Fosfor Fosfor tabiatdagi fosforning olish xossalari. Fosforni qo'llash sohalari. Fosforni olish va ishlatish

TA’RIF

Fosfor- davriy jadvalning o'n beshinchi elementi. Belgilanish - lotincha "fosfor" dan P. Uchinchi davrda, VA guruhida joylashgan. Metall bo'lmaganlarga ishora qiladi. Yadro zaryadi 15 ga teng.

Fosfor juda keng tarqalgan elementlardan biridir; uning er qobig'idagi miqdori taxminan 0,1% ni (og'.) tashkil qiladi. Erkin holatda fosfor oson oksidlanish qobiliyati tufayli tabiatda uchramaydi.

Tabiiy fosfor birikmalaridan eng muhimi kaltsiy ortofosfat Ca 3 (PO 4) 2 bo'lib, u ba'zan mineral fosfor shaklida katta konlarni hosil qiladi. Mineral apatit ham tez-tez uchraydi, unda Ca 3 (PO 4) 2 dan tashqari, CaF 2 yoki CaCl 2 ham mavjud.

Fosforning atom va molekulyar og'irligi

TA’RIF

Moddaning nisbiy molekulyar og'irligi (M r) ma'lum molekulaning massasi uglerod atomi massasining 1/12 qismidan necha marta katta ekanligini ko'rsatadigan raqam va elementning nisbiy atom massasi (A r)- kimyoviy element atomlarining o'rtacha massasi uglerod atomi massasining 1/12 qismidan necha marta kattaroqdir.

Fosforning atom va molekulyar og'irliklarining qiymatlari mos keladi; ular 30,9737 ga teng.

Fosforning allotropiyasi va allotropik modifikatsiyalari

Fosfor bir nechta allotropik modifikatsiyalarni hosil qiladi.

Oq fosfor qattiq holatda fosfor bug'ini tez sovutish orqali olinadi; uning zichligi 1,83 g/sm 3 ni tashkil qiladi. Sof shaklda oq fosfor butunlay rangsiz va shaffofdir (1-rasm). Sovuqda mo'rt bo'ladi, lekin 15 o C dan yuqori haroratda u yumshoq bo'ladi va pichoq bilan osongina kesilishi mumkin.

Havoda oq fosfor juda tez oksidlanadi va qorong'uda porlaydi. Oddiy ishqalanish etarli bo'lgan past isitishda fosfor yonadi va yonib ketadi. U molekulyar kristall panjaraga ega, uning tugunlarida P 4 tetraedral molekulalar mavjud. Kuchli zahar.

Guruch. 1. Fosforning allotropik modifikatsiyalari. Tashqi ko'rinish.

Agar oq fosfor 250-300 o S haroratgacha qizdirilsa, u qizil-binafsha rangga ega bo'lgan va qizil fosfor deb ataladigan boshqa modifikatsiyaga o'tadi. Bu o'zgarish juda sekin va yorug'lik ta'sirida sodir bo'ladi.

Qizil fosfor o'z xususiyatlariga ko'ra oqdan juda farq qiladi: u havoda sekin oksidlanadi, qorong'ida porlamaydi, faqat 260 o C da yonadi va zaharli emas.

Kuchli isitish bilan qizil fosfor erimasdan bug'lanadi (sublimes). Bug 'sovutilganda oq fosfor olinadi.

Qora fosfor juda yuqori bosim ostida 200-220 o S gacha qizdirilganda oq rangdan hosil bo'ladi. U grafitga o'xshaydi, teginish uchun yog'li va boshqa modifikatsiyalarga qaraganda og'irroq. Yarimo'tkazgich.

Fosforning izotoplari

Ma'lumki, fosfor tabiatda yagona izotop 31P (23,99%) shaklida uchraydi. Massa soni 31. Fosfor izotopi 31 P atomining yadrosida o'n besh proton va o'n olti neytron mavjud.

Fosforning massa soni 24 dan 46 gacha bo'lgan sun'iy izotoplari mavjud, ular orasida eng barqarori 32 P, yarim yemirilish davri 14 kun.

Fosfor ionlari

Fosfor atomining tashqi energiya darajasida valentlikka ega bo'lgan beshta elektron mavjud:

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

Kimyoviy o'zaro ta'sir natijasida fosfor valentlik elektronlarini yo'qotishi mumkin, ya'ni. ularning donori bo'lib, musbat zaryadlangan ionlarga aylanadi yoki boshqa atomdan elektronlarni qabul qiladi, ya'ni. ularning qabul qiluvchisi bo'lib, manfiy zaryadlangan ionlarga aylanadi:

P 0 -5e → P 5+;

P 0 -3e → P 3+;

P 0 -1e → P 1+;

P 0 +3e → P 3- .

Fosforning molekulasi va atomi

Fosfor molekulasi bir atomli - R. Fosforning atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlarni keltiramiz:

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

2-MISA

• Belgilanishi - P (Fosfor);
• Davr - III;
• Guruh - 15 (Va);
• Atom massasi - 30,973761;
• Atom raqami - 15;
• Atomning radiusi = 128 pm;
• Kovalent radiusi = 106 pm;
• Elektron taqsimoti - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3;
• eritma t = 44,14 ° S;
• qaynash nuqtasi = 280 ° S;
• Elektronegativlik (Pauling bo'yicha / Alpred va Rochov bo'yicha) = 2,19 / 2,06;
• Oksidlanish darajasi: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
• Zichlik (n.a.) \u003d 1,82 g / sm 3 (oq fosfor);
• Molar hajmi = 17,0 sm 3 / mol.

