดหลอมเหลว 589.5°C ที่ความดัน 43.1 atm

ฟอสฟอรัสดำ (R. Bridgeman) ได้มาจากฟอสฟอรัสธรรมดาเมื่อถูกความร้อนถึง 216 ° C ภายใต้ความดัน 89 atm ไม่ละลายในคาร์บอนไดซัลไฟด์ ติดไฟที่อุณหภูมิ 400 ° C และไม่ติดไฟเมื่อกระแทก อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสแดงเป็นสีดำ 575 องศาเซลเซียส; ฟอสฟอรัสแดงจะเปลี่ยนเป็นสีดำเมื่อถูกความร้อนในบรรยากาศไฮโดรเจนที่ 200°C และความดัน 90 atm (V. Ipatiev) การดัดแปลงเพียง 2 ครั้งเท่านั้นที่มีความสำคัญทางเทคนิค: สีขาว (สีเหลือง) และฟอสฟอรัสแดง

รับฟอสฟอรัส. โดยปกติแล้วฟอสฟอรัสขาวจะถูกเตรียม ซึ่งหากจำเป็น จะถูกแปลงเป็นการดัดแปลงสีแดงในภายหลัง วัสดุเริ่มต้นในการรับฟอสฟอรัสคือฟอสฟอรัส - ไตรแคลเซียมฟอสเฟตธรรมชาติ ดีที่สุดในบรรดาขี้เถ้ากระดูกทั้งหมด กระบวนการประกอบด้วยการลดฟอสเฟตด้วยคาร์บอนหรือการกระทำของอลูมิเนียมกับโซเดียมเมตาฟอสเฟตผสมกับซิลิกา:

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

โรงงานผลิตฟอสฟอรัสมี 2 วิธีคือ 1) วิธี Pelletier แบบเก่าซึ่งประกอบด้วยการบำบัดฟอสเฟต (กระดูกป่น) ด้วยกรดซัลฟิวริกเจือจาง และไตรแคลเซียมฟอสเฟตจะถูกแปลงเป็นโมโนแคลเซียมฟอสเฟต:

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

สารละลายหลังแยกออกจากยิปซั่ม (CaSO 2H 2 O) ระเหย เผาด้วยถ่านหินและแคลเซียมเมตาฟอสเฟต:

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

ซึ่งหลังจากการเผาอย่างแรงจะให้ฟอสฟอรัส, ไตรแคลเซียมฟอสเฟตและคาร์บอนมอนอกไซด์:

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

ตามวิธี Wehler พวกเขาดำเนินการโดยตรงจากไตรแคลเซียมฟอสเฟต:

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

กระบวนการนี้ต้องใช้อุณหภูมิสูงและเริ่มใช้เฉพาะกับการแนะนำเตาไฟฟ้าเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีวิธีการรับฟอสฟอรัสจากกรดฟอสฟอริกอิสระที่ผสมกับถ่านหินโดยใช้กระแสไฟฟ้า นักวิชาการในสหภาพโซเวียต E.V. Britske พัฒนาวิธีการรับฟอสฟอรัสในเตาหลอม

ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์มักมีร่องรอยของสารหนู สารประกอบซิลิกอนและคาร์บอน สิ่งเจือปนทางกลจะถูกลบออกโดยการกรอง และดียิ่งขึ้นโดยการกลั่นซ้ำ การเปลี่ยนฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดงที่อุณหภูมิ 260 องศาเซลเซียส ความดันลดลงทำให้ปฏิกิริยาช้าลง แสงช่วยเร่งกระบวนการ ตัวเร่งปฏิกิริยา (ไอโอดีน, ซีลีเนียม) ก็ส่งผลกระทบเช่นกัน

การวิเคราะห์หาฟอสฟอรัส. ไอของฟอสฟอรัสทำหน้าที่บนกระดาษเปียกที่ชุบซิลเวอร์ไนเตรต ทำให้เป็นสีดำ ความดำเกิดจากการก่อตัวของฟอสฟอรัสและโลหะเงิน . ปฏิกิริยาดำเนินไปใน 2 ขั้นตอน ฟอสฟอรัสทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดไฮโดรเจนฟอสฟอรัสและกรดไฮโปฟอสฟอรัส:

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

สารประกอบที่เกิดจากปฏิกิริยาทำปฏิกิริยากับซิลเวอร์ไนเตรต:

H3ป.2 +2H 2 O + 4AgNO 3 \u003d 4HNO 3 +H3ป.4 +4Ag;

