Fosfor i njegova jedinjenja. Praktična primena fosfornih jedinjenja

Među biogenim elementima, posebno mesto treba dati fosforu. Zaista, bez njega, postojanje takvih vitalnih jedinjenja kao što je, na primer, ATP ili fosfolipidi, kao i mnoštvo drugih organskih supstanci, nije moguće . Štaviše, neorganski element ovog elementa je veoma bogat različitim molekulima. Fosfor i njegova jedinjenja se široko koriste u industriji, važni su učesnici u biološkim procesima, koriste se u širokom spektru ljudskih aktivnosti. Dakle, razmotrimo šta je dat element, koja je njegova jednostavna stvar i najvažnija jedinjenja.

Fosfor: opšta karakteristika elementa

Situacija u periodičnoj tabeli može se opisati u nekoliko paragrafa.

1. Peta grupa, glavna podgrupa.
2. Treći mali period.
3. Serijski broj je 15.
4. Atomska masa je 30.974.
5. Elektronska konfiguracija atoma je 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ .
6. Moguća oksidaciona stanja od -3 do +5.
7. Hemijski simbol je P, izgovor u formulama "pe." Naziv elementa je fosfor. Latinsko ime je Fosfor.

Istorija otkrivanja ovog atoma zasniva se u daljnjem XII veku. Već u evidenciji alhemičara postojale su informacije koje ukazuju na prijem nepoznate "sjajne" supstance. Međutim, 1669. godina je službeni datum sinteze i otkrivanja fosfora. Trgovački brend u stečaju u potrazi za filozofskim kamenom slučajno je sintetizovao supstancu koja je sposobna da proizvede sjaj i pali s svetlim zaslepljivim plamenom. Uradio je to više puta zbog kalcifikacije čoveka.

Nakon toga, nezavisno jedan od drugog, približno istim metodama, ovaj element je dobijen:

• I. Kunkel;
• R. Boyle;
• A. Marggraf;
• K. Scheele;
• A. Lavoisier.

Danas je jedan od najpopularnijih načina sintetizacije ove supstance da se oporavi od odgovarajućih mineralnih materija koje sadrže fosfor na visokim temperaturama pod uticajem ugljen-monoksida i silika. Proces se obavlja u specijalnim pećima. Fosfor i njegova jedinjenja su veoma važne supstance i za živa bića i za mnoge sinteze u hemijskoj industriji. Prema tome, trebalo bi razmotriti koji je dati element jednostavna stvar i gdje je u prirodi sadržano.

Jednostavna supstanca fosfor

Teško je nazvati neko posebno jedinjenje kada je u pitanju fosfor. Ovo se objašnjava brojnim alotropskim modifikacijama koje ovaj element ima. Postoje četiri glavna tipa jednostavne materije fosfora.

