Күрделі бейорганикалық қосылыстардың үш класы бар: оксидтер, гидроксидтер (оларға қышқылдар мен негіздер кіреді) және тұздар. Көптеген металдар мен бейметалдар оксидтер, гидроксидтер түзе алады, сонымен қатар қышқылдық қалдықтардың бір бөлігі бола алады. Сонымен, фосфор PO4 қышқыл қалдығының құрамына кіреді. Фосфор оксидінің бірнеше түрі бар. Сәйкесінше оның осы оксидтерден түзілетін әртүрлі гидроксидтері бар. Ең жоғары фосфор гидроксиді - фосфор қышқылы. Бұл мақалада біз осы элемент пен оның қосылыстарының физикалық және химиялық қасиеттерін қарастырамыз, сонымен қатар оның табиғатта таралуы және басқа да қызықты фактілер туралы сөйлесеміз.
Фосфордың физикалық қасиеттері
Ол әртүрлі нұсқаларда болуы мүмкін. Фосфор – бір химиялық элементтен тұратын зат. Оның атомдары молекулаларға қосылмайды. Фосфордың формуласы P. Алайда кристалдық тордың құрылымына байланысты бұл элемент үш зат түрінде болуы мүмкін.
Ең таралғаны – ақ фосфор – оның құрылымы балауыз тәрізді және жоғары уыттылығы бар. Бұл заттың балқу температурасы қырық төрт градус Цельсий, ал қайнау температурасы екі жүз сексен градус. Берілген үйкеліспенматериал, ол өте тез тұтанады, сондықтан олар оны су ортасына қою арқылы ғана кеседі. Оны екі жүз елу градус температурада ұзақ қыздырса, қызыл фосфорға айналады. Бұл зат қоңыр-қызыл ұнтақ түрінде ұсынылған. Қызыл фосфор, ақ түстен айырмашылығы, улы емес.
Бұл элементтің тіршілік етуінің ең тұрақты түрін қара фосфор деп атауға болады, ол кейбір сыртқы белгілері бойынша металға ұқсайды: оның ерекше жылтырлығы бар, қаттылығы жоғары, электр және жылу өткізгіштігі жоғары.
Химия тұрғысынан
Фосфор – периодтық жүйедегі бесінші топтағы және үшінші периодтағы химиялық элемент. Бұдан оның валенттілігі бес деген қорытынды жасауға болады. Сонымен қатар, периодтық жүйеден фосфор элементінің бір мольге отыз бір грамм атомдық массасы бар екенін көруге болады. Бұл 1 моль заттың салмағы 31 грамм болатынын білдіреді. Фосфордың химиялық қасиеттерін ескере отырып, оның қарапайым және күрделі қосылыстармен реакциялары туралы айтатын боламыз.
Қарапайым заттармен әрекеттесу
Ең бірінші назар аудару керек нәрсе - фосфордың тотығуы. Бұл оның оттегімен реакциясы. Нәтижесінде екі түрлі зат түзілуі мүмкін - бәрі осы компоненттердің пропорцияларына байланысты болады.
Бірінші нұсқа - төрт моль фосфор және үш моль оттегі екі моль фосфор триоксидін құрайды. Мұндай химиялық әсерлесуді мынаны пайдаланып жазуға боладытеңдеу: 4P + 3O2=2P2O3.
Екінші нұсқа – төрт моль фосфор мен бес моль оттегінің, екі моль фосфор пентоксидінің түзілуі. Бұл реакцияны келесі теңдеу арқылы көрсетуге болады:
Екі химиялық реакцияда да жарықтың айтарлықтай бөлінуі байқалады. Сонымен қатар, фосфор металдар, галогендер (фтор, йод, бром, хлор), күкірт сияқты қарапайым заттармен әрекеттесе алады. Бұл химиялық элемент тотықсыздандырғыш және тотықтырғыш қасиеттерді көрсетуге қабілетті. Галогендермен әрекеттесу мысалы хлорлау болып табылады. Ол екі кезеңде өтеді. Біріншісі – қарастырылып отырған екі моль бейметалдан және үш моль хлордан екі моль фосфор трихлоратының түзілуі. Бұл әрекеттесуді келесі теңдеу арқылы көрсетуге болады: 2P +3Cl2=2PCl3.
