Fosfor Fosfor doğada fosfor elde etme özellikleri. Fosforun uygulama alanları. Fosfor almak ve kullanmak

TANIM

Fosfor- Periyodik tablonun on beşinci elementi. Tanımlama - Latince "fosfor" dan P. Üçüncü periyotta yer alan VA grubu. Metal olmayanları ifade eder. Nükleer yük 15'tir.

Fosfor oldukça yaygın elementlerden biridir; yerkabuğundaki içeriği yaklaşık %0.1'dir (ağırlıkça). Fosforun serbest halde kolay oksitlenebilirliği nedeniyle doğada bulunmaz.

Doğal fosfor bileşiklerinden en önemlisi, bazen mineral fosforin şeklinde büyük tortular oluşturan kalsiyum ortofosfat Ca3(PO4)2'dir. Mineral apatit de sıklıkla bulunur ve Ca3 (PO 4) 2'ye ek olarak ayrıca CaF 2 veya CaCl 2 içerir.

Fosforun atom ve moleküler ağırlığı

TANIM

Bir maddenin bağıl moleküler ağırlığı (M r) belirli bir molekülün kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kez daha büyük olduğunu gösteren bir sayıdır ve bir elementin bağıl atom kütlesi (A r)- bir kimyasal elementin ortalama atom kütlesinin kaç kez bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden daha büyük olduğu.

Fosforun atomik ve moleküler ağırlıklarının değerleri çakışır; 30.9737'ye eşittirler.

Fosforun allotropi ve allotropik modifikasyonları

Fosfor birkaç allotropik modifikasyon oluşturur.

Fosfor buharının hızlı soğutulmasıyla katı halde beyaz fosfor elde edilir; yoğunluğu 1.83 g/cm3'tür. Saf haliyle beyaz fosfor tamamen renksiz ve şeffaftır (Şek. 1). Soğukta kırılgandır, ancak 15 o C'nin üzerindeki sıcaklıklarda yumuşar ve bıçakla kolayca kesilebilir.

Beyaz fosfor havada çok hızlı oksitlenir ve karanlıkta parlar. Zaten basit sürtünmenin yeterli olduğu düşük ısıtmada, fosfor tutuşur ve yanar. Düğümlerinde tetrahedral moleküllerin P4 olduğu moleküler bir kristal kafese sahiptir. Güçlü zehir.

Pirinç. 1. Fosforun allotropik modifikasyonları. Görünüm.

Beyaz fosfor 250-300 o C sıcaklığa ısıtılırsa, kırmızı-mor bir renge sahip olan ve kırmızı fosfor adı verilen başka bir modifikasyona girer. Bu dönüşüm çok yavaş ve ışığın etkisi altında gerçekleşir.

Kırmızı fosforun özellikleri beyazdan çok farklıdır: havada yavaş yavaş oksitlenir, karanlıkta parlamaz, sadece 260 o C'de yanar ve toksik değildir.

Güçlü ısıtma ile kırmızı fosfor, erimeden buharlaşır (süblimleşir). Buhar soğutulduğunda beyaz fosfor elde edilir.

Çok yüksek basınç altında 200-220 o C'ye ısıtıldığında beyazdan siyah fosfor oluşur. Grafit gibi görünüyor, dokunuşa yağlı ve diğer modifikasyonlardan daha ağır. Yarı iletken.

fosfor izotopları

Fosforun doğada tek izotop 31P (%23.99) şeklinde oluştuğu bilinmektedir. Kütle numarası 31'dir. Fosfor izotopu 31 P'nin atomunun çekirdeği on beş proton ve on altı nötron içerir.

24 ila 46 arasında kütle numaralarına sahip yapay fosfor izotopları vardır; bunların arasında en kararlı olanı, yarı ömrü 14 gün olan 32 P'dir.

fosfor iyonları

Fosfor atomunun dış enerji seviyesinde, değerlik olan beş elektron vardır:

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

Kimyasal etkileşim sonucunda fosfor değerlik elektronlarını kaybedebilir, yani. vericileri olun ve pozitif yüklü iyonlara dönüşürler veya başka bir atomdan elektronları kabul ederler, yani. alıcıları olun ve negatif yüklü iyonlara dönüşürler:

P 0 -5e → P 5+ ;

P 0 -3e → P 3+;

P 0 -1e → P 1+ ;

P 0 +3e → P 3- .

Molekül ve fosfor atomu

Fosfor molekülü monoatomik - R'dir. Fosfor atomunu ve molekülünü karakterize eden bazı özellikler verelim:

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

• Tanımlama - P (Fosfor);
• Dönem - III;
• Grup - 15 (Va);
• Atom kütlesi - 30.973761;
• Atom numarası - 15;
• Bir atomun yarıçapı = 128 pm;
• Kovalent yarıçap = 106 pm;
• Elektron dağılımı - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
• eriyik t = 44.14°C;
• kaynama noktası = 280°C;
• Elektronegatiflik (Pauling'e göre / Alpred ve Rochov'a göre) = 2.19 / 2.06;
• Oksidasyon durumu: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
• Yoğunluk (n.a.) \u003d 1,82 g / cm3 (beyaz fosfor);
• Molar hacim = 17,0 cm3 / mol.

