Fosfor ve bileşikleri. Fosfor bileşiklerinin pratik uygulaması

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:44

Biyojenik elementler arasında fosfora özel bir yer verilmelidir. Gerçekten de, onsuz, örneğin ATP veya fosfolipitler gibi hayati bileşiklerin yanı sıra diğer birçok organik maddenin varlığı imkansızdır. Aynı zamanda, bu elementin inorganik maddesi çeşitli moleküller açısından çok zengindir. Fosfor ve bileşikleri endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır, biyolojik süreçlerin önemli katılımcılarıdır ve insan faaliyetinin çeşitli dallarında kullanılmaktadır. Bu nedenle, bu elementin ne olduğunu, basit maddesinin ve en önemli bileşiklerinin neler olduğunu düşünün.

Fosfor: elementin genel özellikleri

Periyodik tablodaki konum birkaç noktada tanımlanabilir.

1. Beşinci grup, ana alt grup.
2. Üçüncü küçük nokta.
3. Sıra sayısı - 15.
4. Atomik kütle 30, 974'tür.
5. Atomun elektronik konfigürasyonu 1s²2s²2p⁶3s2^3p3.
6. Olası oksidasyon durumları-3 ila +5.
7. Kimyasal sembol - P, "pe" formüllerinde telaffuz. Elementin adı fosfordur. Latince adı Fosfor.

Bu atomun keşfedilme tarihi uzak XII yüzyıla kadar uzanıyor. Simyacıların kayıtlarında bile bilinmeyen bir "parlak" maddenin alındığına dair bilgiler vardı. Ancak fosforun sentezi ve keşfi için resmi tarih 1669'dur. İflas eden tüccar Brand, filozofun taşını ararken, yanlışlıkla bir parıltı yayan ve parlak, kör edici bir alevle yanan bir madde sentezledi. Bunu insan idrarını tekrar tekrar kireçleyerek yaptı.

Ardından, birbirinden bağımsız olarak, bu öğe yaklaşık olarak aynı şekilde alındı:

• I. Kunkel;
• R. Boyle;
• A. Margrave;
• K. Scheele;
• A. Lavoisier.

Bugün, bu maddenin sentezi için en popüler yöntemlerden biri, karbon monoksit ve silikanın etkisi altında yüksek sıcaklıklarda karşılık gelen fosfor içeren minerallerden indirgenmesidir. İşlem özel fırınlarda gerçekleştirilir. Fosfor ve bileşikleri hem canlılar için hem de kimya endüstrisinde birçok sentez için çok önemli maddelerdir. Bu nedenle basit bir madde olarak bu elementin ne olduğu ve doğada nerede bulunduğu düşünülmelidir.

Basit madde fosfor

Konu fosfor olduğunda belirli bir bileşiğe isim vermek zor. Bunun nedeni çok sayıdabu elementin sahip olduğu allotropik modifikasyonlar. Basit madde fosforunun dört ana çeşidi vardır.

