Existujú tri triedy komplexných anorganických zlúčenín: oxidy, hydroxidy (ktoré zahŕňajú kyseliny a zásady) a soli. Mnohé kovy a nekovy môžu tvoriť oxidy, hydroxidy a môžu byť aj súčasťou kyslých zvyškov. Fosfor je teda zahrnutý v kyslom zvyšku PO4. Existuje niekoľko druhov oxidu fosforečného. Podľa toho existujú rôzne jeho hydroxidy, ktoré sa tvoria z týchto oxidov. Najvyšším hydroxidom fosforečným je kyselina fosforečná. V tomto článku sa budeme zaoberať fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami tohto prvku a jeho zlúčenín, ako aj hovoriť o jeho rozšírení v prírode a ďalších zaujímavých faktoch.
Fyzikálne vlastnosti fosforu
Môže existovať v rôznych variáciách. Fosfor je látka, ktorá pozostáva z jedného chemického prvku. Jeho atómy sa nespájajú do molekúl. Vzorec pre fosfor je P. Avšak v závislosti od štruktúry kryštálovej mriežky môže tento prvok existovať vo forme troch látok.
Najbežnejší je biely fosfor – má voskovú štruktúru a vysokú toxicitu. Teplota topenia tejto látky je štyridsaťštyri stupňov Celzia a teplota varu dvestoosemdesiat stupňov. S daným trenímmateriál, veľmi rýchlo sa vznieti, preto ho strihajú len umiestnením do vodného prostredia. Ak ho dlho zahrievate pri teplote dvestopäťdesiat stupňov Celzia, zmení sa na červený fosfor. Táto látka je prezentovaná vo forme hnedo-červeného prášku. Červený fosfor na rozdiel od bieleho nie je jedovatý.
Najstabilnejšiu formu existencie tohto prvku možno nazvať čierny fosfor, ktorý sa niektorými vonkajšími vlastnosťami podobá kovu: má zvláštny lesk, vysokú tvrdosť, elektrickú a tepelnú vodivosť.
Z pohľadu chémie
Fosfor je chemický prvok, ktorý sa nachádza v piatej skupine a tretej perióde periodickej tabuľky. Z toho môžeme usúdiť, že jeho valencia je päť. Okrem toho z periodickej tabuľky možno vidieť, že prvok fosfor má atómovú hmotnosť tridsaťjeden gramov na mol. To znamená, že 1 mol látky bude vážiť 31 jeden gram. Vzhľadom na chemické vlastnosti fosforu si povieme niečo o jeho reakciách s jednoduchými, ale aj zložitými zlúčeninami.
Interakcia s jednoduchými látkami
Prvá vec, ktorú musíte venovať pozornosť, je oxidácia fosforu. Toto je jeho reakcia s kyslíkom. V dôsledku toho môžu vzniknúť dve rôzne látky - všetko bude závisieť od pomerov týchto zložiek.
Prvá možnosť – štyri móly fosforu a tri móly kyslíka tvoria dva móly oxidu fosforečného. Takáto chemická interakcia môže byť zapísaná pomocou nasledujúcehorovnica: 4P + 3O2=2P2O3.
Druhou možnosťou je vytvorenie štyroch mólov fosforu a piatich mólov kyslíka, dvoch mólov oxidu fosforečného. Túto reakciu možno vyjadriť pomocou nasledujúcej rovnice:
Pri oboch chemických reakciách dochádza k významnému uvoľňovaniu svetla. Okrem toho môže fosfor interagovať s takými jednoduchými látkami, ako sú kovy, halogény (fluór, jód, bróm, chlór), síra. Tento chemický prvok je schopný vykazovať redukčné aj oxidačné vlastnosti. Príkladom interakcie s halogénmi je chlorácia. Prebieha v dvoch etapách. Prvým je vytvorenie dvoch mólov trichlorečnanu fosforečného z dvoch mólov príslušného nekovu a troch mólov chlóru. Túto interakciu možno vyjadriť pomocou nasledujúcej rovnice: 2P +3Cl2=2PCl3.
