Фосфор және оның қосылыстары. Фосфор қосылыстарын практикалық қолдану

Биогенді элементтердің арасында фосфорға ерекше орын қажет. Шынында да, онсыз, ATP немесе фосфолипидтер сияқты көптеген маңызды органикалық заттардың болуы, сондай-ақ көптеген басқа органикалық заттардың болуы мүмкін емес . Сонымен қатар, бұл элементтің бейорганикалық молекулалары өте бай. Фосфор және оның қосылыстары өнеркәсіпте кеңінен қолданылады, биологиялық процестердің маңызды қатысушылары болып табылады, адам қызметінің кең ауқымында қолданылады. Сондықтан, осы элементтің не екенін, оның қарапайым және ең маңызды қосындылары қандай екенін қарастырайық.

Фосфор: элементтің жалпы сипаттамасы

Мерзімді кестедегі жағдай бірнеше параграфта сипатталуы мүмкін.

1. Бесінші топ, негізгі кіші топ.
2. Үшінші шағын кезең.
3. Сериялық нөмір - 15.
4. Атомдық массасы - 30,974.
5. Атомның электрондық конфигурациясы 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ .
6. 3-тен +5-ке дейінгі тотығу күйі мүмкін.
7. Химиялық символ - P, формулалардағы «pe» деген сөз. Элементтің атауы фосфор болып табылады. Латынның атауы - фосфор.

Бұл атомды табу тарихы XII ғасырдағы түп-тамырымен негізделген. Алхимиктердің жазбаларында қазірдің өзінде белгісіз «жарқыраған» заттың бар екендігін көрсететін ақпарат болған. Алайда, 1669 жыл фосфор синтезі мен ашылуының ресми күні болды. Банкроттық сатушы саудагер Бренд өзінің философиялық тасын іздеуде кездейсоқ синтезделіп, жарқыл жасауға және жарқыраған жалынмен жағуға қабілетті затқа ие болды. Ол адамның зәрін бірнеше рет қандырып, мұны істеді.

Одан кейін, бір-біріне тәуелсіз, шамамен бірдей әдістермен, бұл элемент алынды:

• I. Kunkel;
• Р. Бойль;
• А. Маргграф;
• K. Scheele;
• A. Lavoisier.

Бүгінгі күні бұл затты синтездеудің ең танымал тәсілдерінің бірі көміртек тотығы мен кремнийдің әсері кезінде жоғары температурада тиісті фосфорлы минералдардан қалпына келтіру болып табылады. Бұл процесс арнайы пештерде жүзеге асырылады. Фосфор және оның қосылыстары тіршілік иелері үшін және химия өнеркәсібіндегі көптеген синтездер үшін өте маңызды заттар болып табылады. Сондықтан, біз осы элементтің қарапайым мәселе ретінде және табиғатта болатыны туралы ойлануымыз керек.

Қарапайым зат фосфор

Фосфорға қатысты қандай да бір қосылысты атауға болады. Бұл элементтің көптеген аллотропты түрлендірулерімен түсіндіріледі. Фосфордың қарапайым заттарының төрт негізгі түрі бар.