1. Beyaz. Bu, formülü Р₄ olan bir bileşiktir. Keskin, hoş olmayan bir sarımsak kokusuna sahip beyaz uçucu bir maddedir. Normal sıcaklıklarda havada kendiliğinden tutuşur. Parlak soluk yeşil bir ışıkla yanar. Çok zehirli ve hayati tehlike arz ediyor. Kimyasal aktivite son derece yüksektir, bu nedenle saf su tabakası altında elde edilir ve saklanır. Bu, polar çözücülerdeki zayıf çözünürlük nedeniyle mümkündür. Karbon disülfür ve organik maddeler bu beyaz fosfor için en uygun olanlardır. Isıtıldığında, bir sonraki allotropik forma dönüşebilir - kırmızı fosfor. Buharları yoğunlaştırırken ve soğuturken katmanlar oluşturabilir. Dokunulduğunda yağlı, yumuşak, bıçakla kolayca kesilebilir, beyaz (hafif sarımsı). Erime noktası 44⁰C. Kimyasal aktivitesi nedeniyle sentezlerde kullanılır. Ancak toksisitesi nedeniyle geniş bir endüstriyel uygulamaya sahip değildir.
2. Sarı. Zayıf saflaştırılmış bir beyaz fosfor şeklidir. Daha da zehirlidir, ayrıca hoş olmayan bir şekilde sarımsak kokar. Parlak, parlak yeşil bir alevle tutuşturur ve yakar. Bu sarı veya kahverengi kristaller suda hiç çözünmezler; tamamen oksitlendiğinde, P₄O₁₀ bileşimi ile beyaz duman ponponları yayarlar..
3. Kırmızı fosfor ve bileşikleri, bu maddenin endüstride en yaygın ve en çok kullanılan modifikasyonudur. Artan basınç altında kalabilen macunsu kırmızı kütlemenekşe kristalleri formuna geçmek, kimyasal olarak aktif değildir. Sadece belirli metallerde çözülebilen ve başka hiçbir şeyde çözülmeyen bir polimerdir. 250⁰С sıcaklıkta süblimleşir ve beyaz bir değişikliğe dönüşür. Önceki formlar kadar toksik değil. Bununla birlikte, vücuda uzun süre maruz kalmak toksiktir. Kibrit kutularına yakıcı kaplama uygulanmasında kullanılır. Bu, kendiliğinden tutuşmaması, ancak işaret ve sürtünme sırasında patlaması (tutuşması) ile açıklanmaktadır.
4. Siyah. Dış verilere göre, grafite çok benzer, ayrıca dokunuşa yağlıdır. Elektrik yarı iletkenidir. Hiçbir çözücüde çözünemeyen parlak koyu kristaller. Alev alması için çok yüksek sıcaklıklar ve ön ısıtma gereklidir.

Ayrıca ilginç olan, yakın zamanda keşfedilen fosfor - metalik formudur. İletkendir ve kübik kristal kafese sahiptir.

Kimyasal özellikler

Fosforun kimyasal özellikleri, hangi biçimde olduğuna bağlıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, en aktif sarı ve beyaz modifikasyon. Genel olarak fosfor şunlarla etkileşime girebilir:

• Metaller, fosfit oluşturan ve oksitleyici ajan olarak hareket eden;
• İndirgeyici ajan olarak hareket eden ve çeşitli türlerde uçucu ve uçucu olmayan bileşikler oluşturan metal olmayanlar;
• fosforik aside dönüşen güçlü oksitleyici ajanlar;
• türüne göre konsantre kostik alkaliler ileorantısızlık;
• çok yüksek sıcaklıkta su ile;
• çeşitli oksitler oluşturmak için oksijenle.

Fosforun kimyasal özellikleri azotunkilere benzer. Sonuçta, o pnictogen grubunun bir parçası. Ancak, allotropik modifikasyonların çeşitliliği nedeniyle aktivite birkaç kat daha yüksektir.

Doğada olmak

Besin maddesi olarak fosfor çok boldur. Yerkabuğundaki oranı %0.09'dur. Bu oldukça büyük bir göstergedir. Bu atom doğada nerede bulunur? Adlandırılacak birkaç ana yer var:

• bitkilerin yeşil kısımları, tohumları ve meyveleri;
• hayvan dokuları (kaslar, kemikler, diş minesi, birçok önemli organik bileşik);
• kabuk;
• toprak;
• kayalar ve mineraller;
• deniz suyu.

Bu durumda sadece ilgili formlardan bahsedebiliriz, basit bir maddeden değil. Sonuçta, son derece aktif ve bu onun özgür olmasına izin vermiyor. Fosfor açısından en zengin mineraller arasında şunlar bulunur:

• İngilizce;
• fluorapaptit;
• svanbergite;
• fosforit ve diğerleri.

Bu elementin biyolojik önemi fazla tahmin edilemez. Sonuçta, şu gibi bileşiklerin bir parçasıdır:

• proteinler;
• fosfolipidler;
• DNA;
• RNA;
• fosfoproteinler;
• enzimler.

Yani, hayati olan ve tüm organizmanın onlardan inşa edildiği her şey. Ortalama bir yetişkin için günlük ödenek yaklaşık 2 gramdır.

