Урок 23 Получить доступ за 75 баллов Фосфор
Физические и химические свойства фосфора
Фосфор P – химический элемент главной подгруппы V группы химических элементов.
Это один из самых распространенных и жизненно важных химических элементов.
Фосфор был открыт алхимиком Хеннингом Брандом.
Бранд был уверен, что отыскал философский камень, потому что получил светящееся в темноте вещество.
Бранд получил фосфор многократной перегонкой и кипячением человеческой мочи.
От этого происходит и название этого элемента: в переводе с греческого «фосфор» означает «светоносный».
Свечение фосфора происходит из-за его окисления кислородом воздуха – это явление называется хемилюминесценцией.
В отличие от азота (N), фосфор (P) в природе встречается только в связанном состоянии – в виде солей.
Важнейшими его минералами являются:
- фосфорит Са3(РO4)2
- апатиты: фторапатит Са3(РO4)2 x CaF2 и хлорапатит Ca3(PO4)2 x СаС12
Фосфор входит в состав растительных и животных белков.
Так, содержание фосфора в тканях мозга составляет 0,38 %, в мышцах – 0,27 %.
Фосфор образует несколько аллотропных модификаций. Главными из них считаются:
- белый
- красный
- чёрный
Имеется в виду, что есть и другие модификации фосфора, но они являются смесями главных!
Белый фосфор состоит из молекул P4.
Свойства белого фосфора:
- наиболее химически активен
- летуч
- хорошо растворяется в органических растворителях,
- нерастворим в воде
- ядовит
При нагревании без доступа воздуха белый фосфор превращается в красный.
В отличие от белого красный и чёрный фосфор, имеют атомную кристаллическую решётку.
Красный фосфор – порошок тёмно-красного цвета.
По свойствам красный фосфор резко отличается от белого фосфора:
- не ядовит
- не растворяется ни в каких растворителях
- нелетучий
- химически менее активен
Красный фосфор воспламеняется при температуре выше 250 °С.
При нагревании красного фосфора без доступа воздуха он превращается в пар, при конденсации которого образуется белый фосфор.
Чёрный фосфор образуется из белого при нагревании под очень высоким давлением.
По внешнему виду он похож на графит.
В химических реакциях фосфор может выступать и окислителем, и восстановителем.
Как окислитель фосфор взаимодействует со многими металлами, образуя фосфиды:
Как восстановитель фосфор взаимодействует с более электроотрицательными неметаллами: кислородом, галогенами, серой.
При недостатке кислорода или при комнатной температуре фосфор окисляется до оксида фосфора (III):
А в чистом кислороде фосфор сгорает ослепительным пламенем с образованием оксида фосфора (V) P2O5:
Оксид фосфора и фосфорная кислота
Среди кислородных соединений фосфора наиболее устойчивы соединения, где атом фосфора проявляет степень окисления +5.
Оксидов известно два:
- оксид фосфора (III) P2O3
- оксид фосфора (V) P2O5
Оксид фосфора (V) Р2O5 – белый порошок, очень гигроскопичный, поэтому используется как осушитель.
Типичный кислотный оксид – взаимодействует с основаниями и основными оксидами.
Оксиду фосфора (V) соответствуют:
- ортофосфорная (её обычно называют просто фосфорная) кислота Н3РO4
- метафосфорная кислота HPO3
Ортофосфорная кислота – нелетучее твёрдое бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.
Она проявляет все свойства кислот.
В водном растворе это слабая кислота.
Но, несмотря на это, по своей области применения фосфорная кислота просто уникальна.
Ее используют повсеместно, начиная от пищевой промышленности и заканчивая производством удобрений.
В частности, фосфорная кислота является важным составляющим "Кока Колы".
Соли ортофосфорной кислоты называются фосфатами.
Фосфаты почти всех металлов в воде нерастворимы.
Фосфаты сами по себе почти не находят практического применения.
Хотя фосфор в высшем оксиде, ортофосфорной кислоте и фосфатах имеет максимальную степень окисления +5, для этих соединений не характерны окислительные свойства, так как данная степень окисления для фосфора устойчива.
По этой же причине фосфаты устойчивы к нагреванию, и в земной коре фосфор находится исключительно в виде фосфатов.
Фосфор в природе. Применение соединений фосфора
Соединения фосфора – обязательная составляющая растительных и животных организмов.
В растениях фосфор сосредоточен главным образом в семенах и плодах.
В организме человека и животных – в скелете, мышечной и нервной тканях.
Наверняка вы ни один раз слышали, что фосфор очень полезен для мозга. Это действительно так, он очень важен для правильного функционирования нервной ткани.
Твёрдость скелету придаёт фосфат кальция.
Поступивший с пищей фосфор попадает в кости уже через 4-6 ч.
В среднем тело человека содержит около 1,5 кг фосфора, из которых большинство приходится на кости.
Работа мозга и сокращение мышц также связаны с химическими превращениями соединений фосфора.
Источником фосфора является растительная пища.
Растения извлекают фосфор из почвы, а животные получают его с растительной пищей.
После отмирания растений и животных органические соединения, содержащие фосфор, под действием фосфоробактерий превращаются в фосфаты кальция и магния.
Так осуществляется круговорот фосфора в природе.
Этот круговорот нарушается при удалении соединений фосфора с урожаем сельскохозяйственных культур.
Недостаток фосфора практически не восполняется естественным путём, поэтому необходимо вносить в почву фосфорные удобрения.
Красный фосфор применяют в производстве спичек.
Как же устроена современная спичка?
Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ: серы или каких-нибудь сульфидов металлов.
Чтобы воспламенение головки происходило медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители, например, стеклянный порошок.
Связующим материалом служит клей. А намазка шкурки?
Здесь основной компонент – красный фосфор.
К нему также добавляют толченое стекло и клей.
При трении происходит воспламенение:
Также фосфор идёт на получение ядохимикатов (дихлофос, хлорофос), дымовых снарядов.
Фосфорная кислота входит в состав синтетических моющих и чистящих средств, средств для растворения накипи, огнеупорных красок.
Из фосфатов получают специальные цементы, например, цинкофосфатный цемент применяют для пломбирования зубов.
Фосфорную кислоту также очень широко используют в качестве пищевой добавки.
В бесплатной версии урока недоступны:
- Видео
- Изображения
- Дополнительная информация
- Таблицы
- Тесты