Υπάρχουν τρεις κατηγορίες σύνθετων ανόργανων ενώσεων: οξείδια, υδροξείδια (τα οποία περιλαμβάνουν οξέα και βάσεις) και άλατα. Πολλά μέταλλα και αμέταλλα μπορούν να σχηματίσουν οξείδια, υδροξείδια και επίσης να αποτελούν μέρος όξινων υπολειμμάτων. Έτσι, ο φώσφορος περιλαμβάνεται στο όξινο υπόλειμμα PO4. Υπάρχουν διάφορες ποικιλίες οξειδίου του φωσφόρου. Κατά συνέπεια, υπάρχουν διάφορα υδροξείδια του, τα οποία σχηματίζονται από αυτά τα οξείδια. Το υψηλότερο υδροξείδιο του φωσφόρου είναι το φωσφορικό οξύ. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τις φυσικές και χημικές ιδιότητες αυτού του στοιχείου και των ενώσεων του, καθώς και για την επικράτηση του στη φύση και άλλα ενδιαφέροντα γεγονότα.
Φυσικές ιδιότητες του φωσφόρου
Μπορεί να υπάρχει σε διάφορες παραλλαγές. Ο φώσφορος είναι μια ουσία που αποτελείται από ένα χημικό στοιχείο. Τα άτομά του δεν συνδυάζονται σε μόρια. Ο τύπος για τον φώσφορο είναι P. Ωστόσο, ανάλογα με τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος, αυτό το στοιχείο μπορεί να υπάρχει με τη μορφή τριών ουσιών.
Ο πιο κοινός είναι ο λευκός φώσφορος - έχει κηρώδη δομή και υψηλή τοξικότητα. Το σημείο τήξης αυτής της ουσίας είναι σαράντα τέσσερις βαθμοί Κελσίου και το σημείο βρασμού είναι διακόσιοι ογδόντα βαθμοί. Με την τριβή δεδομένηυλικό, αναφλέγεται πολύ γρήγορα, οπότε το κόβουν μόνο τοποθετώντας το σε υδάτινο περιβάλλον. Αν το ζεστάνετε για πολλή ώρα σε θερμοκρασία διακόσιων πενήντα βαθμών Κελσίου, μετατρέπεται σε κόκκινο φώσφορο. Αυτή η ουσία παρουσιάζεται με τη μορφή καφέ-κόκκινης σκόνης. Ο κόκκινος φώσφορος, σε αντίθεση με τον λευκό, δεν είναι δηλητηριώδης.
Η πιο σταθερή μορφή ύπαρξης αυτού του στοιχείου μπορεί να ονομαστεί μαύρος φώσφορος, ο οποίος από ορισμένα εξωτερικά χαρακτηριστικά μοιάζει με το μέταλλο: έχει μια περίεργη λάμψη, έχει υψηλή σκληρότητα, ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα.
Από την άποψη της χημείας
Ο φώσφορος είναι ένα χημικό στοιχείο που βρίσκεται στην πέμπτη ομάδα και στην τρίτη περίοδο του περιοδικού πίνακα. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το σθένος του είναι πέντε. Επιπλέον, από τον περιοδικό πίνακα φαίνεται ότι το στοιχείο φώσφορος έχει ατομική μάζα τριάντα ένα γραμμάρια ανά mole. Αυτό σημαίνει ότι 1 mole μιας ουσίας θα ζυγίζει 31 ένα γραμμάριο. Λαμβάνοντας υπόψη τις χημικές ιδιότητες του φωσφόρου, θα μιλήσουμε για τις αντιδράσεις του με απλές αλλά και σύνθετες ενώσεις.
Αλληλεπίδραση με απλές ουσίες
Το πρώτο πράγμα που πρέπει να προσέξεις είναι η οξείδωση του φωσφόρου. Αυτή είναι η αντίδρασή του με το οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα, μπορούν να σχηματιστούν δύο διαφορετικές ουσίες - όλα θα εξαρτηθούν από τις αναλογίες αυτών των συστατικών.
Η πρώτη επιλογή - τέσσερα moles φωσφόρου και τρία mole οξυγόνου σχηματίζουν δύο mole τριοξειδίου του φωσφόρου. Μια τέτοια χημική αλληλεπίδραση μπορεί να γραφτεί χρησιμοποιώντας τα ακόλουθαεξίσωση: 4P + 3O2=2P2O3.