Fosfor bileşikleri:

Fosfor (ışık taşıyan) ilk olarak 12. yüzyılda Arap simyacı Ahad Behil tarafından elde edilmiştir. Avrupalı ​​bilim adamlarından Alman Hennig Brant, fosforu ilk keşfeden kişiydi, 1669'da insan idrarı ile yapılan deneyler sırasında ondan altın çıkarma girişiminde bulundu (bilim adamı, idrarın altın renginin altın parçacıklarının varlığından kaynaklandığına inanıyordu) . Bir süre sonra, fosfor I. Kunkel ve R. Boyle tarafından elde edildi - ikincisi bunu "İnsan idrarından fosfor hazırlama yöntemi" makalesinde tanımladı (10/14/1680; çalışma 1693'te yayınlandı). Lavoisier daha sonra fosforun basit bir madde olduğunu kanıtladı.

Yerkabuğundaki fosfor içeriği kütlece %0,08'dir - bu gezegenimizdeki en yaygın kimyasal elementlerden biridir. Yüksek aktivitesi nedeniyle, serbest haldeki fosfor doğada oluşmaz, ancak en yaygınları Ca 5 (PO 4) 3 (OH) apatit ve Ca 3 (PO 4) 2 olan yaklaşık 200 mineralin bir parçasıdır. fosforit.

Fosfor, hayvanların, bitkilerin ve insanların yaşamında önemli bir rol oynar - fosfolipid gibi biyolojik bir bileşiğin parçasıdır, ayrıca proteinde ve DNA ve ATP gibi diğer önemli organik bileşiklerde bulunur.

Pirinç. Fosfor atomunun yapısı.

Fosfor atomu 15 elektron içerir ve nitrojene benzer bir harici değerlik düzeyinde elektronik konfigürasyona sahiptir (3s 2 3p 3), ancak fosfor nitrojene kıyasla daha az belirgin metalik olmayan özelliklere sahiptir, bu da serbest bir d-orbitalinin varlığı ile açıklanır. , büyük bir atom yarıçapı ve daha düşük iyonlaşma enerjisi.

Diğer kimyasal elementlerle reaksiyonlara giren fosfor atomu, +5 ila -3 arasında bir oksidasyon durumu gösterebilir (en tipik oksidasyon durumu +5'tir, geri kalanı oldukça nadirdir).

• +5 - fosfor oksit P2O 5 (V); fosforik asit (H3P04); fosfatlar, halojenürler, fosfor V sülfürleri (fosforik asit tuzları);
• +3 - P2O3 (III); fosforlu asit (H3P03); fosfitler, halojenürler, fosfor III sülfürleri (fosfor asit tuzları);
• 0-P;
• -3 - fosfin PH3; metal fosfitler.

Toprak (uyarılmamış) durumda, fosfor atomunun s-alt düzeyinde iki eşleştirilmiş elektronu + dış enerji düzeyinde p-orbitallerinde (d-yörüngesi serbest) 3 eşlenmemiş elektronu vardır. Uyarılmış durumda, s-alt seviyesinden bir elektron, fosfor atomunun değerlik olasılıklarını genişleten d-orbitaline geçer.

Pirinç. Fosfor atomunun uyarılmış bir duruma geçişi.

P2

İki fosfor atomu, yaklaşık 1000°C'lik bir sıcaklıkta bir P2 molekülü halinde birleştirilir.

Daha düşük sıcaklıklarda fosfor, dört atomlu moleküller P4'te ve ayrıca daha kararlı polimer molekülleri P∞'de bulunur.

Fosforun allotropik modifikasyonları:

• beyaz fosfor- son derece zehirli (bir yetişkin için öldürücü beyaz fosfor dozu 0.05-0.15 g'dır) sarımsak kokulu mumsu madde, renksiz, karanlıkta parlak (P 4 O 6'da yavaş oksidasyon süreci); beyaz fosforun yüksek reaktivitesi, zayıf PP bağları ile açıklanır (beyaz fosfor, fosfor atomlarının bulunduğu düğümlerde P 4 formülüne sahip moleküler bir kristal kafese sahiptir), bunun sonucunda beyaz fosfor oldukça kolay kırılır. , ısıtıldığında veya uzun süreli depolama sırasında daha kararlı polimer modifikasyonlarına geçer: kırmızı ve siyah fosfor. Bu nedenlerle beyaz fosfor, hava erişimi olmayan bir saf su tabakası altında veya özel inert ortamlarda depolanır.
• sarı fosfor- yanıcı, yüksek derecede toksik bir madde, suda çözünmez, havada kolayca oksitlenir ve kendiliğinden tutuşurken, kalın beyaz duman salınımı ile parlak yeşil göz kamaştırıcı alevle yanar.
• kırmızı fosfor- en az reaktiviteye sahip, karmaşık bir yapıya sahip, polimerik, suda çözünmeyen bir madde. Kırmızı fosfor çok toksik olmadığı için endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır. Açık havada, nemi emen kırmızı fosfor, higroskopik bir oksit (“nemli”) oluşumu ile yavaş yavaş oksitlendiğinden, viskoz fosforik asit oluşturur, bu nedenle kırmızı fosfor hava geçirmez şekilde kapatılmış bir kapta saklanır. Islatma durumunda kırmızı fosfor, su ile yıkanarak fosforik asit kalıntılarından arındırılır, kurutulur ve amacına uygun olarak kullanılır.
• siyah fosfor- yarı iletken özelliklere sahip gri-siyah renkli dokunmatik grafit benzeri maddeye yağlı - ortalama bir reaktivite ile fosforun en kararlı modifikasyonu.
• metalik fosfor yüksek basınç altında siyah fosfordan elde edilir. Metalik fosfor elektriği çok iyi iletir.

