Fosforus dan sebatiannya. Penggunaan praktikal sebatian fosforus

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Di antara unsur biogenik, tempat khas harus diberikan kepada fosforus. Sesungguhnya, tanpa itu, kewujudan sebatian penting seperti, sebagai contoh, ATP atau fosfolipid, serta banyak bahan organik lain, adalah mustahil. Pada masa yang sama, bahan tak organik unsur ini sangat kaya dengan pelbagai molekul. Fosforus dan sebatiannya digunakan secara meluas dalam industri, merupakan peserta penting dalam proses biologi, dan digunakan dalam pelbagai cabang aktiviti manusia. Oleh itu, pertimbangkan apakah unsur ini, apakah bahan ringkasnya dan sebatian yang paling penting.

Fosforus: ciri umum unsur

Kedudukan dalam jadual berkala boleh diterangkan dalam beberapa titik.

1. Kumpulan kelima, subkumpulan utama.
2. Tempoh kecil ketiga.
3. Nombor biasa - 15.
4. Jisim atom ialah 30, 974.
5. Konfigurasi elektronik atom 1s²2s²2p⁶3s2^3p3.
6. Kemungkinan keadaan pengoksidaan daripada-3 hingga +5.
7. Simbol kimia - P, sebutan dalam formula "pe". Nama unsur itu ialah fosforus. Nama Latin Phosphorus.

Sejarah penemuan atom ini bermula pada abad XII yang jauh. Malah dalam rekod ahli alkimia terdapat maklumat yang menunjukkan penerimaan bahan "bercahaya" yang tidak diketahui. Walau bagaimanapun, tarikh rasmi untuk sintesis dan penemuan fosforus ialah 1669. Jenama saudagar muflis, dalam mencari batu ahli falsafah, secara tidak sengaja mensintesis bahan yang mampu memancarkan cahaya dan terbakar dengan nyalaan yang menyilaukan. Dia melakukan ini dengan berulang kali mengkalsin air kencing manusia.

Selepas itu, secara berasingan antara satu sama lain, elemen ini diterima dalam cara yang lebih kurang sama:

• Saya. Kunkel;
• R. Boyle;
• A. Margrave;
• K. Scheele;
• A. Lavoisier.

Hari ini, salah satu kaedah paling popular untuk sintesis bahan ini ialah pengurangan daripada mineral yang mengandungi fosforus yang sepadan pada suhu tinggi di bawah pengaruh karbon monoksida dan silika. Proses ini dijalankan dalam relau khas. Fosforus dan sebatiannya adalah bahan yang sangat penting untuk makhluk hidup dan untuk banyak sintesis dalam industri kimia. Oleh itu, seseorang harus mempertimbangkan apakah unsur ini sebagai bahan mudah dan di mana ia ditemui di alam semula jadi.

Bahan mudah fosforus

Sukar untuk menamakan sebatian tertentu apabila ia berkaitan dengan fosforus. Ini disebabkan oleh banyaknyapengubahsuaian alotropik yang ada pada unsur ini. Terdapat empat jenis utama bahan ringkas fosforus.