Druhým stupňom tohto procesu je pridanie atómov chlóru do už získaného trichlorečnanu fosforečného. Keď sa teda rovnaký objem chlóru pridá k jednému mólu chlóru, vytvorí sa jeden mól pentachlorátu fosforečného. Rovnicu pre túto reakciu napíšeme takto: PCl3 + Cl2=PCl5.
Na tomto príklade je možné vidieť zákonitosti interakcie fosforu s kovmi. Ak vezmeme tri móly draslíka a jeden mól fosforu, dostaneme jeden mól fosfidu draselného. Tento druh procesu možno napísať pomocou nasledujúcej reakčnej rovnice: 3K + P=K3R.
Interakcia skomplexné látky
Komplexné chemické zlúčeniny, s ktorými môže fosfor reagovať, zahŕňajú kyseliny a soli. Opíšme v poradí vlastnosti kontaktu uvažovaného prvku s týmito skupinami chemikálií.
Fosfor a kyseliny
Zo všetkých ostatných vyniká interakcia fosforu a kyseliny dusičnej. Na uskutočnenie tohto druhu reakcie je potrebné vziať nasledujúce zložky: fosfor v množstve troch mólov, päť mólov kyseliny dusičnanovej a tiež vodu - dva móly. Výsledkom takejto chemickej interakcie sú nasledujúce produkty: kyselina fosforečná a oxid dusíka. Rovnica pre túto reakciu je napísaná takto: 4 + 5NO.
Fosfor a soli
Tento druh chemickej interakcie možno zvážiť na príklade reakcie uvažovaného nekovu so síranom meďnatým. Na vykonanie tohto procesu je potrebné vziať dva móly fosforu, päť mólov síranu meďnatého, osem mólov vody. V dôsledku interakcie týchto látok získame nasledujúce chemické zlúčeniny: kyselina síranová v množstve piatich mólov, čistá meď - rovnaké množstvo a kyselina fosforečná - dva móly. Tento proces možno zapísať vo forme nasledujúcej rovnice: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Získanie tohto nekovového materiálu
V priemysle sa príslušná látka extrahuje z chemickej zlúčeniny, ako je fosforečnan vápenatý. Pre touskutoční sa nasledujúca chemická reakcia: špecifikovaná soľ sa zmieša s pieskom (oxid kremičitý) a uhlíkom v molárnom pomere 1:3:5, čím sa získa kremičitan vápenatý, fosfor a plynný čad v molárnom pomere 3:2:5.
Zlúčeniny fosforu a ich vlastnosti
Najbežnejšou zo zlúčenín uvažovaného nekovu je hydroxid fosforečný. Môže byť niekoľkých typov v závislosti od oxidu, z ktorého sa tvorí. Hydroxid fosforečný možno získať chemickou reakciou medzi jeho oxidom a vodou. Vďaka týmto reakciám vznikajú rôzne druhy látok. Hydroxid (3) sa teda môže získať z oxidu a hydroxid fosforitý (5) z oxidu. Tieto látky majú kyslé vlastnosti a sú schopné následne reagovať s kovmi, soľami, zásadami atď.
Najvyšším hydroxidom fosforečným je kyselina fosforečná. Je okysličený a trojzložkový. Jeho vzorec je H3PO4.
Základné chemické vlastnosti
Hydroxid fosforečný, ktorého vzorec je uvedený vyššie, je schopný reagovať s jednoduchými aj zložitými látkami. Pozrime sa na tieto procesy bližšie.
