I. Фосфор. Аллотропия. Физические и химические свойства.

 

 

Фосфор (P) - открыт в 1669 г. алхимиком Брандом.

Нахождение в природе:

В силу своей высокой химической активности фосфор в природе в свободном виде не встречается. Он встречается главным образом в виде производных фосфорной кислоты: апатитов − Ca5Hal(PO4)3, где На1 — F, реже Cl или ОН; фосфоритов — Ca₃(PO₄)₂

 

 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОСФОРА:

Фосфор образует три аллотропические модификации: белый, красный, черный.

 

Белый фосфор имеет молекулярную кристаллическую решетку

и формулу Р₄.

Он очень ядовит, светится в темноте, не растворяется в воде, но растворяется в сероуглероде. Белый фосфор на воздухе легко окисляется и в порошке даже самовоспламеняется.

Хранят его под водой.

Смертельная доза для человека составляет 0,15 г.

 

Красный фосфор имеет вид темно-малинового порошка.

Он не ядовит, не светится в темноте, не растворяется ни в воде, ни в сероуглероде, на воздухе окисляется медленно и не самовоспламеняется

Получается при длительном нагревании белого фосфора без доступа воздуха при t⁰ = 250 - 350⁰С. Применяется в спичечном производстве.

Черный фосфор получают нагреванием белого фосфора при 200⁰С и очень высоком давлении.

По внешнему виду и некоторым физическим свойствам похож графит. Он проводит электрический ток, жирный на ощупь. Черный фосфор весьма инертен и воспламеняется только при 490⁰С.

 

Р... 3s²3p³ Степени окисления -3, 0, +3 +5.

 

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОСФОРА:

Фосфор обладает большим радиусом атома, чем азот, вследствие чего обладает меньшим сродством к электрону.

Кислородные соединения фосфора более устойчивы по сравнению с таковыми азота. Наоборот, водородные соединения фосфора менее прочные по сравнению с аммиаком. Химическая активность фосфора как восстановителя значительно выше, чем у азота. Наибольшей реакционной способностью обладает белый фосфор.

Фосфор — активный неметалл. Фосфор легче всего взаимодействует с кислородом и хлором. При избытке кислорода или хлора образуется соединения фосфора (V), а при недостатке — соединения фосфора (III).

1) 4 Р + 3О₂ = 2 Р₂О3 4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅

Недостаток избыток

2) 2Р + 3Cl₂ = 2PCl₃ 2P + 5 Cl₂= 2PCl₅

Недостаток избыток

3) С активными металлами при нагревании:

t⁰

3Ca + 2P = Ca₃P₂

Фосфид кальция

4) Взаимодействует с серой при нагревании:

2Р + 3S = P₂S₃ 2P +5S + P₂S₅

Недост. сульфид изб. сульфид

Фосфора (III) фосфора (V)

 

5) Взаимодействие с азотной кислотой:

P + 5 HNO₃ H₃PO₄ + 5 NO₂ + H₂O

_{0 +5}

1 4 H₂O + P⁰ − 5 ē PO₄³⁻ + 8H восстановитель

₊₁

5 NO₃⁻ + 2H⁺ +1 ē NO₂⁰ + H₂O окислитель

0

4 H₂O + P⁰ + 5 NO₃⁻ + 10 H⁺ PO₄³⁻ +8H⁺ + 5NO₂ + 5 H₂O

2 1 1

 

6) С водородом фосфор не реагирует, но косвенно получено

соединение РН₃ (фосфин).

Фосфин — бесцветный ядовитый газ с запахом гнилой рыбы. Он самовоспламеняется на воздухе. Этим свойством объясняется появление болотных, блуждающих или могильных огней. В теплые темные ночи на свежих могилах иногда наблюдаются бледно-голубоватые, слабо-мерцающие огоньки вспыхнувшего фосфина, который образовался при разложении трупов.

 

Выводы:

 

1.В силу своей высокой химической активности фосфор в природе в свободном виде не встречается.

2.Фосфор образует три аллотропические модификации: белый, красный, черный.

 

 

3. Р... 3s²3p³ Степени окисления -3, 0, +3 +5.

 

4.Фосфор — активный неметалл. Фосфор легче всего взаимодействует с кислородом и хлором.

 

5. С водородом фосфор не реагирует, но косвенно получено

соединение РН₃ (фосфин).

 

Биологическая роль.

Фосфор является жизненно необходимым макроэлементом организма.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), содержащая фосфор, является аккумулятором химической энергии в организме. Так при отщеплении одного остатка фосфорной кислоты от молекулы АТФ происходит освобождение 10000 кал тепла на 1 моль вещества.

Наиболее интенсивно АТФ расходуется в активно работающих Органах тела: в печени, в мышцах, в мозгу. Недаром замечательный ученый, один из основоположников науки геохимии, академик А.Е. Ферсман называл фосфор "элементом жизни и мысли".

Фосфор входит в состав фосфатидов и фосфопротеидов имеющих важное значение в функциях нервной ткани и в обмене веществ.

Значительные количества фосфора содержатся в костной ткани.

Для отложения кальция в костях необходимо, чтобы организм получал достаточное количество фосфора.

Недостаточное поступление фосфора в организм влечет за собой ряд различных заболеваний, вплоть до остеопороза («разрежения костной ткани»).

Соли ортофосфорной кислоты, содержащиеся в плазме крови в виде дигидро - и гидрофосфатов в соотношении 4: 1 поддерживают постоянное значение pH крови,

Фосфор поступает в организм человека с пищей — яйцами, мясом, молоком, хлебом. Суточная потребность — 2,0 − 4,0.

Фосфор получил свое название за способность белого фосфора светиться в темноте (греч. "фосфор" — светоносный).

 

Выводы:

1.Фосфор является жизненно необходимым макроэлементом организма.

 

2.Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), содержащая фосфор, является аккумулятором химической энергии в организме.

 

3.Фосфор входит в состав фосфатидов и фосфопротеидов имеющих важное значение в функциях нервной ткани и в обмене веществ.

 

4.Значительные количества фосфора содержатся в костной ткани.

 

5.Недостаточное поступление фосфора в организм влечет за собой ряд различных заболеваний, вплоть до остеопороза («разрежения костной ткани»).

 

6.Соли ортофосфорной кислоты, содержащиеся в плазме крови в виде дигидро - и гидрофосфатов в соотношении 4: 1 поддерживают постоянное значение pH крови,