Există trei clase de compuși anorganici complecși: oxizi, hidroxizi (care includ acizi și baze) și săruri. Multe metale și nemetale pot forma oxizi, hidroxizi și, de asemenea, pot face parte din reziduurile acide. Deci, fosforul este inclus în reziduul acid PO4. Există mai multe varietăți de oxid de fosfor. În consecință, există diferiți hidroxizi ai acestuia, care se formează din acești oxizi. Cel mai mare hidroxid de fosfor este acidul fosforic. În acest articol, vom lua în considerare proprietățile fizice și chimice ale acestui element și ale compușilor săi, precum și despre prevalența sa în natură și despre alte fapte interesante.
Proprietățile fizice ale fosforului
Poate exista în diferite variante. Fosforul este o substanță care constă dintr-un element chimic. Atomii săi nu se combină în molecule. Formula pentru fosfor este P. Totuși, în funcție de structura rețelei cristaline, acest element poate exista sub formă de trei substanțe.
Cel mai comun este fosforul alb - are o structură ceară și toxicitate ridicată. Punctul de topire al acestei substanțe este de patruzeci și patru de grade Celsius, iar punctul de fierbere este de două sute optzeci de grade. Cu frecare datămaterial, se aprinde foarte repede, asa ca il taie doar punand-o intr-un mediu acvatic. Dacă îl încălziți mult timp la o temperatură de două sute cincizeci de grade Celsius, se transformă în fosfor roșu. Această substanță se prezintă sub formă de pulbere maro-roșie. Fosforul roșu, spre deosebire de alb, nu este otrăvitor.
Cea mai stabilă formă de existență a acestui element poate fi numită fosfor negru, care prin unele caracteristici exterioare este similar cu metalul: are un luciu deosebit, are duritate mare, conductivitate electrică și termică.
Din punctul de vedere al chimiei
Fosforul este un element chimic care se află în grupa a cincea și a treia perioadă din tabelul periodic. Din aceasta putem concluziona că valența sa este de cinci. În plus, din tabelul periodic se poate observa că elementul fosfor are o masă atomică de treizeci și unu de grame pe mol. Aceasta înseamnă că 1 mol dintr-o substanță va cântări 31 de grame. Având în vedere proprietățile chimice ale fosforului, vom vorbi despre reacțiile acestuia cu compuși simpli și complecși.
Interacțiune cu substanțe simple
Primul lucru la care trebuie să fii atent este oxidarea fosforului. Aceasta este reacția lui cu oxigenul. Ca rezultat, se pot forma două substanțe diferite - totul va depinde de proporțiile acestor componente.
Prima opțiune - patru moli de fosfor și trei moli de oxigen formează doi moli de trioxid de fosfor. O astfel de interacțiune chimică poate fi scrisă folosind următoareleecuație: 4P + 3O2=2P2O3.
A doua opțiune este formarea a patru moli de fosfor și cinci moli de oxigen, doi moli de pentoxid de fosfor. Această reacție poate fi exprimată folosind următoarea ecuație:
În ambele reacții chimice, există o eliberare semnificativă de lumină. În plus, fosforul poate interacționa cu substanțe atât de simple precum metale, halogeni (fluor, iod, brom, clor), sulf. Acest element chimic este capabil să prezinte atât proprietăți reducătoare, cât și de oxidare. Un exemplu de interacțiune cu halogenii este clorurarea. Are loc în două etape. Prima este formarea a doi moli de triclorat de fosfor din doi moli de nemetal în cauză și trei moli de clor. Această interacțiune poate fi exprimată folosind următoarea ecuație: 2P +3Cl2=2PCl3.
A doua etapă a acestui proces este adăugarea de atomi de clor la tricloratul de fosfor deja obținut. Astfel, atunci când la un mol din acesta din urmă se adaugă același volum de clor, se formează un mol de pentaclorat de fosfor. Scriem ecuația pentru această reacție după cum urmează: PCl3 + Cl2=PCl5.
Regularitățile interacțiunii fosforului cu metalele pot fi văzute în acest exemplu. Dacă luăm trei moli de potasiu și un mol de fosfor, obținem un mol de fosfură de potasiu. Acest tip de proces poate fi scris folosind următoarea ecuație de reacție: 3K + P=K3R.
Interacțiune cusubstanțe complexe
Compușii chimici complexi cu care fosforul poate reacționa includ acizi și săruri. Să descriem în ordine caracteristicile contactului elementului luat în considerare cu aceste grupe de substanțe chimice.
Fosfor și acizi
Printre toate celel alte, iese în evidență interacțiunea dintre fosfor și acid azotic. Pentru a efectua acest tip de reacție, este necesar să luați următoarele componente: fosfor în cantitate de trei moli, cinci moli de acid azotat și, de asemenea, apă - doi moli. În urma unei astfel de interacțiuni chimice, obținem următorii produși: acid fosforic și oxid de azot. Ecuația acestei reacții se scrie după cum urmează: 4 + 5NO.