Fosfor birikmalari:

Fosfor (yorug'lik tashuvchi) birinchi marta 12-asrda arab kimyogari Ahad Behil tomonidan olingan. Evropa olimlaridan nemis Gennig Brant birinchi bo'lib 1669 yilda inson siydigi bilan tajribalar paytida undan oltin ajratib olishga urinish paytida fosforni ochgan (olim siydikning oltin rangi oltin zarralari mavjudligidan kelib chiqqan deb hisoblagan). . Biroz vaqt o'tgach, fosfor I. Kunkel va R. Boyl tomonidan olingan - ikkinchisi buni "Odam siydigidan fosfor tayyorlash usuli" (10.14.1680; ish 1693 yilda nashr etilgan) maqolasida tasvirlab bergan. Keyinchalik Lavuazye fosforning oddiy modda ekanligini isbotladi.

Er qobig'idagi fosfor miqdori massa bo'yicha 0,08% ni tashkil qiladi - bu bizning sayyoramizdagi eng keng tarqalgan kimyoviy elementlardan biridir. Fosfor o'zining yuqori faolligi tufayli tabiatda erkin holatda bo'lmaydi, lekin 200 ga yaqin minerallarning bir qismidir, ulardan eng keng tarqalgani Ca 5 (PO 4) 3 (OH) apatit va Ca 3 (PO 4) 2. fosforit.

Fosfor hayvonlar, o'simliklar va odamlar hayotida muhim rol o'ynaydi - u fosfolipid kabi biologik birikmaning bir qismidir, u oqsil va DNK va ATP kabi boshqa muhim organik birikmalarda ham mavjud.

Guruch. Fosfor atomining tuzilishi.

Fosfor atomi 15 ta elektronni o'z ichiga oladi va azotga o'xshash tashqi valentlik darajasidagi elektron konfiguratsiyaga ega (3s 2 3p 3), ammo fosfor azotga nisbatan kamroq aniq metall bo'lmagan xususiyatlarga ega, bu erkin d-orbital mavjudligi bilan izohlanadi. , katta atom radiusi va past ionlanish energiyasi.

Boshqa kimyoviy elementlar bilan reaksiyaga kirishib, fosfor atomi +5 dan -3 gacha oksidlanish darajasini ko'rsatishi mumkin (eng tipik oksidlanish darajasi +5, qolganlari juda kam uchraydi).

• +5 - fosfor oksidi P 2 O 5 (V); fosfor kislotasi (H 3 PO 4); fosfor V ning fosfatlari, galoidlari, sulfidlari (fosfor kislotasi tuzlari);
• +3 - P 2 O 3 (III); fosfor kislotasi (H 3 PO 3); fosfor III ning fosfitlari, galoidlari, sulfidlari (fosfor kislotasi tuzlari);
• 0-P;
• -3 - fosfin PH 3; metall fosfidlar.

Erdagi (qo'zg'atmagan) holatda fosfor atomi tashqi energiya darajasida p-orbitallarda (d-orbital erkin) s-kichik darajadagi ikkita juft elektronga + 3 juft bo'lmagan elektronga ega. Qo'zg'algan holatda s-kichik sathidan bir elektron d-orbitalga o'tadi, bu fosfor atomining valentlik imkoniyatlarini kengaytiradi.

Guruch. Fosfor atomining qo'zg'aluvchan holatga o'tishi.

P2

Ikki fosfor atomi taxminan 1000 ° S haroratda P 2 molekulasiga birlashtiriladi.

Pastroq haroratlarda fosfor to'rt atomli P 4 molekulalarida va barqarorroq polimer molekulalarida P ∞ mavjud.

Fosforning allotropik modifikatsiyalari:

• Oq fosfor- o'ta zaharli (kattalar uchun oq fosforning o'limga olib keladigan dozasi 0,05-0,15 g) sarimsoq hidli, rangsiz, qorong'ida yorug'lik beruvchi mumsimon modda (P 4 O 6 da sekin oksidlanish jarayoni); oq fosforning yuqori reaktivligi zaif P-P aloqalari bilan izohlanadi (oq fosfor P 4 formulali molekulyar kristall panjaraga ega, uning tugunlarida fosfor atomlari joylashgan), ular juda oson parchalanadi, buning natijasida oq fosfor , qizdirilganda yoki uzoq muddatli saqlash vaqtida yanada barqaror polimer modifikatsiyalariga o'tadi: qizil va qora fosfor. Shu sabablarga ko'ra oq fosfor tozalangan suv qatlami ostida yoki maxsus inert muhitda havo kirmasdan saqlanadi.
• sariq fosfor- yonuvchan, o'ta zaharli modda, suvda erimaydi, havoda oson oksidlanadi va quyuq oq tutun chiqishi bilan yorqin yashil ko'zni qamashtiruvchi alanga bilan yonayotganda o'z-o'zidan alangalanadi.
• qizil fosfor- polimerik, suvda erimaydigan murakkab tuzilishga ega, eng kam reaktivlikka ega bo'lgan modda. Qizil fosfor sanoat ishlab chiqarishida keng qo'llaniladi, chunki u unchalik zaharli emas. Ochiq havoda qizil fosfor namlikni yutib, asta-sekin gigroskopik oksid ("nam") hosil bo'lishi bilan oksidlanadi, yopishqoq fosfor kislotasini hosil qiladi, shuning uchun qizil fosfor germetik yopiq idishda saqlanadi. Cho'kish holatida qizil fosfor suv bilan yuvish orqali fosfor kislotasi qoldiqlaridan tozalanadi, so'ngra quritiladi va maqsadga muvofiq ishlatiladi.
• qora fosfor- teginish uchun yog'li kulrang-qora grafitga o'xshash yarimo'tkazgich xususiyatlarga ega - o'rtacha reaktivlikka ega fosforning eng barqaror modifikatsiyasi.
• metall fosfor yuqori bosim ostida qora fosfordan olinadi. Metall fosfor elektr tokini juda yaxshi o'tkazadi.