Бұл процестің екінші кезеңі бұрыннан алынған фосфор трихлоратына хлор атомдарын қосу болып табылады. Сонымен, соңғысының бір мольіне бірдей көлемдегі хлор қосылса, бір моль фосфор пентахлораты түзіледі. Бұл реакцияның теңдеуін былай жазамыз: PCl3 + Cl2=PCl5.
Фосфордың металдармен әрекеттесу заңдылықтарын мына мысалдан көруге болады. Үш моль калий мен бір моль фосфорды алсақ, бір моль калий фосфидін аламыз. Процестің бұл түрін келесі реакция теңдеуі арқылы жазуға болады: 3K + P=K3R.
Өзара әрекеттесукүрделі заттар
Фосфор әрекеттесетін күрделі химиялық қосылыстарға қышқылдар мен тұздар жатады. Қарастырылып отырған элементтің химиялық заттардың осы топтарымен жанасу ерекшеліктерін ретімен сипаттап көрейік.
Фосфор және қышқылдар
Басқалардың ішінде фосфор мен азот қышқылының әрекеттесуі ерекше. Мұндай реакцияны жүргізу үшін келесі компоненттерді алу керек: үш моль мөлшерінде фосфор, бес моль нитрат қышқылы, сонымен қатар су - екі моль. Осындай химиялық әрекеттесу нәтижесінде келесі өнімдерді аламыз: фосфор қышқылы және азот оксиді. Бұл реакция теңдеуі келесідей жазылған: 4 + 5NO.
Фосфор және тұздар
Химиялық әрекеттесудің бұл түрін қарастырылып отырған бейметалдың шыны сульфатымен реакциясы мысалында қарастыруға болады. Бұл процесті жүргізу үшін екі моль фосфор, бес моль мыс сульфаты, сегіз моль су алу керек. Осы заттардың өзара әрекеттесуі нәтижесінде келесі химиялық қосылыстарды аламыз: сульфат қышқылы бес моль мөлшерінде, таза мыс - бірдей мөлшерде және фосфор қышқылы - екі моль. Бұл процесті келесі теңдеу түрінде жазуға болады: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Осы бейметалды алу
Өнеркәсіпте бұл зат кальций фосфаты сияқты химиялық қосылыстан алынады. Осығанкелесі химиялық реакция жүргізіледі: көрсетілген тұзды құммен (кремний оксидімен) және көміртегімен 1:3:5 молярлық пропорцияда араластырады, нәтижесінде 3 молярлық қатынаста кальций силикаты, фосфор және чад газы алынады.:2:5.
Фосфор қосылыстары және олардың қасиеттері
Қарастырылып отырған бейметалдың қосылыстарының ішінде ең көп таралғаны – фосфор гидроксиді. Ол түзілетін оксидке байланысты бірнеше түрлі болуы мүмкін. Фосфор гидроксидін оның оксиді мен суының арасында химиялық реакция жүргізу арқылы алуға болады. Осы реакциялардың арқасында әртүрлі заттардың түрлері түзіледі. Осылайша, триоксидтен гидроксид (3), ал пентоксидтен фосфор гидроксиді (5) алуға болады. Бұл заттардың қышқылдық қасиеттері бар және өз кезегінде металдармен, тұздармен, негіздермен және т.б. әрекеттесуге қабілетті.
Фосфордың ең жоғары гидроксиді - фосфор қышқылы. Ол оттегімен қаныққан және үш негізді. Оның формуласы: H3PO4.
Негізгі химиялық қасиеттері
Формула жоғарыда берілген фосфор гидроксиді жай заттармен де, күрделі заттармен де әрекеттесуге қабілетті. Осы процестерді толығырақ қарастырайық.