Fosforun kimyasal özellikleri

Fosforun tüm allotropik modifikasyonları arasında en aktif olanı beyaz fosfordur (P 4). Çoğu zaman, kimyasal reaksiyonların denkleminde, P 4 değil, sadece P yazarlar. Fosfor, nitrojen gibi birçok oksidasyon durumuna sahip olduğundan, etkileşime girdiği maddelere bağlı olarak bazı reaksiyonlarda oksitleyici bir ajandır, diğerlerinde ise bir indirgeyici ajandır.

oksidatif fosfor, fosfitler oluşturmak üzere ısıtıldığında meydana gelen metallerle reaksiyonlarda özellikler sergiler:
3Mg + 2P \u003d Mg 3P 2.

fosfor indirgen madde reaksiyonlarda:

• daha elektronegatif metal olmayanlarla (oksijen, kükürt, halojenler):
  • fosfor (III) bileşikleri, oksitleyici bir madde eksikliği ile oluşur
    4P + 3O 2 \u003d 2P 2 O 3
  • fosfor (V) bileşikleri - fazla miktarda: oksijen (hava)
    4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5
• halojenler ve kükürt ile fosfor, eksik veya fazla alınan reaktiflerin oranına bağlı olarak 3 veya 5 değerlikli fosforun halojenürlerini ve sülfürünü oluşturur:
  • 2P + 3Cl 2 (hafta) \u003d 2PCl 3 - fosfor (III) klorür
  • 2P + 3S (hafta) \u003d P 2 S 3 - fosfor (III) sülfür
  • 2P + 5Cl2 (örn.) \u003d 2PCl 5 - fosfor (V) klorür
  • 2P + 5S (ör.) \u003d P 2 S 5 - fosfor (V) sülfür
• konsantre sülfürik asit ile:
  2P + 5H 2 SO 4 \u003d 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
• konsantre nitrik asit ile:
  P + 5HNO 3 \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
• seyreltik nitrik asit ile:
  3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO

Fosfor, reaksiyonlarda hem oksitleyici hem de indirgeyici ajan olarak görev yapar. orantısızlıkısıtıldığında sulu alkali çözeltileri ile, karakteristik olmayan bir oksidasyon durumu +1 sergilediği hipofosfitler (fosfin hariç) oluşturur (hipofosfor asit tuzları):
4P 0 + 3KOH + 3H 2 O \u003d P -3 H 3 + 3KH 2P +1 O 2

UNUTMAYIN: Yukarıdaki reaksiyonlar dışında diğer asitlerle fosfor reaksiyona girmez.

Fosfor almak ve kullanmak

Endüstriyel olarak fosfor, kuvars kumu ilavesiyle 1600 ° C sıcaklıkta elektrikli fırınlarda kalsine edilerek kalsiyum fosfat içeren fosforitlerden (florapatatlar) kok ile indirgenmesiyle üretilir:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

Reaksiyonun ilk aşamasında, yüksek sıcaklığın etkisi altında silikon (IV) oksit, fosfor (V) oksidi fosfattan uzaklaştırır:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3CaSiO 3 + P 2 O 5.

Daha sonra fosfor oksit (V), kömür tarafından serbest fosfora indirgenir:
P 2 O 5 + 5C \u003d 2P + 5CO.

Fosfor kullanımı:

• Tarım ilacı;
• maçlar;
• deterjanlar;
• boyalar;
• yarı iletkenler.

FOSFOR ATOMUNUN YAPISI

Fosfor, III döneminde, "A" ana alt grubunun 5. grubunda, 15 numaralı seri numarası altında yer almaktadır. Bağıl atom kütlesi A r (P) = 31 .

K +15) 2) 8) 5

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3, fosfor: p - element, metal olmayan

Fosfor atomunun serbest d-orbitalleri olduğundan, fosforun değerlik yetenekleri azot atomununkinden daha geniştir. Bu nedenle, 3S 2 - elektronlarının bozulması meydana gelebilir ve bunlardan biri 3d - orbitaline gidebilir. Bu durumda fosforun üçüncü enerji seviyesinde beş eşleşmemiş elektron olacak ve fosfor V valans gösterebilecektir.

Serbest durumda, fosfor birkaç pay oluştururkayalık modifikasyonlar: beyaz, kırmızı ve siyah fosfor

Fosfor, canlı hücrelerde orto- ve pirofosforik asitler şeklinde bulunur; nükleotidlerin, nükleik asitlerin, fosfoproteinlerin, fosfolipidlerin, koenzimlerin ve enzimlerin bir parçasıdır. İnsan kemikleri hidroksilapatit 3Ca 3 (PO 4) 3 ·CaF 2'den oluşur. Diş minesinin bileşimi fluorapatit içerir. İnsanlarda ve hayvanlarda fosfor bileşiklerinin dönüşümünde ana rol karaciğer tarafından oynanır. Fosfor bileşiklerinin değişimi hormonlar ve D vitamini tarafından düzenlenir. Fosfor için günlük insan ihtiyacı 800-1500 mg'dır. Vücutta fosfor eksikliği ile çeşitli kemik hastalıkları gelişir.

FOSFOR TOKSİKOLOJİSİ

· kırmızı fosfor pratik olarak toksik değildir. Akciğerlere giren kırmızı fosfor tozu, kronik etkili pnömoniye neden olur.

· beyaz fosforçok toksik, lipidlerde çözünür. Beyaz fosforun öldürücü dozu 50-150 mg'dır. Deriye bulaşan beyaz fosfor ciddi yanıklara neden olur.

Akut fosfor zehirlenmesi ağız ve midede yanma, baş ağrısı, halsizlik ve kusma ile kendini gösterir. 2-3 gün sonra sarılık gelişir. Kronik formlar, kalsiyum metabolizmasının ihlali, kardiyovasküler ve sinir sistemlerinde hasar ile karakterizedir. Akut zehirlenme için ilk yardım - mide yıkama, müshil, temizleme lavmanları, intravenöz glikoz çözeltileri. Cilt yanıkları durumunda, etkilenen bölgelere bakır sülfat veya soda solüsyonları uygulayın. Havadaki fosfor buharının MPC'si 0,03 mg/m³'tür.