Fosforning kimyoviy xossalari

Fosforning barcha allotropik modifikatsiyalari ichida eng faoli oq fosfordir (P 4). Ko'pincha kimyoviy reaktsiyalar tenglamasida ular P 4 emas, balki P ni yozadilar. Fosfor, xuddi azot kabi, oksidlanish darajasining ko'plab variantlariga ega bo'lganligi sababli, u o'zaro ta'sir qiladigan moddalarga qarab, ba'zi reaksiyalarda oksidlovchi, boshqalarida qaytaruvchi vositadir.

Oksidlovchi Fosfor fosfidlar hosil qilish uchun qizdirilganda yuzaga keladigan metallar bilan reaksiyalarda xossalarni namoyon qiladi:
3Mg + 2P \u003d Mg 3 P 2.

Fosfor - bu kamaytiruvchi vosita reaktsiyalarda:

• ko'proq elektromanfiy metall bo'lmaganlar (kislorod, oltingugurt, galogenlar):
  • fosfor (III) birikmalari oksidlovchi moddaning etishmasligi bilan hosil bo'ladi
    4P + 3O 2 \u003d 2P 2 O 3
  • fosfor (V) birikmalari - ortiqcha bilan: kislorod (havo)
    4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5
• galogenlar va oltingugurt bilan fosfor 3 yoki 5 valentli fosforning galogenidlari va sulfidlarini hosil qiladi, ular etishmovchilik yoki ortiqcha qabul qilingan reagentlar nisbatiga qarab:
  • 2P + 3Cl 2 (hafta) \u003d 2PCl 3 - fosfor (III) xlorid
  • 2P + 3S (haftalar) \u003d P 2 S 3 - fosfor (III) sulfid
  • 2P + 5Cl2 (masalan,) \u003d 2PCl 5 - fosfor (V) xlorid
  • 2P + 5S (masalan,) \u003d P 2 S 5 - fosfor (V) sulfid
• konsentrlangan sulfat kislota bilan:
  2P + 5H 2 SO 4 \u003d 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
• konsentrlangan nitrat kislota bilan:
  P + 5HNO 3 \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
• suyultirilgan nitrat kislota bilan:
  3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO

Fosfor reaksiyalarda ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vazifasini bajaradi nomutanosiblik ishqorlarning suvli eritmalari bilan qizdirilganda (fosfindan tashqari) gipofosfitlar (gipofosfor kislota tuzlari) hosil bo'lib, ularda o'ziga xos bo'lmagan oksidlanish holati +1 ko'rsatiladi:
4P 0 + 3KOH + 3H 2 O \u003d P -3 H 3 + 3KH 2 P +1 O 2

Esda tuting: boshqa kislotalar bilan, yuqoridagi reaksiyalardan tashqari, fosfor reaksiyaga kirishmaydi.

Fosforni olish va ishlatish

Sanoatda fosfor kaltsiy fosfatni o'z ichiga olgan fosforitlardan (ftorapatatlar) koks bilan qaytarilishi, kvars qumi qo'shilishi bilan 1600 ° S haroratda elektr pechlarida kaltsiylash yo'li bilan ishlab chiqariladi:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

Reaksiyaning birinchi bosqichida yuqori harorat ta'sirida kremniy (IV) oksidi fosfor (V) oksidini fosfatdan siqib chiqaradi:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3CaSiO 3 + P 2 O 5.

Keyin fosfor oksidi (V) ko'mir yordamida erkin fosforga qaytariladi:
P 2 O 5 + 5C \u003d 2P + 5CO.

Fosfordan foydalanish:

• pestitsidlar;
• gugurt;
• yuvish vositalari;
• bo'yoqlar;
• yarimo'tkazgichlar.

FOSFOR ATOMINING TUZILISHI

Fosfor III davrda, "A" asosiy kichik guruhining 5-guruhida, seriya raqami 15 ostida joylashgan. Nisbiy atom massasi A r (P) = 31 .

R +15) 2) 8) 5

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3, fosfor: p - element, metall bo'lmagan

Fosforning valentlik qobiliyati azot atomiga qaraganda kengroqdir, chunki fosfor atomida erkin d-orbitallar mavjud. Shuning uchun 3S 2 - elektronlarning deparatsiyasi sodir bo'lishi mumkin va ulardan biri 3d - orbitalga o'tishi mumkin. Bunday holda, fosforning uchinchi energiya darajasida beshta juftlashtirilmagan elektronlar bo'ladi va fosfor V valentligini ko'rsatishga qodir bo'ladi.

Erkin holatda fosfor bir necha bo'lak hosil qiladitoshli modifikatsiyalar: oq, qizil va qora fosfor

Fosfor tirik hujayralarda orto- va pirofosforik kislotalar shaklida mavjud bo'lib, u nukleotidlar, nuklein kislotalar, fosfoproteinlar, fosfolipidlar, kofermentlar va fermentlarning bir qismidir. Inson suyaklari gidroksilapatit 3Ca 3 (PO 4) 3 · CaF 2 dan iborat. Tish emalining tarkibi fluorapatitni o'z ichiga oladi. Inson va hayvonlarda fosfor birikmalarining o'zgarishida asosiy rol jigar tomonidan o'ynaydi. Fosfor birikmalarining almashinuvi gormonlar va D vitamini bilan tartibga solinadi. Insonning kunlik fosforga bo'lgan ehtiyoji 800-1500 mg ni tashkil qiladi. Tanadagi fosfor etishmasligi bilan turli suyak kasalliklari rivojlanadi.

FOSFOR TOKSIKOLOGIYASI

· qizil fosfor deyarli zaharli emas. Qizil fosforning changi o'pkaga tushib, surunkali ta'sir ko'rsatadigan pnevmoniyaga olib keladi.

· Oq fosfor juda zaharli, lipidlarda eriydi. Oq fosforning halokatli dozasi 50-150 mg ni tashkil qiladi. Teriga tushib, oq fosfor kuchli kuyishga olib keladi.

