سه دسته از ترکیبات معدنی پیچیده وجود دارد: اکسیدها، هیدروکسیدها (که شامل اسیدها و بازها می شوند) و نمک ها. بسیاری از فلزات و غیرفلزات می توانند اکسیدها، هیدروکسیدها را تشکیل دهند و همچنین بخشی از باقی مانده های اسیدی باشند. بنابراین، فسفر در باقی مانده اسید PO4 گنجانده شده است. انواع مختلفی از اکسید فسفر وجود دارد. بر این اساس، هیدروکسیدهای مختلفی از آن وجود دارد که از این اکسیدها به وجود می آید. بالاترین هیدروکسید فسفر اسید فسفریک است. در این مقاله به بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی این عنصر و ترکیبات آن و همچنین شیوع آن در طبیعت و دیگر حقایق جالب خواهیم پرداخت.
خواص فیزیکی فسفر
می تواند در انواع مختلفی وجود داشته باشد. فسفر ماده ای است که از یک عنصر شیمیایی تشکیل شده است. اتم های آن به مولکول ها ترکیب نمی شوند. فرمول فسفر P است. با این حال، بسته به ساختار شبکه کریستالی، این عنصر می تواند به صورت سه ماده وجود داشته باشد.
رایج ترین آن فسفر سفید است - ساختار مومی شکل و سمیت بالایی دارد. نقطه ذوب این ماده چهل و چهار درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن دویست و هشتاد درجه است. با اصطکاک داده شده استمواد، خیلی سریع مشتعل می شود، بنابراین فقط با قرار دادن آن در محیط آبی آن را برش می دهند. اگر آن را برای مدت طولانی در دمای دویست و پنجاه درجه سانتیگراد گرم کنید، تبدیل به فسفر قرمز می شود. این ماده به صورت پودر قهوه ای مایل به قرمز ارائه می شود. فسفر قرمز، بر خلاف سفید، سمی نیست.
پایدارترین شکل وجودی این عنصر را می‌توان فسفر سیاه نامید که از نظر برخی ویژگی‌های خارجی شبیه فلز است: درخشندگی خاص، سختی، رسانایی الکتریکی و گرمایی بالا.
از دیدگاه شیمی
فسفر یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی در گروه پنجم و دوره سوم قرار دارد. از اینجا می توان نتیجه گرفت که ظرفیت آن پنج است. علاوه بر این، از جدول تناوبی می توان دریافت که عنصر فسفر دارای جرم اتمی سی و یک گرم بر مول است. این بدان معناست که 1 مول از یک ماده 31 یک گرم وزن خواهد داشت. با توجه به خواص شیمیایی فسفر، در مورد واکنش های آن با ترکیبات ساده و همچنین پیچیده صحبت خواهیم کرد.
تعامل با مواد ساده
اولین چیزی که باید به آن توجه کنید اکسیداسیون فسفر است. این واکنش او با اکسیژن است. در نتیجه، دو ماده مختلف می توانند تشکیل شوند - همه چیز به نسبت این اجزا بستگی دارد.
گزینه اول - چهار مول فسفر و سه مول اکسیژن دو مول تری اکسید فسفر تشکیل می دهند. چنین برهمکنش شیمیایی را می توان با استفاده از موارد زیر نوشتمعادله: 4P + 3O2=2P2O3.
گزینه دوم تشکیل چهار مول فسفر و پنج مول اکسیژن، دو مول پنتوکسید فسفر است. این واکنش را می توان با استفاده از معادله زیر بیان کرد:
در هر دو واکنش شیمیایی، انتشار قابل توجهی نور وجود دارد. علاوه بر این، فسفر می تواند با مواد ساده ای مانند فلزات، هالوژن ها (فلورین، ید، برم، کلر)، گوگرد تعامل داشته باشد. این عنصر شیمیایی قادر است هم خواص کاهنده و هم اکسید کننده از خود نشان دهد. نمونه ای از برهمکنش با هالوژن ها کلرزنی است. در دو مرحله صورت می گیرد. اولین مورد تشکیل دو مول تری کلرات فسفر از دو مول غیر فلز مورد نظر و سه مول کلر است. این تعامل را می توان با استفاده از معادله زیر بیان کرد: 2P +3Cl2=2PCl3.