Η δεύτερη επιλογή είναι ο σχηματισμός τεσσάρων γραμμομορίων φωσφόρου και πέντε γραμμομορίων οξυγόνου, δύο γραμμομορίων πεντοξειδίου του φωσφόρου. Αυτή η αντίδραση μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:
Και στις δύο χημικές αντιδράσεις, υπάρχει σημαντική απελευθέρωση φωτός. Επιπλέον, ο φώσφορος μπορεί να αλληλεπιδράσει με απλές ουσίες όπως μέταλλα, αλογόνα (φθόριο, ιώδιο, βρώμιο, χλώριο), θείο. Αυτό το χημικό στοιχείο είναι ικανό να επιδεικνύει τόσο αναγωγικές όσο και οξειδωτικές ιδιότητες. Ένα παράδειγμα αλληλεπίδρασης με αλογόνα είναι η χλωρίωση. Γίνεται σε δύο στάδια. Το πρώτο είναι ο σχηματισμός δύο γραμμομορίων τριχλωρικού φωσφόρου από δύο γραμμομόρια του εν λόγω μη μετάλλου και τριών γραμμομορίων χλωρίου. Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση: 2P +3Cl2=2PCl3.
Το δεύτερο στάδιο αυτής της διαδικασίας είναι η προσθήκη ατόμων χλωρίου στον ήδη ληφθέν τριχλωρικό φώσφορο. Έτσι, όταν προστίθεται ο ίδιος όγκος χλωρίου σε ένα mole από το τελευταίο, σχηματίζεται ένα mole πενταχλωρικού φωσφόρου. Γράφουμε την εξίσωση αυτής της αντίδρασης ως εξής: PCl3 + Cl2=PCl5.
Οι κανονικότητες της αλληλεπίδρασης του φωσφόρου με τα μέταλλα φαίνονται σε αυτό το παράδειγμα. Αν πάρουμε τρία γραμμομόρια καλίου και ένα γραμμομόριο φωσφόρου, παίρνουμε ένα γραμμομόριο φωσφιδίου του καλίου. Αυτό το είδος διαδικασίας μπορεί να γραφτεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση αντίδρασης: 3K + P=K3R.
Αλληλεπίδραση μεσύνθετες ουσίες
Οι σύνθετες χημικές ενώσεις με τις οποίες μπορεί να αντιδράσει ο φώσφορος περιλαμβάνουν οξέα και άλατα. Ας περιγράψουμε με τη σειρά τα χαρακτηριστικά της επαφής του υπό εξέταση στοιχείου με αυτές τις ομάδες χημικών ουσιών.
Φώσφορος και οξέα
Μεταξύ όλων των άλλων, ξεχωρίζει η αλληλεπίδραση φωσφόρου και νιτρικού οξέος. Για να πραγματοποιηθεί αυτό το είδος αντίδρασης, είναι απαραίτητο να ληφθούν τα ακόλουθα συστατικά: φώσφορος σε ποσότητα τριών γραμμομορίων, πέντε γραμμομόρια νιτρικού οξέος και επίσης νερό - δύο γραμμομόρια. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας χημικής αλληλεπίδρασης, λαμβάνουμε τα ακόλουθα προϊόντα: φωσφορικό οξύ και οξείδιο του αζώτου. Η εξίσωση αυτής της αντίδρασης γράφεται ως εξής: 4 + 5NO.
Φώσφορος και άλατα
Αυτό το είδος χημικής αλληλεπίδρασης μπορεί να εξεταστεί στο παράδειγμα της αντίδρασης του θεωρούμενου μη μετάλλου με θειικό χαλκό. Για να πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία, είναι απαραίτητο να ληφθούν δύο moles φωσφόρου, πέντε mole θειικού χαλκού, οκτώ mole νερού. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών των ουσιών, λαμβάνουμε τις ακόλουθες χημικές ενώσεις: θειικό οξύ σε ποσότητα πέντε mol, καθαρό χαλκό - την ίδια ποσότητα και φωσφορικό οξύ - δύο mol. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γραφτεί με τη μορφή της ακόλουθης εξίσωσης: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Αποκτώντας αυτό το μη μεταλλικό
Στη βιομηχανία, η εν λόγω ουσία εξάγεται από μια χημική ένωση όπως το φωσφορικό ασβέστιο. Για αυτόδιεξάγεται η ακόλουθη χημική αντίδραση: το καθορισμένο αλάτι αναμιγνύεται με άμμο (οξείδιο του πυριτίου) και άνθρακα σε μοριακές αναλογίες 1:3:5, ως αποτέλεσμα, το πυριτικό ασβέστιο, ο φώσφορος και το αέριο chad λαμβάνονται σε μοριακή αναλογία 3:2:5.