1. Putih. Ini ialah sebatian yang formulanya ialah Р₄. Ia adalah bahan meruap putih dengan bau bawang putih yang tidak menyenangkan. Ia menyala secara spontan di udara pada suhu biasa. Terbakar dengan cahaya hijau pucat yang bercahaya. Sangat beracun dan mengancam nyawa. Aktiviti kimia adalah sangat tinggi, jadi ia diperoleh dan disimpan di bawah lapisan air yang disucikan. Ini mungkin disebabkan oleh keterlarutan yang lemah dalam pelarut polar. Karbon disulfida dan bahan organik paling sesuai untuk fosforus putih ini. Apabila dipanaskan, ia mampu berubah menjadi bentuk alotropik seterusnya - fosforus merah. Apabila memeluwap dan menyejukkan wap, ia mampu membentuk lapisan. Berminyak apabila disentuh, lembut, mudah dipotong dengan pisau, putih (sedikit kekuningan). Takat lebur 44⁰C. Oleh kerana aktiviti kimianya ia digunakan dalam sintesis. Tetapi disebabkan ketoksikannya, ia tidak mempunyai aplikasi industri yang luas.
2. Kuning. Ia adalah bentuk fosforus putih yang kurang disucikan. Ia lebih beracun, ia juga berbau bawang putih yang tidak menyenangkan. Menyala dan terbakar dengan nyalaan hijau bercahaya terang. Hablur kuning atau coklat ini tidak larut dalam air sama sekali; apabila teroksida sepenuhnya, ia mengeluarkan kepulan asap putih dengan komposisi P₄O₁₀.
3. Fosforus merah dan sebatiannya ialah pengubahsuaian yang paling biasa dan paling biasa digunakan bagi bahan ini dalam industri. Jisim merah pekat, yang di bawah tekanan meningkat bolehuntuk masuk ke dalam bentuk kristal ungu, secara kimia tidak aktif. Ia adalah polimer yang hanya boleh larut dalam logam tertentu dan tiada yang lain. Pada suhu 250⁰С, ia menyublim, bertukar menjadi pengubahsuaian putih. Tidak toksik seperti bentuk sebelumnya. Walau bagaimanapun, pendedahan jangka panjang kepada badan adalah toksik. Ia digunakan dalam menggunakan salutan pembakar pada kotak mancis. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa ia tidak boleh menyala secara spontan, tetapi ia meletup (menyala) semasa denotasi dan geseran.
4. Hitam. Menurut data luaran, ia sangat mirip dengan grafit, ia juga berminyak apabila disentuh. Ia adalah semikonduktor elektrik. Kristal gelap, berkilat, yang tidak dapat larut dalam sebarang pelarut sama sekali. Agar ia terbakar, suhu yang sangat tinggi dan pemanasan awal diperlukan.

Turut menarik ialah bentuk fosforus - logam yang ditemui baru-baru ini. Ia adalah konduktor dan mempunyai kekisi kristal padu.

Sifat kimia

Sifat kimia fosforus bergantung pada bentuknya. Seperti yang dinyatakan di atas, pengubahsuaian kuning dan putih yang paling aktif. Secara umum, fosforus boleh berinteraksi dengan:

• logam, membentuk fosfida dan bertindak sebagai agen pengoksida;
• bukan logam, bertindak sebagai agen penurunan dan membentuk pelbagai jenis sebatian meruap dan tidak meruap;
• agen pengoksidaan kuat, bertukar menjadi asid fosforik;
• dengan alkali kaustik pekat mengikut jenistidak seimbang;
• dengan air pada suhu yang sangat tinggi;
• dengan oksigen untuk membentuk pelbagai oksida.

Sifat kimia fosforus adalah serupa dengan nitrogen. Lagipun, dia adalah sebahagian daripada kumpulan pnictogen. Walau bagaimanapun, aktiviti ini adalah beberapa susunan magnitud yang lebih tinggi disebabkan oleh kepelbagaian pengubahsuaian alotropik.

Berada dalam alam semula jadi

Sebagai nutrien, fosforus sangat banyak. Peratusannya dalam kerak bumi ialah 0.09%. Ini adalah penunjuk yang agak besar. Di manakah atom ini ditemui di alam semula jadi? Terdapat beberapa tempat utama untuk diberi nama:

• bahagian hijau tumbuhan, biji dan buahnya;
• tisu haiwan (otot, tulang, enamel gigi, banyak sebatian organik penting);
• kerak;
• tanah;
• batu dan mineral;
• air laut.

Dalam kes ini, kita hanya boleh bercakap tentang bentuk yang berkaitan, tetapi bukan tentang bahan mudah. Lagipun, dia sangat aktif, dan ini tidak membenarkan dia bebas. Antara mineral yang paling kaya dengan fosforus ialah:

• Inggeris;
• fluorapaptite;
• svanbergite;
• fosforit dan lain-lain.

Kepentingan biologi unsur ini tidak boleh dianggarkan terlalu tinggi. Lagipun, ia adalah sebahagian daripada sebatian seperti:

• protein;
• fosfolipid;
• DNA;
• RNA;
• fosfoprotein;
• enzim.

Iaitu, semua yang penting dan daripadanya seluruh organisma dibina. Elaun harian untuk purata orang dewasa ialah kira-kira 2 gram.