O'tkir fosfor zaharlanishi og'izda va oshqozonda yonish, bosh og'rig'i, zaiflik, qusish bilan namoyon bo'ladi. 2-3 kundan keyin sariqlik rivojlanadi. Surunkali shakllar kaltsiy almashinuvining buzilishi, yurak-qon tomir va asab tizimlarining shikastlanishi bilan tavsiflanadi. O'tkir zaharlanishda birinchi yordam - oshqozonni yuvish, laksatiflar, tozalovchi ho'qnalar, tomir ichiga glyukoza eritmalari. Terining kuyishi bo'lsa, zararlangan joylarni mis sulfat yoki soda eritmalari bilan davolang. Havodagi fosfor bug'ining MPC 0,03 mg/m³ ni tashkil qiladi.

FOSFOR OLISH

Fosfor 1600 ° S haroratda koks va kremniy oksidi bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida apatit yoki fosforitlardan olinadi:

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

Olingan oq fosfor bug'i suv ostida qabul qiluvchida kondensatsiyalanadi. Fosforitlar o'rniga boshqa birikmalarni kamaytirish mumkin, masalan, metafosfor kislotasi:

4HPO 3 + 12C → 4P + 2H 2 + 12CO.

FOSFORNING KIMYOVIY XUSUSIYATLARI

FOSFORNING QO'LLANISHI

Fosfor eng muhim biogen element bo'lib, shu bilan birga sanoatda juda keng qo'llaniladi.

Ehtimol, inson o'z xizmatiga qo'ygan fosforning birinchi xususiyati yonuvchanlikdir. Fosforning yonuvchanligi juda yuqori va allotropik modifikatsiyaga bog'liq.

Eng faol kimyoviy, zaharli va yonuvchan oq ("sariq") fosfor, shuning uchun u juda tez-tez ishlatiladi (yondiruvchi bombalarda va hokazo).

qizil fosfor- sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan va iste'mol qilinadigan asosiy modifikatsiya. U gugurt ishlab chiqarishda ishlatiladi, mayda maydalangan shisha va elim bilan birga qutining yon yuzasiga surtiladi, kaliy xlorat va oltingugurtni o'z ichiga olgan gugurt boshi ishqalanganda, olov paydo bo'ladi. Qizil fosfor portlovchi moddalar, yondiruvchi kompozitsiyalar va yoqilg'i ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi.

Fosfor (fosfatlar shaklida) ATP sintezida ishtirok etadigan eng muhim uchta biogen elementlardan biridir. Ishlab chiqarilgan fosfor kislotasining katta qismi fosforli o'g'itlar - superfosfat, cho'kma va boshqalarni olish uchun ishlatiladi.

MUSTAHKAMLASH UCHUN VAZIFALAR

№ 2. O'zgartirishlarni sxema bo'yicha bajaring:
P -> Ca 3 P 2 -> PH 3 -> P 2 O 5
Oxirgi reaktsiya uchun PH 3 -> P 2 O 5 elektron balansni tuzing, oksidlovchi va qaytaruvchini ko'rsating.

№ 3. O'zgartirishlarni sxema bo'yicha bajaring:
Ca 3 (PO 4 ) 2 -> P -> P 2 O 5

Fosfor kimyoviy element boʻlib, atom raqami 15. D.I.ning V guruhida joylashgan. Mendeleev. Fosforning kimyoviy formulasi R.

Fosfor o'z nomini yunoncha fosfordan oldi, bu "yorug'lik" degan ma'noni anglatadi.

Fosfor er qobig'ida juda keng tarqalgan. Uning tarkibi er qobig'ining butun massasining 0,08-0,09% ni tashkil qiladi. Dengiz suvida esa fosfor 0,07 mg/l ni tashkil qiladi.

Fosfor yuqori kimyoviy faollikka ega, shuning uchun u erkin holatda bo'lmaydi. Ammo boshqa tomondan, u deyarli 190 mineralni hosil qiladi. Fosfor hayot elementi deb ataladi. U yashil o'simliklarda, hayvonlarning to'qimalarida, oqsillarda va boshqa muhim kimyoviy birikmalarda mavjud.

Fosfor modifikatsiyalari

Ma'lumki, ba'zi kimyoviy elementlar tuzilishi va xossalari bilan farq qiladigan ikki yoki undan ortiq oddiy moddalar shaklida mavjud bo'lishi mumkin. Bu hodisa allotropiya deb ataladi. Shunday qilib, fosfor bir nechta allotropik modifikatsiyaga ega. Ushbu modifikatsiyalarning barchasi o'z xususiyatlarida farq qiladi. Eng keng tarqalgan oq fosfor, sariq fosfor, qizil fosfor, qora fosfor.

Oq fosfor - oddiy oq modda. Uning molekulyar formulasi P 4 dir. Tashqi ko'rinishida oq fosfor kerosinga o'xshaydi. U ozgina harakat qilsa ham deformatsiyalanadi va pichoq bilan osongina kesiladi. Qorong'ida fosfordan chiqadigan och yashil porlash seziladi. Bu hodisa xemiluminesans deb ataladi.

Oq fosfor kimyoviy faol moddadir. U kislorod bilan oson oksidlanadi va organik erituvchilarda oson eriydi. Shuning uchun u kimyoviy reaksiyalarga kirmaydigan maxsus inert muhitda saqlanadi. Oq fosfor +44,1 °C da eriydi. Oq fosfor juda zaharli moddadir.

sariq fosfor - bu xom oq fosfor yoki aralashmalari bo'lgan oq fosfor. Erish nuqtasi +34 °C, qaynash nuqtasi +280 °C. Oq kabi sariq fosfor ham suvda erimaydi. Havoda oksidlanadi va yonuvchan. Unda xemiluminesans fenomeni ham mavjud.

qizil fosfor oq fosforni yuqori haroratgacha qizdirish orqali olinadi. Qizil fosforning formulasi R n . Bu murakkab polimer. Ishlab chiqarish sharoitlariga qarab, qizil fosforning rangi och qizildan to'q jigarranggacha o'zgarishi mumkin. Kimyoviy jihatdan qizil fosfor oqga qaraganda ancha kam faoldir. U faqat eritilgan qo'rg'oshin va vismutda eriydi. Havoda yonmaydi. Bu faqat fosforning oq shakliga sublimatsiya qilinganda 240-250 o S ga qizdirilganda sodir bo'lishi mumkin. Ammo u zarba yoki ishqalanish natijasida o'z-o'zidan yonishi mumkin. Qizil fosforda xemiluminesans hodisasi kuzatilmaydi. Suvda, benzolda, uglerod disulfidida erimaydi. Faqat fosfor tribromidida eriydi. Havoda saqlansa, u asta-sekin oksidlanadi. Shuning uchun uni yopiq yopiq idishda saqlang.

