Postoje tri klase složenih anorganskih spojeva: oksidi, hidroksidi (koji uključuju kiseline i baze) i soli. Mnogi metali i nemetali mogu tvoriti okside, hidrokside, a također biti dio kiselih ostataka. Dakle, fosfor je uključen u kiselinski ostatak PO4. Postoji nekoliko varijanti fosfornog oksida. Sukladno tome, postoje razni njegovi hidroksidi koji nastaju iz tih oksida. Najveći fosfor hidroksid je fosforna kiselina. U ovom članku razmotrit ćemo fizička i kemijska svojstva ovog elementa i njegovih spojeva, kao i govoriti o njegovoj rasprostranjenosti u prirodi i drugim zanimljivim činjenicama.
Fizička svojstva fosfora
Može postojati u raznim varijacijama. Fosfor je tvar koja se sastoji od jednog kemijskog elementa. Njegovi se atomi ne spajaju u molekule. Formula za fosfor je P. Međutim, ovisno o strukturi kristalne rešetke, ovaj element može postojati u obliku tri tvari.
Najčešći je bijeli fosfor - ima voštanu strukturu i visoku toksičnost. Talište ove tvari je četrdeset četiri stupnja Celzijusa, a vrelište dvjesto osamdeset stupnjeva. Uz dano trenjematerijala, vrlo brzo se zapali pa ga režu samo stavljanjem u vodeni okoliš. Ako ga dugo zagrijavate na temperaturi od dvjesto pedeset Celzijevih stupnjeva, pretvara se u crveni fosfor. Ova tvar je predstavljena u obliku smeđe-crvenog praha. Crveni fosfor, za razliku od bijelog, nije otrovan.
Najstabilniji oblik postojanja ovog elementa može se nazvati crnim fosforom, koji je po nekim vanjskim karakteristikama sličan metalu: ima osebujan sjaj, ima visoku tvrdoću, električnu i toplinsku vodljivost.
S gledišta kemije
Fosfor je kemijski element koji se nalazi u petoj skupini i trećem razdoblju periodnog sustava. Iz ovoga možemo zaključiti da je njegova valencija pet. Osim toga, iz periodnog sustava može se vidjeti da element fosfor ima atomsku masu od trideset i jedan gram po molu. To znači da će 1 mol tvari težiti 31 jedan gram. S obzirom na kemijska svojstva fosfora, govorit ćemo o njegovim reakcijama s jednostavnim, ali i složenim spojevima.
Interakcija s jednostavnim tvarima
Prva stvar na koju morate obratiti pažnju je oksidacija fosfora. Ovo je njegova reakcija s kisikom. Kao rezultat, mogu nastati dvije različite tvari - sve će ovisiti o udjelima tih komponenti.
Prva opcija - četiri mola fosfora i tri mola kisika tvore dva mola fosforovog trioksida. Takva kemijska interakcija može se zapisati koristeći sljedećejednadžba: 4P + 3O2=2P2O3.
Druga opcija je stvaranje četiri mola fosfora i pet molova kisika, dva mola fosforovog pentoksida. Ova se reakcija može izraziti pomoću sljedeće jednadžbe:
U obje kemijske reakcije dolazi do značajnog oslobađanja svjetlosti. Osim toga, fosfor može komunicirati s takvim jednostavnim tvarima kao što su metali, halogeni (fluor, jod, brom, klor), sumpor. Ovaj kemijski element sposoban je pokazivati i redukcijska i oksidirajuća svojstva. Primjer interakcije s halogenima je kloriranje. Odvija se u dvije etape. Prvi je stvaranje dva mola fosfor triklorata iz dva mola dotičnog nemetala i tri mola klora. Ova interakcija može se izraziti pomoću sljedeće jednadžbe: 2P +3Cl2=2PCl3.
Druga faza ovog procesa je dodavanje atoma klora u već dobiveni fosfor triklorat. Dakle, kada se isti volumen klora doda jednom molu potonjeg, nastaje jedan mol fosfor pentaklorata. Zapisujemo jednadžbu za ovu reakciju na sljedeći način: PCl3 + Cl2=PCl5.
U ovom primjeru mogu se vidjeti zakonitosti interakcije fosfora s metalima. Ako uzmemo tri mola kalija i jedan mol fosfora, dobijemo jedan mol kalijevog fosfida. Ova vrsta procesa može se napisati pomoću sljedeće jednadžbe reakcije: 3K + P=K3R.