1. Beli. Ovo jedinjenje, čija je formula P4. To je bela isparljiva supstanca sa oštrim neprijatnim mirisom belog luka. Samozapaljivo u vazduhu na običnoj temperaturi. Opečuje sijamno bledo zeleno svjetlo. Veoma toksično i opasno za život. Hemijska aktivnost je izuzetno velika, tako da se dobija i skladišti pod slojem prečišćene vode. Ovo je moguće zbog loše rastvorljivosti u polarnim rastvaračima. Najbolji za ovaj bijeli fosfor odgovara karbonskom disulfidu i organskim supstancama. Kada se zagreje, može se transformisati u sledeći alotropni oblik - crveni fosfor. Kada kondenzacija i hlađenje dima mogu da formiraju slojeve. Na dodir, debeo, mekan, lako sečen nožem, bijeli (blago žućkasto). Tačka topljenja je 44 ^° C. Zbog hemijske aktivnosti koristi se u sintezama. Ali zbog virulencije nema široku industrijsku primenu.
2. Žuta. Ovo je loše prečišćeni oblik bijelog fosfora. Još je otrovnija, neprijatno je i miris belog luka. Ona se raširi i opeče s jakim sjajem zelenog plamena. Ovi žuti ili smeđi kristali u vodi se ne rastvore potpuno, sa potpunom oksidacijom, oblaci belog dima su odvojeni kompozicijom P ₄ O ₁₀ .
3. Crveni fosfor i njegova jedinjenja su najčešći i najčešće korišćeni u industriji modifikacije ove supstance. Paste crvena masa, koja pri povišenom pritisku može proći u obliku ljubičastih kristala, je hemijski neaktivna. To je polimer koji se može rastvoriti samo u određenim metalima i više u bilo čemu. Na temperaturi od 250 ^° C, sublimira se, prelazeći u bijele modifikacije. Nije toksičan kao prethodni oblici. Međutim, produžena izloženost telu je toksična. Koristi se za nanošenje zaštitnog sloja na sandučiće. Ovo se objašnjava činjenicom da se ne može spontano upaliti, ali kada eksplodira i eksplodira (upali).
4. Crna. Prema spoljnim podacima vrlo sličan grafit, takođe je mastan na dodir. To je poluprovodnik električne struje. Tamni kristali, sjajni, koji se uopće ne mogu rastvoriti u bilo kom rastvaraču. Da bi se zapalila, neophodne su veoma visoke temperature i preliminarno napajanje.

Takođe, ne tako davno, interesantan je otvoreni oblik fosfora, metalik. To je provodnik i ima kubni kristalni rešetke.

Hemijska svojstva

Hemijska svojstva fosfora zavise od oblika u kojoj se nalazi. Kao što je već pomenuto, najaktivnija je žuta i bijela modifikacija. Generalno, fosfor je u stanju da interakciju sa:

• Metali, formiranje fosfida i djelovanje kao oksidanti;
• Nemetali, koji deluju kao redukcioni agens i formiraju isparljiva i nehlapna jedinjenja raznih vrsta;
• Jaki oksidanti, prolazeći u fosfornu kiselinu ;
• Sa koncentriranom kaustičnom alkalijom prema vrsti disproporcionacije;
• Sa vodom na veoma visokoj temperaturi;
• Sa kiseonikom formiraju različite okside.

Hemijska svojstva fosfora su slična onima u azotu. Zato što je deo grupe pnikogena. Međutim, aktivnost je viša na više vrijednosti, zbog različitosti alotropskih modifikacija.

Biti u prirodi

Kao biogeni element, fosfor je vrlo čest. Njegov procenat u Zemljinoj kori iznosi 0.09%. Ovo je prilično veliki indikator. Gde se ovaj atom javlja u prirodi? Postoji nekoliko glavnih mesta koje treba pomenuti:

• Zeleni deo biljaka, njihova semena i plodovi;
• Životinjska tkiva (mišići, kosti, zubni emajl, mnoga važna organska jedinjenja);
• Zemljina kore;
• Zemlja;
• Kamen i minerali;
• Morska voda.

Tako je moguće govoriti samo o vezanim formama, ali ne io jednostavnoj supstanci. Na kraju krajeva, on je izuzetno aktivan i to mu ne dozvoljava da bude slobodan. Među mineralima najbogatiji u fosforu su:

• Engleski;
• Fluoroapatite;
• Svanbergite;
• Fosforit i drugi.

Biološki značaj ovog elementa ne može se precijeniti. Na kraju krajeva, to je deo takvih spojeva kao što su:

• Proteini;
• Fosfolipidi;
• DNK;
• RNA;
• Fosfoproteini;
• Enzimi.

To jest, sve one koje su vitalne i od kojih je celo telo izgrađeno u celini. Dnevna norma za normalnu odraslu osobu je oko 2 grama.

Fosfor i njegova jedinjenja

Kao veoma aktivan, ovaj element čini različite supstance. Na kraju krajeva, on formira fosfide i deluje kao redukcioni agent. Zbog toga je teško nazvati element koji bi bio inertan kada bi reagovao s njim. Zbog toga su formule fosfornih jedinjenja izuzetno raznovrsne. Možete unositi nekoliko klasa supstanci u formiranje kojih je aktivan učesnik.