Fosfor și săruri
Acest tip de interacțiune chimică poate fi luată în considerare pe exemplul reacției nemetalului considerat cu sulfat de cupru. Pentru a efectua acest proces, este necesar să luați doi moli de fosfor, cinci moli de sulfat de cupru, opt moli de apă. Ca urmare a interacțiunii acestor substanțe, obținem următorii compuși chimici: acid sulfat în cantitate de cinci moli, cupru pur - aceeași cantitate și acid fosforic - doi moli. Acest proces poate fi scris sub forma următoarei ecuații: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Obținerea acestui non-metal
În industrie, substanța în cauză este extrasă dintr-un compus chimic precum fosfatul de calciu. Pentru astase efectuează următoarea reacție chimică: sarea specificată este amestecată cu nisip (oxid de siliciu) și carbon în proporții molare de 1:3:5, ca urmare, se obțin silicat de calciu, fosfor și gaz ciad într-un raport molar de 3:2:5.
Compuși ai fosforului și proprietățile lor
Cel mai comun dintre compușii nemetalului considerat este hidroxidul de fosfor. Poate fi de mai multe tipuri în funcție de oxidul din care se formează. Hidroxidul de fosfor poate fi obținut prin efectuarea unei reacții chimice între oxidul său și apă. Datorită acestor reacții se formează diferite tipuri de substanțe. Astfel, hidroxidul (3) poate fi obţinut din trioxid, iar hidroxidul de fosfor (5) din pentoxid. Aceste substanțe au proprietăți acide și sunt capabile, la rândul lor, să reacționeze cu metale, săruri, baze etc.
Cel mai mare hidroxid de fosfor este acidul fosforic. Este oxigenat și tribazic. Formula sa este H3PO4.
Proprietăți chimice de bază
Hidroxidul de fosfor, a cărui formulă este dată mai sus, este capabil să reacționeze atât cu substanțe simple, cât și cu cele complexe. Să aruncăm o privire mai atentă asupra acestor procese.
Reacțiile acidului fosforic cu metalele
Ca și alți compuși chimici din această clasă, hidroxidul de fosfor este capabil să interacționeze cu metalele. În timpul acestui proces, are loc o reacție de deplasare în care atomii de metal înlocuiesc atomii de hidrogen, formând astfel sare și hidrogen, care este eliberat în aer sub formă de gaz cu miros neplăcut. Pentru această reacțiear putea fi realizat, metalul trebuie să fie situat în stânga hidrogenului în seria electrochimică de activitate. Adică, substanțe precum cuprul, argintul și altele asemenea nu sunt capabile să reacționeze cu acidul fosforic, deoarece, din cauza activității lor chimice scăzute, nu vor putea înlocui atomii de hidrogen din compușii lor.
Luați ca exemplu aluminiul. Când doi moli din acest element sunt adăugați la doi moli de hidroxid de fosfor, obținem fosfat de aluminiu și hidrogen în cantitate de 2, respectiv 3 moli. Ecuația acestei reacții se scrie după cum urmează: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interacțiune cu bazele
Hidroxidul de fosfor, ca mulți alți acizi, poate intra în reacții chimice cu bazele. Astfel de procese se numesc reacții de schimb. Ca rezultat, se formează un nou hidroxid, precum și un nou acid. Astfel de reacții pot avea loc numai dacă unul dintre produșii rezultați este insolubil în apă, adică precipită, se evaporă sub formă de gaz sau este apă sau un electrolit foarte slab.
Acid fosforic și săruri
În acest caz, apare și o reacție de schimb. Ca rezultat, puteți obține un nou acid și sare. Pentru ca acest gen de reacție să aibă loc, trebuie respectată și regula descrisă mai sus.
Utilizarea fosforului și a compușilor săi în industrie
În primul rând, compușii acestui element chimic sunt utilizați pentrufăcând un amestec care se aplică pe suprafața laterală a cutiilor de chibrituri. Capetele de chibrit în sine sunt, de asemenea, tratate cu un amestec care conține fosfor.
Pentoxidul nemetalului considerat este utilizat pe scară largă ca uscător de gaz. De asemenea, este utilizat în industria chimică pentru a obține hidroxid de fosfor, a cărui formulă și proprietăți au fost discutate mai sus. În plus, este folosit la fabricarea sticlei.
