Існує три класи складних неорганічних сполук: оксиди, гідроксиди (до них відносяться кислоти і підстави), а також солі. Багато метали і неметали можуть утворювати оксиди, гідроксиди, а також входити до складу кислотних залишків. Так, фосфор включається в кислотний залишок РО4. Існує кілька різновидів оксиду фосфору. Відповідно, є різні його гідроксиди, які з цих оксидів формуються. Вищий гідроксид фосфору - це фосфорна кислота. У даній статті ми розглянемо фізичні та хімічні властивості зазначеного елемента і його сполук, а також розповімо про його поширеності в природі і інші цікаві факти.
Фізичні властивості фосфору
Він може існувати в різноманітних варіаціях. Фосфор - речовина, яка складається з одного хімічного елемента. Його атоми не об'єднує в молекули. Формула фосфору - Р. Однак в залежності від будови кристалічної решітки, даний елемент може існувати у вигляді трьох речовин.
Найпоширенішим є білий фосфор - він володіє воскоподібне структурою і високою токсичністю. Температура плавлення даної речовини становить сорок чотири градуси за Цельсієм, а кипіння - двісті вісімдесят градусів. При терті даного матеріалу він дуже швидко займається, тому ріжуть його, тільки помістивши у водне середовище. Якщо протягом тривалого часу нагрівати його при температурі двісті п'ятдесят градусів за шкалою Цельсія, він перетворюється в червоний фосфор. Ця речовина представлено у вигляді порошку буро-червоного кольору. Червоний фосфор, на відміну від білого, не є отруйним.
Найстійкішою формою існування даного елемента можна назвати чорний фосфор, який за деякими зовнішніми ознаками схожий на метал: має своєрідний блиск, має високу твердість, електро- і теплопровідністю.
З точки зору хімії
Фосфор - хімічний елемент, який знаходиться в п'ятій групі і третьому періоді в таблиці Менделєєва. З цього можна зробити висновок, що валентність його дорівнює п'яти. Крім того, з періодичної системи можна побачити, що елемент фосфор має атомну масу, рівну тридцяти одному граму на моль. Це означає, що 1 моль речовини важитиме 31 один грам. Розглядаючи хімічні властивості фосфору, ми поговоримо про його реакціях з простими, а також складними сполуками.
Взаємодія з простими речовинами
Перше, на що потрібно звернути увагу, - окислення фосфору. Це його реакція з киснем. В результаті може бути утворено два різних речовини - все буде залежати від пропорцій зазначених компонентів.
Перший варіант - з чотирьох молей фосфору і трьох молей кисню утворюється два благаючи триоксида фосфору. Записати подібне хімічну взаємодію можна за допомогою наступного рівняння: 4Р + 3О2 = 2Р2 О3.
Другий варіант - це утворення з чотирьох молей фосфору і п'яти молей кисню двох молей пентаоксиду фосфору. Висловити цю реакцію можна за допомогою наступного рівняння: 4Р + 5О2 = 2Р2 ПРО5.
При обох хімічних реакціях відбувається значне виділення світла. Крім того, фосфор може взаємодіяти з такими простими речовинами, як метали, галогени (фтор, йод, бром, хлор), сірка. Даний хімічний елемент здатний виявляти як відновні, так і окисні властивості. Прикладом взаємодії з галогенами може служити хлорування. Воно відбувається в два етапи. Перший - утворення двох молей тріхлората фосфору з двох молей даного неметалла і трьох молей хлору. Дане взаємодія може бути виражено за допомогою такого рівняння: 2Р + 3Cl2 = 2PCl3.
Другий етап даного процесу полягає в приєднанні атомів хлору до вже отриманого тріхлорату фосфору. Так, при додаванні до одного молю останнього такого ж обсягу хлору утворюється один моль пентахлората фосфору. Записуємо рівняння даної реакції таким чином: PCl3 + Cl2 = PCl5.
Закономірності взаємодії фосфору з металами можна розглянути на такому прикладі. Якщо взяти три благаючи калію і один моль фосфору, отримаємо один моль фосфіду калію. Записати такого роду процес можна за допомогою наступного рівняння реакції: 3К + Р = К3 Р.
Взаємодія зі складними речовинами
До складних хімічних сполук, з якими здатний вступати в реакцію фосфор, відносяться кислоти і солі. Наведемо один по одному особливості контакту елемента, що розглядається з даними групами хімічних речовин.