1. Binarna jedinjenja - oksidi, fosfidi, isparljivo vodonik, sulfid, nitrid i drugi. Na primjer: P ₂ O ₅ , PCL ₃ , P ₂ S ₃ , PH ₃ i drugi.
2. Kompleksne supstance: soli svih vrsta (srednja, kisela, osnovna, dvostruka, složena), kiseline. Primjer: H ₃ PO ₄ , Na ₃ PO ₄ , H ₄ P ₂ O ₆ , Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ , (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ i drugi.
3. Organska jedinjenja koja sadrže kiseonik: proteini, fosfolipidi, ATP, DNK, RNK i drugi.

Većina naznačenih vrsta supstanci ima važan industrijski i biološki značaj. Upotreba fosfora i njegovih jedinjenja je moguća i za medicinske potrebe i za proizvodnju sasvim običnih predmeta za domaćinstvo.

Jedinjenja sa metalima

Binarna fosforna jedinjenja sa metalima i manje elektronegativni ne-metali nazivaju se fosfidi. Ovo su solinske supstance koje imaju ekstremnu nestabilnost kada su izložene različitim agensima. Brzo raspadanje (hidroliza) izaziva i obična voda.

Osim toga, pod uticajem nekoncentriranih kiselina, takođe se javlja raspad supstance u odgovarajuće proizvode. Na primer, ako govorimo o hidrolizi kalcijum fosfida, onda će proizvodi biti metalni hidroksid i fosfin:

Ca ₃ P ₂ + 6H ₂ O = 3Ca (OH) ₂ + 2PH ₃ ↑

I izlaganjem fosfida razgradnji pod dejstvom mineralne kiseline dobijamo odgovarajuću so i fosfin:

Ca ₃ P ₂ + 6HCL = 3CaCL ₂ + 2PH ₃ ↑

Uopšteno govoreći, vrednost predmetnih jedinjenja je upravo to što se kao rezultat formira vodonično jedinjenje fosfora, čija svojstva će biti razmatrana niže.

Isparljive materije na bazi fosfora

Postoje dva glavna:

• Beli fosfor;
• Fosfin.

Prvo smo već pomenuli i karakteristike su rezultirale. Rekli su da je u normalnim uslovima bio beli, debeli dima, jako otrovni, neprijatan miris i samopaljenje.

Ali šta je fosfin? Ovo je najčešća i poznata isparljiva supstanca, koja uključuje element koji se razmatra. To je binarno, a drugi učesnik je vodonik. Formula jedinjenja vodonika fosfora je PH ₃ , ime je fosfin.

Osobine ove supstance mogu se opisati na sledeći način.

1. Vatrostalni bezbojni gas.
2. Veoma otrovna.
3. Ima miris trulih riba.
4. Sa vodom ne deluje i slabo se rastvara u njemu. Vrlo rastvorljiv u organskim supstancama.
5. U normalnim uslovima, ona je vrlo kemijski aktivna.
6. Spontano zapali u vazduh.
7. Formira se tokom raspadanja metalnih fosfida.

Drugo ime je fosfan. Sa njom su povezane priče iz najstarijih vremena. Sve je u vezi sa "lutkama" koje ljudi ponekad vide i vide na grobljima, močvare. Svetleće ili svetleće svetlo koje se pojavljuju tu i tamo, stvarajući utisak kretanja, smatrane su lošim znakom i veoma su se plašili sujevernih ljudi. Uzrok ove pojave, prema modernim stavovima nekih naučnika, može se smatrati spontanim sagorijevanjem fosfina, koji se prirodno formira raspadom organskih ostataka, biljnih i životinjskih. Gas se gasi i dodiruje kiseonik vazduha, upali. Boja i veličina plamena variraju. Najčešće, ovo su zelenkasta svetla.