Hidroxidul de fosfor este folosit și în multe industrii. În primul rând, este folosit la fabricarea îngrășămintelor. Acest lucru se datorează faptului că fosforul este pur și simplu vital pentru plante. Prin urmare, există o serie de îngrășăminte diferite care sunt realizate pe baza compusului nemetalului în cauză. În aceste scopuri se folosesc substanțe precum fosfatul de calciu. Sarea este folosită ca îngrășământ sub formă de pământ. În plus, pentru aceasta se utilizează superfosfat obișnuit și dublu. Ammophos și nitroammophos pot servi și ca îngrășământ. În plus față de toate cele de mai sus, sărurile sau hidroxidul de fosfor sunt folosite ca reactiv pentru a determina prezența compușilor de argint într-o soluție. Deci, se adaugă o substanță, care include reziduul acid PO4, la soluție. Dacă acesta din urmă conține săruri sau hidroxid de argint, se va forma un precipitat galben bogat. Acesta este fosfatul de argent, care are următoarea formulă chimică: AgNO3.
Structura atomului de fosfor
După cum știți, toți atomii constau dintr-un nucleu și electroni care se rotescIn jurul lui. Nucleul conține protoni și neutroni. Electronii au sarcină negativă, protonii au sarcină pozitivă, iar neutronii au sarcină zero. Numărul de serie al fosforului din tabelul periodic este cincisprezece. Din aceasta putem concluziona că nucleul său conține cincisprezece protoni. Dacă atomul este neutru și nu un ion, atunci există la fel de mulți electroni câți protoni sunt. Adică, în cazul fosforului, există cincisprezece dintre ele.
Dacă unul dintre electroni părăsește orbita sa, atomul se va transforma într-un ion încărcat pozitiv, adică un cation. Dacă un electron se unește, se formează un ion încărcat negativ - un anion.
În tabelul periodic al elementelor chimice, puteți vedea că fosforul aparține perioadei a treia. Din aceasta este clar că există trei orbite în jurul nucleului, pe care electronii sunt distribuiți uniform. Primul are două, al doilea are opt, iar al treilea are cinci.
Prevalența în natură
Fracția de masă a fosforului din scoarța terestră este de 0,08%. Nu este un element chimic foarte comun în natură. Cu toate acestea, există un întreg grup de minerale care includ fosfor. Acestea sunt apatite, precum și fosforite. Cea mai comună din primul grup este fluorapatita. Formula sa chimică este următoarea: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Vine în nuanțe transparente, verde și turcoaz. Dintre fosforiti, fosfatul de calciu este cel mai comun, avand urmatoarea formula chimica: Ca3(PO4)2. În plus, compușii fosforuluise găsesc în țesuturile diferitelor organisme vii.
Rolul fosforului și al compușilor săi în natură și organism
Acest element chimic este foarte important pentru funcționarea normală a aproape tuturor organelor și sistemelor acestora. În primul rând, fără ea, buna funcționare a rinichilor este imposibilă. Acest element participă la procesele metabolice ale corpului. De asemenea, promovează regenerarea rapidă a țesuturilor. Fără el, unele vitamine pur și simplu nu pot fi activate pentru a aduce beneficii organismului - motiv pentru care fosforul este adesea adăugat la aproape toate preparatele de vitamine ca componentă suplimentară. În plus, este unul dintre elementele chimice care asigură funcționarea normală a inimii. El, pe lângă toate cele de mai sus, este implicat în procesul de diviziune celulară, așa că viața pe Pământ este imposibilă fără acest microelement.
Reglarea echilibrului apă-sare este o altă funcție pe care compușii nemetalului luați în considerare în acest articol o îndeplinesc în organism. În plus, este una dintre componentele principale ale țesutului osos și muscular. Un mare procent din acesta se găsește și în dinți. Printre altele, este de remarcat și faptul că fosforul este implicat în asigurarea funcționării normale a sistemului nervos. Simptomele unei deficiențe în organism a oligoelementului în cauză sunt următoarele: oboseală crescută, eficiență scăzută, tulburări în funcționarea sistemului nervos (nevroză, isterie, etc.), răceli prea frecvente, epuizare a mușchiului inimii., dureri în oase și mușchi, apetit foarte slab. Pentru a evita un astfel de fenomen precum lipsa de fosfor în organism, trebuie să știțice alimente îl conțin.
În primul rând, peștele ar trebui să fie evidențiat printre alimentele bogate în elementul chimic considerat. O concentrație deosebit de mare de fosfor se observă la specii precum sturionul, macroul, stavridul, tonul, sardina, capelinul, pollockul, melt. În plus, oligoelementul discutat în acest articol se găsește în carnea de crab, creveți, precum și în produse lactate, cum ar fi brânza de vaci, brânza procesată și brânza.
Concluzii
Fosforul, deși nu este un element chimic foarte comun pe planetă, are o importanță deosebită atât din punct de vedere industrial, cât și biologic. El și compușii săi, în special hidroxidul de fosfor, sunt utilizați la fabricarea diferitelor tipuri de produse. Articolul a descris, de asemenea, proprietățile hidroxidului de fosfor (acidul fosforic) și caracteristicile interacțiunii acestuia cu metale, baze și săruri.