FOSFOR ELDE ETMEK

Fosfor, 1600 °C sıcaklıkta kok ve silika ile etkileşim sonucu apatit veya fosforitlerden elde edilir:

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

Ortaya çıkan beyaz fosfor buharı, alıcıda su altında yoğunlaşır. Fosforitler yerine, örneğin metafosforik asit gibi diğer bileşikler indirgenebilir:

4HPO 3 + 12C → 4P + 2H 2 + 12CO.

FOSFORUN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

FOSFOR UYGULAMALARI

Fosfor en önemli biyojenik elementtir ve aynı zamanda endüstride çok yaygın olarak kullanılmaktadır.

Belki de insanın hizmetine sunduğu fosforun ilk özelliği yanıcılıktır. Fosforun yanıcılığı çok yüksektir ve allotropik modifikasyona bağlıdır.

Kimyasal, toksik ve yanıcı olarak en aktif beyaz ("sarı") fosfor, bu nedenle çok sık kullanılır (yangın bombalarında vb.).

kırmızı fosfor- endüstri tarafından üretilen ve tüketilen ana modifikasyon. Kibrit üretiminde kullanılır, ince öğütülmüş cam ve tutkal ile birlikte kutunun yan yüzeyine sürülür, kibrit başı ovulduğunda potasyum klorat ve kükürt içerir, tutuşma meydana gelir. Kırmızı fosfor ayrıca patlayıcıların, yanıcı bileşimlerin ve yakıtların üretiminde de kullanılır.

Fosfor (fosfat formunda), ATP sentezinde yer alan en önemli üç biyojenik elementten biridir. Üretilen fosforik asidin çoğu, fosfatlı gübreler elde etmek için kullanılır - süperfosfat, çökelti vb.

GÜÇLENDİRME GÖREVLERİ

2. Dönüşümleri şemaya göre gerçekleştirin:
P -> Ca 3 P 2 -> PH 3 -> P 2 O 5
Son reaksiyon PH için 3 -> P 2 O 5 elektronik bir terazi hazırlayın, oksitleyici ajanı ve indirgeyici ajanı belirtin.

Numara 3. Dönüşümleri şemaya göre gerçekleştirin:
Ca 3 (PO 4 ) 2 -> P -> P 2 O 5

Fosfor, atom numarası 15 olan kimyasal bir elementtir. D.I.'nin V grubunda bulunur. Mendeleyev. Fosfor R'nin kimyasal formülü.

Fosfor, adını "ışık taşıyan" anlamına gelen Yunanca fosfordan almıştır.

Fosfor yerkabuğunda oldukça yaygındır. İçeriği, yer kabuğunun tüm kütlesinin% 0.08-0.09'udur. Deniz suyunda ise fosfor 0.07 mg/l içerir.

Fosforun kimyasal aktivitesi yüksektir, bu nedenle serbest halde oluşmaz. Ama öte yandan yaklaşık 190 mineral oluşturur. Fosfor, yaşamın elementi olarak adlandırılır. Yeşil bitkilerde, hayvan dokularında, proteinlerde ve diğer temel kimyasal bileşiklerde bulunur.

fosfor modifikasyonları

Bazı kimyasal elementlerin yapıları ve özellikleri bakımından farklılık gösteren iki veya daha fazla basit madde şeklinde bulunabileceği bilinmektedir. Bu fenomene allotropi denir. Bu nedenle, fosforun birkaç allotropik modifikasyonu vardır. Tüm bu modifikasyonlar özelliklerinde farklıdır. En yaygın olanları beyaz fosfor, sarı fosfor, kırmızı fosfor, siyah fosfordur.

beyaz fosfor - basit beyaz bir madde. Moleküler formülü P 4'tür. Görünüşte beyaz fosfor parafine benzer. Az bir çabayla bile deforme olur ve bıçakla kolayca kesilir. Karanlıkta, fosfordan yayılan soluk yeşil bir parıltı fark edilir. Bu fenomene kemilüminesans denir.

Beyaz fosfor kimyasal olarak aktif bir maddedir. Oksijen tarafından kolayca oksitlenir ve organik çözücülerde kolayca çözünür. Bu nedenle kimyasal reaksiyonlara girmeyen özel inert ortamlarda saklanır. Beyaz fosfor +44.1 °C'de erir. Beyaz fosfor oldukça zehirli bir maddedir.

sarı fosfor - bu ham beyaz fosfor veya safsızlıkları olan beyaz fosfordur. Erime noktası +34 °C, kaynama noktası +280 °C. Beyaz gibi, sarı fosfor da suda çözünmez. Havada oksitlenir ve alevlenir. Ayrıca kemilüminesans fenomenine sahiptir.

kırmızı fosfor beyaz fosforun yüksek sıcaklıklara ısıtılmasıyla elde edilir. Kırmızı fosfor formülü Р n . Karmaşık bir polimerdir. Üretim koşullarına bağlı olarak kırmızı fosforun rengi açık kırmızıdan koyu kahverengiye kadar değişebilir. Kimyasal olarak kırmızı fosfor beyazdan çok daha az aktiftir. Sadece erimiş kurşun ve bizmutta çözünür. Havada tutuşmaz. Bu ancak 240-250 o C'ye ısıtıldığında fosforun beyaz formuna süblime edildiğinde gerçekleşebilir. Ancak çarpma veya sürtünme ile kendiliğinden tutuşabilir. Kırmızı fosforda kemilüminesans fenomeni gözlenmez. Suda, benzende, karbon disülfidde çözünmez. Sadece fosfor tribromürde çözünür. Havada saklandığında yavaş yavaş oksitlenir. Bu nedenle ağzı kapalı bir kapta saklayın.

