Az összetett szervetlen vegyületeknek három osztálya van: oxidok, hidroxidok (beleértve a savakat és bázisokat is) és a sók. Sok fém és nemfém oxidokat, hidroxidokat képezhet, és a savas maradékok része is lehet. Tehát a foszfor benne van a PO4 savmaradékban. A foszfor-oxidnak több fajtája létezik. Ennek megfelelően különféle hidroxidok vannak, amelyek ezekből az oxidokból képződnek. A legmagasabb foszfor-hidroxid a foszforsav. Ebben a cikkben megvizsgáljuk ennek az elemnek és vegyületeinek fizikai és kémiai tulajdonságait, valamint szót ejtünk a természetben való elterjedtségéről és egyéb érdekes tényekről.
A foszfor fizikai tulajdonságai
Különféle változatban létezhet. A foszfor olyan anyag, amely egyetlen kémiai elemből áll. Atomjai nem egyesülnek molekulákká. A foszfor képlete P. A kristályrács szerkezetétől függően azonban ez az elem három anyag formájában létezhet.
A legelterjedtebb a fehér foszfor – viaszos szerkezetű és magas toxicitású. Ennek az anyagnak az olvadáspontja negyvennégy Celsius-fok, a forráspontja pedig kétszáznyolcvan fok. Adott súrlódássalanyag, nagyon gyorsan meggyullad, ezért csak vízi környezetbe helyezve vágják le. Ha hosszú ideig melegítjük kétszázötven Celsius fokos hőmérsékleten, vörösfoszforrá alakul. Ez az anyag barna-vörös por formájában kerül forgalomba. A vörös foszfor a fehértől eltérően nem mérgező.
Ennek az elemnek a legstabilabb létezési formája a fekete foszfor, amely bizonyos külső jellemzői alapján a fémhez hasonlít: sajátos fényű, nagy a keménysége, elektromos és hővezető képessége.
A kémia szemszögéből
A foszfor egy kémiai elem, amely a periódusos rendszerben az ötödik csoportban és a harmadik periódusban található. Ebből arra következtethetünk, hogy vegyértéke öt. Ezenkívül a periódusos rendszerből látható, hogy a foszfor elem atomtömege harmincegy gramm/mol. Ez azt jelenti, hogy 1 mol anyag tömege 31 gramm. Figyelembe véve a foszfor kémiai tulajdonságait, szó lesz egyszerű és összetett vegyületekkel való reakcióiról is.
Kölcsönhatás egyszerű anyagokkal
Az első dolog, amire figyelnie kell, az a foszfor oxidációja. Ez az ő reakciója az oxigénnel. Ennek eredményeként két különböző anyag képződhet – minden ezen összetevők arányától függ.
Az első lehetőség – négy mol foszfor és három mol oxigén két mol foszfor-trioxidot képez. Egy ilyen kémiai kölcsönhatás a következővel írható felegyenlet: 4P + 3O2=2P2O3.
A második lehetőség négy mol foszfor és öt mol oxigén, két mol foszfor-pentoxid képződése. Ez a reakció a következő egyenlettel fejezhető ki:
Mindkét kémiai reakcióban jelentős fény szabadul fel. Ezenkívül a foszfor kölcsönhatásba léphet olyan egyszerű anyagokkal, mint a fémek, halogének (fluor, jód, bróm, klór), kén. Ez a kémiai elem redukáló és oxidáló tulajdonságokat is képes felmutatni. A halogénekkel való kölcsönhatásra példa a klórozás. Két szakaszban zajlik. Az első két mól foszfor-triklórát képződése két mol szóban forgó nemfémből és három mol klórból. Ez a kölcsönhatás a következő egyenlettel fejezhető ki: 2P +3Cl2=2PCl3.
A folyamat második lépése a klóratomok hozzáadása a már kapott foszfor-triklóráthoz. Így ha az utóbbi egy móljához azonos térfogatú klórt adunk, egy mól foszfor-pentaklorát képződik. Ennek a reakciónak az egyenletét a következőképpen írjuk fel: PCl3 + Cl2=PCl5.
A foszfor fémekkel való kölcsönhatásának törvényszerűségei láthatók ebben a példában. Ha három mól káliumot és egy mól foszfort veszünk, egy mól kálium-foszfidot kapunk. Ez a fajta folyamat a következő reakcióegyenlet segítségével írható fel: 3K + P=K3R.
Interakció veleösszetett anyagok
Azok az összetett kémiai vegyületek, amelyekkel a foszfor reakcióba léphet, többek között savak és sók. Soroljuk fel a vizsgált elem ezen vegyianyag-csoportokkal való érintkezésének jellemzőit.
Foszfor és savak
A többi közül kiemelkedik a foszfor és a salétromsav kölcsönhatása. Az ilyen reakció végrehajtásához a következő komponenseket kell bevenni: három mól foszfor, öt mól nitrátsav, valamint víz - két mól. Az ilyen kémiai kölcsönhatások eredményeként a következő termékeket kapjuk: foszforsav és nitrogén-oxid. Ennek a reakciónak az egyenlete a következő: 4 + 5NO.