Qizil fosfor deyarli zaharli emas. Shuning uchun u gugurt ishlab chiqarishda ishlatiladi.

qora fosfor grafitga o'xshaydi. Birinchi marta qora fosfor 1914 yilda oq fosfordan 20 ming atmosfera (2 10 9 Pa) va 200 o S haroratda olingan. Qora fosfor 1000 o S haroratda va 18 bosimda eriydi. 10 5 Pa. Qora fosfor suvda yoki organik erituvchilarda erimaydi. U sof kislorodda +400 ° C haroratgacha qizdirilsagina yona boshlaydi. Qora fosfor yarimo'tkazgichli materiallarning xususiyatlariga ega.

Elementar fosforning kimyoviy xossalari

1. Elementar fosfor kislorod bilan oksidlanadi

Ortiqcha kislorodli muhitda

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

Kislorod etishmasligi bilan

4P + 3O 2 → 2P 2 O 3

2. Metalllar bilan reaksiyaga kirishadi, qizdirilganda fosfidlar hosil qiladi

3Mg + 2P → Mg 3 P 2

3. Nometallar bilan reaksiyaga kirishadi

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

4. +500 ° S haroratda suv bug'lari bilan o'zaro ta'sir qiladi

8P + 12H 2 O → 5RN 3 + 3H 3 RO 4

Fosfordan foydalanish

Fosforning asosiy isteʼmolchisi qishloq xoʻjaligi hisoblanadi. Olingan barcha fosforning katta miqdori fosforli o'g'itlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi: fosfat jinsi, oddiy va qo'sh superfosfatlar, murakkab azot-fosforli o'g'itlar. Fosfor sintetik yuvish vositalari, fosfat oynalar ishlab chiqarishda, tabiiy va sintetik tolalarni qayta ishlash va bo'yashda keng qo'llaniladi. Tibbiyotda fosfor preparatlari dori sifatida ishlatiladi.

FOSFOR, P, davriy sistemaning V guruhi elementi; atom og'irligi 31,03; Fosfor izotoplari topilmagan. Birikmalarda fosfor uch va besh valentli bo'ladi. Uning vodorod bilan eng yuqori aloqasi PH 3; kislorod bilan P 2 O 3, P 2 O 4 va P 2 O 5 oksidlarini beradi. Valentlik va birikmalar turi bo'yicha fosfor azotga o'xshaydi, lekin xossalari (fosfor va uning birikmalari) bo'yicha u azotdan butunlay farq qiladi. tabiatda keng tarqalgan va deyarli barcha jinslarda mineral apatit kristallari qo'shilishi shaklida uchraydi. Fosfor fosforitlar va apatitlarning mineral birikmalari shaklida topiladi. Apatitlar kamdan-kam hollarda katta massalarda uchraydi va SSSRdagi Xibin tundrasida bu mineralning ulkan konlari bundan mustasno. Fosforitlar Jorjiya, Florida, Shimoliy va Janubiy Karolina, Tennessi, Jazoir, Tunis va Buyuk Okeanning ba'zi orollarida ma'lum. SSSR fosforitlarga nihoyatda boy boʻlib, ularning konlari Moskva viloyatida, Uralda, Qozogʻistonda, Ukrainada, Chuvash Respublikasida, Podoliyada, Shimoliy Kavkazda va boshqalarda maʼlum. Vivianit Fe 3 kabi foydali qazilmalar. (PO 4) 2 8H 2 O va firuza (Al 2 O 3) 2 P 2 O 5 5H 2 O fosfor kislotasining suvli tuzlari. Fosfor ajralmas komponent, tirik organizmlar to'qimalarining bir qismidir. Fosfor va lesitin o'z ichiga olgan oqsillar mushaklar, nervlar va miyaning bir qismidir. Suyaklar fosfor kislotasining trikalsiy tuzi ko'rinishidagi fosforni o'z ichiga oladi.

Fosforni bir nechta allotropik modifikatsiyalarda olish mumkin. Oq fosfor (oddiy, sariq) rangsiz, shaffof shishasimon modda yoki oq mayda kristallar; sof oq fosfor faqat kislorod va namlik yo'qligida qorong'uda olinishi mumkin. Fraksiyonel distillash yoki fraksiyonel kristallanish natijasida butunlay sof fosfor paydo bo'ladi, u yorug'likda tezda sarg'ayadi. Bunday sarg'ish fosfor yuzasida qizil modifikatsiyadan iborat yupqa plyonka hosil bo'lishi bilan izohlanadi. Oddiy fosforga kuchli yorug'lik uzoq vaqt ta'sir qilish bilan uni butunlay qizil rangga aylantirish mumkin. 150 ° S haroratda kislorod yo'qligida oddiy fosfor rangini o'zgartirmasdan sublimatsiya qiladi. Oq fosfor uchun ikkita modifikatsiya ma'lum - a va b; birinchisi to'g'ri tizimda kristallanadi (o'ziga xos og'irlik 1,84), ikkinchisi (oddiy fosfor) - olti burchakli (o'ziga xos og'irlik 1,88). a-fosforning b-fosforga o'tishi quyidagi sharoitlarda sodir bo'ladi:

Fosforning Mohs qattiqligi 0,5 ga teng. Uning plastikligi harorat oshishi bilan ortadi. Eritilgan fosfor oynani deyarli nam qilmaydi; sirt tarangligi 132,1 ° S da 35,56 D / sm va 78,3 ° S da 43,09 D / sm. Fosforning tegishli solishtirma og'irliklari 1,665 va 1,714 ga teng. Oddiy fosforning 100 dan 500 atm gacha bo'lgan siqilish qobiliyati 0,0000199 sm 2 / kg ni tashkil qiladi. Oddiy fosforning 0 ° C dan 40 ° gacha kengayish koeffitsienti = 0,000125, 44 ° S da hajmi esa 0 ° C da hajmidan 1,017 marta ko'pdir. Oq fosforning issiqlik quvvati (0-51 ° S) 0,183 kal/g; erish issiqligi 5,03 kal/g. 1 litr fosfor bug'ining og'irligi 2,805 g (Uilyamson). Uning molyar og'irligi 313 ° C dan qizil issiqlikgacha bo'lgan harorat oralig'ida 128 dan 119,8 gacha. Shuning uchun bu oraliqda uning molekulasining tuzilishi P 4 ga to'g'ri keladi. Yuqori haroratlarda u qisman P 2 ga ajraladi. Eritmada uning molekulasi P 4 formulasiga mos keladi; oddiy fosforning erish nuqtasi 44,5 ° S; u 40 ° C da asta-sekin sublimatsiyalanadi, normal haroratda bug'lanadi. Oddiy qattiq fosforning bug 'bosimi 5 ° C da - 0,03 mm, 40 ° C da - 0,50 mm. Fosforning suvda eruvchanligi: 15°C da 100 g suvga 0,0003 g. Har xil erituvchilar taxminan fosforni (100 soat erituvchida) eriydi: uglerod disulfidi 25, benzin 1,5, bodom yog'i 1,00, konsentrlangan sirka kislotasi 1,00, efir 0,45, etil spirti (o'ziga xos og'irligi 0,822, gliserin 0,25 g yaxshi so'riladi) h 170 gi. fosfor, ayniqsa elektr zaryadsizlanishi paytida. Vodorod statu nascendida fosfor bilan reaksiyaga kirisha oladi; chiqarilgan gaz endi bu qobiliyatga ega emas. Ftor oddiy haroratda fosfor bilan yonmasdan reaksiyaga kirishib, ortiqcha fosfor bilan PF 3 va ortiqcha ftor bilan PF 5 hosil qiladi. Fosfor kislorod bilan kuchli birikib, reaktivlar miqdoriga qarab fosfor yoki fosforik angidrid hosil qiladi. Gidrokinon, shakar, glitserin, natriy mishyak kislotasi fosforning oksidlanish reaktsiyasini sekinlashtiradi. Atmosfera kislorodi bilan birlashganda, fosfor yonadi, shuning uchun uni suv ostida saqlash kerak. Fosforning havoda, kislorodda yoki teng hajmdagi karbonat angidrid bilan suyultirilgan havoda yonish harorati 45,0-45,2 ° S ni tashkil qiladi. Oddiy fosforning yonishi havoning kamayishi bilan ta'minlanadi va siqish orqali oldini oladi. Atmosferada ozon va namlikning mavjudligi olov haroratini oshiradi. Uglerod disulfidi atmosferasida fosforning yonish harorati 87 ° C, turpentin - 18 °; fosfor, agar u tinch holatda bo'lsa, 205 ° S ga qadar olovsiz qizdirilishi mumkin; eng kichik aralashtirish 45 ° C da ham olovni keltirib chiqaradi. Oddiy fosfor sof amalgamlangan alyuminiy bilan aloqa qilganda 20 soniya ichida yonadi. Azot fosfor tomonidan so'riladi, lekin u bilan reaksiyaga kirishmaydi. Oq fosfor atmosfera kislorodi bilan aloqa qilganda qorong'uda porlaydi. Yorug'likning intensivligi kislorod kontsentratsiyasiga bog'liq. 27 ° C dan past bo'lgan sof kislorodda fosfor porlamaydi va oksidlanmaydi. Oq fosfor zaharli va 0,15 g dozasi o'limga olib keladi. Fosforning yog'larda erishi qobiliyatini hisobga olgan holda, zaharlanishda yog'li ovqatlar va sut butunlay qabul qilinishi mumkin emas, chunki ular fosforning organizmga yaxshiroq so'rilishiga hissa qo'shadi.