Fosforus dan sebatiannya

Menjadi sangat aktif, unsur ini membentuk banyak bahan yang berbeza. Lagipun, ia juga membentuk fosfida, dan ia sendiri bertindak sebagai agen pengurangan. Disebabkan ini, sukar untuk menamakan unsur yang akan menjadi lengai apabila bertindak balas dengannya. Oleh itu, formula sebatian fosforus sangat pelbagai. Terdapat beberapa kelas bahan dalam pembentukan yang mana dia adalah peserta aktif.

1. Sebatian binari - oksida, fosfida, sebatian hidrogen meruap, sulfida, nitrida dan lain-lain. Contohnya: P₂O₅, PCL₃, P_2S3_{, PH}3 _{dan lain-lain.}
2. Bahan kompleks: garam semua jenis (sederhana, berasid, asas, berganda, kompleks), asid. Contoh: N₃PO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O₆, Ca(H_{2 PO}4₎2_{, (NH}4₎2 HPO₄ dan lain-lain.
3. Sebatian organik yang mengandungi oksigen: protein, fosfolipid, ATP, DNA, RNA dan lain-lain.

Kebanyakan jenis bahan yang ditetapkan mempunyai kepentingan industri dan biologi yang hebat. Penggunaan fosforus dan sebatiannya adalah mungkin untuk tujuan perubatan dan untuk pembuatan barangan rumah yang agak biasa.

Sebatian dengan logam

Sebatian binari fosforus dengan logam dan kurang elektronegatif bukan logam dipanggil fosfida. Ini adalah bahan seperti garam yang sangat tidak stabil apabila terdedah kepada pelbagai agen. Penguraian cepat (hidrolisis) menyebabkan genapair kosong.

Selain itu, di bawah tindakan asid tidak pekat, bahan itu juga terurai kepada produk yang sepadan. Sebagai contoh, jika kita bercakap tentang hidrolisis kalsium fosfida, maka produknya ialah logam hidroksida dan fosfin:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

Dan dengan menundukkan fosfida kepada penguraian di bawah tindakan asid mineral, kita mendapat garam dan fosfin yang sepadan:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

Secara amnya, nilai sebatian yang sedang dipertimbangkan terletak tepat pada fakta bahawa akibatnya sebatian hidrogen fosforus terbentuk, yang sifatnya akan dipertimbangkan di bawah.

Bahan meruap berasaskan fosforus

Terdapat dua yang utama:

• fosforus putih;
• fosfin.

Kami telah menyebut yang pertama di atas dan memberikan ciri-cirinya. Mereka berkata ia adalah asap putih tebal, sangat beracun, berbau busuk dan menyala sendiri dalam keadaan biasa.

Tetapi apakah fosfin? Ini adalah bahan meruap yang paling biasa dan terkenal, yang merangkumi unsur yang dimaksudkan. Ia adalah binari, dan peserta kedua ialah hidrogen. Formula sebatian hidrogen fosforus ialah pH₃, namanya fosfin.

Sifat bahan ini boleh diterangkan seperti berikut.

1. Gas tidak berwarna meruap.
2. Sangat beracun.
3. Baunya seperti ikan busuk.
4. Tidak berinteraksi dengan air dan larut sangat teruk di dalamnya. Baik larut dalamorganik.
5. Dalam keadaan biasa, sangat reaktif.
6. Sendiri menyala di udara.
7. Dihasilkan daripada penguraian logam fosfida.

Nama lain ialah Phosphane. Cerita dari zaman dahulu dikaitkan dengannya. Ini semua tentang "lampu mengembara" yang kadang-kadang orang lihat dan lihat sekarang di tanah perkuburan dan paya. Lampu sfera atau seperti lilin yang muncul di sana-sini, memberikan kesan pergerakan, dianggap sebagai petanda buruk dan orang yang percaya karut sangat takut kepadanya. Punca fenomena ini, menurut pandangan moden beberapa saintis, boleh dianggap sebagai pembakaran spontan fosfin, yang terbentuk secara semula jadi semasa penguraian sisa organik, kedua-dua tumbuhan dan haiwan. Gas keluar dan, bersentuhan dengan oksigen di udara, menyala. Warna dan saiz nyalaan mungkin berbeza-beza. Selalunya, ini adalah lampu terang kehijauan.