مرحله دوم این فرآیند افزودن اتم های کلر به تری کلرات فسفر از قبل به دست آمده است. بنابراین، هنگامی که همان حجم کلر به یک مول از دومی اضافه می شود، یک مول پنتاکلرات فسفر تشکیل می شود. معادله این واکنش را به صورت زیر می نویسیم: PCl3 + Cl2=PCl5.
قانونی بودن برهمکنش فسفر با فلزات را می توان در این مثال مشاهده کرد. اگر سه مول پتاسیم و یک مول فسفر بگیریم یک مول فسفید پتاسیم به دست می آید. این نوع فرآیند را می توان با استفاده از معادله واکنش زیر نوشت: 3K + P=K3R.
تعامل بامواد پیچیده
ترکیبات شیمیایی پیچیده ای که فسفر می تواند با آنها واکنش نشان دهد شامل اسیدها و نمک ها است. اجازه دهید به ترتیب ویژگی های تماس عنصر مورد بررسی با این گروه از مواد شیمیایی را شرح دهیم.
فسفر و اسیدها
در میان همه موارد دیگر، برهمکنش فسفر و اسید نیتریک برجسته است. برای انجام این نوع واکنش، لازم است اجزای زیر را مصرف کنید: فسفر به مقدار سه مول، پنج مول اسید نیترات و همچنین آب - دو مول. در نتیجه چنین برهمکنش شیمیایی، محصولات زیر را به دست می آوریم: اسید فسفریک و اکسید نیتروژن. معادله این واکنش به صورت زیر نوشته شده است: 4 + 5NO.
فسفر و نمک
این نوع برهمکنش شیمیایی را می توان در مثال واکنش نافلز در نظر گرفته شده با سولفات مس در نظر گرفت. برای انجام این فرآیند، لازم است دو مول فسفر، پنج مول سولفات مس، هشت مول آب مصرف شود. در نتیجه برهمکنش این مواد، ترکیبات شیمیایی زیر را به دست می آوریم: اسید سولفات به مقدار پنج مول، مس خالص - به همان مقدار و اسید فسفریک - دو مول. این فرآیند را می توان به شکل معادله زیر نوشت: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
دریافت این غیر فلزی
در صنعت، ماده مورد نظر از یک ترکیب شیمیایی مانند فسفات کلسیم استخراج می شود. برای اینواکنش شیمیایی زیر انجام می شود: نمک مشخص شده با ماسه (اکسید سیلیکون) و کربن به نسبت مولی 1:3:5 مخلوط می شود، در نتیجه سیلیکات کلسیم، فسفر و گاز چاد به نسبت مولی 3 به دست می آید.:2:5.
ترکیبات فسفر و خواص آنها
رایج ترین ترکیبات غیر فلزی در نظر گرفته شده هیدروکسید فسفر است. بسته به اکسیدی که از آن تشکیل شده است، می تواند چندین نوع باشد. هیدروکسید فسفر را می توان با انجام یک واکنش شیمیایی بین اکسید آن و آب به دست آورد. در اثر این واکنش ها انواع مختلفی از مواد تشکیل می شود. بنابراین، هیدروکسید (3) را می توان از تری اکسید، و هیدروکسید فسفر (5) را از پنتوکسید به دست آورد. این مواد دارای خواص اسیدی هستند و به نوبه خود قادر به واکنش با فلزات، نمک ها، بازها و غیره هستند.
بالاترین هیدروکسید فسفر اسید فسفریک است. دارای اکسیژن و سه پایه است. فرمول آن H3PO4 است.
خواص شیمیایی اساسی
هیدروکسید فسفر که فرمول آن در بالا آورده شده است، قادر است با مواد ساده و پیچیده واکنش دهد. بیایید نگاهی دقیق تر به این فرآیندها بیندازیم.
واکنش اسید فسفریک با فلزات
مانند سایر ترکیبات شیمیایی این کلاس، هیدروکسید فسفر قادر به برهم کنش با فلزات است. در طی این فرآیند، یک واکنش جابجایی رخ می دهد که در آن اتم های فلزی اتم های هیدروژن را جابجا می کنند و در نتیجه نمک و هیدروژن تشکیل می شود که به صورت گاز با بوی نامطبوع در هوا آزاد می شود. به منظور این واکنشمی توان متوجه شد، فلز باید در سمت چپ هیدروژن در سری فعالیت های الکتروشیمیایی قرار گیرد. یعنی موادی مانند مس، نقره و امثال آنها قادر به واکنش با اسید فسفریک نیستند، زیرا به دلیل فعالیت شیمیایی کم قادر به جابجایی اتم های هیدروژن از ترکیبات خود نخواهند بود.