Fosfor ve bileşikleri

Çok aktif olduğu için bu element birçok farklı madde oluşturur. Sonuçta, aynı zamanda fosfitleri de oluşturur ve kendisi bir indirgeyici madde görevi görür. Bu nedenle, reaksiyona girdiğinde inert olacak bir elementi adlandırmak zordur. Bu nedenle, fosfor bileşiklerinin formülleri son derece çeşitlidir. Oluşumunda aktif bir katılımcı olduğu birkaç madde sınıfı vardır.

1. İkili bileşikler - oksitler, fosfitler, uçucu hidrojen bileşiği, sülfür, nitrür ve diğerleri. Örneğin: P₂O₅, PCL₃, P_2S3_{, PH}3 _{ve diğerleri.}
2. Kompleks maddeler: her türden tuzlar (orta, asidik, bazik, çift, kompleks), asitler. Örnek: N₃PO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O₆, Ca(H_{2 PO}4₎2_{, (NH}4₎2 HPO₄ ve diğerleri.
3. Oksijen içeren organik bileşikler: proteinler, fosfolipidler, ATP, DNA, RNA ve diğerleri.

Belirlenen madde türlerinin çoğu büyük endüstriyel ve biyolojik öneme sahiptir. Fosfor ve bileşiklerinin kullanımı hem tıbbi amaçlar için hem de oldukça sıradan ev eşyalarının üretimi için mümkündür.

Metal içeren bileşikler

Fosforun metaller ve daha az elektronegatif metal olmayan bileşiklerle oluşturduğu ikili bileşiklere fosfitler denir. Bunlar, çeşitli maddelere maruz kaldıklarında son derece kararsız olan tuz benzeri maddelerdir. Hızlı ayrışma (hidroliz) hattasade su.

Ayrıca, konsantre olmayan asitlerin etkisi altında, madde de ilgili ürünlere ayrışır. Örneğin, kalsiyum fosfitin hidrolizinden bahsedersek, ürünler metal hidroksit ve fosfin olacaktır:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

Ve fosfiti bir mineral asidin etkisi altında bozunmaya tabi tutarak, karşılık gelen tuzu ve fosfini elde ederiz:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

Genel olarak, söz konusu bileşiklerin değeri, tam olarak, özellikleri aşağıda ele alınacak olan bir hidrojen fosfor bileşiğinin oluşması gerçeğinde yatmaktadır.

Fosfor bazlı uçucu maddeler

İki ana tane vardır:

• beyaz fosfor;
• fosfin.

İlkinden yukarıda bahsetmiştik ve özelliklerini vermiştik. Yoğun beyaz duman olduğunu, çok zehirli olduğunu, kötü kokulu olduğunu ve normal koşullarda kendiliğinden tutuştuğunu söylediler.

Fakat fosfin nedir? Bu, söz konusu elementi içeren en yaygın ve iyi bilinen uçucu maddedir. İkilidir ve ikinci katılımcı hidrojendir. Fosforun hidrojen bileşiğinin formülü pH₃, adı fosfindir.

Bu maddenin özellikleri şu şekilde tanımlanabilir.

1. Uçucu renksiz gaz.
2. Çok zehirli.
3. Çürük balık gibi kokuyor.
4. Su ile etkileşime girmez ve içinde çok az çözünür. iyi çözünürorganik.
5. Normal koşullar altında çok reaktif.
6. Havada kendiliğinden tutuşur.
7. Metal fosfitlerin ayrışmasından üretilir.

Diğer bir isim Fosfan. Antik çağlardan hikayeler onunla ilişkilidir. Her şey insanların bazen mezarlıklarda ve bataklıklarda gördüğü ve şimdi gördüğü "dolaşan ışıklar" ile ilgili. Burada ve orada beliren, hareket izlenimi veren küresel veya mum benzeri ışıklar kötü bir alamet olarak kabul edildi ve batıl inançlı insanlar onlardan çok korkuyorlardı. Bu fenomenin nedeni, bazı bilim adamlarının modern görüşlerine göre, hem bitki hem de hayvan organik kalıntılarının ayrışması sırasında doğal olarak oluşan fosfinin kendiliğinden yanması olarak düşünülebilir. Gaz dışarı çıkar ve havadaki oksijenle temas ettiğinde tutuşur. Alev rengi ve boyutu değişebilir. Çoğu zaman bunlar yeşilimsi parlak ışıklardır.