Interakcija sasložene tvari
Složeni kemijski spojevi s kojima fosfor može reagirati uključuju kiseline i soli. Opišimo redom karakteristike kontakta elementa koji se razmatra s ovim skupinama kemikalija.
fosfor i kiseline
Među svim ostalima ističe se interakcija fosfora i dušične kiseline. Za provođenje ovakve reakcije potrebno je uzeti sljedeće komponente: fosfor u količini od tri mola, pet mola nitratne kiseline, a također i vodu - dva mola. Kao rezultat takve kemijske interakcije dobivamo sljedeće proizvode: fosfornu kiselinu i dušikov oksid. Jednadžba za ovu reakciju je napisana na sljedeći način: 4 + 5NO.
fosfor i soli
Ova vrsta kemijske interakcije može se razmotriti na primjeru reakcije razmatranog nemetala s bakrovim sulfatom. Za provedbu ovog procesa potrebno je uzeti dva mola fosfora, pet mola bakrenog sulfata, osam mola vode. Kao rezultat interakcije ovih tvari, dobivamo sljedeće kemijske spojeve: sulfatnu kiselinu u količini od pet mola, čisti bakar - istu količinu i fosfornu kiselinu - dva mola. Ovaj proces se može zapisati u obliku sljedeće jednadžbe: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Dobivanje ovog nemetala
U industriji se dotična tvar ekstrahira iz kemijskog spoja kao što je kalcijev fosfat. Za ovoprovodi se sljedeća kemijska reakcija: navedena sol se pomiješa s pijeskom (silicijev oksid) i ugljikom u molarnim omjerima 1:3:5, kao rezultat dobivaju se kalcijev silikat, fosfor i čad plin u molarnom omjeru 3:2:5.
Spojevi fosfora i njihova svojstva
Najčešći od spojeva razmatranih nemetala je fosfor hidroksid. Može biti nekoliko vrsta ovisno o oksidu od kojeg nastaje. Fosforov hidroksid se može dobiti provođenjem kemijske reakcije između njegovog oksida i vode. Zbog tih reakcija nastaju razne vrste tvari. Tako se hidroksid (3) može dobiti iz trioksida, a fosforov hidroksid (5) iz pentoksida. Ove tvari imaju kisela svojstva i sposobne su zauzvrat reagirati s metalima, solima, bazama, itd.
Najveći fosfor hidroksid je fosforna kiselina. On je oksigeniran i tribazičan. Njegova formula je H3PO4.
Osnovna kemijska svojstva
Fosforov hidroksid, čija je formula gore navedena, može reagirati i s jednostavnim i s složenim tvarima. Pogledajmo pobliže ove procese.
Reakcije fosforne kiseline s metalima
Kao i drugi kemijski spojevi ove klase, fosfor hidroksid može stupiti u interakciju s metalima. Tijekom tog procesa dolazi do reakcije istiskivanja u kojoj atomi metala istiskuju atome vodika, čime nastaju sol i vodik, koji se ispušta u zrak kao plin neugodnog mirisa. Da bi se ova reakcijamože se realizirati, metal se mora nalaziti lijevo od vodika u elektrokemijskom nizu aktivnosti. Odnosno, tvari poput bakra, srebra i sličnih ne mogu reagirati s fosfornom kiselinom, jer zbog svoje niske kemijske aktivnosti neće moći istisnuti atome vodika iz svojih spojeva.
Uzmimo aluminij kao primjer. Kada se dva mola ovog elementa dodaju na dva mola fosfornog hidroksida, dobivamo aluminijev fosfat i vodik u količini od 2 odnosno 3 mola. Jednadžba za ovu reakciju je napisana na sljedeći način: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interakcija s bazama
Fosforov hidroksid, kao i mnoge druge kiseline, može ući u kemijske reakcije s bazama. Takvi se procesi nazivaju reakcije razmjene. Kao rezultat, nastaje novi hidroksid, kao i nova kiselina. Takve se reakcije mogu odvijati samo ako je jedan od nastalih proizvoda netopiv u vodi, odnosno precipitira, ispari kao plin, ili je voda ili vrlo slab elektrolit.
fosforna kiselina i soli
U ovom slučaju također dolazi do reakcije razmjene. Kao rezultat, možete dobiti novu kiselinu i sol. Da bi se ovakva reakcija dogodila, mora se poštivati i pravilo koje je gore opisano.
Upotreba fosfora i njegovih spojeva u industriji
Prije svega, spojevi ovog kemijskog elementa služe zaizrada smjese koja se nanosi na bočnu površinu kutija šibica. Glave šibica također se tretiraju mješavinom koja sadrži fosfor.
Pentoksid razmatranog nemetala naširoko se koristi kao sušilica plina. Također se koristi u kemijskoj industriji kako bi se dobio fosforni hidroksid, čija je formula i svojstva prethodno razmotrena. Osim toga, koristi se u proizvodnji stakla.