1. Ақ. Бұл формула формула Р ₄ болып табылады. Сарымсақтың өткір жағымсыз иісі бар ақ ұшпа зат. Кәдімгі температурада ауада өзін-өзі өртеп жібереді. Жарқыраған жасыл жарықпен күйіп кетеді. Өмір үшін өте улы және қауіпті. Химиялық белсенділігі өте жоғары, сондықтан тазартылған су қабатының астында алынып, сақталады. Бұл полярлық еріткіштерде нашар ерімейтіндіктен мүмкін. Бұл ақ фосфор үшін көміртек диффузиясына және органикалық заттарға қолайлы. Қыздырылған кезде ол келесі аллотроптық формаға - қызыл фосфорға көшуі мүмкін. Будың конденсациясы және салқындауы қабырғаларды қалыптастыра алады. Түйісуіне, майға, жұмсақ, оңай пышақпен кесілген, ақ (сәл сарғыш). Балқу температурасы 44 ^° С болады. Химиялық белсенділіктің арқасында ол синтезде қолданылады. Бірақ вируленттіліктің салдарынан ол кең өнеркәсіптік қолданысқа ие емес.
2. Сары. Бұл ақ фосфордың нашар тазартылған түрі. Ол тіпті улы, сарымсақты да жағымсыз иістендіреді. Ол жарқыраған жасыл жалынмен өртеніп, күйіп кетеді. Судағы бұл сары немесе қоңыр кристалдар толығымен ерітілмейді, толық тотығу кезінде, ақ түтін бұлттары P ₄ O ₁₀ құрамымен бөлінеді.
3. Қызыл фосфор және оның қосылыстары ең көп таралған және осы заттың салалық модификациясында жиі қолданылады. Жоғары қысым кезінде шегірткіш кристалдар түріне өтетін паста тәрізді қызыл масса химиялық белсенді емес. Бұл тек кейбір металдарда және одан да көп нәрселерде еруі мүмкін полимер. 250 ^° C температурасында ол ақ модификацияға өтіп, сублимация жасайды. Алдыңғы формалар сияқты улы емес. Дегенмен, денеге ұзақ уақыт әсер ету улы болып табылады. Ол өрескел жабынды қолдану кезінде пайдаланылады. Мұның өзі өздігінен жанып кетпеуі мүмкін, бірақ ол жарылыс жасап, оны жарып кетсе, жарылып кетеді (жарықтанады).
4. Қара. Сыртқы деректерге сәйкес, өте ұқсас графит, сондай-ақ жанасудан майлы болады. Бұл электр тогының жартылай өткізгіші. Жарқыраған кристалдар, ешқандай еріткіштерде еруі мүмкін емес. Оны алу үшін өте жоғары температура мен алдын ала қыздыру қажет.

Сондай-ақ, көп уақыт бұрын, фосфордың ашық формасы, металлик, қызығушылық тудырады. Бұл дирижер және бір кристалды кристалды тор бар.

Химиялық қасиеттері

Фосфордың химиялық қасиеттері оның табылған түріне байланысты. Жоғарыда айтылғандай, ең белсенді сары және ақ түрлендіру. Жалпы, фосфор өзара әрекеттесе алады:

• Фосфидтер мен тотықтырғыш ретінде әрекет ететін металдар;
• Түрлі түрдегі ұшпа және ұшпа емес қосылыстарды құрайтын қалпына келтіретін агент ретінде әрекет ететін металл емес;
• Фосфор қышқылына енетін күшті оксиданттар;
• Дәрменсіздік түрі бойынша концентратталған каустикалық алкалидермен;
• Су өте жоғары температурада;
• Оттегінің әртүрлі оксидтерді қалыптастыруы.

Фосфордың химиялық қасиеттері азотпен ұқсас. Ол pnictogens тобына кіретіндіктен. Дегенмен, аллотроптық түрлендірулердің әртүрлілігіне байланысты, белсенділіктің бірнеше тәртібі бар.

Табиғатта болу

Биогенді элемент ретінде фосфор өте жиі кездеседі. Жер қыртысындағы оның үлесі 0,09% құрайды. Бұл өте үлкен көрсеткіш. Бұл атом табиғатта қай жерде кездеседі? Атап өту керек бірнеше негізгі орындар бар:

• Өсімдіктердің жасыл бөлігі, олардың тұқымдары мен жемістері;
• Жануарлар тіндерінің (бұлшықеттер, сүйектер, тіс эмальдары, көптеген маңызды органикалық қосылыстар);
• Жер қыртысы;
• Топырақ;
• Тастар мен минералдар;
• теңіз суын.

Осылайша, қарапайым зат туралы емес, жалғанған пішіндер туралы айтуға болады. Өйткені, ол өте белсенді, бұл оған еркіндікке жол бермейді. Фосфордағы ең бай минералдардың арасында:

• Ағылшын тілі;
• Флуофорапатит;
• Сванбергит;
• Фосфорит және басқалары.

Бұл элементтің биологиялық маңызы артық бағалануы мүмкін емес. Өйткені мұндай қосылыстардың бір бөлігі:

• Протеиндер;
• Фосфолипидтер;
• ДНҚ;
• РНҚ;
• Фосфопротеиндер;
• Ферменттер.

Яғни, өмірлік маңызы бар және бүкіл дененің тұтастай салынғандары. Кәдімгі ересек адамның күнделікті нормасы шамамен 2 грамм.

Фосфор және оның қосылыстары

Өте белсенді болғандықтан, бұл элемент түрлі заттардың әралуандығын құрайды. Өйткені ол фосфидтерді қалыптастырады және қалпына келтіру агенті ретінде әрекет етеді. Осыған байланысты онымен әрекеттескенде инертті болатын элементті атауға болады. Сондықтан фосфор қосылыстарының формулалары өте әртүрлі. Белсенді қатысушы болып табылатын заттардың бірнеше сыныптарын әкеле аласыз.