Açıkçası, tüm uçucu fosfor bileşikleri, keskin ve hoş olmayan bir kokuyla tespit edilmesi kolay olan zehirli maddelerdir. Bu işaret, zehirlenmeyi ve hoş olmayan sonuçları önlemeye yardımcı olur.

Metal olmayan bileşikler

Fosfor bir indirgeyici ajan gibi davranıyorsa, metal olmayan ikili bileşikler hakkında konuşmalıyız. Çoğu zaman, daha elektronegatiftirler. Böylece, bu türden birkaç tür maddeyi ayırt edebiliriz:

• fosfor ve kükürt bileşiği - fosfor sülfür P₂S₃;
• fosfor klorür III, V;
• oksitler ve anhidrit;
• bromür ve iyodür vediğerleri.

Fosforun kimyası ve bileşikleri çeşitlidir, bu nedenle bunlardan en önemlilerini belirlemek zordur. Özellikle fosfor ve metal olmayan maddelerden oluşan maddelerden bahsedersek, çeşitli bileşimlerdeki oksitler ve klorürler büyük önem taşır. Kimyasal sentezlerde susuzlaştırma ajanları, katalizörler vb. olarak kullanılırlar.

Yani, en güçlü kurutma maddelerinden biri en yüksek fosfor oksittir - P₂O₅. Suyu o kadar güçlü bir şekilde çeker ki, onunla doğrudan temas halinde, güçlü bir gürültü eşliğinde şiddetli bir reaksiyon meydana gelir. Maddenin kendisi, kümelenme durumunda amorfa daha yakın, kar gibi beyaz bir kütledir.

Fosforlu oksijenli organik bileşikler

Bileşik sayısı bakımından organik kimyanın inorganik kimyadan çok daha fazla olduğu bilinmektedir. Bu, izomerizm olgusu ve karbon atomlarının birbirleriyle kapanarak çeşitli yapılardaki atom zincirlerini oluşturma yeteneği ile açıklanır. Doğal olarak, tüm organik kimyanın tabi olduğu belirli bir düzen, yani bir sınıflandırma vardır. Bağlantı sınıfları farklıdır, ancak söz konusu öğeyle doğrudan ilgili belirli bir taneyle ilgileniyoruz. Bunlar fosforlu oksijen içeren bileşiklerdir. Bunlar şunları içerir:

• koenzimler - NADP, ATP, FMN, piridoksal fosfat ve diğerleri;
• proteinler;
• nükleik asitler, çünkü fosforik asit kalıntısı nükleotidin bir parçası;
• fosfolipidler ve fosfoproteinler;
• enzimler ve katalizörler.

İçinde bulunduğu iyon türüfosfor bu bileşiklerin bir molekülünün oluşumunda yer alır, sonraki PO₄^3- yani bir asit kalıntısıdır fosforik asitten. Bazı proteinlerde serbest atom veya basit iyon olarak bulunur.

Her canlı organizmanın normal işleyişi için bu element ve onun oluşturduğu organik bileşikler son derece önemli ve gereklidir. Gerçekten de, protein molekülleri olmadan vücudun tek bir yapısal parçasını inşa etmek imkansızdır. Ve DNA ve RNA, kalıtsal bilginin ana taşıyıcıları ve aktarıcılarıdır. Genel olarak, tüm bağlantılar hatasız olarak mevcut olmalıdır.

Sanayide fosfor kullanımı

Fosforun ve bileşiklerinin sanayide kullanımı birkaç noktada karakterize edilebilir.

1. Kibrit, patlayıcı bileşikler, yangın bombaları, bazı yakıtlar, yağlayıcıların imalatında kullanılır.
2. Gaz emici olarak ve akkor lambaların üretiminde.
3. Metalleri korozyondan korumak için.
4. Tarımda toprak gübresi olarak.
5. Su yumuşatıcı olarak.
6. Çeşitli maddelerin üretiminde kimyasal sentezlerde.

Canlı organizmalardaki rol, diş minesi ve kemik oluşumuna katılıma indirgenmiştir. Ana- ve katabolizma reaksiyonlarına katılımın yanı sıra hücrenin iç ortamının ve biyolojik sıvıların tamponlanmasını sürdürme. DNA, RNA, fosfolipidlerin sentezinde temeldir.