Reakcie kyseliny fosforečnej s kovmi
Podobne ako iné chemické zlúčeniny tejto triedy, aj hydroxid fosforitý je schopný interagovať s kovmi. Počas tohto procesu dochádza k vytesňovacej reakcii, pri ktorej atómy kovu vytláčajú atómy vodíka, čím vzniká soľ a vodík, ktorý sa uvoľňuje do ovzdušia ako plyn s nepríjemným zápachom. Aby táto reakciakov musí byť v elektrochemickej sérii aktivity umiestnený naľavo od vodíka. To znamená, že látky ako meď, striebro a iné im podobné nie sú schopné reagovať s kyselinou fosforečnou, pretože kvôli svojej nízkej chemickej aktivite nebudú schopné vytesniť atómy vodíka zo svojich zlúčenín.
Vezmime si ako príklad hliník. Keď sa dva móly tohto prvku pridajú k dvom mólom hydroxidu fosforečného, získame fosforečnan hlinitý a vodík v množstve 2 a 3 móly. Rovnica pre túto reakciu je napísaná takto: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interakcia so základňami
Hydroxid fosforečný, podobne ako mnohé iné kyseliny, môže vstúpiť do chemických reakcií so zásadami. Takéto procesy sa nazývajú výmenné reakcie. V dôsledku toho vzniká nový hydroxid a tiež nová kyselina. Takéto reakcie môžu prebiehať iba vtedy, ak je jeden z výsledných produktov nerozpustný vo vode, to znamená, že sa vyzráža, odparuje ako plyn, alebo je vodou alebo veľmi slabým elektrolytom.
Kyselina fosforečná a soli
V tomto prípade dochádza aj k výmennej reakcii. V dôsledku toho môžete získať novú kyselinu a soľ. Aby k tejto reakcii došlo, musí sa tiež dodržať pravidlo, ktoré bolo popísané vyššie.
Využitie fosforu a jeho zlúčenín v priemysle
V prvom rade sa zlúčeniny tohto chemického prvku používajú navytvorenie zmesi, ktorá sa nanáša na bočný povrch zápalkových škatúľ. Samotné hlavičky zápaliek sú tiež ošetrené zmesou obsahujúcou fosfor.
Pentoxid zvažovaného nekovu je široko používaný ako sušič plynu. Používa sa tiež v chemickom priemysle na získanie hydroxidu fosforečného, ktorého vzorec a vlastnosti boli diskutované vyššie. Okrem toho sa používa pri výrobe skla.
Hydroxid fosforečný sa používa aj v mnohých priemyselných odvetviach. V prvom rade sa používa pri výrobe hnojív. Je to spôsobené tým, že fosfor je pre rastliny jednoducho životne dôležitý. Preto existuje množstvo rôznych hnojív, ktoré sa vyrábajú na základe zlúčeniny príslušného nekovu. Na tieto účely sa používajú látky ako fosforečnan vápenatý. Soľ sa používa ako hnojivo v mletej forme. Okrem toho sa na to používa obyčajný a dvojitý superfosfát. Ammofos a nitroammofos môžu slúžiť aj ako hnojivo. Okrem všetkého vyššie uvedeného sa ako činidlo na stanovenie prítomnosti zlúčenín striebra v roztoku používajú soli alebo hydroxid fosforečný. Do roztoku sa teda pridá látka, ktorá obsahuje kyslý zvyšok PO4. Ak tento obsahuje soli alebo hydroxid strieborný, vytvorí sa bohatá žltá zrazenina. Toto je fosforečnan argentum, ktorý má nasledujúci chemický vzorec: AgNO3.
Štruktúra atómu fosforu
Ako viete, všetky atómy pozostávajú z jadra a rotujúcich elektrónovOkolo neho. Jadro obsahuje protóny a neutróny. Elektróny majú záporný náboj, protóny kladný náboj a neutróny nulový náboj. Poradové číslo fosforu v periodickej tabuľke je pätnásť. Z toho môžeme usúdiť, že jeho jadro obsahuje pätnásť protónov. Ak je atóm neutrálny a nie ión, potom je tam toľko elektrónov, koľko je protónov. To znamená, že v prípade fosforu je ich pätnásť.