Foszfor és sók
Ez a fajta kémiai kölcsönhatás a nemfém és a réz-szulfát reakciójának példáján jöhet számításba. Ennek az eljárásnak a végrehajtásához két mól foszfort, öt mól réz-szulfátot és nyolc mól vizet kell venni. Ezen anyagok kölcsönhatásának eredményeként a következő kémiai vegyületeket kapjuk: szulfátsav öt mol mennyiségben, tiszta réz - ugyanannyi és foszforsav - két mol. Ez a folyamat a következő egyenlet formájában írható fel: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
A nem fém beszerzése
Az iparban a kérdéses anyagot egy kémiai vegyületből, például kalcium-foszfátból vonják ki. Ezérta következő kémiai reakciót hajtják végre: a megadott sót homokkal (szilícium-oxiddal) és szénnel keverik 1:3:5 mólarányban, így kalcium-szilikátot, foszfort és csád gázt kapnak 3 mólarányban.:2:5.
Foszforvegyületek és tulajdonságaik
A figyelembe vett nemfém vegyületei közül a foszfor-hidroxid a leggyakoribb. Többféle lehet, attól függően, hogy milyen oxidból keletkezik. A foszfor-hidroxidot úgy lehet előállítani, hogy oxidja és víz között kémiai reakciót végzünk. Ezeknek a reakcióknak köszönhetően különféle típusú anyagok képződnek. Így a (3) hidroxid trioxidból, a foszfor-hidroxid (5) pentoxidból nyerhető. Ezek az anyagok savas tulajdonságokkal rendelkeznek, és képesek reagálni fémekkel, sókkal, bázisokkal stb.
A legmagasabb foszfor-hidroxid a foszforsav. Oxigéntartalmú és hárombázisú. Képlete: H3PO4.
Alapvető kémiai tulajdonságok
A foszfor-hidroxid, amelynek képlete fent van, képes reagálni egyszerű és összetett anyagokkal is. Nézzük meg közelebbről ezeket a folyamatokat.
A foszforsav reakciói fémekkel
Az ebbe az osztályba tartozó többi kémiai vegyülethez hasonlóan a foszfor-hidroxid is képes kölcsönhatásba lépni fémekkel. Ennek során egy elmozdulási reakció játszódik le, amelyben a fématomok kiszorítják a hidrogénatomokat, ezáltal só és hidrogén keletkezik, amely kellemetlen szagú gázként kerül a levegőbe. Annak érdekében, hogy ez a reakciómegvalósítható, a fémnek a hidrogéntől balra kell elhelyezkednie az elektrokémiai tevékenységsorban. Vagyis az olyan anyagok, mint a réz, ezüst és hasonlók, nem képesek reakcióba lépni a foszforsavval, mivel alacsony kémiai aktivitásuk miatt nem lesznek képesek hidrogénatomokat kiszorítani vegyületeikből.
Vegyük például az alumíniumot. Ha két mol ebből az elemből két mol foszfor-hidroxidhoz adunk, alumínium-foszfátot és hidrogént kapunk 2, illetve 3 mol mennyiségben. Ennek a reakciónak az egyenlete a következő: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interakció az alapokkal
A foszfor-hidroxid, mint sok más sav, kémiai reakcióba léphet bázisokkal. Az ilyen folyamatokat cserereakcióknak nevezzük. Ennek eredményeként új hidroxid képződik, valamint új sav. Ilyen reakciók csak akkor mennek végbe, ha a keletkező termékek egyike vízben oldhatatlan, azaz kicsapódik, gázként elpárolog, vagy víz vagy nagyon gyenge elektrolit.
Foszforsav és sók
Ebben az esetben cserereakció is fellép. Ennek eredményeként új savat és sót kaphat. Ahhoz, hogy ez a fajta reakció megtörténjen, be kell tartani a fentebb leírt szabályt is.
A foszfor és vegyületeinek felhasználása az iparban
Először is ennek a kémiai elemnek a vegyületeit használjákkeverék készítése, amelyet a gyufásdobozok oldalfelületére visznek fel. Magukat a gyufafejeket is foszfort tartalmazó keverékkel kezelik.
A szóban forgó nemfém pentoxidját széles körben használják gázszárítóként. A vegyiparban is használják foszfor-hidroxid előállítására, amelynek képletét és tulajdonságait fentebb tárgy altuk. Ezenkívül üveggyártásban is használják.
