Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти
«Московський державний університет імені М.В. Ломоносова »
Реферат з дисципліни: «Сучасне природознавство»
На тему: «Червоний фосфор»
Виконав: студент 102 групи Горушкін А.В.
Перевірив: старший викладач Голіков К.А.
Цілком очевидно, що самі виробники і люди, безпосередньо пов'язані з цією сферою пам'ятають про це чітко. Однак в умах звичайних людей першочерговість ресурсної бази поступово відходить на другий план. На тлі стрімкого розвитку технологій це цілком зрозуміло, адже з одного і того ж матеріалу різні компанії можуть створити принципово різняться між собою речі: і за якістю, і за ціною. Але хіба зможуть вони зробити хоч що-небудь без необхідних матеріалів Звичайно ж, немає.
Ніхто не заперечує важливості використання високотехнологічного виробництва для поліпшення якості життя людей, для нашого з вами зручності. Але якби людству довелося відмовитися від деяких досягнень науки, то в першу чергу постраждали б відносно недавні винаходи. І справа не в тому, що вони не актуальні або не потрібні. Причина в тому, що без персонального комп'ютера звичайна людина вижити зможе, а без технологій заморозки або транспортування їжі - навряд чи.
Саме тому ми вважаємо за необхідне приділити увагу одному з ресурсів, без яких, при всіх їх «непомітності», неможлива життєдіяльність людства. Це - фосфор.
Назва цього елемента перекладається з давньогрецької як «світлоносний». Відноситься до 15-ї групі 3-го періоду, має атомні номер 15. Фосфор міститься у всіх частинах зелених рослин, ще більше його в плодах і насінні. Міститься в тваринних тканинах, входить до складу білків та інших найважливіших органічних сполук (АТФ, ДНК), є елементом життя.
Примітно, що відкриття фосфору гамбурзьким алхіміком Генніг Бранд в 1669 році стало першим відкриттям нового елемента з часів античності. Подібно до інших алхіміків, Бранд намагався відшукати філософський камінь, а отримав речовину, що світиться. Бранд сфокусувався на дослідах з людської сечею, так як вважав, що вона, маючи золотистим кольором, може містити золото або щось потрібне для видобутку. Спочатку його спосіб полягав в тому, що спочатку сеча відстоювалася протягом декількох днів, поки не зникне неприємний запах, а потім кип'ятилися до клейкого стану. Нагріваючи цю пасту до високих температур і доводячи до появи пухирців, він сподівався, що, сконденсованих, вони будуть містити золото. Після декількох годин інтенсивних кип'ятіння виходили крупиці білого воскоподобние речовини, яке дуже яскраво горіло і до того ж мерехтіло в темряві. Бранд назвав цю речовину phosphorus mirabilis (лат. «Чудотворний носій світла»).
Як же утворюється фосфор? Проблема генезису фосфоритів має більш ніж столітню історію і за своєю складністю вона не поступається найважчим питанням походження родовищ марганцю і бокситів. Існуючі теорії фосфогенеза у всіх деталях повторюють тупикові напрямки теорії марганцевого рудоутворення.
Найбільш відомою, логічною, плідної і визнаній геологічною спільнотою є запропонована в 1937 р А.В. Козаковим схема випадання фосфору в осад з холодних вод апвеллинга на мілководній шельфі. Казаков вважав, що глибинні океанські води насичені вуглекислотою і тому містять підвищені концентрації фосфору. На шельфі води апвеллинга прогрівалися, чому розчинність вуглекислоти і фосфатів зменшувалася, і вони природним чином віддалялися з розчинів - вуглекислота у вигляді СО2, а фосфати осаджувалися в твердій фазі рудних покладів.
Також існує додаткова версія, яка описує альтернативний спосіб утворення фосфоритів. Вона грунтується на тому, що в природі фосфор головним чином знаходиться в вигляді апатиту, який є відносно стійким з'єднанням. На земній поверхні він розкладається під впливом атмосферних діячів і переходить в рослини. Через рослини і тварин фосфор при гнитті тіла тварини - повільним шляхом виділення з розчину - переходить в ряд дуже різноманітних практично важливих дзвінків, так званих фосфоритів. Всі ці фосфорити мало-помалу з плином століть дають нам той же самий апатит. Той же самий процес ми бачимо усюди - для з'єднань міді, заліза, азоту, кремнію та ін.
Деяка складність полягає в тому, елементарний фосфор при нормальних умовах існує у вигляді декількох стійких аллотропических модифікацій. Всі можливі аллотропические модифікації фосфору поки до кінця не вивчені. Традиційно розрізняють чотири його модифікації:
Іноді їх ще називають головними алотропна модифікаціями, маючи на увазі при цьому, що всі інші описувані модифікації є сумішшю цих чотирьох. При стандартних умовах стійкі тільки три аллотропических модифікації фосфору (наприклад, білий фосфор термодинамічно нестійкий (квазістаціонарне стан) і переходить з часом при нормальних умовах в червоний фосфор). В умовах надвисокого тиску термодинамічно стійка металева форма елемента. Всі модифікації розрізняються за кольором, щільності та іншим фізичним і хімічним характеристикам, особливо, по хімічній активності. При переході стану речовини в більш термодинамічно стійку модифікацію знижується хімічна активність, наприклад, при послідовному перетворенні білого фосфору в червоний, чорний, або металевий.