1. Қосарланған қосылыстар - оксидтер, фосфидтер, ұшпа сутегі қосылыстары, сульфид, нитрид және басқалары. Мысалы: P ₂ O ₅ , PCL ₃ , P ₂ S ₃ , PH ₃ және басқалар.
2. Кешенді заттар: барлық түрлердегі тұздар (орта, қышқыл, негізгі, қосарлы, күрделі), қышқылдар. Мысалы: H ₃ PO ₄ , Na ₃ PO ₄ , H ₄ P ₂ O ₆ , Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ , (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ және басқалары.
3. Оттегі құрамында органикалық қосылыстар: белоктар, фосфолипидтер, ATP, ДНҚ, РНҚ және басқалары.

Көрсетілген заттардың көпшілігі маңызды өндірістік және биологиялық маңызға ие. Фосфор мен оның қосылыстарын медициналық мақсаттарға да, әдеттегі тұрмыстық заттардың өндірісінде де қолдану мүмкін.

Металдармен қосылыстар

Металдармен және аз электронгативті емес металдардан тұратын екілік фосфор қосылыстары фосфид деп аталады. Бұл әртүрлі агенттерге ұшыраған кезде өте тұрақсыздыққа ие тұз тәрізді заттар. Жылдам ыдырау (гидролиз) тіпті қарапайым сумен де туындайды.

Сонымен қатар, концентрлі қышқылдардың әсерінен заттардың тиісті өнімдерге ыдырауы да орын алады. Мысалы, кальций фосфидінің гидролизі туралы айтатын болсақ, онда өнімдер металл гидроксид және фосфина болады:

Ca ₃ P ₂ + 6H ₂ O = 3Ca (OH) ₂ + 2PH ₃ ↑

Және минералды қышқылдың әсерінен фосфитті ыдырауға ұшырату арқылы тиісті тұзды және фосфинді аламыз:

Ca ₃ P ₂ + 6HCL = 3CaCL ₂ + 2PH ₃ ↑

Тұтастай алғанда, осы қосылыстардың мәні, соның салдарынан, қасиеттері төменде қарастырылатын фосфор сутегі қосылысы құрылады.

Фосфорға негізделген ұшпа заттар

Екі бастысы бар:

• Ақ фосфор;
• Фосфин.

Алдымен біз жоғарыда айтқан болатынбыз және сипаттамалар нәтижесі болды. Олар әдеттегі жағдайларда ақ, қалың түтін, өте улы, жағымсыз иістендіргіш және өздігінен өртенгенін айтады.

Бірақ фосфин дегеніміз не? Бұл қарастырылып отырған элементті қамтитын ең танымал және танымал ұшпа зат. Бұл екілік, екінші қатысушы - сутегі. Фосфордың сутегі қосылысының формуласы PH3, оның атауы фосфина болып табылады.

Бұл заттың қасиеттері келесідей сипатталуы мүмкін.

1. Ұзақсіз түссіз газ.
2. Өте улы.
3. Шірік балықтың иісі бар.
4. Сумен араласпайды және ол өте нашар ереді. Органикалық өте еритін.
5. Қалыпты жағдайда, ол өте химиялық белсенді.
6. Өздігінен ауада жанып тұрады.
7. Металл фосфидтердің ыдырауы кезінде пайда болады.

Басқа аты - фосфан. Бұл ежелгі уақыттағы әңгімелермен байланысты. Адамдар кейде зираттарда, батпақтарда көретін және көретін «жарқыраған шамдар» туралы. Мұнда пайда болған, мұнда пайда болған, бұл жерде көрініп тұрғандай, балға ұқсас немесе шам тәрізді шамдар жаман әсер деп есептеледі және олар ырымаған адамдардан өте қорқады. Бұл құбылыстың себебі, кейбір ғалымдардың қазіргі заманғы көзқарастары бойынша, табиғи түрде органикалық қалдықтардың, өсімдіктер мен жануарлардың ыдырауы арқылы пайда болған фосфиннің жануызды жануы деп санауға болады. Газ шығып, ауаның оттегіні тигізіп, жарыққа шығады. Жалынның түсі мен өлшемі әртүрлі болуы мүмкін. Көбінесе бұл жасыл жарық шамдар.

