Фосфор
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Зміст |
[ред.] Історія
[ред.] Походження назви
У 1669 р. німецький алхімік Хеннінг Бранд при нагріванні суміші білого піску і випарованої сечі отримав речовину, що світилася в темноті, названу спочатку «холодним вогнем», а пізніше фосфором, від грец. φως-φορος — світлоносний.
[ред.] Поширення в природі
Фосфор досить поширений елемент (0,08% маси земної кори). В природі він зустрічається виключно у зв'язаному стані. Найважливішими природними сполуками фосфору є мінерали фосфорит Са3(РO4)2 і апатит, який у своєму складі містить, крім Са3(РO4)2, СаP2 або СаCl2. Багаті родовища апатиту є на Кольському півострові, а також у південному Казахстані (гори Каратау), на Уралі, в Естонії, Ленінградській і Московській областях, в Україні і в інших місцях. Фосфор є також постійною складовою частиною живих організмів — рослин і тварин. Особливо значні його кількості містяться в кістках тварин (і людини) у вигляді фосфату кальцію Са3(РO4)2. Крім того, фосфор входить до складу білкових речовин.
[ред.] Фізичні властивості
У вільному стані фосфор буває в кількох модифікаціях. Найбільше значення мають так звані білий і червоний фосфор.
Білий фосфор являє собою безбарвну воскоподібну речовину з жовтуватим відтінком, через що його називають також жовтим фосфором. Утворюється при швидкому охолодженні парів фосфору. Густина його 1,82 г/см3. Температура плавлення 44,1°С, температура кипіння 280°С. У воді практично не розчиняється, але добре розчиняється в сірковуглеці СS2. Білий фосфор надзвичайно отруйний. Доза його в 0,1 г — смертельна для людини. Тому працювати з ним слід дуже обережно. На повітрі білий фосфор легко окиснюється. При цьому частина хімічної енергії перетворюється в світло. Тому білий фосфор у темноті світиться. Білий фосфор — легкозаймиста речовина. Температура його займання 40°С, а в дуже роздрібненому стані він самозаймається на повітрі навіть при звичайній температурі. Тому білий фосфор зберігають під водою.
Червоний фосфор являє собою порошкоподібну речовину червоно-бурого кольору. Утворюється при тривалому нагріванні білого фосфору в герметично закритому посуді при температурі близько 250°С. Червоний фосфор не отруйний і в сірковуглеці не розчиняється. Густина його 2,20 г/см3. Запалюється червоний фосфор лише при температурі 240°С. При нагріванні він не плавиться, а переходить безпосередньо з твердого в газоподібний стан (сублімує). При охолодженні пари фосфору переходять у білий фосфор.
[ред.] Хімічні властивості
Фосфор належить до головної підгрупи п'ятої групи періодичної системи Менделєєва. Порядковий номер його 15. Маючи в зовнішньому шарі п'ять електронів: ( + 15), 2, 8, 5, атоми фосфору виявляють властивості окисника і, приєднуючи від атомів інших елементів три недостаючі електрони, перетворюються в негативно тривалентні іони: Р0 + 3e = Р3-. Однак фосфор менш активний окисник, ніж азот, оскільки його валентні електрони більш віддалені від ядра атома і слабіше з ним зв'язані, ніж валентні електрони атомів азоту.
Разом з тим атоми фосфору можуть також втрачати свої валентні електрони, перетворюючись при цьому в позитивно заряджені іони, наприклад Р0 — 5е = Р5+. В зв'язку з більшою віддаленістю валентних електронів від ядра атома фосфор набагато легше віддає ці електрони, ніж азот. Тому металічні властивості фосфору проявляються більш виразно, ніж в азота. З киснем фосфор сполучається досить енергійно, особливо білий, виділяючи значну кількість тепла і утворюючи геміпен-таоксид фосфору P2O5:
- 4P + 5O2 = 2P2O5
Фосфор досить легко реагує і з іншими неметалами, особливо з хлором, з яким він навіть при невеликому нагріванні енергійно взаємодіє з утворенням безбарвних кристалів пентахлориду фосфору PCl5:
- 2P + 5Cl2 = 2PCl5
При дуже високій температурі фосфор, подібно до азоту, може сполучатися з багатьма металами, утворюючи фосфіди:
- 2P + 3Ca = Ca3P2
З воднем фосфор безпосередньо не взаємодіє. Але посереднім шляхом можна одержати сполуки фосфору з воднем. Наприклад, при дії на фосфід кальцію розведеної хлоридної кислоти утворюється фосфін PH3, який за своїми властивостями нагадує амоніак:
- Ca3P2+6HCl = 3CaCl2 + 2PH3↑
[ред.] Отримання
У вільному стані фосфор одержують шляхом відновлення фосфату кальцію вугіллям в присутності діоксиду кремнію
- Са3(РO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5
- P2O5 + 5C = 2P + 5CO↑
Процес відновлення проводять у спеціальних електричних печах при температурі близько 1500°С. Діоксид кремнію (пісок) додається для зниження температури реакції, витиснення фосфатного ангідриду з фосфату кальцію і видалення з печі твердих продуктів у вигляді розплавленого шлаку CaSiO3. Одержуваний фосфор виділяється в пароподібному стані, який потім охолоджують і збирають у приймачі з водою.
[ред.] Застосування
У практиці застосовується переважно червоний фосфор. Використовується він головним чином у сірниковому виробництві. В суміші з товченим склом і клеєм червоний фосфор наносять на бокові поверхні сірникових коробок. До складу головок сірників фосфор не входить. Вони виготовляються з суміші бертолетової солі KClO3, діоксиду мангану MnO2, сірки, товченого скла і клею. При терті головки сірника об бокову поверхню сірникової коробки запалюється фосфор, який підпалює головку сірника, а від головки запалюється й дерево сірника.
[ред.] Біологічна роль
[ред.] Дивись також
[ред.] Джерела
- Ф. А. Деркач "Хімія" Л. 1968
