Existují tři třídy komplexních anorganických sloučenin: oxidy, hydroxidy (které zahrnují kyseliny a zásady) a soli. Mnoho kovů a nekovů může tvořit oxidy, hydroxidy a také být součástí kyselých zbytků. Fosfor je tedy obsažen v kyselém zbytku PO4. Existuje několik druhů oxidu fosforečného. Podle toho existují různé její hydroxidy, které se tvoří z těchto oxidů. Nejvyšším hydroxidem fosforečným je kyselina fosforečná. V tomto článku se budeme zabývat fyzikálními a chemickými vlastnostmi tohoto prvku a jeho sloučenin, stejně jako hovořit o jeho rozšíření v přírodě a dalších zajímavých faktech.
Fyzikální vlastnosti fosforu
Může existovat v různých variantách. Fosfor je látka, která se skládá z jednoho chemického prvku. Jeho atomy se neslučují do molekul. Vzorec pro fosfor je P. V závislosti na struktuře krystalové mřížky však může tento prvek existovat ve formě tří látek.
Nejběžnější je bílý fosfor – má voskovou strukturu a vysokou toxicitu. Teplota tání této látky je čtyřicet čtyři stupňů Celsia a bod varu dvě stě osmdesát stupňů. S daným třenímmateriálu, velmi rychle se vznítí, proto jej řežou pouze umístěním do vodního prostředí. Pokud ji zahříváte delší dobu při teplotě dvě stě padesát stupňů Celsia, změní se na červený fosfor. Tato látka je prezentována ve formě hnědočerveného prášku. Červený fosfor, na rozdíl od bílého, není jedovatý.
Nejstabilnější formu existence tohoto prvku lze nazvat černý fosfor, který se některými vnějšími znaky podobá kovu: má zvláštní lesk, má vysokou tvrdost, elektrickou a tepelnou vodivost.
Z pohledu chemie
Fosfor je chemický prvek, který se nachází v páté skupině a třetí periodě periodické tabulky. Z toho můžeme usoudit, že jeho valence je pět. Navíc z periodické tabulky lze vidět, že prvek fosfor má atomovou hmotnost třicet jedna gramů na mol. To znamená, že 1 mol látky bude vážit 31 jeden gram. Vzhledem k chemickým vlastnostem fosforu budeme hovořit o jeho reakcích s jednoduchými i komplexními sloučeninami.
Interakce s jednoduchými látkami
První věc, které musíte věnovat pozornost, je oxidace fosforu. To je jeho reakce s kyslíkem. V důsledku toho mohou vzniknout dvě různé látky – vše bude záviset na poměrech těchto složek.
První možnost – čtyři moly fosforu a tři moly kyslíku tvoří dva moly oxidu fosforečného. Takovou chemickou interakci lze zapsat pomocí následujícíhorovnice: 4P + 3O2=2P2O3.
Druhou možností je tvorba čtyř molů fosforu a pěti molů kyslíku, dvou molů oxidu fosforečného. Tuto reakci lze vyjádřit pomocí následující rovnice:
Při obou chemických reakcích dochází k významnému uvolnění světla. Kromě toho může fosfor interagovat s tak jednoduchými látkami, jako jsou kovy, halogeny (fluor, jód, brom, chlor), síra. Tento chemický prvek je schopen vykazovat jak redukční, tak oxidační vlastnosti. Příkladem interakce s halogeny je chlorace. Probíhá ve dvou etapách. První je tvorba dvou molů trichlorečnanu fosforečného ze dvou molů dotyčného nekovu a tří molů chloru. Tuto interakci lze vyjádřit pomocí následující rovnice: 2P +3Cl2=2PCl3.
Druhou fází tohoto procesu je přidání atomů chloru k již získanému fosfortrichlorátu. Když se tedy stejný objem chloru přidá k jednomu molu chloru, vytvoří se jeden mol pentachlorátu fosforečného. Rovnici pro tuto reakci zapíšeme následovně: PCl3 + Cl2=PCl5.
Na tomto příkladu lze vidět zákonitosti interakce fosforu s kovy. Vezmeme-li tři moly draslíku a jeden mol fosforu, dostaneme jeden mol fosfidu draselného. Tento druh procesu lze zapsat pomocí následující reakční rovnice: 3K + P=K3R.
Interakce skomplexní látky
Komplexní chemické sloučeniny, se kterými může fosfor reagovat, zahrnují kyseliny a soli. Popišme v pořadí vlastnosti kontaktu uvažovaného prvku s těmito skupinami chemikálií.
Fosfor a kyseliny
Mezi všemi ostatními vyniká interakce fosforu a kyseliny dusičné. K provedení tohoto druhu reakce je nutné vzít následující složky: fosfor v množství tří molů, pět molů dusičnanové kyseliny a také vodu - dva moly. V důsledku takové chemické interakce získáme následující produkty: kyselinu fosforečnou a oxid dusíku. Rovnice pro tuto reakci je napsána následovně: 4 + 5NO.
