Fosfor a jeho sloučeniny. Praktická aplikace sloučenin fosforu

Mezi biogenními prvky je třeba věnovat zvláštní pozornost fosforu. Koneckonců bez něho existují takové vitální sloučeniny, jako jsou například ATP nebo fosfolipidy, stejně jako mnoho dalších organické látky.

Fosfor: obecná charakteristika prvku

Situaci v periodické tabulce lze popsat v několika odstavcích.

1. Pátá skupina, hlavní podskupina.
2. Třetí malá doba.
3. Sériové číslo je 15.
4. Atomová hmotnost je 30,974.
5. Elektronická konfigurace atomu 1s²2s²2p^6.3s²3p³.
6. Možné stupně oxidace od -3 do +5.
7. Chemický symbol je P, výslovnost ve vzorcích "pe". Název prvku je fosfor. Latinský název je Phosphorus.

Historie objevu tohoto atomu je zakořeněna ve vzdáleném XII století. Již v záznamech alchymistů byly informace naznačující příjem neznámé "zářící" látky. Rok 1669 však byl oficiálním datem syntézy a objevu fosforu. Obchodník s bankrotovaným obchodníkem při hledání filozofického kamene nechtěně syntetizoval látku schopnou vytvářet záře a hořícím zářivým plamenem. Udělal to opakovaným kalcinováním lidského moči.

Po tom, nezávisle na sobě, přibližně stejnými metodami byl získán tento prvek:

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

Dnes je jedním z nejoblíbenějších způsobů syntézy této látky obnovit se z odpovídajících minerálů obsahujících fosfor při vysokých teplotách pod vlivem oxidu uhelnatého a oxidu křemičitého. Proces se provádí ve speciálních pecích. Fosfor a jeho sloučeniny jsou velmi důležité látky jak pro živé bytosti, tak pro mnoho syntéz v chemickém průmyslu. Proto bychom měli zvážit, jaký je daný prvek jako jednoduchá věc a kde je v přírodě obsažena.

Jednoduchý obsah fosforu

Je obtížné pojmenovat určitou sloučeninu, pokud jde o fosfor. To je vysvětleno četnými allotropními modifikacemi, které má tento prvek. Existují čtyři hlavní typy jednoduché látky fosforu.

1. Bílá. Tato sloučenina, jejíž vzorec P₄. Je to bílá těkavá látka s ostrým nepříjemným zápachem česneku. Samozápal ve vzduchu při běžné teplotě. Burns s zářícím světle zeleným světlem. Vysoce toxický a nebezpečný pro život. Chemická aktivita je extrémně vysoká, takže je získávána a skladována pod vrstvou čištěné vody. To je možné kvůli špatné rozpustnosti v polárních rozpouštědlech. Nejlepší pro tento bílý fosfor je vhodný pro disulfid uhličitý a organické látky. Při zahřátí se může dostat do další alotropní formy - červeného fosforu. Pokud je kondenzace a ochlazování výparů schopna vytvářet švy. Dotek je mastný, měkký, snadno řezaný nožem, bílý (lehce nažloutlý). Bod tání 44⁰C. Díky své chemické aktivitě se používá při syntéze. Ale kvůli virulence nemá žádnou širokou průmyslovou aplikaci.
2. Žlutá. Jedná se o špatně vyčištěnou formu bílého fosforu. Je to ještě jedovatější, ale také nepříjemně cítí česnek. Vyzařuje a hoří jasným zářícím plamenem. Tyto žluté nebo hnědé krystaly ve vodě nejsou vůbec rozpustné, při úplné oxidaci se vytvářejí bílé kouřové oblaky se složením P₄O₁₀.
3. Červený fosfor a jeho sloučeniny jsou nejčastějšími a nejčastěji používanými v průmyslové modifikaci této látky. Pastovitá červená hmota, která se pod zvýšeným tlakem může dostat do formy fialových krystalů, je chemicky neaktivní. Jedná se o polymer, který se může rozpouštět pouze u některých kovů a více v čemkoli. Při teplotě 250 ° C⁰S vznešeným obrazem, který se mění na bílou modifikaci. Ne tak otravné jako předchozí formy. Dlouhodobé vystavení tělu je však toxické. Používá se při aplikaci zápalného povlaku na krabicích. To je způsobeno skutečností, že se nemůže spontánně vznítit, ale když vybuchne a vydechne, exploduje (rozsvítí se).
4. Černá. Podle vnějších údajů je velmi podobný grafit a je také mastný na dotek. Je to polovodič elektrického proudu. Tmavé krystaly, lesklé, které se vůbec nerozptylují v rozpouštědlech. Chcete-li ji chytit, jsou zapotřebí velmi vysoké teploty a předběžné žhavení.

Také není to tak dávno otevřená forma fosforu, kovu. Je to dirigent a má křišťálovou mřížku.

Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti fosforu závisí na formě, ve které se nachází. Jak již bylo uvedeno, nejaktivnější žlutá a bílá modifikace. Obecně je fosfor schopen interagovat s:

• kovy, tvořící fosfidy a působící jako oxidační činidlo;
• nekovy, které působí jako redukční činidlo a tvoří těkavé a netěkavé sloučeniny různých druhů;
• silné oxidanty, procházející kyselina fosforečná;
• s koncentrovanými žíravými alkáliemi podle typu disproporcionace;
• s vodou při velmi vysoké teplotě;
• s kyslíkem za vzniku různých oxidů.

Chemické vlastnosti fosforu jsou podobné chemickým vlastnostem dusíku. protože je součástí skupiny pnictogens. Nicméně aktivita je o několik řádů vyšší, kvůli různorodosti allotropních modifikací.

Bytí v přírodě

Jako biogenní prvek je fosfor velmi častý. Jeho procento v zemské kůře je 0,09%. To je poměrně velký ukazatel. Kde se tento atom vyskytuje v přírodě? Existuje několik hlavních míst, která mají být zmíněna:

• zelená část rostlin, jejich semena a ovoce;
• živočišné tkáně (svaly, kosti, zubní sklovina, mnoho důležitých organických sloučenin);
• zemská kůra;
• půda;
• horniny a nerosty;
• mořská voda.

Je tedy možné mluvit pouze o spojených formách, ale ne o jednoduché látce. Koneckonců je extrémně aktivní a to mu nedovoluje, aby byl volný. Mezi minerály nejbohatší ve fosforu patří:

• Angličtina;
• fluoroapatit;
• svanbergite;
• fosforit a další.

Biologický význam tohoto prvku nelze přeceňovat. Koneckonců, je součástí takových sloučenin, jako jsou:

• proteiny;
• fosfolipidy;
• DNA;
• RNA;
• fosfoproteiny;
• enzymy.

To znamená, že všechny ty, které jsou životně důležité a z nichž celý organismus je postaven jako celek. Denní norma pro normální dospělé je asi 2 gramy.

Fosfor a jeho sloučeniny

Jako velmi aktivní tento prvek tvoří celou řadu různých látek. Koneckonců tvoří fosfidy a působí jako redukční činidlo. Z tohoto důvodu je obtížné pojmenovat prvek, který by byl při reakci s ním inertní. A proto jsou vzorce sloučenin fosforu extrémně rozmanité. Můžete přinést několik tříd látek, jejichž formací je aktivní účastník.

1. Binární sloučeniny - oxidy, fosfidy, těkavé vodíkové sloučeniny, sulfid, nitrid a další. Například: P₂O₅, PCL₃, P₂S₃, PH₃ a další.
2. Komplexní látky: soli všech typů (střední, kyselé, základní, dvojité, komplexní), kyseliny. Příklad: H₃RO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O_6., Ca (H₂PO₄).₂, (NH₄).₂HPO₄ a další.
3. Organické sloučeniny obsahující kyslík: proteiny, fosfolipidy, ATP, DNA, RNA a další.

Většina určených typů látek má významný průmyslový a biologický význam. Použití fosforu a jeho sloučenin je možné jak pro lékařské účely, tak pro výrobu poměrně běžných předmětů pro domácnost.

Sloučeniny s kovy

Binární sloučeniny fosforu s kovy a méně elektronegativní nekovy se nazývají fosfidy. Jedná se o solné látky, které jsou extrémně nestabilní při vystavení různým činidlům. Rychlý rozklad (hydrolýza) je způsoben i obyčejnou vodou.

Navíc, pod vlivem neskoncentrovaných kyselin dochází také k rozkladu látky do odpovídajících produktů. Například pokud budeme hovořit o hydrolýze fosfidu vápenatého, budou produkty hydroxidem kovu a fosfinem:

Ca₃P₂ + 6H₂O = 3Ca (OH)₂ + 2PH₃↑

A vystavením fosfidu rozkladu působením minerálních kyselin získáme odpovídající sůl a fosfin:

Ca₃P₂ + 6HCL = 3CaCL₂ + 2PH₃↑

Obecně je hodnota dotyčných sloučenin přesně taková, že vzniká vodíková sloučenina fosforu, jejíž vlastnosti jsou popsány níže.

Těkavé látky na bázi fosforu

Existují dva hlavní:

• bílý fosfor;
• fosfinu.

O první jsme již uvedli výše a charakteristiky vyústily. Říkali, že je to bílý, hustý kouř, vysoce jedovatý, nepříjemně vonný a samozápalný za normálních podmínek.

Ale co je fosfin? Jedná se o nejběžnější a známou těkavou látku, která zahrnuje prvek, který je zvažován. Je binární a druhý účastník je vodík. Vzorec vodíkové sloučeniny fosforu je PH₃, název fosfin.

Vlastnosti této látky lze popsat následovně.