Kırmızı fosfor neredeyse toksik değildir. Bu nedenle, kibrit üretiminde kullanılan kişidir.

siyah fosfor grafite benziyor. İlk kez 1914 yılında beyaz fosfordan 20 bin atmosfer (2 109 Pa) basınçta ve 200 o C sıcaklıkta siyah fosfor elde edilmiştir. Siyah fosfor 1000 o C sıcaklıkta ve 18 oC basınçta erir. 10 5 Pa. Siyah fosfor suda veya organik çözücülerde çözünmez. Sadece saf oksijende +400 °C sıcaklığa ısıtıldığında yanmaya başlar. Siyah fosfor, yarı iletken malzemelerin özelliklerine sahiptir.

Elementel fosforun kimyasal özellikleri

1. Elementel fosfor oksijen tarafından oksitlenir

Oksijenin fazla olduğu bir ortamda

4P + 5O 2 → 2P 2O 5

Oksijen eksikliği ile

4P + 3O 2 → 2P 2O 3

2. Metallerle reaksiyona girerek ısıtıldığında fosfit oluşturur

3Mg + 2P → Mg 3P 2

3. Metal olmayanlarla reaksiyona girer

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

4. +500 ° C sıcaklıkta su buharı ile etkileşime girer

8P + 12H 2 O → 5RN 3 + 3H 3 RO 4

fosfor kullanımı

Fosforun ana tüketicisi tarımdır. Elde edilen tüm fosforun büyük bir kısmı fosfatlı gübrelerin üretimi için kullanılır: fosfat kayası, basit ve çift süperfosfatlar, kompleks azot-fosforlu gübreler. Fosfor, sentetik deterjanların, fosfat camlarının üretiminde, doğal ve sentetik elyafların işlenmesi ve boyanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Tıpta fosfor müstahzarları ilaç olarak kullanılır.

FOSFOR, P, periyodik sistemin V grubunun elemanı; atom ağırlığı 31.03; Fosfor izotopları bulunamadı. Bileşiklerde fosfor üç değerlikli ve beş değerlidir. Hidrojen ile en yüksek bağlantısı PH 3'tür; oksijen ile P 2 O 3, P 2 O 4 ve P 2 O 5 oksitlerini verir. Değerlik ve bileşiklerin türü açısından fosfor azota benzer, ancak özelliklerde (hem fosfor hem de bileşikleri) azottan tamamen farklıdır. doğada yaygındır ve mineral apatit kristallerinin kapanımları şeklinde hemen hemen tüm kayalarda bulunur. Fosfor, fosforit ve apatitlerin mineral birikimleri şeklinde bulunur. Apatitler nadiren büyük kütlelerde oluşur ve bu mineralin SSCB'deki Khibiny tundrasındaki devasa birikintileri bir istisnadır. Fosforitler Georgia, Florida, Kuzey ve Güney Carolina, Tennessee, Cezayir, Tunus ve Büyük Okyanus'un bazı adalarında bilinmektedir. SSCB, mevduatları Moskova bölgesinde, Urallarda, Kazakistan'da, Ukrayna'da, Çuvaş Cumhuriyeti'nde, Podolya'da, Kuzey Kafkasya'da, vb. bilinen fosforitler açısından son derece zengindir. Vivianite Fe 3 gibi mineraller (PO 4) 2 8H 2 O ve turkuaz (Al 2 O 3) 2 P 2 O 5 5H 2 O fosforik asidin sulu tuzlarıdır. Fosfor, canlı organizmaların dokularının bir parçası olan vazgeçilmez bir bileşendir. Fosfor ve lesitin içeren proteinler kasların, sinirlerin ve beynin bir parçasıdır. Kemikler, fosforik asidin trikalsiyum tuzu formunda fosfor içerir.

Fosfor, çeşitli allotropik modifikasyonlarda elde edilebilir. Beyaz fosfor (sıradan, sarı) renksiz, şeffaf camsı bir madde veya beyaz küçük kristallerdir; saf beyaz fosfor ancak karanlıkta oksijen ve nem yokluğunda elde edilebilir. Fraksiyonel damıtma veya fraksiyonel kristalizasyon, ışıkta hızla sarıya dönüşen tamamen saf fosfor ile sonuçlanır. Bu sararma, fosfor yüzeyinde ince bir kırmızı modifikasyon filminin oluşmasıyla açıklanır. Sıradan fosfor üzerinde yoğun ışığa uzun süre maruz kaldığında tamamen kırmızıya dönüştürülebilir. 150°C'de oksijen yokluğunda, sıradan fosfor renk değiştirmeden süblimleşir. Beyaz fosfor için iki değişiklik bilinmektedir - α ve β; ilki doğru sistemde kristalleşir (özgül ağırlık 1.84), ikincisi (sıradan fosfor) - altıgen olarak (özgül ağırlık 1.88). α-fosforun β-fosfora geçişi aşağıdaki koşullar altında gerçekleşir:

Fosforun Mohs sertliği 0,5'tir. Artan sıcaklıkla plastisitesi artar. Erimiş fosfor camı zar zor ıslatır; yüzey gerilimi 132.1°C'de 35.56 D/cm ve 78.3°C'de 43.09 D/cm. Fosforun karşılık gelen özgül ağırlıkları 1.665 ve 1.714'tür. 100 ile 500 atm arasında sıradan fosforun sıkıştırılabilirliği 0.0000199 cm2/kg'dır. 0°C'den 40°'ye kadar olan sıradan fosforun genleşme katsayısı = 0.000125 ve 44°C'deki hacmi, 0°C'deki hacmin 1.017 katıdır. Beyaz fosforun ısı kapasitesi (0-51°C) 0.183 cal/g; füzyon ısısı 5.03 cal/g. 1 litre fosfor buharının ağırlığı 2.805 g'dır (Williamson). 313 ° C'den kırmızı ısıya kadar olan sıcaklık aralığındaki molar ağırlığı 128 ila 119.8 arasında değişmektedir. Bu nedenle, molekülünün bu aralıktaki yapısı P4'e karşılık gelir. Yüksek sıcaklıklarda, kısmen P 2'ye ayrışır. Çözeltide molekülü P4 formülüne karşılık gelir; sıradan fosforun erime noktası 44,5°C; 40°C'de yavaş yavaş süblimleşir, normal sıcaklıkta buharlaşır. 5°C - 0.03 mm'de, 40°C - 0.50 mm'de sıradan katı fosforun buhar basıncı. Fosforun suda çözünürlüğü: 15°C'de 100 g su başına 0.0003 g. Çeşitli çözücüler yaklaşık olarak fosforu çözer (100 saatlik çözücü içinde): karbon disülfür 25, benzin 1.5, badem yağı 1.00, konsantre asetik asit 1.00, eter 0.45, etil alkol (özgül ağırlık 0.822) 0.25, gliserin 0.17 saat Hidrojen iyi emilir fosfor, özellikle elektrik boşalması sırasında. Hidrojen, mevcut durumda fosfor ile reaksiyona girebilir; salınan gaz artık bu yeteneğe sahip değildir. Flor, normal sıcaklıkta fosfor ile tutuşmadan reaksiyona girerek, fazla fosforla PF 3'ü ve fazla flor ile PF 5'i oluşturur. Fosfor, reaktiflerin miktarına bağlı olarak fosfor veya fosforik anhidrit oluşturarak oksijenle kuvvetli bir şekilde birleşir. Hidrokinon, şeker, gliserin, sodyum arsenik asit fosforun oksidasyon reaksiyonunu yavaşlatır. Fosfor atmosferik oksijenle birleşerek tutuşur, bu nedenle su altında depolanması gerekir. Fosforun havada, oksijende veya eşit hacimde karbondioksit ile seyreltilmiş havada tutuşma sıcaklığı 45.0-45.2°C'dir. Sıradan fosforun tutuşması, havanın seyrekleşmesiyle desteklenir ve sıkıştırma ile önlenir. Atmosferde ozon ve nem bulunması tutuşma sıcaklığını arttırır. Bir karbon disülfür atmosferinde, fosforun tutuşma sıcaklığı 87 ° C, terebentin - 18 °; fosfor, hareketsiz durumdaysa tutuşturmadan 205 °C'ye kadar ısıtılabilir; en ufak bir karıştırma 45°C'de bile tutuşmaya neden olur. Sıradan fosfor, saf birleştirilmiş alüminyum ile temas ettiğinde 20 saniye içinde tutuşur. Azot fosfor tarafından emilir, ancak onunla reaksiyona girmez. Beyaz fosfor, atmosferik oksijenle temas ettiğinde karanlıkta parlar. Işığın yoğunluğu oksijen konsantrasyonuna bağlıdır. 27°C'nin altındaki saf oksijende fosfor parlamaz ve oksitlenmez. Beyaz fosfor zehirlidir ve 0.15 g dozu öldürücüdür. Fosforun yağlarda çözünme kabiliyeti göz önüne alındığında, zehirlenme durumunda, yağlı yiyecekler ve süt, fosforun vücuda daha iyi emilmesine katkıda bulundukları için tamamen kabul edilemez.