Fosfor a soli
Tento druh chemické interakce lze uvažovat na příkladu reakce uvažovaného nekovu se síranem měďnatým. K provedení tohoto procesu je nutné vzít dva moly fosforu, pět molů síranu měďnatého, osm molů vody. V důsledku interakce těchto látek získáme následující chemické sloučeniny: kyselinu síranovou v množství pěti molů, čistou měď - stejné množství a kyselinu fosforečnou - dva moly. Tento proces lze zapsat ve tvaru následující rovnice: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Získání tohoto nekovového materiálu
V průmyslu se daná látka získává z chemické sloučeniny, jako je fosforečnan vápenatý. Pro tohleprobíhá následující chemická reakce: specifikovaná sůl se smíchá s pískem (oxid křemíku) a uhlíkem v molárním poměru 1:3:5, čímž se získá křemičitan vápenatý, fosfor a plynný chad v molárním poměru 3:2:5.
Sloučeniny fosforu a jejich vlastnosti
Nejběžnější ze sloučenin uvažovaného nekovu je hydroxid fosforečný. Může být několika typů v závislosti na oxidu, ze kterého je tvořen. Hydroxid fosforečný lze získat chemickou reakcí mezi jeho oxidem a vodou. Díky těmto reakcím vznikají různé druhy látek. Hydroxid (3) lze tedy získat z oxidu a hydroxid fosforitý (5) z oxidu pentoxidu. Tyto látky mají kyselé vlastnosti a jsou schopné reagovat s kovy, solemi, zásadami atd.
Nejvyšším hydroxidem fosforečným je kyselina fosforečná. Je okysličený a tribazický. Jeho vzorec je H3PO4.
Základní chemické vlastnosti
Hydroxid fosforečný, jehož vzorec je uveden výše, je schopen reagovat s jednoduchými i komplexními látkami. Pojďme se na tyto procesy podívat blíže.
Reakce kyseliny fosforečné s kovy
Stejně jako ostatní chemické sloučeniny této třídy je hydroxid fosforitý schopen interagovat s kovy. Během tohoto procesu dochází k vytěsňovací reakci, při které atomy kovů vytlačují atomy vodíku, čímž vzniká sůl a vodík, který se uvolňuje do vzduchu jako plyn s nepříjemným zápachem. K této reakciAby bylo možné realizovat, musí být kov v elektrochemické řadě aktivit umístěn nalevo od vodíku. To znamená, že látky jako měď, stříbro a další jim podobné nejsou schopny reagovat s kyselinou fosforečnou, protože kvůli své nízké chemické aktivitě nebudou schopny vytěsnit atomy vodíku ze svých sloučenin.
Vezměte si jako příklad hliník. Když se dva moly tohoto prvku přidají ke dvěma molům hydroxidu fosforečného, získáme fosforečnan hlinitý a vodík v množství 2, respektive 3 moly. Rovnice pro tuto reakci je napsána následovně: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interakce se základnami
Hydroxid fosforečný, stejně jako mnoho jiných kyselin, může vstupovat do chemických reakcí se zásadami. Takové procesy se nazývají výměnné reakce. V důsledku toho vzniká nový hydroxid a také nová kyselina. Takové reakce mohou proběhnout pouze tehdy, je-li jeden z výsledných produktů nerozpustný ve vodě, to znamená, že se vysráží, odpaří jako plyn nebo je vodou nebo velmi slabým elektrolytem.
Kyselina fosforečná a soli
V tomto případě také dochází k výměnné reakci. V důsledku toho můžete získat novou kyselinu a sůl. Aby k tomuto druhu reakce došlo, musí být také dodrženo pravidlo, které bylo popsáno výše.
Využití fosforu a jeho sloučenin v průmyslu
Za prvé, sloučeniny tohoto chemického prvku se používajívytvoření směsi, která se nanáší na boční povrch krabiček od zápalek. Samotné hlavičky zápalek jsou také ošetřeny směsí obsahující fosfor.
Pentoxid uvažovaného nekovu je široce používán jako sušič plynu. Používá se také v chemickém průmyslu za účelem získání hydroxidu fosforečného, jehož vzorec a vlastnosti byly diskutovány výše. Kromě toho se používá při výrobě skla.