Qizil fosfor o'zining fizik va kimyoviy xossalari bilan oq fosfordan keskin farq qiladigan modifikatsiyadir. Qizil fosfor odatdagidan ikkinchisining bug'lari orqali elektr razryadlari o'tganda hosil bo'ladi. Fosfor tribromididagi oq fosforning eritmasini 170-190 ° S haroratda qizdirish orqali, deb atalmishni ajratib olish mumkin. malina xilma-xilligi fosfor. Bu nav kolloid tuzilishga ega va oddiy va qizil fosfor o'rtasida o'tish davri; fosfor triiodid mavjudligi reaksiyani tezlashtiradi (3 marta). Oddiy fosforni oltingugurt yoki sulfid bilan qizdirib, keyin hosil bo'lgan aralashmani gidroksidi yoki ammiakning suvli eritmasi bilan davolash orqali qizil fosfor ham olinishi mumkin. Texnologiyadagi qizil fosfor oddiy fosforni havosiz 240-250 ° S haroratda isitish orqali olinadi; Reaktsiya issiqlikning chiqishi bilan birga keladi. Qizil fosforning rangi preparatning haroratiga qarab o'zgaradi. Past haroratlarda u to'q qizil rangga ega, yuqori haroratlarda binafsha yoki binafsha rangga ega. Selen oq fosforning qizil rangga o'tishini tezlashtiradi. Oddiy fosfor aralashmasini qizil rangdan ajratish 250-260 ° C da 50 soat davomida uglerod disulfidi yoki 2 soat davomida 10% natriy gidroksidi eritmasi bilan ishlov berish orqali amalga oshiriladi; fosforni uglerod disulfidi va kaltsiy xlorid eritmasi aralashmasi bilan solishtirma og'irligi 1,349-1,384 bo'lgan yuvish ham mumkin. Bunda oddiy fosfor uglerod disulfidida eriydi, qizil esa kalsiy xlorid eritmasiga joylashadi. Fosforning oq va qizil modifikatsiyalari kimyoviy jihatdan farq qiladi degan taxmin mavjud; bu holatning isboti shundaki, erigan sariq va qizil fosfor aralashtirilganda birinchisining ikkinchisiga o'tishi kuzatilmaydi. 280-400 ° S oralig'ida qizdirilganda, qizil fosfor bug'lari qisman qalinlashadi. metall fosfor. Bug'larning tez sovishi bilan qisman qizil fosfor hosil bo'ladi va uning miqdori qancha ko'p bo'lsa, qotishdan oldin harorat shunchalik yuqori bo'lgan. Qabul qiluvchining yuzasi qizil fosfor hosil bo'lishiga katalitik ta'sir ko'rsatadi. Isitishning davomiyligi jarayonga ta'sir qilmaydi, lekin sovutish tez sodir bo'lishi kerak. Qizil fosfor dissotsilangan fosfor molekulalarining bir-biri bilan yoki dissotsilanmagan molekulalar bilan qoʻshilishi natijasida hosil boʻladi va P 4 sariq fosfor molekulalarining hosil boʻlishi nisbatan sekinroq kechadi, degan fikr (A. Stock) mavjud. qizil fosfor molekulalari. Qizil fosforning bug' holatidan kondensatsiyasi suyuq sariq fosfor mavjudligiga bog'liq emas. 1200 ° C haroratga ega bo'lgan va 5 mm bosimdagi bug'larni sovutish natijasida olingan qizil fosfor tarkibida 1% dan ko'p bo'lmagan sariq fosfor mavjud; demak, P 2 va P 4 molekulalari qizil fosfor hosil bo'lishida ishtirok etadi. Bu hosil bo'lish mR 2 + nP 4 = P 2 m+4 n tenglamasiga amal qilishi mumkin. Eritilgan fosfor tarkibida sariq fosforning P 4 molekulalari va qizil fosforning P n molekulalari muvozanat holatida bo'ladi degan taxminlar mavjud:

Qizil fosforning erish nuqtasidan (592,5 ° C, boshqa manbalarga ko'ra 589,5 ° C) yuqorida, molekulalarning ko'p qismi P 4 shaklida bo'ladi, shuning uchun tez sovutishda oq nav hosil bo'ladi, lekin sekin sovutish muvozanatni saqlashga imkon beradi. o'ngga siljiydi va qotib qolganda qizil fosfor ajralib chiqadi. Qizil fosforning o'ziga xos og'irligi 2,05 dan 2,3 gacha, bu bizni ikki modifikatsiyaning aralashmasi deb hisoblashimizga imkon beradi. Qizil fosfor o'zining kristall tuzilishida monoklinikdir, degan taxmin mavjud. Qizil fosforning siqilish qobiliyati (100-500 atm oralig'ida) 0,0000092 sm 2 / kg; Qizil fosforning erish nuqtasi isitish tezligiga bog'liq va ± 0,5 ° C ichida o'zgarib turadi. Qizil fosforning bug 'bosimi 230 ° S da - 0 mm, 360 ° S da - 0,1 mm, 500 ° S da - 9 atm. Qizil fosfor uglerod disulfidida erimaydi. Issiqlik chiqishi bilan olingan qizil fosfor kamroq energiyani o'z ichiga oladi va oq fosforga qaraganda ancha kam faoldir. Qizil fosfor zaharli emas, u havoda yonmaydi, shuning uchun uni saqlash unchalik xavfli emas. Qizil fosfor ta'sirida yonadi. Gittorfning ta'kidlashicha, qizil fosforning sariq rangga o'tishi 320 ° C haroratda kuzatilmaydi, ikkinchisi esa 358 ° S da hosil bo'ladi. Muhrlangan naychada qizil fosfor 450 dan 610 ° S gacha bo'lgan haroratda kuchli bo'ladi.

Kristal yoki binafsha, fosfor kristall tuzilishga ega, kristallar eksenel nisbati a:c = 1:1,1308 bo'lgan trigonaldir. U eritilgan qo'rg'oshin yoki vismutdan kristallanish, shuningdek, oq fosforni natriy ishtirokida 500 kg / sm 2 bosim ostida isitish orqali olinadi. Uglerod disulfidida erimaydi; binafsha fosforning solishtirma og'irligi 2,34; u 690,9 ° S da sublimatsiya qiladi; erish nuqtasi 589,5 ° S 43,1 atm bosimda.

Qora fosfor (R. Bridgeman) oddiy fosfordan 89 atm bosim ostida 216 ° S gacha qizdirilganda olinadi. U uglerod disulfidida erimaydi; 400 ° C haroratda yonadi va ta'sirda yonmaydi; qizil fosforning qora rangga o'tish harorati 575 ° S; qizil fosfor vodorod atmosferasida 200 ° S va 90 atm bosimda qizdirilganda qora rangga aylanadi (V. Ipatiev). Faqat ikkita modifikatsiya texnik ahamiyatga ega: oq (sariq) va qizil fosfor.