Kırmızı fosfor, fiziksel ve kimyasal özelliklerinde beyaz fosfordan keskin bir şekilde farklı olan bir modifikasyondur. Kırmızı fosfor, ikincisinin buharlarından bir elektrik boşalması geçirildiğinde sıradan oluşur. 170-190 ° C sıcaklıkta fosfor tribromürde beyaz fosfor çözeltisini ısıtarak, sözde izole edilebilir. ahududu çeşidi fosfor. Bu çeşit kolloidal bir yapıya sahiptir ve sıradan ve kırmızı fosfor arasında geçişlidir; fosfor triiyodür varlığı reaksiyonu hızlandırır (3 kez). Sıradan fosforun kükürt veya sülfür ile ısıtılması ve ardından elde edilen karışımın sulu bir alkali veya amonyak çözeltisi ile işlenmesiyle kırmızı fosfor da elde edilebilir. Teknolojideki kırmızı fosfor, sıradan fosforun 240-250 ° C sıcaklıkta havasız ısıtılmasıyla elde edilir; Reaksiyona ısı salınımı eşlik eder. Kırmızı fosforun rengi, müstahzarın sıcaklığına bağlı olarak değişir. Düşük sıcaklıklarda koyu kırmızı bir renk tonuna sahiptir, yüksek sıcaklıklarda menekşe veya mordur. Selenyum, beyaz fosforun kırmızıya geçişini hızlandırır. Sıradan fosfor karışımının kırmızıdan ayrılması, 250-260 °C'de 50 saat karbon disülfür veya 2 saat %10 sodyum alkali çözeltisi ile muamele edilerek gerçekleştirilir; fosforun, özgül ağırlığı 1.349-1.384 olan bir karbon disülfür ve kalsiyum klorür çözeltisi karışımı ile yıkanması da mümkündür. Bu durumda, sıradan fosfor karbon disülfid içinde çözülür ve kırmızı, bir kalsiyum klorür çözeltisine yerleşir. Fosforun beyaz ve kırmızı modifikasyonlarının kimyasal olarak farklı olduğu varsayımı vardır; Bu pozisyonun kanıtı, erimiş sarı ve kırmızı fosfor karıştırıldığında birincinin ikinciye geçişinin gözlenmemesidir. 280-400 °C aralığında ısıtıldığında, kırmızı fosfor buharı sözde kısmen kalınlaşır. metalik fosfor. Buharların hızlı soğuması ile kısmen kırmızı fosfor oluşur ve miktar ne kadar büyük olursa katılaşmadan önceki sıcaklık da o kadar yüksek olur. Alıcının yüzeyi, kırmızı fosfor oluşumunda katalitik olarak hareket eder. Isıtma süresi süreci etkilemez, ancak soğutma hızlı bir şekilde gerçekleşmelidir. Ayrışmış fosfor moleküllerinin kendi aralarında veya ayrışmamış moleküllerle birleşmesi sonucu kırmızı fosforun oluştuğu ve P4 sarı fosfor moleküllerinin oluşumunun, P4 sarı fosfor moleküllerinin oluşumundan nispeten daha yavaş olduğu yönünde bir görüş (A. Stock) vardır. kırmızı fosfor molekülleri. Kırmızı fosforun buhar halinden yoğunlaşması, sıvı sarı fosforun varlığından bağımsızdır. 1200 ° C sıcaklığa ve 5 mm basınca sahip buharların soğutulmasıyla elde edilen kırmızı fosfor,% 1'den fazla olmayan sarı fosfor içerir; dolayısıyla P2 ve P4 moleküllerinin kırmızı fosfor oluşumunda yer aldığı sonucu çıkar. Bu oluşumun mP 2 + nP 4 = P 2 m+4 n denklemini takip etmesi mümkündür. Erimiş fosforun dengede P4 sarı fosfor molekülleri ve Pn molekülleri kırmızı fosfor içerdiğine dair öneriler vardır:

Kırmızı fosforun erime noktasının üzerinde (592.5 °C, diğer kaynaklara göre 589.5°C), moleküllerin çoğu P 4 formundadır, bu nedenle hızlı soğutmada beyaz bir çeşitlilik oluşur, ancak yavaş soğutma dengenin korunmasına izin verir. sağa kayar ve katılaşma sırasında kırmızı fosfor salınır. Kırmızı fosforun özgül ağırlığı 2.05 ile 2.3 arasında değişir, bu da onu iki modifikasyonun bir karışımı olarak görmemizi sağlar. Kırmızı fosforun kristal yapısında monoklinik olduğu varsayımı vardır. Kırmızı fosforun sıkıştırılabilirliği (100-500 atm arası) 0.0000092 cm2 /kg'dır; Kırmızı fosforun erime noktası, ısıtma hızına bağlıdır ve ±0.5°C içinde değişir. Kırmızı fosforun buhar basıncı 230°C - 0 mm, 360°C - 0.1 mm, 500°C - 9 atm. Kırmızı fosfor karbon disülfid içinde çözünmez. Isının açığa çıkmasıyla elde edilen kırmızı fosfor, beyaz fosfora göre daha az enerji içerir ve çok daha az aktiftir. Kırmızı fosfor zehirli değildir, havada tutuşmaz, bu nedenle depolanması çok tehlikeli değildir. Çarpma anında kırmızı fosfor tutuşur. Gittorf, kırmızı fosforun sarıya geçişinin 320 ° C sıcaklıkta gözlemlenmediğini, ancak ikincisinin 358 ° C'de oluştuğunu iddia ediyor. Kapalı bir tüpte, kırmızı fosfor 450 ila 610°C arasındaki sıcaklıklarda güçlüdür.

Kristal veya menekşe, fosfor kristal bir yapıya sahiptir, kristaller a:c = 1:1.1308 eksenel oran ile trigonaldir. Erimiş kurşun veya bizmuttan kristalleştirmenin yanı sıra sodyum varlığında 500 kg / cm2 basınç altında beyaz fosforun ısıtılmasıyla elde edilir. Karbon disülfid içinde çözünmez; mor fosforun özgül ağırlığı 2.34; 690.9°C'de süblimleşir; erime noktası 43.1 atm basınçta 589.5°C.

Siyah fosfor (R. Bridgeman), 89 atm basınç altında 216 ° C'ye ısıtıldığında sıradan fosfordan elde edilir. Karbon disülfid içinde çözünmez; 400 °C sıcaklıkta tutuşur ve çarpma anında tutuşmaz; kırmızı fosforun siyaha geçiş sıcaklığı 575 °C; kırmızı fosfor, bir hidrojen atmosferinde 200°C'de ve 90 atm basınçta ısıtıldığında siyaha dönüşür (V. Ipatiev). Sadece 2 değişiklik teknik öneme sahiptir: beyaz (sarı) ve kırmızı fosfor.