Hydroxid fosforečný se také používá v mnoha průmyslových odvětvích. Především se používá při výrobě hnojiv. To je způsobeno skutečností, že fosfor je pro rostliny prostě životně důležitý. Proto existuje řada různých hnojiv, která jsou vyráběna na bázi sloučeniny příslušného nekovu. Pro tyto účely se používají látky jako fosforečnan vápenatý. Sůl se používá jako hnojivo v mleté formě. Kromě toho se k tomu používá běžný a dvojitý superfosfát. Ammofos a nitroammofos mohou také sloužit jako hnojivo. Kromě všeho výše uvedeného se jako činidlo pro stanovení přítomnosti sloučenin stříbra v roztoku používají soli nebo hydroxid fosforečný. Do roztoku se tedy přidá látka, která obsahuje zbytek kyseliny PO4. Pokud tento obsahuje soli nebo hydroxid stříbrný, vytvoří se bohatá žlutá sraženina. Toto je fosforečnan argentum, který má následující chemický vzorec: AgNO3.
Struktura atomu fosforu
Jak víte, všechny atomy se skládají z jádra a rotujících elektronůOkolo něj. Jádro obsahuje protony a neutrony. Elektrony mají záporný náboj, protony kladný náboj a neutrony nulový náboj. Pořadové číslo fosforu v periodické tabulce je patnáct. Z toho můžeme usoudit, že jeho jádro obsahuje patnáct protonů. Pokud je atom neutrální a ne iont, pak existuje tolik elektronů, kolik je protonů. To znamená, že v případě fosforu je jich patnáct.
Pokud jeden z elektronů opustí svou dráhu, atom se změní na kladně nabitý iont, tedy kation. Pokud se jeden elektron spojí, vznikne záporně nabitý iont - anion.
V periodické tabulce chemických prvků můžete vidět, že fosfor patří do třetí periody. Z toho je zřejmé, že kolem jádra jsou tři dráhy, na kterých jsou elektrony rovnoměrně rozmístěny. První má dva, druhý osm a třetí pět.
Rozšíření v přírodě
Hmotnostní zlomek fosforu v zemské kůře je 0,08 %. V přírodě to není příliš běžný chemický prvek. Existuje však celá skupina minerálů, které obsahují fosfor. Jsou to apatity, stejně jako fosfority. Nejběžnější z první skupiny je fluorapatit. Jeho chemický vzorec je následující: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Dodává se v průhledných, zelených a tyrkysových odstínech. Mezi fosfority je nejběžnější fosforečnan vápenatý, který má následující chemický vzorec: Ca3(PO4)2. Kromě toho sloučeniny fosforuse nacházejí v tkáních různých živých organismů.
Úloha fosforu a jeho sloučenin v přírodě a v těle
Tento chemický prvek je velmi důležitý pro normální fungování téměř všech orgánů a jejich systémů. Za prvé, bez něj je nemožné hladké fungování ledvin. Tento prvek se účastní metabolických procesů v těle. Podporuje také rychlou regeneraci tkání. Bez něj některé vitamíny prostě nelze aktivovat tak, aby tělu prospěly – proto se fosfor často přidává do téměř všech vitamínových přípravků jako doplňková složka. Navíc je to jeden z chemických prvků, které zajišťují normální činnost srdce. Kromě toho, co je uvedeno výše, je zapojen do procesu buněčného dělení, takže život na Zemi je bez tohoto mikroelementu nemožný.
Regulace rovnováhy voda-sůl je další funkcí, kterou sloučeniny nekovů zvažované v tomto článku plní v těle. Kromě toho je jednou z hlavních složek kostní a svalové tkáně. Velké procento se ho nachází i v zubech. Mimo jiné také stojí za zmínku, že fosfor se podílí na zajištění normálního fungování nervového systému. Příznaky nedostatku příslušného stopového prvku v těle jsou následující: zvýšená únava, nízká výkonnost, poruchy fungování nervového systému (neuróza, hysterie atd.), příliš časté nachlazení, vyčerpání srdečního svalu, bolest kostí a svalů, velmi špatná chuť k jídlu. Abyste se vyhnuli takovému jevu, jako je nedostatek fosforu v těle, musíte to vědětjaké potraviny jej obsahují.
Z potravin bohatých na uvažovaný chemický prvek je třeba především vyčlenit ryby. Obzvláště vysoká koncentrace fosforu je pozorována u druhů, jako je jeseter, makrela, kranas, tuňák, sardinka, huňáček severní, treska obecná, pyskoun. Kromě toho se stopový prvek diskutovaný v tomto článku nachází v krabím mase, krevetách a také v mléčných výrobcích, jako je tvaroh, tavený sýr a sýr.
Závěry
Fosfor, ačkoli není na planetě příliš běžným chemickým prvkem, má velký význam jak z průmyslového, tak biologického hlediska. On a jeho sloučeniny, zejména hydroxid fosforečný, se používají při výrobě různých druhů produktů. Článek také popisuje vlastnosti hydroxidu fosforečného (kyseliny fosforečné) a rysy jeho interakce s kovy, bázemi a solemi.