Jelas sekali, semua sebatian fosforus meruap adalah bahan beracun yang mudah dikesan oleh bau yang tidak menyenangkan yang tajam. Tanda ini membantu mengelakkan keracunan dan akibat yang tidak menyenangkan.

Sebatian dengan bukan logam

Jika fosforus bertindak sebagai agen penurunan, maka kita harus bercakap tentang sebatian binari dengan bukan logam. Selalunya, mereka lebih elektronegatif. Jadi, kita boleh membezakan beberapa jenis bahan seperti ini:

• sebatian fosforus dan sulfur - fosforus sulfida P₂S₃;
• fosforus klorida III, V;
• oksida dan anhidrida;
• bromida dan iodida danyang lain.

Kimia fosforus dan sebatiannya adalah pelbagai, jadi sukar untuk mengenal pasti yang paling penting daripadanya. Jika kita bercakap secara khusus tentang bahan yang terbentuk daripada fosforus dan bukan logam, maka oksida dan klorida pelbagai komposisi adalah yang paling penting. Ia digunakan dalam sintesis kimia sebagai agen penyahair, sebagai pemangkin, dan sebagainya.

Jadi, salah satu agen pengeringan yang paling berkuasa ialah fosforus oksida tertinggi - P₂O₅. Ia menarik air dengan begitu kuat sehingga apabila terkena secara langsung, tindak balas ganas berlaku dengan iringan bunyi yang kuat. Bahan itu sendiri adalah jisim putih seperti salji, lebih hampir kepada amorf dalam keadaan terkumpulnya.

Sebatian organik beroksigen dengan fosforus

Adalah diketahui bahawa kimia organik jauh melebihi bilangan kimia tak organik dari segi bilangan sebatian. Ini dijelaskan oleh fenomena isomerisme dan keupayaan atom karbon untuk membentuk rantaian atom pelbagai struktur, menutup antara satu sama lain. Sememangnya, terdapat susunan tertentu, iaitu, klasifikasi, yang mana semua kimia organik tertakluk. Kelas sambungan adalah berbeza, namun, kami berminat dengan satu yang khusus, berkaitan secara langsung dengan elemen yang dipersoalkan. Ini adalah sebatian yang mengandungi oksigen dengan fosforus. Ini termasuk:

• koenzim - NADP, ATP, FMN, pyridoxal phosphate dan lain-lain;
• protein;
• asid nukleik, kerana sisa asid fosforik adalah sebahagian daripada nukleotida;
• fosfolipid dan fosfoprotein;
• enzim dan pemangkin.

Jenis ion di manafosforus terlibat dalam pembentukan molekul sebatian ini, seterusnya ialah PO₄^3-, iaitu, ia adalah sisa asid daripada asid fosforik. Ia terdapat dalam sesetengah protein sebagai atom bebas atau ion ringkas.

Untuk fungsi normal setiap organisma hidup, unsur ini dan sebatian organik yang terbentuk olehnya adalah amat penting dan perlu. Sesungguhnya, tanpa molekul protein, adalah mustahil untuk membina satu bahagian struktur badan. Dan DNA dan RNA adalah pembawa dan penghantar utama maklumat keturunan. Secara umum, semua sambungan mesti ada tanpa gagal.

Penggunaan fosforus dalam industri

Penggunaan fosforus dan sebatiannya dalam industri boleh dicirikan dalam beberapa perkara.

1. Digunakan dalam pembuatan mancis, sebatian letupan, bom pembakar, beberapa bahan api, pelincir.
2. Sebagai penyerap gas dan dalam pembuatan lampu pijar.
3. Untuk melindungi logam daripada kakisan.
4. Dalam pertanian sebagai baja tanah.
5. Sebagai pelembut air.
6. Dalam sintesis kimia dalam penghasilan pelbagai bahan.

Peranan dalam organisma hidup dikurangkan kepada penyertaan dalam pembentukan enamel gigi dan tulang. Penyertaan dalam tindak balas ana- dan katabolisme, serta mengekalkan penimbalan persekitaran dalaman sel dan cecair biologi. Ia adalah asas dalam sintesis DNA, RNA, fosfolipid.