A foszfor-hidroxidot számos iparágban is használják. Először is, műtrágyák gyártásához használják. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a foszfor egyszerűen létfontosságú a növények számára. Ezért számos különböző műtrágya létezik, amelyeket a szóban forgó nemfém vegyülete alapján állítanak elő. Erre a célra olyan anyagokat használnak, mint a kalcium-foszfát. A sót őrölt műtrágyaként használják. Ezenkívül közönséges és kettős szuperfoszfátot használnak ehhez. Az ammofosz és a nitroammofosz műtrágyaként is szolgálhat. A fentieken kívül sókat vagy foszfor-hidroxidot használnak reagensként az ezüstvegyületek oldatban való jelenlétének meghatározására. Tehát egy anyagot adunk az oldathoz, amely tartalmazza a PO4 savmaradékot. Ha ez utóbbi sókat vagy ezüst-hidroxidot tartalmaz, gazdag sárga csapadék képződik. Ez argentum-foszfát, amelynek kémiai képlete a következő: AgNO3.
A foszforatom szerkezete
Mint tudod, minden atom atommagból és forgó elektronokból állKörülötte. Az atommag protonokat és neutronokat tartalmaz. Az elektronok töltése negatív, a protonok pozitív, a neutronok töltése nulla. A foszfor sorszáma a periódusos rendszerben tizenöt. Ebből arra következtethetünk, hogy magja tizenöt protont tartalmaz. Ha az atom semleges és nem ion, akkor annyi elektron van, ahány proton. Vagyis a foszfor esetében tizenöt darab van.
Ha az egyik elektron elhagyja a pályáját, az atom pozitív töltésű ionná, azaz kationná alakul. Ha egy elektron csatlakozik, negatív töltésű ion keletkezik - anion.
A kémiai elemek periódusos rendszerében látható, hogy a foszfor a harmadik periódushoz tartozik. Ebből jól látható, hogy az atommag körül három pálya van, amelyeken az elektronok egyenletesen oszlanak el. Az elsőben kettő, a másodikban nyolc, a harmadikban pedig öt.
Elterjedtség a természetben
A foszfor tömeghányada a földkéregben 0,08%. Nem túl gyakori kémiai elem a természetben. Van azonban egy egész ásványcsoport, amely foszfort tartalmaz. Ezek apatitok, valamint foszforitok. Az első csoportból a leggyakoribb a fluorapatit. Kémiai képlete a következő: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Átlátszó, zöld és türkiz árnyalatokban kapható. A foszforitok közül a kalcium-foszfát a leggyakoribb, amelynek kémiai képlete a következő: Ca3(PO4)2. Ezen kívül foszforvegyületekkülönböző élő szervezetek szöveteiben találhatók.
A foszfor és vegyületeinek szerepe a természetben és a szervezetben
Ez a kémiai elem nagyon fontos szinte minden szerv és rendszerük normális működéséhez. Először is, anélkül, hogy a vesék zavartalan működése lehetetlen. Ez az elem részt vesz a szervezet anyagcsere-folyamataiban. Elősegíti a szövetek gyors regenerálódását is. Enélkül egyes vitaminok egyszerűen nem aktiválhatók a szervezet hasznára – ezért a foszfort gyakran szinte minden vitaminkészítményhez adják kiegészítő komponensként. Ezenkívül ez az egyik kémiai elem, amely biztosítja a szív normális működését. A fentieken kívül ő is részt vesz a sejtosztódás folyamatában, így a Földön az élet lehetetlen e mikroelem nélkül.
A víz-só egyensúly szabályozása egy másik funkció, amelyet az ebben a cikkben tárgy alt nemfém-vegyületek a szervezetben ellátnak. Ezenkívül a csont- és izomszövet egyik fő összetevője. Nagy százaléka a fogakban is megtalálható. Többek között azt is érdemes megjegyezni, hogy a foszfor részt vesz az idegrendszer normál működésének biztosításában. A szóban forgó nyomelem szervezetében fellépő hiány tünetei a következők: fokozott fáradtság, alacsony hatékonyság, idegrendszeri működési zavarok (neurózis, hisztéria stb.), túl gyakori megfázás, szívizom kimerültség., csont- és izomfájdalom, nagyon rossz étvágy. Az ilyen jelenségek elkerülése érdekében, mint a foszfor hiánya a szervezetben, tudnia kellmilyen élelmiszerek tartalmazzák.
Először is a halat kell kiemelni a szóban forgó kémiai elemben gazdag élelmiszerek közül. Különösen magas foszforkoncentráció figyelhető meg az olyan fajokban, mint a tokhal, a makréla, a fattyúmakréla, a tonhal, a szardínia, a kapelán, a póló, a szag. Ezenkívül az ebben a cikkben tárgy alt nyomelem megtalálható a rákhúsban, a garnélarákban, valamint a tejtermékekben, például a túróban, az ömlesztett sajtokban és a sajtokban.
Következtetések
A foszfor, bár nem túl gyakori kémiai elem a bolygón, ipari és biológiai szempontból egyaránt nagy jelentőséggel bír. Őt és vegyületeit, különösen a foszfor-hidroxidot különféle termékek előállítására használják. A cikk a foszfor-hidroxid (foszforsav) tulajdonságait és fémekkel, bázisokkal és sókkal való kölcsönhatásának jellemzőit is ismertette.