Ak jeden z elektrónov opustí svoju obežnú dráhu, atóm sa zmení na kladne nabitý ión, teda katión. Ak sa spojí jeden elektrón, vytvorí sa záporne nabitý ión - anión.
V periodickej tabuľke chemických prvkov môžete vidieť, že fosfor patrí do tretej periódy. Z toho je zrejmé, že okolo jadra sú tri dráhy, na ktorých sú rovnomerne rozmiestnené elektróny. Prvý má dva, druhý osem a tretí päť.
Rozšírenie v prírode
Hmotnostný zlomok fosforu v zemskej kôre je 0,08 %. Nie je to veľmi bežný chemický prvok v prírode. Existuje však celá skupina minerálov, medzi ktoré patrí aj fosfor. Sú to apatity, ako aj fosfority. Najbežnejší z prvej skupiny je fluorapatit. Jeho chemický vzorec je nasledujúci: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Dodáva sa v transparentných, zelených a tyrkysových odtieňoch. Spomedzi fosforitov je najbežnejší fosforečnan vápenatý, ktorý má nasledujúci chemický vzorec: Ca3(PO4)2. Okrem toho zlúčeniny fosforusa nachádzajú v tkanivách rôznych živých organizmov.
Úloha fosforu a jeho zlúčenín v prírode a tele
Tento chemický prvok je veľmi dôležitý pre normálne fungovanie takmer všetkých orgánov a ich systémov. V prvom rade je bez neho nemožné bezproblémové fungovanie obličiek. Tento prvok sa podieľa na metabolických procesoch tela. Podporuje tiež rýchlu regeneráciu tkanív. Bez neho sa niektoré vitamíny jednoducho nedajú aktivovať v prospech tela – preto sa fosfor často pridáva do takmer všetkých vitamínových prípravkov ako doplnková zložka. Okrem toho je to jeden z chemických prvkov, ktoré zabezpečujú normálne fungovanie srdca. Okrem toho, čo je uvedené vyššie, sa podieľa na procese delenia buniek, takže život na Zemi je bez tohto mikroelementu nemožný.
Regulácia rovnováhy voda-soľ je ďalšou funkciou, ktorú v tele vykonávajú zlúčeniny nekovov, o ktorých sa hovorí v tomto článku. Okrem toho je jednou z hlavných zložiek kostného a svalového tkaniva. Veľké percento sa ho nachádza aj v zuboch. Okrem iného je tiež potrebné poznamenať, že fosfor sa podieľa na zabezpečení normálneho fungovania nervového systému. Príznaky nedostatku príslušného stopového prvku v tele sú nasledovné: zvýšená únava, nízka výkonnosť, poruchy fungovania nervového systému (neuróza, hystéria atď.), príliš časté prechladnutia, vyčerpanie srdcového svalu, bolesť kostí a svalov, veľmi zlá chuť do jedla. Aby ste sa vyhli takémuto javu, akým je nedostatok fosforu v tele, potrebujete vedieťaké potraviny ho obsahujú.
V prvom rade medzi potraviny bohaté na uvažovaný chemický prvok treba vyčleniť ryby. Obzvlášť vysoká koncentrácia fosforu sa pozoruje u druhov, ako je jeseter, makrela, stavrida, tuniak, sardinka, koruška poľná, treska tmavá, pleskáč. Okrem toho sa stopový prvok, o ktorom sa hovorí v tomto článku, nachádza v krabom mäse, krevetách, ako aj v mliečnych výrobkoch, ako je tvaroh, tavený syr a syr.
Závery
Fosfor, hoci nie je na planéte veľmi bežným chemickým prvkom, má veľký význam z priemyselného aj biologického hľadiska. On a jeho zlúčeniny, najmä hydroxid fosforečný, sa používajú pri výrobe rôznych druhov produktov. Článok tiež popisuje vlastnosti hydroxidu fosforečného (kyseliny fosforečnej) a vlastnosti jeho interakcie s kovmi, zásadami a soľami.