Фосфор в з'єднаннях головним чином ковалентен. Фосфор володіє вільними 3d-орбиталями, що призводить до утворення донорно-акцепторних зв'язків. Найбільша активність білий фосфор. Він окислюється на повітрі. Окислення відбувається за механізмом ланцюгових реакцій і супроводжується хемолюмінесценціі. При горінні фосфору в надлишку кисню виходить P2O5, який утворює димери Р4О10 і тетрамери Р8О20. При нестачі кисню виходить P2O3. Самозаймається на повітрі за рахунок виділяється при окисленні теплоти. Червоний фосфор на повітрі окислюється повільно, не займається. Чорний фосфор на повітрі не окислюється.
Головним сировиною для отримання фосфору служать фосфатні руди. Вони (апатити, фосфорити) відносяться до стратегічних видів корисних копалин, що сприяють забезпеченню продовольчої безпеки країни.
Розвідані запаси становлять 100 млрд т У світовому балансі видобувається фосфатного сировини основна роль належить фосфоритовими руд (90%); в нашій країні, навпаки, завдяки наявності унікальних родовищ Хибинского масиву частка апатитових руд в складі фосфатного сировини є домінуючою. Крім того, Росія по ресурсам фосфатного сировини займає одне з перших місць в світі, вони становлять 12,8 млрд т з яких значна частина промислових запасів припадає на апатитові руди. Тепер розглянемо фосфатні руди докладніше.
Апатити. Залежно від змісту виділяються фтор, хлор, гідроксил-апатит, частіше зустрічається фтор-апатит. В якості домішок можуть бути присутніми Sr, Ba, Mg, Mn, TR і ін. Родовища апатиту пов'язані з виверженими і метаморфічними породами, образуясь в результаті ендогенних процесів, в той час як родовища фосфоритів - з осадовими породами, формуючись в результаті екзогенних процесів.
Апатит є сировиною для виробництва фосфорних добрив, фосфору і фосфорної кислоти, його застосовують в чорної і кольорової металургії, у виробництві кераміки і скла. Апатит використовують ювеліри. Ювелірні апатити мають невеликі розміри - зазвичай до 5 карат, зрідка до 20 карат. Найбільший кристал апатиту ювелірної якості був знайдений в Кенії і важив 147 карат.
Велика частина загальних світових запасів апатитових руд зосереджена в:
Фосфорити. Породи різного походження, як правило, осадові, які містять P2O5 і придатні для подальшого збагачення. Осадові гірські породи, складені мінералами з групи апатиту. В основному використовуються для виготовлення фосфатних добрив. Найбільш поширений фосфатний мінерал - фторкарбонатапатіт (Франколі), що відрізняється від апатиту наявністю в структурі аніонів CO2-2 чи інші ізоморфні заміщення: атомів Ca на Sr, Na і ін .; атомів F на ОН Сl. Фосфорити містять також нефосфатние мінерали: основні - глауконіт, доломіт, кальцит, кварц, халцедон; другорядні - глинисті, алюмосилікатні, пірит, гідроксиди Fe. У фосфоритів присутні також органічне в-во (фосфатізірованние уламки іхтіофауни, рептилій, молюсків і т. П.), Часто U, лантаноїди церієвої групи, Sr, рідше домішки Pb, V, Sc (скандій), Zr, Se і ін. Фосфоріти мають зазвичай темний (до чорного), сірий, буро-сірий, рідко білий, іноді зелений, червоний і жовтий колір; P2O5 від 5 до 38-40% по масі.
Фосфорити поділяють на морські і континентальні. Серед морських фосфоритів виділяють пластові, або мікрозернисті (різновид - оолітових-мікрозернисті), зернисті, желваковиє, черепашкові; серед континентальних - породи кори вивітрювання (карстові, вторинні, або залишкові) і органогенні (гуано). У СНД промислове значення мають в основному оолітових-мікрозернисті, желваковиє і черепашкові фосфорити, що залягають переважно в Росії та Казахстані.
Найбільші загальні запаси фосфорітових руд зосереджені в:
Червоний фосфор має формулу Рn і являє собою полімер зі складною структурою. Залежно від способу отримання та ступеня дроблення, червоний фосфор має відтінки від пурпурно-червоного до фіолетового, а в литому стані - темно-фіолетовий з мідним відтінком, має металевий блиск. Хімічна активність червоного фосфору значно нижче, ніж у білого; йому властива виключно мала розчинність. Розчинити червоний фосфор можливо лише в деяких розплавлених металах (свинець і вісмут), ніж іноді користуються для отримання великих його кристалів. Так, наприклад, німецький фізико-хімік І.В. Гитторф в 1865 році вперше отримав прекрасно побудовані, але невеликі за розміром кристали (фосфор Гитторф). Червоний фосфор на повітрі не самозаймається, аж до температури 240--250 ° С (при переході в білу форму під час сублімації), але самозаймається при терті або ударі, у нього повністю відсутнє явище хемілюмінесценції. Не розчиняється в воді, а також в бензолі, сірковуглеці і інших, розчинний в тріброміде фосфору. При температурі сублімації червоний фосфор перетворюється в пар, при охолодженні якого утворюється в основному білий фосфор.