Фосфор і кислоти
Серед всіх інших особливо виділяється взаємодія фосфору і азотної кислоти. Для проведення подібного роду реакції необхідно взяти такі компоненти: фосфор у кількості трьох молей, п'ять молей нітратної кислоти, а також воду - два благаючи. В результаті такого хімічного взаємодії отримаємо наступні продукти: фосфорну кислоту і оксид нітрогену. Записується рівняння даної реакції в такий спосіб: 3Р + 5HNO3 + 3Н2 О = 3Н3 РО4 + 5NO.
Фосфор і солі
Подібного роду хімічні взаємодії можна розглянути на прикладі реакції розглянутого неметалла з сульфатом купруму. Для проведення даного процесу необхідно взяти два благаючи фосфору, п'ять молей сульфату міді, вісім молей води. В результаті взаємодії даних речовин отримаємо такі хімічні сполуки: сульфатную кислоту в кількості п'ять молей, чисту мідь - стільки ж, а також фосфорну кислоту - два благаючи. Записати даний процес можна у вигляді такого рівняння: 2Р + 5CuSO4 + 8Н2 О = 5H2 SO4 + 5Cu + 2Н3 РО4.
Отримання даного неметалла
У промисловості розглядається речовина добувають з такого хімічної сполуки, як фосфат кальцію. Для цього здійснюється наступна хімічна реакція: змішують зазначену сіль з піском (оксидом кремнію) і вуглецем в молярних пропорціях 1: 3: 5, в результаті отримують силікат кальцію, фосфор і чадний газ в молярному співвідношенні 3: 2: 5.
З'єднання фосфору і їх властивості
Найпоширенішим із з'єднань розглянутого неметалла є гідроксид фосфору. Він може бути декількох видів в залежності від оксиду, з якого формується. Отримати гідроксид фосфору можна за допомогою проведення хімічної реакції між його оксидом і водою. Завдяки таким реакціям утворюються різноманітні види речовин. Так, з триоксида можна отримати гідроксид (3), а з пентаоксиду - гідроксид фосфору (5). Дані речовини мають кислотними властивостями і здатні, в свою чергу, вступати в реакції з металами, солями, підставами та ін.
Вищий гідроксид фосфору - це фосфорна кислота. Вона є кислородосодержащей і Трехосновной. Її формула - Н3 РО4.
Основні хімічні властивості
Гідроксид фосфору, формула якого наведена вище, здатний реагувати як з простими, так і зі складними речовинами. Розглянемо ці процеси докладніше.
Реакції фосфорної кислоти з металами
Як і інші хімічні сполуки даного класу, гідроксид фосфору здатний вступати у взаємодію з металами. Під час даного процесу відбувається реакція заміщення, при якій атоми металів витісняють атоми гідрогену, тим самим утворюючи сіль і водень, що виділяється в повітря у вигляді газу з неприємним запахом. Для того щоб дана реакція могла здійснитися, метал повинен бути розташований лівіше водню в електрохімічному ряду активності. Тобто такі речовини, як мідь, срібло і інші їм подібні, не здатні реагувати з фосфорною кислотою, так як в зв'язку зі своєю низькою хімічною активністю вони не зможуть витіснити атоми гідрогену з їхніх сполук.
Як приклад розглянемо алюміній. При додаванні двох молей цього елемента до двох молям гідроксиду фосфору ми отримаємо фосфат алюмінію і водень в кількості 2 і 3 молей відповідно. Рівняння даної реакції записується в такий спосіб: 2Al + 2Н3 РО4 = 2AlPO4 + 3Н2.
Взаємодія з основами
Гідроксид фосфору, як і багато інших кислоти, може вступати в хімічні реакції з підставами. Такі процеси називаються реакціями обміну. В їх результаті формується новий гідроксид, а також нова кислота. Подібного роду реакції можуть здійснюватися, тільки якщо один з одержуваних продуктів є нерозчинним у воді, тобто випадає в осад, випаровується у вигляді газу або є водою або дуже слабким електролітом.
Фосфорна кислота і солі
В даному випадку також відбувається реакція обміну. В її результаті можна отримати нову кислоту і сіль. Для того щоб здійснилася такого роду реакція, теж повинна дотримуватися правило, яке було описано трохи вище.