Fosfor almak. Genellikle, gerekirse daha sonra kırmızı bir modifikasyona dönüştürülen beyaz fosfor hazırlanır. Fosfor elde etmek için başlangıç ​​malzemesi fosforitler - en iyisi kemik külü olan doğal trikalsiyum fosfat. İşlem, fosfatın karbonla indirgenmesinden veya alüminyumun silika ile karıştırılmış sodyum metafosfat üzerindeki etkisinden oluşur:

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

Fabrikada fosfor üretiminin 2 yöntemi vardır: 1) fosfatın (kemik unu) seyreltik sülfürik asit ile işlenmesinden oluşan eski Pelletier yöntemi ve trikalsiyum fosfat monokalsiyum fosfata dönüştürülür:

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

İkincisinin çözeltisi alçıdan (CaSO 2H 2 O) ayrılır, buharlaştırılır, kömürle kalsine edilir ve kalsiyum metafosfat elde edilir:

Ca (H 2 RO 4) 2 \u003d 2H20 + Ca (RO 3) 2,

güçlü kalsinasyondan sonra fosfor, trikalsiyum fosfat ve karbon monoksit verir:

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

Wehler yöntemine göre, doğrudan trikalsiyum fosfattan ilerlerler:

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

Bu işlem yüksek sıcaklık gerektirir ve sadece elektrikli fırınların devreye girmesiyle kullanılmaya başlanmıştır. Elektrik akımı kullanılarak kömürle karıştırılmış serbest fosforik asitten fosfor elde etmek için bir yöntem de vardır. SSCB'de akademisyen. E. V. Britske, yüksek fırınlarda fosfor elde etmek için bir yöntem geliştirdi.

Ticari ürün her zaman eser miktarda arsenik, silikon bileşikleri ve karbon içerir. Mekanik kirlilikler süzme yoluyla ve daha da iyisi yeniden damıtma yoluyla giderilir. Beyaz fosforun kırmızıya dönüşümü 260°C'lik bir sıcaklıkta gerçekleştirilir; basınçtaki bir azalma reaksiyonun seyrini yavaşlatır; aydınlatma süreci hızlandırır; katalizörler (iyot, selenyum) da etkiler.

Fosforun analitik tayini. Fosfor buharı, gümüş nitrat emdirilmiş ıslak kağıda etki ederek kararmasına neden olur. Siyahlık, fosfor ve metalik oluşumundan kaynaklanmaktadır. gümüş rengi . Reaksiyon 2 aşamada ilerler. Fosfor su ile reaksiyona girerek hidrojen fosfor ve hipofosfor asit oluşturur:

P 4 + 6H20 \u003d ZN 3 RO 2 + PH 3.

Reaksiyondan kaynaklanan bileşikler gümüş nitrat üzerinde etkilidir:

H3PO2 +2H2O + 4AgNO 3 \u003d 4HNO3 +H3İÇ 4 +4Ag;

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

Bu reaksiyon, beyaz fosforun keşfi için yalnızca H2S, AsH3, SbH3'ün yanı sıra formik aldehit ve formik asit yokluğunda uygulanabilir. Zehirli fosforun keşfi (Mitcherlich'e göre), fosforun karanlıkta nemli havada parlama yeteneğine dayanmaktadır. İçinde fosfor bulunması gereken ezilmiş madde, buzdolabına bağlı bir şişeye konur. Sıvı bir bulamaç elde etmek için şişeye çok fazla su dökülür ve şişenin içeriği hafif asidik olana kadar tartarik asit ile nötralize edilir. Şişe karanlıkta ısıtıldığında, önemsiz miktarda fosfor (birkaç mg) zaten buzdolabında bir parıltıya neden olur. Lüminesans fenomeni, ısıtıldığında bozunmasından sonra fosfor sülfürün varlığından da kaynaklanabileceğinden, şişenin doğrudan değil, içine su buharı geçirilerek ısıtılması önerilir. Eser miktarda amonyak, karbon disülfid, alkol buharları, uçucu yağlar ve doymamış hidrokarbonların varlığında fosfor parlaması gözlenmez, bu nedenle damıtma çok erken durdurulmamalıdır. Yine de parlama gözlenmezse, süzüntü klorlu su ile oksitlenir, bir su banyosunda küçük bir hacme buharlaştırılır ve fosforik asit için bir test yapılır. Fosforun parlaması şişede de gözlemlenebilir, sıvıyı önce kaynama noktasına kadar ısıtır, sonra hafifçe soğutur ve tekrar kaynama noktasına kadar ısıtır; 0.0171 mg fosfor çok net, 0.0085 mg - net, 0.0042 mg - zayıf ve 0.001 mg - şüpheli. Statu nascendi'de hidrojen tarafından indirgenen fosfor, hidrojenle karıştırıldığında platin uçlu bir tüpün çıkışında ateşlendiğinde zümrüt yeşili bir alevle yanan hidrojen fosforu verir. Organik maddeler renk görünümünü engeller ve bu nedenle d.b. ayrılmış. Nitrik asit, fosforu fosforik aside kolayca oksitler:

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

Fosfor, fosforik aside oksidasyondan ve MgNH 4P04 olarak çöktürüldükten sonra ölçülür.

Başvuru . Fosfor, bitki ve hayvan organizmalarının uygun şekilde gelişmesinin imkansız olduğu elementlerden biridir. Besin ortamındaki fosfor içeriği ile bitki büyümesi arasında doğrudan bir ilişki vardır. Fosfor, nitrojen ve potasyum ile birlikte sayfanın - x'de bulunduğu en önemli besindir. bitkiler. Tahıl hasadıyla birlikte tarladan yabancılaşan fosfor kendi döngüsünde kapalı bir döngüye sahip değildir ve bu nedenle dışarıdan toprağa yapay olarak girmeden toprak tükenmesi görülür. Fosfor içeren gübreler en büyük grubu oluşturur. Fosfor, askeri işlerde duman oluşturan bir madde olarak ve yangın çıkaran mermileri doldurmak için kullanılır.