Фосфор қышқылының металдармен әрекеттесуі
Осы сыныптың басқа химиялық қосылыстары сияқты, фосфор гидроксиді металдармен әрекеттесе алады. Бұл процесс кезінде металл атомдары сутегі атомдарын ығыстыратын орын ауыстыру реакциясы жүреді, сол арқылы тұз бен сутегі түзіліп, ауаға жағымсыз иісі бар газ түрінде бөлінеді. Бұл реакция үшінжүзеге асырылуы мүмкін болса, металл белсенділіктің электрохимиялық қатарында сутегінің сол жағында орналасуы керек. Яғни, мыс, күміс және басқалары сияқты заттар фосфор қышқылымен әрекеттесе алмайды, өйткені олардың химиялық белсенділігі төмен болғандықтан қосылыстарынан сутегі атомдарын ығыстырып шығара алмайды.
Мысал ретінде алюминийді алайық. Екі моль фосфор гидроксидіне осы элементтің екі молі қосылса, сәйкесінше 2 және 3 моль мөлшерінде алюминий фосфаты мен сутегін аламыз. Бұл реакцияның теңдеуі келесідей жазылған: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Негіздермен әрекеттесу
Фосфор гидроксиді, көптеген басқа қышқылдар сияқты, негіздермен химиялық реакцияларға түсе алады. Мұндай процестер алмасу реакциялары деп аталады. Нәтижесінде жаңа гидроксид, сонымен қатар жаңа қышқыл пайда болады. Мұндай реакциялар нәтижесінде алынған өнімдердің бірі суда ерімейтін, яғни тұнбаға түсіп, газ түрінде буланған немесе су немесе өте әлсіз электролит болған жағдайда ғана болуы мүмкін.
Фосфор қышқылы және тұздары
Бұл жағдайда алмасу реакциясы да орын алады. Нәтижесінде сіз жаңа қышқыл мен тұзды ала аласыз. Мұндай реакция болуы үшін жоғарыда сипатталған ережені де сақтау керек.
Фосфорды және оның қосылыстарын өнеркәсіпте пайдалану
Біріншіден, бұл химиялық элементтің қосылыстары үшін пайдаланыладысіріңке қораптарының бүйір бетіне жағылатын қоспаны жасау. Сіріңке бастарының өздері де құрамында фосфор бар қоспамен өңделеді.
Қарастырылып отырған бейметалдың пентоксиді газ кептіргіш ретінде кеңінен қолданылады. Ол химия өнеркәсібінде де формуласы мен қасиеттері жоғарыда қарастырылған фосфор гидроксидін алу үшін қолданылады. Сонымен қатар, ол шыны өндірісінде қолданылады.
Фосфор гидроксиді көптеген салаларда да қолданылады. Ең алдымен, ол тыңайтқыштарды өндіруде қолданылады. Бұл фосфордың өсімдіктер үшін өте маңызды екендігіне байланысты. Сондықтан, қарастырылып отырған бейметалдың қосындысы негізінде дайындалатын бірқатар әртүрлі тыңайтқыштар бар. Осы мақсаттар үшін кальций фосфаты сияқты заттар қолданылады. Тұз ұнтақ түрінде тыңайтқыш ретінде қолданылады. Бұған қоса, бұл үшін қарапайым және қос суперфосфат қолданылады. Аммофос пен нитроаммофос тыңайтқыш ретінде де қызмет ете алады. Жоғарыда айтылғандардың барлығынан басқа, ерітіндідегі күміс қосылыстарының болуын анықтау үшін реагент ретінде тұздар немесе фосфор гидроксиді қолданылады. Сонымен, ерітіндіге PO4 қышқыл қалдығы кіретін зат қосылады. Егер соңғысының құрамында тұздар немесе күміс гидроксиді болса, бай сары тұнба пайда болады. Бұл келесі химиялық формуласы бар аргентум фосфаты: AgNO3.
Фосфор атомының құрылымы
Өздеріңіз білетіндей, барлық атомдар ядро мен айналатын электрондардан тұрадыОның айналасында. Ядрода протондар мен нейтрондар бар. Электрондардың заряды теріс, протондардың заряды оң, нейтрондардың заряды нөлдік. Периодтық жүйедегі фосфордың реттік нөмірі он бес. Бұдан оның ядросында он бес протон бар деген қорытынды жасауға болады. Егер атом ион емес, бейтарап болса, онда протондар санына сәйкес электрондар бар. Яғни, фосфор жағдайында олардың он бесі бар.