Застосування фосфору та його сполук в промисловості
Гідроксид фосфору також знаходить застосування в багатьох галузях промисловості. Перш за все, він використовується при виготовленні добрив. Це пов'язано з тим, що для рослин фосфор просто життєво необхідний. Тому існує ряд різноманітних добрив, які виготовляються на основі поєднання розглянутого неметалла. Для цих цілей використовуються такі речовини, як фосфат кальцію. Сіль застосовують як добриво в молотом вигляді. Крім того, для цього використовують звичайний і подвійний суперфосфат. В якості добрива можуть служити також амофос і нітроамофос. Крім усього перерахованого вище, солі або гідроксид фосфору використовуються в якості реагенту для визначення наявності в розчині сполук срібла. Так, додають речовину, до складу якого входить кислотний залишок РО4. до розчину. Якщо в останньому присутні солі або гідроксид срібла, випаде осад насичено-жовтого кольору. Це фосфат Argentum, що має таку хімічну формулу: AgNO3.
Будова атома фосфору
Як відомо, всі атоми складаються з ядра і електронів, що обертаються навколо нього. В ядрі містяться протони і нейтрони. Електрони мають негативний заряд, протони - позитивний, а нейтрони - нульовий. Порядковий номер фосфору в таблиці Менделєєва - п'ятнадцять. З цього можна зробити висновок про те, що в його ядрі містяться п'ятнадцять протонів. Якщо ж атом є нейтральним, а не іоном, то електронів стільки ж, скільки і протонів. Тобто у випадку з фосфором їх п'ятнадцять.
Якщо один з електронів покине свою орбіту, атом перетвориться в позитивно заряджений іон, тобто катіон. Якщо ж один електрон приєднається, утворюється негативно заряджений іон - аніон.
У періодичної системі хімічних елементів можна побачити, що фосфор належить до третього періоду. З цього зрозуміло, що навколо ядра є три орбіти, на яких рівномірно розподілені електрони. На першій розташовано два, на другий - вісім електронів, а на третій - п'ять.
Поширеність в природі
Масова частка фосфору в земній корі становить 0,08%. Він не є дуже поширеним в природі хімічним елементом. Однак існує ціла група мінералів, до складу яких входить фосфор. Це апатити, а також фосфорити. Найпоширеніший з першої групи - фторапатит. Його хімічна формула виглядає наступним чином: 3Ca3 (PO4) 2 • CaF2. Він буває прозорого, зеленого і бірюзового відтінків. Серед фосфоритів найбільше поширений кальцію фосфат, який має таку хімічну формулу: Са3 (РО4) 2. Крім того, сполуки фосфору зустрічаються в складі тканин різних живих організмів.
Роль фосфору та його сполук в природі і організмі
Даний хімічний елемент дуже важливий для нормального функціонування багатьох органів і їх систем. В першу чергу без нього неможлива безперебійна робота нирок. Даний елемент бере участь в обмінних процесах організму. Він також сприяє швидкій регенерації тканин. Без нього деякі вітаміни просто не можуть активізуватися, щоб дати користь організму - ось чому практично в усі вітамінні препарати в якості додаткового компонента дуже часто додають фосфор. Крім того, це один з хімічних елементів, які забезпечують нормальну роботу серця. Він, крім усього перерахованого вище, бере участь в процесі ділення клітин, тому без цього мікроелемента неможливе життя на Землі.
Регуляція водно-сольового балансу - ще одна функція, яку виконують в організмі сполуки розглянутого в даній статті неметалла. Крім того, він є однією з головних складових кісткової і м'язової тканини. Великий його відсоток міститься і в зубах. Крім усього іншого, варто також зазначити, що фосфор бере участь у забезпеченні нормальної роботи нервової системи. Симптоми нестачі в організмі розглянутого мікроелемента наступні: підвищена стомлюваність, низька працездатність, порушення в роботі нервової системи (неврози, істерія і т.п.), занадто часті застуди, виснаження серцевого м'яза, біль в кістках і м'язах, дуже слабкий апетит. Щоб уникнути такого явища, як недолік фосфору в організмі, необхідно знати, в яких же продуктах він міститься.
Фосфор хоч і не є дуже поширеним на планеті хімічним елементом, але має величезне значення як з промислової, так і з біологічної точки зору. Він і його сполуки, зокрема, гідроксид фосфору, використовуються при виробництві різного роду продукції. У статті також були описані властивості гідроксиду фосфору (фосфорної кислоти) і особливості його взаємодії з металами, підставами і солями.