Fosforov hidroksid se također koristi u mnogim industrijama. Prije svega, koristi se u proizvodnji gnojiva. To je zbog činjenice da je fosfor jednostavno vitalan za biljke. Stoga postoji niz različitih gnojiva koja se proizvode na bazi spoja dotičnog nemetala. U te se svrhe koriste tvari kao što je kalcijev fosfat. Sol se koristi kao gnojivo u mljevenom obliku. Osim toga, za to se koristi obični i dvostruki superfosfat. Amofos i nitroamofos također mogu poslužiti kao gnojivo. Uz sve navedeno, soli ili fosfor hidroksid se koriste kao reagens za određivanje prisutnosti spojeva srebra u otopini. Dakle, otopini se dodaje tvar, koja uključuje kiselinski ostatak PO4. Ako potonji sadrži soli ili srebrni hidroksid, formirat će se bogat žuti talog. Ovo je argentum fosfat, koji ima sljedeću kemijsku formulu: AgNO3.
Struktura atoma fosfora
Kao što znate, svi atomi se sastoje od jezgre i elektrona koji rotirajuOko njega. Jezgra sadrži protone i neutrone. Elektroni imaju negativan naboj, protoni imaju pozitivan naboj, a neutroni nula. Redni broj fosfora u periodnom sustavu je petnaest. Iz ovoga možemo zaključiti da njegova jezgra sadrži petnaest protona. Ako je atom neutralan, a ne ion, tada ima onoliko elektrona koliko ima i protona. To jest, u slučaju fosfora, njih je petnaest.
Ako jedan od elektrona napusti svoju orbitu, atom će se pretvoriti u pozitivno nabijeni ion, odnosno kation. Ako se jedan elektron spoji, nastaje negativno nabijeni ion - anion.
U periodnom sustavu kemijskih elemenata, možete vidjeti da fosfor pripada trećem razdoblju. Iz ovoga je jasno da postoje tri orbite oko jezgre, na kojima su elektroni ravnomjerno raspoređeni. Prvi ima dva, drugi osam, a treći pet.
Prevalencija u prirodi
Maseni udio fosfora u zemljinoj kori je 0,08%. To nije vrlo čest kemijski element u prirodi. Međutim, postoji cijela skupina minerala koji uključuju fosfor. To su apatiti, kao i fosforiti. Najčešći iz prve skupine je fluorapatit. Njegova kemijska formula je sljedeća: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Dolazi u prozirnim, zelenim i tirkiznim nijansama. Među fosforitima, kalcijev fosfat je najčešći, koji ima sljedeću kemijsku formulu: Ca3(PO4)2. Osim toga, spojevi fosforanalaze se u tkivima raznih živih organizama.
Uloga fosfora i njegovih spojeva u prirodi i tijelu
Ovaj kemijski element vrlo je važan za normalno funkcioniranje gotovo svih organa i njihovih sustava. Prije svega, bez njega je nemoguće glatko funkcioniranje bubrega. Ovaj element sudjeluje u metaboličkim procesima u tijelu. Također potiče brzu regeneraciju tkiva. Bez njega se neki vitamini jednostavno ne mogu aktivirati na dobrobit organizma – zbog čega se fosfor često dodaje gotovo svim vitaminskim pripravcima kao dodatna komponenta. Osim toga, jedan je od kemijskih elemenata koji osiguravaju normalno funkcioniranje srca. On je, pored svega navedenog, uključen u proces diobe stanica, pa je život na Zemlji nemoguć bez ovog mikroelementa.
Regulacija ravnoteže vode i soli je još jedna funkcija koju spojevi nemetala koji se razmatraju u ovom članku obavljaju u tijelu. Osim toga, jedna je od glavnih komponenti koštanog i mišićnog tkiva. Veliki postotak nalazi se i u zubima. Između ostalog, također je vrijedno napomenuti da je fosfor uključen u osiguravanje normalnog rada živčanog sustava. Simptomi nedostatka u tijelu predmetnog elementa u tragovima su sljedeći: povećan umor, niska učinkovitost, poremećaji u radu živčanog sustava (neuroze, histerije itd.), prečeste prehlade, iscrpljenost srčanog mišića, bolovi u kostima i mišićima, vrlo slab apetit. Da biste izbjegli takav fenomen kao nedostatak fosfora u tijelu, morate znatikoja ga hrana sadrži.
Prije svega, ribu treba izdvojiti među namirnicama bogatim razmatranim kemijskim elementom. Osobito visoka koncentracija fosfora uočena je u vrstama kao što su jesetra, skuša, šur, tuna, srdela, kapelin, pollock, oljuška. Osim toga, element u tragovima o kojem se govori u ovom članku nalazi se u mesu rakova, škampima, kao iu mliječnim proizvodima kao što su svježi sir, topljeni sir i sir.
Zaključci
Fosfor, iako nije vrlo čest kemijski element na planeti, od velike je važnosti i s industrijskog i s biološkog stajališta. On i njegovi spojevi, posebice fosforov hidroksid, koriste se u proizvodnji raznih vrsta proizvoda. U članku su također opisana svojstva fosfornog hidroksida (fosforne kiseline) i značajke njegove interakcije s metalima, bazama i solima.