Егер электрондардың біреуі өз орбитасынан шықса, атом оң зарядты ионға, яғни катионға айналады. Бір электрон қосылса, теріс зарядты ион – анион түзіледі.
Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде фосфордың үшінші периодқа жататынын көруге болады. Осыдан ядроның айналасында электрондар біркелкі таралатын үш орбита бар екені анық. Біріншісінде екі, екіншісінде сегіз, үшіншісінде бес.
Табиғатта таралу
Фосфордың жер қыртысындағы массалық үлесі 0,08%. Бұл табиғатта өте кең таралған химиялық элемент емес. Дегенмен, фосфорды қамтитын минералдардың тұтас тобы бар. Бұл апатиттер, сондай-ақ фосфориттер. Бірінші топтың ең көп таралғаны - фторапатит. Оның химиялық формуласы келесідей: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Ол мөлдір, жасыл және көгілдір реңктерде келеді. Фосфориттер арасында келесі химиялық формулаға ие кальций фосфаты ең көп таралған: Ca3(PO4)2. Сонымен қатар, фосфор қосылыстарыәртүрлі тірі ағзалардың ұлпаларында кездеседі.
Фосфор мен оның қосылыстарының табиғаттағы және ағзадағы рөлі
Бұл химиялық элемент барлық дерлік органдар мен олардың жүйелерінің қалыпты жұмыс істеуі үшін өте маңызды. Біріншіден, онсыз бүйректің біркелкі жұмыс істеуі мүмкін емес. Бұл элемент ағзадағы метаболикалық процестерге қатысады. Ол сонымен қатар тіндердің тез қалпына келуіне ықпал етеді. Онсыз кейбір дәрумендер денеге пайдалы әсер ету үшін жай ғана белсендірілмейді, сондықтан фосфор барлық дерлік витаминдік препараттарға қосымша компонент ретінде қосылады. Сонымен қатар, бұл жүректің қалыпты жұмысын қамтамасыз ететін химиялық элементтердің бірі. Ол, жоғарыда айтылғандардың барлығынан басқа, жасушаның бөліну процесіне қатысады, сондықтан бұл микроэлементсіз Жердегі тіршілік мүмкін емес.
Су-тұз теңгерімін реттеу – осы мақалада қарастырылған бейметалл қосылыстарының ағзада атқаратын тағы бір қызметі. Сонымен қатар, бұл сүйек және бұлшықет тінінің негізгі компоненттерінің бірі. Оның үлкен пайызы тістерде де кездеседі. Басқа нәрселермен қатар, фосфордың жүйке жүйесінің қалыпты жұмысын қамтамасыз етуге қатысатынын атап өткен жөн. Қарастырылып отырған микроэлементтің ағзадағы жетіспеушілігінің белгілері келесідей: шаршаудың жоғарылауы, тиімділігінің төмендеуі, жүйке жүйесінің жұмысындағы бұзылулар (невроздар, истерия және т.б.), тым жиі суық тию, жүрек бұлшықетінің сарқылуы., сүйектер мен бұлшықеттердегі ауырсыну, өте нашар тәбет. Денедегі фосфордың жетіспеушілігі сияқты құбылысты болдырмау үшін сіз білуіңіз керекол қандай тағамдарда бар.
Қарастырылған химиялық элементке бай тағамдардың ішінде ең алдымен балықты ерекше атап өту керек. Фосфордың ерекше жоғары концентрациясы бекіре, скумбрия, скумбрия, тунец, сардина, капелина, поллок, балшық сияқты түрлерде байқалады. Бұған қоса, осы мақалада қарастырылатын микроэлемент краб етінде, асшаяндарда, сондай-ақ сүзбе, өңделген ірімшік және ірімшік сияқты сүт өнімдерінде кездеседі.
Қорытынды
Фосфор планетада өте кең таралған химиялық элемент болмаса да, өнеркәсіптік және биологиялық тұрғыдан алғанда үлкен маңызға ие. Ол және оның қосылыстары, атап айтқанда, фосфор гидроксиді әртүрлі өнімдерді өндіруде қолданылады. Сондай-ақ мақалада фосфор гидроксидінің (фосфор қышқылы) қасиеттері және оның металдармен, негіздермен және тұздармен әрекеттесу ерекшеліктері сипатталған.