Однак в промисловості використовує інша технологія отримання фосфору, що дозволяє не тільки економити вихідна речовина, але і скорочувати витрати отримання необхідного матеріалу. У промисловості фосфор отримують прожарювання суміші фосфату кальцію з піском і коксом відповідно до рівняння:
Ca3 (PO4) 2 + 3SiO2 + 5C = 3CaSiO3 + 2P + 5CO.
Безпосередня роль червоного фосфору в історії людства неймовірно велика. Не можна не згадати історію створення сірників. Спочатку цей товар вироблявся з використанням білого фосфору, що, на увазі його токсичності і займистості, часто призводило до нещасних випадків. У другій половині XIX ст. дуже гостро постала проблема заміни білого фосфору. Уряди багатьох держав прийшли до висновку, що виготовлення сірників, що містять білий фосфор, приносить більше збитку, ніж доходу. У більшості країн виробництво таких сірників було заборонено законом.
Але вихід був знайдений, порівняно швидко виявилося можливим замінити білий фосфор на червоний, відкритий в 1848 р На відміну від білого цей різновид фосфору абсолютно нешкідлива. Червоний фосфор ввели до складу сірникової маси. Але очікування не виправдалися. Сірники спалахували дуже погано. Вони не знаходили збуту. Фабриканти, які почали було виготовлення, розорилися.
До середини XIX століття було зроблено безліч видатних винаходів, а виготовлення звичайного сірника ніяк не могло знайти задовільного рішення.
Проблема була вирішена в 1855 р в Швеції. Безпечні сірники в цьому ж році були представлені на Міжнародній виставці в Парижі і отримали золоту медаль. З цього моменту так звані шведські сірники почали свій тріумфальний хід по всьому світу. Їх головна особливість полягала в тому, що вони не запалали при терті про будь-яку тверду поверхню. Шведський сірник запалювався тільки в тому випадку, якщо її потерти об бічну поверхню коробки, покриту спеціальною масою.
Крім того, червоний фосфор використовується і при створенні інших товарів. Наприклад, при виробництві запальних складів, різних типів палива, а також протизадирних мастильних матеріалів, як газовбирачів у виробництві ламп розжарювання.
Розміщено на Allbest.ru
подібні документи
Знаходження фосфору в природі. Процес полімеризації білого фосфору. Властивості і хімічна активність червоного фосфору. Метод, заснований на термічному переділі в масі білого фосфору в червоний. Очищення від не вступив в реакцію білого фосфору.
Загальна характеристика фосфору. Вивчення історії відкриття даного елемента. Особливості аллотропическими модифікації. Фізичні та хімічні властивості білого, червоного і чорного фосфору. Застосування сполук фосфору в сільському господарстві і промисловості.
Історія відкриття фосфору. Фосфор в організмі людини, його роль і значення. Алотропні видозміни фосфору. Характерні особливості білого, чорного і червоного фосфору, сфери та сфери їх застосування. Використання фосфатів для добрива рослин.
Аллотропічние форми фосфору. Застосування червоного фосфору в виготовленні сірників, вибухових речовин. Фосфати і їх застосування в сільському господарстві та продукції побутової хімії. Головні особливості застосування ортофосфорної кислоти в харчовій промисловості.
Історія відкриття і способів приготування фосфору. Його поширеність в земній корі, сфери застосування та значення. Електронна конфігурація атома і аллотропная модифікація елементу. Хімічна активність і отруйність білого, жовтого і червоного фосфору.
Історія відкриття фосфору. Природні сполуки, поширення фосфору в природі і його отримання. Хімічні властивості, електронна конфігурація і перехід атома фосфору в збуджений стан. Взаємодія з киснем, галогенами, сіркою і металами.
Характеристика фосфору як хімічного елемента. Історія відкриття. Фізичні властивості елементарного фосфору при стандартних умовах: склад, зовнішній вигляд, запах, температура плавлення. Дія фосфору як відновлення і окислювача. Сфера використання.
Фосфор як елемент і проста речовина: фізичні, хімічні властивості, одержання, застосування. З'єднання фосфору: оксиди, кислоти та їх солі, фосфорні добрива. Біологічне значення фосфору - складової частини тканин людини, тварин і рослин.
Наслідки нестачі фосфору в грунті. Схема розподілу мінерального і органічного фосфору в типовому профілі цілинного земляного покриву. Водорозчинні, цитратнорастворімих і важкорозчинні фосфорні добрива, їх властивості та застосування.