Ενώσεις φωσφόρου και οι ιδιότητές τους
Η πιο κοινή από τις ενώσεις του θεωρούμενου μη μετάλλου είναι το υδροξείδιο του φωσφόρου. Μπορεί να είναι πολλών τύπων ανάλογα με το οξείδιο από το οποίο σχηματίζεται. Το υδροξείδιο του φωσφόρου μπορεί να ληφθεί πραγματοποιώντας μια χημική αντίδραση μεταξύ του οξειδίου του και του νερού. Λόγω αυτών των αντιδράσεων, σχηματίζονται διάφοροι τύποι ουσιών. Έτσι, το υδροξείδιο (3) μπορεί να ληφθεί από το τριοξείδιο και το υδροξείδιο του φωσφόρου (5) από το πεντοξείδιο. Αυτές οι ουσίες έχουν όξινες ιδιότητες και είναι ικανές, με τη σειρά τους, να αντιδρούν με μέταλλα, άλατα, βάσεις κ.λπ.
Το υψηλότερο υδροξείδιο του φωσφόρου είναι το φωσφορικό οξύ. Είναι οξυγονωμένο και τριβασικό. Ο τύπος του είναι H3PO4.
Βασικές χημικές ιδιότητες
Το υδροξείδιο του φωσφόρου, ο τύπος του οποίου δίνεται παραπάνω, μπορεί να αντιδράσει τόσο με απλές όσο και με πολύπλοκες ουσίες. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτές τις διαδικασίες.
Αντιδράσεις φωσφορικού οξέος με μέταλλα
Όπως και άλλες χημικές ενώσεις αυτής της κατηγορίας, το υδροξείδιο του φωσφόρου μπορεί να αλληλεπιδράσει με μέταλλα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, συμβαίνει μια αντίδραση μετατόπισης κατά την οποία άτομα μετάλλου εκτοπίζουν άτομα υδρογόνου, σχηματίζοντας έτσι άλας και υδρογόνο, το οποίο απελευθερώνεται στον αέρα ως αέριο με δυσάρεστη οσμή. Για να γίνει αυτή η αντίδρασηθα μπορούσε να γίνει αντιληπτό, το μέταλλο πρέπει να βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου στην ηλεκτροχημική σειρά δραστηριότητας. Δηλαδή, ουσίες όπως ο χαλκός, ο άργυρος και άλλες παρόμοιες δεν είναι σε θέση να αντιδράσουν με το φωσφορικό οξύ, αφού λόγω της χαμηλής χημικής τους δράσης δεν θα μπορούν να εκτοπίσουν άτομα υδρογόνου από τις ενώσεις τους.
Λάβετε για παράδειγμα το αλουμίνιο. Όταν δύο moles αυτού του στοιχείου προστεθούν σε δύο moles υδροξειδίου του φωσφόρου, παίρνουμε φωσφορικό αργίλιο και υδρογόνο σε ποσότητα 2 και 3 moles, αντίστοιχα. Η εξίσωση αυτής της αντίδρασης γράφεται ως εξής: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3Ω 2.
Αλληλεπίδραση με βάσεις
Το υδροξείδιο του φωσφόρου, όπως και πολλά άλλα οξέα, μπορεί να εισέλθει σε χημικές αντιδράσεις με βάσεις. Τέτοιες διαδικασίες ονομάζονται αντιδράσεις ανταλλαγής. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα νέο υδροξείδιο, καθώς και ένα νέο οξύ. Τέτοιες αντιδράσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο εάν ένα από τα προκύπτοντα προϊόντα είναι αδιάλυτο στο νερό, δηλαδή καθιζάνει, εξατμίζεται ως αέριο ή είναι νερό ή ένας πολύ αδύναμος ηλεκτρολύτης.
Φωσφορικό οξύ και άλατα
Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζεται επίσης μια αντίδραση ανταλλαγής. Ως αποτέλεσμα, μπορείτε να πάρετε ένα νέο οξύ και αλάτι. Για να πραγματοποιηθεί αυτού του είδους η αντίδραση, πρέπει επίσης να τηρηθεί ο κανόνας που περιγράφηκε ακριβώς παραπάνω.