Фосфордың барлық ұшпа қосылыстары өткір жағымсыз иіспен анықталған улы заттар. Бұл белгі уланудан және жағымсыз салдардан аулақ болуға көмектеседі.

Металл емес қосылыстар

Фосфор қалпына келтіретін агент ретінде әрекет етсе, онда металл емес екілік қосылыстар туралы айту керек. Олар көбінесе электронға қарсы болады. Осылайша, осындай заттардың бірнеше түрі бөлінуі мүмкін:

• Фосфор және күкірт қосылысы - фосфор сульфиді P ₂ S ₃ ;
• Фосфор хлориді III, V;
• Оксидтер мен ангидрид;
• Бромид және йодид және басқалары.

Фосфор химиясы және оның қосылыстары әртүрлі, сондықтан олардың ең маңыздыларын анықтау қиын. Фосфор мен металмлды құрайтын заттар туралы нақты айтқанда, онда ең бастысы әр түрлі құрамдағы оксидтер мен хлоридтер. Олар химиялық синтезде дегидрататорлар, катализаторлар және т.б. сияқты қолданылады.

Осылайша, ең қуатты дегидрататорлардың бірі - ең жоғары фосфор тотығы , P ₂ O ₅ . Ол қатты суды тартады, онымен тікелей байланыста, күшті шуды сүйемелдеуімен күшті реакция бар. Заттың өзі - ақ, қар тәрізді массасы, аморфты күйге жақын жиынтығында.

Фосфор бар оттегі бар органикалық қосылыстар

Қосылыстар саны бойынша органикалық химия анорганикалық химиядан асып түсетіні белгілі. Бұл изомерия феномені мен көміртегі атомдарының бір-бірімен жабылатын атомдар тізбегінің басқа құрылымын қалыптастыру қабілетіне байланысты. Әрине, белгілі бір тәртіп бар, яғни барлық органикалық химия пәні болып табылатын жіктеу. Қосылым сабақтары әртүрлі, дегенмен, біз белгілі бір элементпен тікелей байланысты. Бұл құрамында фосфор бар оттегі бар қосылыстар бар. Оларға мыналар жатады:

• Coenzymes - NADP, ATP, FMN, pyridoxalphosphate және басқалар;
• Протеиндер;
• Нуклеин қышқылы, себебі фосфор қышқылының қалдықтары нуклеотидтің бөлігі болып табылады;
• Фосфолипидтер және фосфотротиндер;
• Ферменттер және катализаторлар.

Фосфор осы қосылыстардың молекуласының пайда болуына қатысатын ионның түрі - PO _{4 -} ³ , яғни фосфор қышқылының қышқыл қалдықтары. Кейбір ақуыздардың құрамында еркін атом немесе қарапайым ион түрінде пайда болады.

Әрбір тірі организмнің қалыпты өмірлік белсенділігі үшін бұл элемент және онымен құрылған органикалық қосылыстар өте маңызды және қажет. Өйткені ақуыз молекулалары болмаса, дененің қандай да бір құрылымдық бөлігін салу мүмкін емес. ДНҚ және РНҚ - мұрагерлік ақпараттың негізгі тасымалдаушылары мен таратқыштары. Жалпы алғанда, барлық қосылулар міндетті түрде болуы тиіс.

Өнеркәсіптегі фосфорды қолдану

Өнеркәсіпте фосфор мен оның қосылыстарын пайдалану бірнеше нүктелермен сипатталуы мүмкін.

1. Матчтарды, жарылғыш заттарды, өртенбейтін бомбаларды, отынның кейбір түрлерін, жағармай материалдарын өндіруде қолданылады.
2. Газдардың сіңірушісі, сондай-ақ қыздыру шамдарын өндіру кезінде.
3. Металдарды коррозиядан қорғау үшін.
4. Ауыл шаруашылығында тыңайтқыш топырақ ретінде.
5. Суды жұмсарту құралы ретінде.
6. Түрлі заттардың химиялық синтезінде.

Тірі ағзалардың рөлі тіс эмаль мен сүйектерді қалыптастыру үдерістеріне қатысу үшін азаяды. Ана- және катаболизм реакцияларына қатысу, сондай-ақ клеткалық және биологиялық сұйықтықтардың ішкі ортасының буферизациясын қамтамасыз ету. Бұл ДНҚ, РНҚ, фосфолипидтер синтезінде негіз болып табылады.