آلومینیوم را به عنوان مثال در نظر بگیرید. وقتی دو مول از این عنصر به دو مول هیدروکسید فسفر اضافه می شود، به ترتیب 2 و 3 مول فسفات آلومینیوم و هیدروژن به دست می آید. معادله این واکنش به صورت زیر نوشته شده است: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
تعامل با پایه
هیدروکسید فسفر، مانند بسیاری از اسیدهای دیگر، می تواند وارد واکنش های شیمیایی با بازها شود. چنین فرآیندهایی واکنش مبادله نامیده می شوند. در نتیجه یک هیدروکسید جدید و همچنین یک اسید جدید تشکیل می شود. چنین واکنش هایی تنها در صورتی می تواند انجام شود که یکی از محصولات حاصل در آب نامحلول باشد، یعنی رسوب کند، به صورت گاز تبخیر شود، یا آب یا یک الکترولیت بسیار ضعیف باشد.
اسید فسفریک و نمک
در این حالت، واکنش مبادله ای نیز رخ می دهد. در نتیجه می توانید اسید و نمک جدیدی دریافت کنید. برای انجام این نوع واکنش، باید قاعده ای که در بالا توضیح داده شد نیز رعایت شود.
استفاده از فسفر و ترکیبات آن در صنعت
در ابتدا از ترکیبات این عنصر شیمیایی استفاده می شودساخت مخلوطی که روی سطح کناری قوطی کبریت اعمال می شود. خود سر کبریت نیز با مخلوطی حاوی فسفر درمان می شود.
پنتوکسید غیر فلزی در نظر گرفته شده به طور گسترده به عنوان خشک کن گاز استفاده می شود. همچنین در صنایع شیمیایی به منظور به دست آوردن هیدروکسید فسفر استفاده می شود که فرمول و خواص آن در بالا مورد بحث قرار گرفت. علاوه بر این، از آن در ساخت شیشه استفاده می شود.
هیدروکسید فسفر نیز در بسیاری از صنایع استفاده می شود. اول از همه، از آن در ساخت کود استفاده می شود. این به این دلیل است که فسفر به سادگی برای گیاهان حیاتی است. بنابراین، تعدادی کود مختلف وجود دارد که بر اساس ترکیب غیرفلز مورد نظر ساخته می شوند. برای این منظور از موادی مانند فسفات کلسیم استفاده می شود. نمک به عنوان کود به صورت زمینی استفاده می شود. به علاوه برای این کار از سوپر فسفات معمولی و دوبل استفاده می شود. آموفوس و نیتروآموفوس نیز می توانند به عنوان کود عمل کنند. علاوه بر تمام موارد فوق، نمک ها یا هیدروکسید فسفر به عنوان یک معرف برای تعیین وجود ترکیبات نقره در محلول استفاده می شود. بنابراین، ماده ای که شامل باقی مانده اسید PO4 است به محلول اضافه می شود. اگر دومی حاوی نمک یا هیدروکسید نقره باشد، یک رسوب زرد غنی تشکیل می شود. این آرژانتوم فسفات است که دارای فرمول شیمیایی زیر است: AgNO3.
ساختار اتم فسفر
همانطور که می دانید، همه اتم ها از یک هسته و الکترون های در حال چرخش تشکیل شده اند.در اطراف او. هسته حاوی پروتون و نوترون است. الکترون ها دارای بار منفی، پروتون ها دارای بار مثبت و نوترون ها دارای بار صفر هستند. شماره سریال فسفر در جدول تناوبی پانزده است. از اینجا می توان نتیجه گرفت که هسته آن شامل پانزده پروتون است. اگر اتم خنثی باشد و یون نباشد، به تعداد پروتون ها الکترون وجود دارد. یعنی در مورد فسفر پانزده عدد است.
اگر یکی از الکترون ها مدار خود را ترک کند، اتم به یک یون با بار مثبت، یعنی یک کاتیون تبدیل می شود. اگر یک الکترون به هم بپیوندد، یک یون با بار منفی تشکیل می شود - یک آنیون.