Χρήση του φωσφόρου και των ενώσεων του στη βιομηχανία
Πρώτα απ 'όλα, οι ενώσεις αυτού του χημικού στοιχείου χρησιμοποιούνται γιακάνοντας ένα μείγμα που εφαρμόζεται στην πλαϊνή επιφάνεια των σπιρτόκουτων. Οι ίδιες οι κεφαλές του σπίρτου υποβάλλονται σε επεξεργασία με ένα μείγμα που περιέχει φώσφορο.
Το πεντοξείδιο του θεωρούμενου μη μετάλλου χρησιμοποιείται ευρέως ως στεγνωτήριο αερίου. Χρησιμοποιείται επίσης στη χημική βιομηχανία για τη λήψη υδροξειδίου του φωσφόρου, ο τύπος και οι ιδιότητες του οποίου συζητήθηκαν παραπάνω. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στην κατασκευή γυαλιού.
Το υδροξείδιο του φωσφόρου χρησιμοποιείται επίσης σε πολλές βιομηχανίες. Πρώτα απ 'όλα, χρησιμοποιείται στην κατασκευή λιπασμάτων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο φώσφορος είναι απλώς ζωτικής σημασίας για τα φυτά. Επομένως, υπάρχει ένας αριθμός διαφορετικών λιπασμάτων που παρασκευάζονται με βάση την ένωση του εν λόγω μη μετάλλου. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιούνται ουσίες όπως το φωσφορικό ασβέστιο. Το αλάτι χρησιμοποιείται ως λίπασμα σε αλεσμένη μορφή. Επιπλέον, για αυτό χρησιμοποιούνται συνηθισμένο και διπλό υπερφωσφορικό. Το Ammophos και το Nitroammophos μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως λίπασμα. Εκτός από όλα τα παραπάνω, άλατα ή υδροξείδιο του φωσφόρου χρησιμοποιούνται ως αντιδραστήριο για τον προσδιορισμό της παρουσίας ενώσεων αργύρου σε ένα διάλυμα. Έτσι, προστίθεται μια ουσία, η οποία περιλαμβάνει το υπόλειμμα οξέος PO4, στο διάλυμα. Εάν το τελευταίο περιέχει άλατα ή υδροξείδιο του αργύρου, θα σχηματιστεί ένα πλούσιο κίτρινο ίζημα. Αυτό είναι το φωσφορικό argentum, το οποίο έχει τον ακόλουθο χημικό τύπο: AgNO3.
Δομή του ατόμου φωσφόρου
Όπως γνωρίζετε, όλα τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα και ηλεκτρόνια που περιστρέφονταιΓύρω του. Ο πυρήνας περιέχει πρωτόνια και νετρόνια. Τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητικό φορτίο, τα πρωτόνια έχουν θετικό φορτίο και τα νετρόνια έχουν μηδενικό φορτίο. Ο αύξων αριθμός του φωσφόρου στον περιοδικό πίνακα είναι δεκαπέντε. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο πυρήνας του περιέχει δεκαπέντε πρωτόνια. Αν το άτομο είναι ουδέτερο και όχι ιόν, τότε υπάρχουν τόσα ηλεκτρόνια όσα πρωτόνια. Δηλαδή, στην περίπτωση του φωσφόρου, είναι δεκαπέντε.
Αν ένα από τα ηλεκτρόνια εγκαταλείψει την τροχιά του, το άτομο θα μετατραπεί σε θετικά φορτισμένο ιόν, δηλαδή σε κατιόν. Εάν ενωθεί ένα ηλεκτρόνιο, σχηματίζεται ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν - ένα ανιόν.
Στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων, μπορείτε να δείτε ότι ο φώσφορος ανήκει στην τρίτη περίοδο. Από αυτό είναι σαφές ότι υπάρχουν τρεις τροχιές γύρω από τον πυρήνα, στις οποίες τα ηλεκτρόνια είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα. Ο πρώτος έχει δύο, ο δεύτερος έχει οκτώ και ο τρίτος έχει πέντε.
Επιπολασμός στη φύση
Το κλάσμα μάζας του φωσφόρου στον φλοιό της γης είναι 0,08%. Δεν είναι ένα πολύ κοινό χημικό στοιχείο στη φύση. Ωστόσο, υπάρχει μια ολόκληρη ομάδα ορυκτών που περιλαμβάνει φώσφορο. Πρόκειται για απατίτες, καθώς και φωσφορίτες. Η πιο κοινή από την πρώτη ομάδα είναι ο φθοραπατίτης. Ο χημικός τύπος του είναι ο εξής: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Κυκλοφορεί σε διαφανείς, πράσινες και τιρκουάζ αποχρώσεις. Μεταξύ των φωσφοριτών, το φωσφορικό ασβέστιο είναι το πιο κοινό, με τον ακόλουθο χημικό τύπο: Ca3(PO4)2. Επιπλέον, ενώσεις φωσφόρουβρίσκονται στους ιστούς διαφόρων ζωντανών οργανισμών.