Očigledno je da su sva isparljiva jedinjenja fosfora otrovne supstance koje se lako otkrivaju oštrim neprijatnim mirisom. Ovaj znak pomaže da se izbjegne trovanje i neprijatne posljedice.

Jedinjenja sa ne-metali

Ako se fosfor ponaša kao sredstvo za redukciju, onda bi trebali govoriti o binarnim jedinjenjima sa ne-metali. Najčešće su elektrotehnički. Tako se može razlikovati nekoliko vrsta supstanci ove vrste:

• Jedinjenje fosfora i sumpora - fosfor sulfid P ₂ S ₃ ;
• Fosfor hlorid III, V;
• Oksidi i anhidrid;
• Bromid i jodid i drugi.

Hemija fosfora i njegovih jedinjenja je raznovrsna, pa je teško identifikovati najvažnije od njih. Ako govorimo konkretno o supstancama koje stvaraju njihov fosfor i ne-metale, onda su najvažniji oksidi i hloridi različitog sastava. Koriste se u hemijskoj sintezi kao sredstva za dehidraciju, kao katalizatori i tako dalje.

Tako je jedan od najmoćnijih agenasa za dehidraciju najviši fosforni oksid , P ₂ O ₅ . Tako snažno privlači vodu da, uz direktan kontakt sa njom, postoji nasilna reakcija s jakom spremom buke. Sama supstanca je bela, sniježna masa, bliže amorfnom stanju u agregatnom stanju.

Organska jedinjenja koja sadrže kiseonik sa fosforom

Poznato je da organska hemija prema broju jedinjenja daleko prevazilazi neorgansku hemiju. To je zbog fenomena izomere i sposobnosti atoma ugljenika da formiraju drugačiju strukturu lanca atoma, zatvarajući se jedni s drugima. Naravno, postoji određena redosled, to jest, klasifikacija prema kojoj se radi o organskoj hemiji. Klase veze su različite, međutim, zainteresovani smo za jedan konkretan, direktno vezan za predmetni element. To su jedinjenja koja sadrže kiseonik sa fosforom. To uključuje:

• Koenzimi - NADP, ATP, FMN, piridoksalfosfat i drugi;
• Proteini;
• Nukleinske kiseline, budući da je ostatak fosforne kiseline deo nukleotida;
• Fosfolipidi i fosfoproteini;
• Enzimi i katalizatori.

Tip jona u kojem fosfor učestvuje u stvaranju molekula ovih jedinjenja je PO ₄ ^3- , to jest, kiseli ostatak fosforne kiseline. U sastavu nekih proteina ulazi u obliku slobodnog atoma ili prostog jona.

Za normalne vitalne aktivnosti svakog živog organizma, ovaj element i organska jedinjenja formirana od nje su izuzetno važni i neophodni. Na kraju krajeva, bez proteinskih molekula, nemoguće je graditi bilo koji strukturni dio tela. A DNK i RNA su glavni nosioci i predajnici naslednih informacija. Generalno, sve veze moraju biti prisutne bez neuspeha.

Primena fosfora u industriji

Korišćenje fosfora i njegovih jedinjenja u industriji može se okarakterisati u nekoliko tačaka.

1. Koriste se u proizvodnji utakmica, eksploziva, zapaljivih bombi, određenih vrsta goriva, maziva.
2. Kao apsorber plinova, kao iu proizvodnji žarulja.
3. Za zaštitu metala od korozije.
4. U poljoprivredi kao zemlja đubriva.
5. Kao sredstvo za omekšavanje vode.
6. U hemijskim sintezama u proizvodnji raznih supstanci.

Uloga u živim organizmima svedena je na učešće u procesima formiranja zuba i kostiju. Učešće u reakcijama ana- i katabolizma, kao i održavanje puferskog unutrašnjeg okruženja ćelije i bioloških tečnosti. To je osnova u sintezi DNK, RNK, fosfolipida.