Fosfor olish. Odatda oq fosfor tayyorlanadi, agar kerak bo'lsa, keyinchalik qizil modifikatsiyaga aylanadi. Fosforni olish uchun boshlang'ich material fosforitlar - tabiiy trikalsiy fosfat, eng yaxshisi suyak kulidir. Jarayon fosfatning uglerod bilan qaytarilishi yoki alyuminiyning kremniy dioksidi bilan aralashtirilgan natriy metafosfatga ta'siridan iborat:

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

Zavodda fosfor ishlab chiqarishning 2 usuli mavjud: 1) eski Pelletier usuli, bu fosfatni (suyak uni) suyultirilgan sulfat kislota bilan davolashdan va trikalsiy fosfatni monokalsiy fosfatga aylantirishdan iborat:

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

Ikkinchisining eritmasi gipsdan (CaSO 2H 2 O) ajratiladi, bug'lanadi, ko'mir va kaltsiy metafosfat bilan kaltsiylanadi:

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

kuchli kalsinlanishdan keyin fosfor, trikalsiy fosfat va uglerod oksidi hosil bo'ladi:

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

Wehler usuliga ko'ra, ular to'g'ridan-to'g'ri trikalsiy fosfatdan olinadi:

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

Bu jarayon yuqori haroratni talab qiladi va faqat elektr pechlarini joriy qilish bilan qo'llanila boshlandi. Elektr toki yordamida ko'mir bilan aralashtirilgan erkin fosfor kislotasidan fosfor olish usuli ham mavjud. SSSRda akademik. E. V. Britske yuqori pechlarda fosfor olish usulini ishlab chiqdi.

Savdo mahsuloti har doim mishyak, kremniy birikmalari va uglerod izlarini o'z ichiga oladi. Mexanik aralashmalar filtrlash yo'li bilan chiqariladi va undan ham yaxshiroq qayta distillash orqali chiqariladi. Oq fosforning qizil rangga aylanishi 260 ° S haroratda amalga oshiriladi; bosimning pasayishi reaktsiyaning borishini sekinlashtiradi; yorug'lik jarayonini tezlashtiradi; katalizatorlar (yod, selen) ham ta'sir qiladi.

Fosforni analitik aniqlash. Fosfor bug'i kumush nitrat bilan singdirilgan nam qog'ozga ta'sir qiladi va uning qorayishiga olib keladi. Qoralik fosfor va metall hosil bo'lishidan kelib chiqadi kumush . Reaksiya 2 bosqichda davom etadi. Fosfor suv bilan reaksiyaga kirishib, vodorod fosfor va gipofosfor kislotasini hosil qiladi:

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

Reaksiya natijasida hosil bo'lgan birikmalar kumush nitratga ta'sir qiladi:

H3PO 2 +2H 2 O + 4AgNO 3 \u003d 4HNO 3+H3PO 4 +4Ag;

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

Bu reaksiya faqat H 2 S, ASH 3, SbH 3, shuningdek, chumoli aldegid va chumoli kislotasi yo'q bo'lganda oq fosforni ochish uchun qo'llaniladi. Zaharli fosforning kashf etilishi (Mitcherlixning fikricha) fosforning qorong'uda nam havoda porlash qobiliyatiga asoslangan. Fosfor topilishi kerak bo'lgan maydalangan modda muzlatgichga ulangan kolbaga solinadi. Suyuq atala olish uchun kolbaga shunchalik ko'p suv quyiladi va kolba ichidagi moddalar ozgina kislotali bo'lgunga qadar tartarik kislota bilan neytrallanadi. Kolba zulmatda qizdirilganda, arzimas miqdordagi fosfor (bir necha mg) muzlatgichda allaqachon porlashni keltirib chiqaradi. Lyuminesans hodisasi fosfor sulfidining qizdirilgandan keyin parchalanishi bilan ham bog'liq bo'lishi mumkinligi sababli, kolbani to'g'ridan-to'g'ri emas, balki unga suv bug'ini o'tkazish orqali qizdirish tavsiya etiladi. Fosforning porlashi ammiak, uglerod disulfidi, spirt bug'lari, efir moylari va to'yinmagan uglevodorodlar izlari mavjud bo'lganda kuzatilmaydi, shuning uchun distillash juda erta to'xtatilmasligi kerak. Agar, shunga qaramay, porlash kuzatilmasa, filtrat xlorli suv bilan oksidlanadi, suv hammomida kichik hajmgacha bug'lanadi va fosfor kislotasi uchun sinov o'tkaziladi. Fosforning porlashi kolbada ham kuzatilishi mumkin, suyuqlikni avval qaynaguncha qizdiradi, keyin biroz sovutib, yana qaynaguncha qizdiradi; 0,0171 mg fosfor juda aniq porlaydi, 0,0085 mg - aniq, 0,0042 mg - zaif va 0,001 mg - shubhali. Fosfor statu nascendida vodorod bilan qaytarilib, vodorod fosforini beradi, u vodorod bilan aralashib, platinali nayning chiqishida alangalanganda zumrad-yashil alanga bilan yonadi. Organik moddalar rang ko'rinishini oldini oladi va shuning uchun d. b. ajratilgan. Nitrat kislota fosforni fosfor kislotasiga oson oksidlaydi:

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

Fosforning miqdori fosforik kislotaga oksidlanishdan keyin va MgNH 4 PO 4 sifatida cho'kmaga tushadi.

Ilova. Fosfor o'simlik va hayvon organizmlarining to'g'ri rivojlanishi mumkin bo'lmagan elementlardan biridir. Ozuqa muhitidagi fosfor miqdori va o'simlik o'sishi o'rtasida bevosita bog'liqlik mavjud. Fosfor, azot va kaliy bilan birga, sahifa - x bo'lgan eng muhim ozuqa hisoblanadi. o'simliklar. G‘alla o‘rimi bilan bir qatorda daladan begonalashtirilgan fosfor o‘z siklida yopiq siklga ega emas, shuning uchun uni sun’iy ravishda tashqaridan tuproqqa kiritmasdan tuproqning kamayib ketishi kuzatiladi. Fosforli o'g'itlar eng katta guruhni tashkil qiladi. Fosfor harbiy ishlarda tutun hosil qiluvchi vosita sifatida va yondiruvchi o'qlarni to'ldirish uchun ishlatiladi.