Er zijn drie klassen van complexe anorganische verbindingen: oxiden, hydroxiden (waaronder zuren en basen) en zouten. Veel metalen en niet-metalen kunnen oxiden en hydroxiden vormen en ook deel uitmaken van zure residuen. Fosfor is dus opgenomen in het zuurresidu PO4. Er zijn verschillende soorten fosforoxide. Dienovereenkomstig zijn er verschillende hydroxiden, die uit deze oxiden worden gevormd. Het hoogste fosforhydroxide is fosforzuur. In dit artikel zullen we de fysische en chemische eigenschappen van dit element en zijn verbindingen beschouwen, evenals praten over de prevalentie in de natuur en andere interessante feiten.
Fysieke eigenschappen van fosfor
Het kan in verschillende variaties voorkomen. Fosfor is een stof die uit één chemisch element bestaat. De atomen combineren niet tot moleculen. De formule voor fosfor is P. Afhankelijk van de structuur van het kristalrooster kan dit element echter voorkomen in de vorm van drie stoffen.
De meest voorkomende is witte fosfor - het heeft een wasachtige structuur en een hoge toxiciteit. Het smeltpunt van deze stof is vierenveertig graden Celsius en het kookpunt is tweehonderdtachtig graden. Met wrijving gegevenmateriaal ontbrandt het zeer snel, dus snijden ze het alleen door het in een aquatische omgeving te plaatsen. Als je het lange tijd op een temperatuur van tweehonderdvijftig graden Celsius verwarmt, verandert het in rode fosfor. Deze stof wordt aangeboden in de vorm van een bruinrood poeder. Rode fosfor is, in tegenstelling tot wit, niet giftig.
De meest stabiele bestaansvorm van dit element kan zwarte fosfor worden genoemd, dat door sommige uiterlijke kenmerken vergelijkbaar is met metaal: het heeft een eigenaardige glans, heeft een hoge hardheid, elektrische en thermische geleidbaarheid.
Vanuit het oogpunt van chemie
Fosfor is een scheikundig element dat in de vijfde groep en de derde periode in het periodiek systeem staat. Hieruit kunnen we concluderen dat de valentie vijf is. Bovendien is uit het periodiek systeem te zien dat het element fosfor een atoommassa heeft van eenendertig gram per mol. Dit betekent dat 1 mol van een stof 31 gram weegt. Gezien de chemische eigenschappen van fosfor, zullen we het hebben over zijn reacties met zowel eenvoudige als complexe verbindingen.
Interactie met eenvoudige stoffen
Het eerste waar je op moet letten, is de oxidatie van fosfor. Dit is zijn reactie met zuurstof. Als gevolg hiervan kunnen twee verschillende stoffen worden gevormd - alles hangt af van de verhoudingen van deze componenten.
De eerste optie - vier mol fosfor en drie mol zuurstof vormen twee mol fosfortrioxide. Een dergelijke chemische interactie kan worden geschreven met behulp van het volgende:vergelijking: 4P + 3O2=2P2O3.
De tweede optie is de vorming van vier mol fosfor en vijf mol zuurstof, twee mol fosforpentoxide. Deze reactie kan worden uitgedrukt met behulp van de volgende vergelijking:
In beide chemische reacties is er een aanzienlijke afgifte van licht. Bovendien kan fosfor interageren met eenvoudige stoffen als metalen, halogenen (fluor, jodium, broom, chloor), zwavel. Dit chemische element kan zowel reducerende als oxiderende eigenschappen vertonen. Een voorbeeld van interactie met halogenen is chlorering. Het vindt plaats in twee fasen. De eerste is de vorming van twee mol fosfortrichloraat uit twee mol van het niet-metaal in kwestie en drie mol chloor. Deze interactie kan worden uitgedrukt met de volgende vergelijking: 2P +3Cl2=2PCl3.
De tweede fase van dit proces is de toevoeging van chlooratomen aan het reeds verkregen fosfortrichloraat. Wanneer dus hetzelfde volume chloor wordt toegevoegd aan één mol van de laatste, wordt één mol fosforpentachloraat gevormd. We schrijven de vergelijking voor deze reactie als volgt: PCl3 + Cl2=PCl5.
De regelmatigheden van de interactie van fosfor met metalen zijn te zien in dit voorbeeld. Als we drie mol kalium en één mol fosfor nemen, krijgen we één mol kaliumfosfide. Dit soort proces kan worden geschreven met behulp van de volgende reactievergelijking: 3K + P=K3R.
Interactie metcomplexe stoffen
Complexe chemische verbindingen waarmee fosfor kan reageren, zijn onder meer zuren en zouten. Laten we de kenmerken van het contact van het betreffende element met deze groepen chemicaliën in volgorde beschrijven.
Fosfor en zuren
Onder alle andere v alt de interactie van fosfor en salpeterzuur op. Om dit soort reacties uit te voeren, is het noodzakelijk om de volgende componenten te nemen: fosfor in een hoeveelheid van drie mol, vijf mol nitraatzuur en ook water - twee mol. Als resultaat van een dergelijke chemische interactie verkrijgen we de volgende producten: fosforzuur en stikstofoxide. De vergelijking voor deze reactie wordt als volgt geschreven: 4 + 5NO.