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

ปฏิกิริยานี้ใช้ได้กับการค้นพบฟอสฟอรัสขาวเฉพาะในกรณีที่ไม่มี H 2 S, AsH 3 , SbH 3 รวมถึงฟอร์มิกอัลดีไฮด์และกรดฟอร์มิก การค้นพบฟอสฟอรัสพิษ (อ้างอิงจาก Mitcherlich) ขึ้นอยู่กับความสามารถของฟอสฟอรัสที่จะเรืองแสงในอากาศชื้นในความมืด สารที่บดแล้วซึ่งควรจะค้นพบฟอสฟอรัสนั้นถูกวางไว้ในขวดที่เชื่อมต่อกับตู้เย็น น้ำจำนวนมากถูกเทลงในขวดเพื่อให้ได้สารละลายของเหลว และเนื้อหาของขวดจะถูกทำให้เป็นกลางด้วยกรดทาร์ทาริกจนเป็นกรดเล็กน้อย เมื่อขวดถูกทำให้ร้อนในที่มืด ปริมาณฟอสฟอรัสเพียงเล็กน้อย (ไม่กี่มก.) จะทำให้ตู้เย็นเรืองแสงได้ เนื่องจากปรากฏการณ์การเรืองแสงอาจเกิดจากการมีอยู่ของฟอสฟอรัสซัลไฟด์หลังจากการสลายตัวเมื่อได้รับความร้อน ขอแนะนำว่าไม่ควรให้ความร้อนในกระติกน้ำโดยตรง แต่ให้ส่งไอน้ำเข้าไป ไม่พบการเรืองแสงของฟอสฟอรัสเมื่อมีแอมโมเนีย คาร์บอนไดซัลไฟด์ ไอระเหยแอลกอฮอล์ น้ำมันหอมระเหย และไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว ดังนั้นไม่ควรหยุดการกลั่นเร็วเกินไป หากยังคงไม่พบการเรืองแสง ตัวกรองจะถูกออกซิไดซ์ด้วยน้ำคลอรีน ระเหยในอ่างน้ำให้มีปริมาตรเล็กน้อย และทำการทดสอบกรดฟอสฟอริก นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตการเรืองแสงของฟอสฟอรัสในขวด โดยให้ความร้อนของเหลวจนเดือดก่อน จากนั้นจึงทำให้เย็นลงเล็กน้อยแล้วให้ความร้อนอีกครั้งจนเดือด ฟอสฟอรัสเรืองแสง 0.0171 มก. ชัดเจนมาก 0.0085 มก. - ชัดเจน 0.0042 มก. - อ่อนและ 0.001 มก. - สงสัย ฟอสฟอรัสที่ถูกรีดิวซ์โดยไฮโดรเจนในสถานะ nascendi ให้ไฮโดรเจนฟอสฟอรัส ซึ่งเมื่อผสมกับไฮโดรเจนจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีเขียวมรกตเมื่อจุดไฟที่ทางออกของท่อปลายทองคำขาว สารอินทรีย์ป้องกันการปรากฏตัวของสี ดังนั้น ง. ข. แยกออกจากกัน. กรดไนตริกสามารถออกซิไดซ์ฟอสฟอรัสเป็นกรดฟอสฟอริกได้อย่างง่ายดาย:

ZR 4 +20NNO 3 +8H 2 O \u003d 12H 3 RO 4 +20NO3.

ฟอสฟอรัสถูกหาปริมาณหลังจากออกซิเดชันเป็นกรดฟอสฟอริกและการตกตะกอนเป็น MgNH 4 PO 4

แอปพลิเคชัน . ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบหนึ่งโดยที่การพัฒนาที่เหมาะสมของสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์เป็นไปไม่ได้ มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างปริมาณฟอสฟอรัสในตัวกลางธาตุอาหารกับการเจริญเติบโตของพืช ฟอสฟอรัสพร้อมกับไนโตรเจนและโพแทสเซียมเป็นสารอาหารที่สำคัญที่สุดในหน้า - x พืช. ฟอสฟอรัสไม่มีวัฏจักรปิดในวัฏจักรของมัน เมื่อแยกจากทุ่งพร้อมกับการเก็บเกี่ยวเมล็ดพืช ดังนั้นหากไม่มีการนำเทียมเข้าไปในดินจากภายนอก จะสังเกตเห็นการพร่องของดิน ปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัสเป็นกลุ่มที่ใหญ่ที่สุด ฟอสฟอรัสใช้ในกิจการทหารในฐานะตัวแทนสร้างควันไฟและเพื่อเติมกระสุนเพลิง