در جدول تناوبی عناصر شیمیایی می بینید که فسفر متعلق به دوره سوم است. از اینجا مشخص می شود که سه مدار در اطراف هسته وجود دارد که الکترون ها به طور مساوی بر روی آنها توزیع شده اند. اولی دو، دومی هشت، و سومی پنج دارد.
شیوع در طبیعت
کسر جرمی فسفر در پوسته زمین 0.08٪ است. این عنصر شیمیایی چندان رایج در طبیعت نیست. با این حال، یک گروه کامل از مواد معدنی وجود دارد که شامل فسفر است. اینها آپاتیت ها و همچنین فسفریت ها هستند. رایج ترین گروه اول فلوراپاتیت است. فرمول شیمیایی آن به شرح زیر است: 3Ca3(PO4)2•CaF2. در سایه های شفاف، سبز و فیروزه ای موجود است. در بین فسفریت ها، فسفات کلسیم رایج ترین است که دارای فرمول شیمیایی زیر است: Ca3(PO4)2. علاوه بر این، ترکیبات فسفردر بافت های موجودات زنده مختلف یافت می شود.
نقش فسفر و ترکیبات آن در طبیعت و بدن
این عنصر شیمیایی برای عملکرد طبیعی تقریباً همه اندام ها و سیستم های آنها بسیار مهم است. اول از همه، بدون آن، عملکرد صاف کلیه ها غیرممکن است. این عنصر در فرآیندهای متابولیک بدن شرکت می کند. همچنین باعث بازسازی سریع بافت می شود. بدون آن، برخی از ویتامین ها به سادگی نمی توانند برای مفید بودن بدن فعال شوند - به همین دلیل است که فسفر اغلب به عنوان یک جزء اضافی به تقریباً تمام آماده سازی های ویتامین اضافه می شود. علاوه بر این، یکی از عناصر شیمیایی است که عملکرد طبیعی قلب را تضمین می کند. او علاوه بر همه موارد فوق، در فرآیند تقسیم سلولی نیز دخالت دارد، بنابراین زندگی بر روی زمین بدون این ریز عنصر غیرممکن است.
تنظیم تعادل آب و نمک یکی دیگر از عملکردهایی است که ترکیبات غیرفلز در نظر گرفته شده در این مقاله در بدن انجام می دهند. علاوه بر این، یکی از اجزای اصلی بافت استخوانی و عضلانی است. درصد زیادی از آن نیز در دندان ها یافت می شود. در میان چیزهای دیگر، همچنین شایان ذکر است که فسفر در تضمین عملکرد طبیعی سیستم عصبی نقش دارد. علائم کمبود عنصر کمیاب مورد نظر در بدن به شرح زیر است: افزایش خستگی، کارایی پایین، اختلال در عملکرد سیستم عصبی (نورروز، هیستری و غیره)، سرماخوردگی بیش از حد مکرر، خستگی عضله قلب. ، درد در استخوان ها و عضلات، اشتهای بسیار ضعیف. برای جلوگیری از چنین پدیده ای مانند کمبود فسفر در بدن، باید بدانیدچه غذاهایی حاوی آن است.
اول از همه، ماهی را باید در بین غذاهای غنی از عنصر شیمیایی مورد توجه قرار داد. غلظت بالایی از فسفر در گونه هایی مانند ماهی خاویاری، ماهی خال مخالی، ماهی خال مخالی، ماهی تن، ساردین، کاپلین، گرده گل، بو داده می شود. علاوه بر این، عنصر کمیاب مورد بحث در این مقاله در گوشت خرچنگ، میگو و همچنین در محصولات لبنی مانند پنیر دلمه، پنیر فرآوری شده و پنیر یافت می شود.
نتیجه گیری
فسفر، اگرچه یک عنصر شیمیایی بسیار رایج در این سیاره نیست، هم از نظر صنعتی و هم از نظر بیولوژیکی از اهمیت بالایی برخوردار است. او و ترکیبات او، به ویژه، هیدروکسید فسفر، در ساخت انواع مختلف محصولات استفاده می شود. این مقاله همچنین خواص هیدروکسید فسفر (اسید فسفریک) و ویژگی های برهمکنش آن با فلزات، بازها و نمک ها را تشریح کرد.