1. Prchavý bezbarvý plyn.
2. Velmi jedovatý.
3. Má vůni zhnitých ryb.
4. S vodou to nereaguje a velmi se v ní rozpouští. Velmi rozpustný v organických látkách.
5. Za normálních podmínek je velmi chemicky aktivní.
6. Spontánně vznítí ve vzduchu.
7. Vzniká při rozkladu fosfidů kovů.

Dalším názvem je fosfan. S ním jsou spojeny příběhy z nejstarších dob. Je to všechno "bloudění světla", které někdy lidé viděli a viděli teď v hřbitovech, bažinách. Světlo ve tvaru koule nebo svíce, které vznikají zde a tam a vytvářejí dojem pohybu, byly považovány za špatné znamení a velmi se bojí pověrčivých lidí. Příčinou tohoto jevu, podle moderních názorů některých vědců, lze považovat spontánní spalování fosfinu, který se přirozeně vytváří rozkladem organických zbytků, rostlinných i živočišných. Plyn vychází a dotýká se kyslíku ve vzduchu. Barva a velikost plamene se mohou lišit. Nejčastěji se jedná o zelenkavé jasné světlo.

Je zřejmé, že všechny těkavé sloučeniny fosforu jsou jedovaté látky, které jsou snadno detekovány ostrým nepříjemným zápachem. Toto označení pomáhá předcházet otravám a nepříjemným následkům.

Sloučeniny s nekovy

Pokud se fosfor chová jako redukční činidlo, pak bychom měli mluvit o binárních sloučeninách s nekovovými látkami. Nejčastěji jsou elektro-negativní. Takže můžeme rozlišovat několik druhů látek tohoto druhu:

• fosfor a síra -₂S₃;
• chlorid fosforečný III, V;
• oxidy a anhydrid;
• bromid a jodid a další.

Chemie fosforu a jeho sloučenin je různorodá, takže je obtížné určit nejdůležitější z nich. Pokud hovoříme konkrétně o látkách, které tvoří jejich fosfor a nekovové látky, pak nejdůležitější jsou oxidy a chloridy různých složek. Používají se v chemické syntéze jako dehydratační činidla, jako katalyzátory a tak dále.

Jedním z nejsilnějších odvodňovacích činidel je tedy nejvyšší oxid fosforu - P₂O₅. Čerpá vodu tak silně, že s přímým kontaktem s ní dochází k násilné reakci se silným doprovodem hluku. Samotná látka je bílá, sněhová hmota, blíže k amorfnímu stavu v agregovaném stavu.

Kyslík obsahující organických sloučenin s fosforem

Je známo, že organická chemie podle počtu sloučenin daleko převyšuje anorganickou chemii. To je způsobeno fenoménem izomerie a schopností atomů uhlíku tvořit jinou strukturu řetězce atomů, která se uzavírají navzájem. Samozřejmě existuje určitý pořadí, tedy klasifikace, na kterou se podrobuje veškerá organická chemie. Třídy připojení jsou různé, nicméně máme zájem o jednu konkrétní, přímo související s daným prvkem. Jedná se o sloučeniny obsahující kyslík s fosforem. Patří sem:

• koenzymy - NADP, ATP, FMN, pyridoxal fosfát a další;
• proteiny;
• nukleové kyseliny, protože zbytek kyseliny fosforečné je částí nukleotidu;
• fosfolipidy a fosfoproteiny;
• enzymy a katalyzátory.

Druh iontu, ve kterém se fosfor podílí na tvorbě molekuly těchto sloučenin, další - PO₄^3-, to znamená kyselý zbytek kyseliny fosforečné. Ve složení některých bílkovin vstupuje ve formě volného atomu nebo jednoduchého iontu.

Pro normální životně důležitou činnost každého živého organismu je tento prvek a jeho organické sloučeniny velmi důležité a nezbytné. Koneckonců, bez bílkovinných molekul není možné postavit žádnou strukturní část těla. DNA a RNA jsou hlavními nosiči a vysílači dědičných informací. Obecně platí, že všechna připojení musí být bezpodmínečně přítomna.

Aplikace fosforu v průmyslu

Použití fosforu a jeho sloučenin v průmyslu lze charakterizovat v několika bodech.

1. Používá se při výrobě zápalek, výbušnin, zápalných bomby, některých druhů paliva, maziv.
2. Jako absorbér plynů, stejně jako při výrobě žárovkových svítidel.
3. K ochraně kovů proti korozi.
4. V zemědělství jako půda hnojiva.
5. Jako prostředek ke zmírnění vody.
6. V chemických syntézách při výrobě různých látek.

Úloha v živých organizmech je omezena na účast v procesech tvorby zubní skloviny a kostí. Účast na reakcích ana- a katabolismu, stejně jako udržování pufrování vnitřního prostředí buňky a biologických tekutin. Je základem pro syntézu DNA, RNA, fosfolipidů.