Fosfor en zouten
Dit soort chemische interactie kan worden overwogen aan de hand van het voorbeeld van de reactie van het beschouwde niet-metaal met cuprumsulfaat. Om dit proces uit te voeren, is het noodzakelijk om twee mol fosfor, vijf mol kopersulfaat, acht mol water te nemen. Als resultaat van de interactie van deze stoffen verkrijgen we de volgende chemische verbindingen: sulfaatzuur in een hoeveelheid van vijf mol, puur koper - dezelfde hoeveelheid en fosforzuur - twee mol. Dit proces kan worden geschreven in de vorm van de volgende vergelijking: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Deze niet-metalen krijgen
In de industrie wordt de betreffende stof gewonnen uit een chemische verbinding zoals calciumfosfaat. Voor dezede volgende chemische reactie wordt uitgevoerd: het gespecificeerde zout wordt gemengd met zand (siliciumoxide) en koolstof in molaire verhoudingen van 1:3:5, als resultaat worden calciumsilicaat, fosfor en chadgas verkregen in een molaire verhouding van 3:2:5.
Fosforverbindingen en hun eigenschappen
De meest voorkomende van de verbindingen van het beschouwde niet-metaal is fosforhydroxide. Het kan van verschillende soorten zijn, afhankelijk van het oxide waaruit het is gevormd. Fosforhydroxide kan worden verkregen door een chemische reactie uit te voeren tussen het oxide en water. Door deze reacties ontstaan er verschillende soorten stoffen. Zo kan hydroxide (3) worden verkregen uit trioxide en fosforhydroxide (5) uit pentoxide. Deze stoffen hebben zure eigenschappen en kunnen op hun beurt reageren met metalen, zouten, basen, enz.
Het hoogste fosforhydroxide is fosforzuur. Het is zuurstofrijk en tribasisch. De formule is H3PO4.
Chemische basiseigenschappen
Fosforhydroxide, waarvan de formule hierboven is gegeven, kan reageren met zowel eenvoudige als complexe stoffen. Laten we deze processen eens nader bekijken.
Reacties van fosforzuur met metalen
Net als andere chemische verbindingen van deze klasse, kan fosforhydroxide interageren met metalen. Tijdens dit proces vindt een verdringingsreactie plaats waarbij metaalatomen waterstofatomen verdringen en zo zout en waterstof vormen, die als gas met een onaangename geur in de lucht vrijkomen. Om deze reactiezou kunnen worden gerealiseerd, moet het metaal zich in de elektrochemische reeks van activiteit links van waterstof bevinden. Dat wil zeggen, stoffen zoals koper, zilver en dergelijke kunnen niet reageren met fosforzuur, omdat ze door hun lage chemische activiteit geen waterstofatomen uit hun verbindingen kunnen verdringen.
Neem aluminium als voorbeeld. Wanneer twee mol van dit element wordt toegevoegd aan twee mol fosforhydroxide, krijgen we aluminiumfosfaat en waterstof in een hoeveelheid van respectievelijk 2 en 3 mol. De vergelijking voor deze reactie wordt als volgt geschreven: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interactie met basen
Fosforhydroxide kan, net als veel andere zuren, chemische reacties aangaan met basen. Dergelijke processen worden uitwisselingsreacties genoemd. Als gevolg hiervan wordt een nieuw hydroxide gevormd, evenals een nieuw zuur. Dergelijke reacties kunnen alleen plaatsvinden als een van de resulterende producten onoplosbaar is in water, dat wil zeggen, het neerslaat, verdampt als een gas, of water of een zeer zwak elektrolyt is.
Fosforzuur en zouten
In dit geval vindt er ook een uitwisselingsreactie plaats. Als gevolg hiervan kunt u een nieuw zuur en zout krijgen. Om dit soort reacties te laten plaatsvinden, moet ook de regel die hierboven is beschreven in acht worden genomen.
Gebruik van fosfor en zijn verbindingen in de industrie
Allereerst worden de verbindingen van dit chemische element gebruikt vooreen mengsel maken dat op het zijoppervlak van luciferdoosjes wordt aangebracht. De luciferkoppen zelf worden ook behandeld met een mengsel dat fosfor bevat.
Het pentoxide van het beschouwde niet-metaal wordt veel gebruikt als gasdroger. Het wordt ook gebruikt in de chemische industrie om fosforhydroxide te verkrijgen, waarvan de formule en eigenschappen hierboven werden besproken. Bovendien wordt het gebruikt bij de vervaardiging van glas.