Ο ρόλος του φωσφόρου και των ενώσεων του στη φύση και στο σώμα
Αυτό το χημικό στοιχείο είναι πολύ σημαντικό για τη φυσιολογική λειτουργία σχεδόν όλων των οργάνων και των συστημάτων τους. Πρώτα απ 'όλα, χωρίς αυτό, η ομαλή λειτουργία των νεφρών είναι αδύνατη. Αυτό το στοιχείο συμμετέχει στις μεταβολικές διεργασίες του σώματος. Προωθεί επίσης την ταχεία αναγέννηση των ιστών. Χωρίς αυτό, ορισμένες βιταμίνες απλά δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν για να ωφελήσουν τον οργανισμό - γι' αυτό ο φώσφορος συχνά προστίθεται σε όλα σχεδόν τα σκευάσματα βιταμινών ως πρόσθετο συστατικό. Επιπλέον, είναι ένα από τα χημικά στοιχεία που εξασφαλίζουν τη φυσιολογική λειτουργία της καρδιάς. Αυτός, εκτός από όλα τα παραπάνω, εμπλέκεται στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, επομένως η ζωή στη Γη είναι αδύνατη χωρίς αυτό το μικροστοιχείο.
Η ρύθμιση της ισορροπίας νερού-αλατιού είναι μια άλλη λειτουργία που επιτελούν στο σώμα οι ενώσεις του μη μετάλλου που εξετάζονται σε αυτό το άρθρο. Επιπλέον, είναι ένα από τα κύρια συστατικά του οστικού και μυϊκού ιστού. Μεγάλο ποσοστό του βρίσκεται και στα δόντια. Μεταξύ άλλων, αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι ο φώσφορος συμμετέχει στη διασφάλιση της φυσιολογικής λειτουργίας του νευρικού συστήματος. Τα συμπτώματα ανεπάρκειας στο σώμα του εν λόγω ιχνοστοιχείου είναι τα εξής: αυξημένη κόπωση, χαμηλή απόδοση, διαταραχές στη λειτουργία του νευρικού συστήματος (νεύρωση, υστερία κ.λπ.), πολύ συχνά κρυολογήματα, εξάντληση του καρδιακού μυός, πόνος στα οστά και στους μύες, πολύ κακή όρεξη. Για να αποφύγετε ένα τέτοιο φαινόμενο όπως η έλλειψη φωσφόρου στο σώμα, πρέπει να γνωρίζετεποιες τροφές το περιέχουν.
Πρώτα απ' όλα, τα ψάρια πρέπει να ξεχωρίζουν ανάμεσα στις τροφές πλούσιες στο θεωρούμενο χημικό στοιχείο. Ιδιαίτερα υψηλή συγκέντρωση φωσφόρου παρατηρείται σε είδη όπως ο οξύρρυγχος, το σκουμπρί, το σαφρίδιο, ο τόνος, η σαρδέλα, ο καπελίνος, η γύρη, το μυρωδάτο. Επιπλέον, το ιχνοστοιχείο που συζητείται σε αυτό το άρθρο βρίσκεται στο κρέας καβουριών, στις γαρίδες, καθώς και σε γαλακτοκομικά προϊόντα όπως το τυρί κότατζ, το επεξεργασμένο τυρί και το τυρί.
Συμπεράσματα
Ο φώσφορος, αν και δεν είναι πολύ κοινό χημικό στοιχείο στον πλανήτη, έχει μεγάλη σημασία τόσο από βιομηχανική όσο και από βιολογική άποψη. Αυτός και οι ενώσεις του, ιδίως το υδροξείδιο του φωσφόρου, χρησιμοποιούνται στην κατασκευή διαφόρων ειδών προϊόντων. Το άρθρο περιέγραψε επίσης τις ιδιότητες του υδροξειδίου του φωσφόρου (φωσφορικό οξύ) και τα χαρακτηριστικά της αλληλεπίδρασής του με μέταλλα, βάσεις και άλατα.