Fosforhydroxide wordt ook in veel industrieën gebruikt. Allereerst wordt het gebruikt bij de vervaardiging van meststoffen. Dit komt doordat fosfor simpelweg van levensbelang is voor planten. Daarom zijn er een aantal verschillende meststoffen die gemaakt worden op basis van de verbinding van het betreffende niet-metaal. Voor deze doeleinden worden stoffen zoals calciumfosfaat gebruikt. Zout wordt in gemalen vorm als meststof gebruikt. Daarnaast wordt hiervoor gewoon en dubbel superfosfaat gebruikt. Ammofos en nitroammofos kunnen ook dienen als meststof. Naast al het bovenstaande worden zouten of fosforhydroxide gebruikt als reagens om de aanwezigheid van zilververbindingen in een oplossing te bepalen. Er wordt dus een stof aan de oplossing toegevoegd, waaronder het zuurresidu PO4. Als de laatste zouten of zilverhydroxide bevat, zal zich een rijk geel neerslag vormen. Dit is argentumfosfaat, dat de volgende chemische formule heeft: AgNO3.
Structuur van het fosforatoom
Zoals je weet, bestaan alle atomen uit een kern en draaiende elektronenRond hem. De kern bevat protonen en neutronen. Elektronen hebben een negatieve lading, protonen hebben een positieve lading en neutronen hebben een lading nul. Het serienummer van fosfor in het periodiek systeem is vijftien. Hieruit kunnen we concluderen dat zijn kern vijftien protonen bevat. Als het atoom neutraal is en geen ion, dan zijn er evenveel elektronen als protonen. Dat wil zeggen, in het geval van fosfor zijn het er vijftien.
Als een van de elektronen zijn baan verlaat, verandert het atoom in een positief geladen ion, dat wil zeggen een kation. Als één elektron samenkomt, wordt een negatief geladen ion gevormd - een anion.
In het periodiek systeem van chemische elementen kun je zien dat fosfor tot de derde periode behoort. Hieruit blijkt dat er drie banen rond de kern zijn, waarop elektronen gelijkmatig zijn verdeeld. De eerste heeft er twee, de tweede heeft er acht en de derde heeft er vijf.
Prevalentie in de natuur
De massafractie van fosfor in de aardkorst is 0,08%. Het is niet een veel voorkomend chemisch element in de natuur. Er is echter een hele groep mineralen die fosfor bevat. Dit zijn apatieten, evenals fosforieten. De meest voorkomende van de eerste groep is fluorapatiet. De chemische formule is als volgt: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Het wordt geleverd in transparante, groene en turquoise tinten. Onder fosforieten komt calciumfosfaat het meest voor, met de volgende chemische formule: Ca3(PO4)2. Bovendien, fosforverbindingenworden aangetroffen in de weefsels van verschillende levende organismen.
De rol van fosfor en zijn verbindingen in de natuur en het lichaam
Dit chemische element is erg belangrijk voor het normaal functioneren van bijna alle organen en hun systemen. Allereerst is zonder dit de goede werking van de nieren onmogelijk. Dit element neemt deel aan de stofwisselingsprocessen van het lichaam. Het bevordert ook een snelle weefselregeneratie. Zonder dit kunnen sommige vitamines eenvoudigweg niet worden geactiveerd om het lichaam ten goede te komen - daarom wordt fosfor vaak als extra component aan bijna alle vitaminepreparaten toegevoegd. Bovendien is het een van de chemische elementen die zorgen voor de normale werking van het hart. Hij is, naast al het bovenstaande, betrokken bij het proces van celdeling, dus leven op aarde is onmogelijk zonder dit micro-element.
Regulatie van de water-zoutbalans is een andere functie die de verbindingen van de niet-metalen die in dit artikel worden besproken in het lichaam vervullen. Bovendien is het een van de belangrijkste componenten van bot- en spierweefsel. Een groot percentage ervan wordt ook in de tanden aangetroffen. Het is onder andere ook vermeldenswaard dat fosfor betrokken is bij de normale werking van het zenuwstelsel. De symptomen van een tekort in het lichaam van het betreffende spoorelement zijn als volgt: verhoogde vermoeidheid, lage efficiëntie, stoornissen in het functioneren van het zenuwstelsel (neurose, hysterie, enz.), te frequente verkoudheid, uitputting van de hartspier, pijn in de botten en spieren, zeer slechte eetlust. Om een dergelijk fenomeen als een gebrek aan fosfor in het lichaam te voorkomen, moet u weten:welke voedingsmiddelen bevatten het.
Allereerst moet vis worden uitgekozen onder voedingsmiddelen die rijk zijn aan het beschouwde chemische element. Een bijzonder hoge fosforconcentratie wordt waargenomen bij soorten als steur, makreel, horsmakreel, tonijn, sardine, lodde, koolvis, spiering. Bovendien wordt het sporenelement dat in dit artikel wordt besproken, aangetroffen in krabvlees, garnalen, maar ook in zuivelproducten zoals kwark, smeltkaas en kaas.
Conclusies
Fosfor, hoewel het geen veel voorkomend chemisch element op aarde is, is van groot belang, zowel vanuit industrieel als biologisch oogpunt. Hij en zijn verbindingen, met name fosforhydroxide, worden gebruikt bij de vervaardiging van verschillende soorten producten. Het artikel beschreef ook de eigenschappen van fosforhydroxide (fosforzuur) en de kenmerken van de interactie met metalen, basen en zouten.
