Fosforo e suoi composti. Applicazione pratica dei composti del fosforo

2024 Autore: Angel Austin | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 05:31

Tra gli elementi biogenici, un posto speciale dovrebbe essere dato al fosforo. In effetti, senza di essa, l'esistenza di composti vitali come, ad esempio, l'ATP o i fosfolipidi, nonché molte altre sostanze organiche, è impossibile. Allo stesso tempo, la materia inorganica di questo elemento è molto ricca di varie molecole. Il fosforo e i suoi composti sono ampiamente utilizzati nell'industria, sono partecipanti importanti nei processi biologici e sono utilizzati in vari rami dell'attività umana. Pertanto, considera cos'è questo elemento, quali sono la sua sostanza semplice e i composti più importanti.

Fosforo: caratteristiche generali dell'elemento

La posizione nella tavola periodica può essere descritta in diversi punti.

1. Quinto gruppo, sottogruppo principale.
2. Terzo piccolo periodo.
3. Numero ordinale - 15.
4. La massa atomica è 30.974.
5. Configurazione elettronica dell'atomo 1s²2s²2p⁶3s2^3p3.
6. Possibili stati di ossidazione daDa -3 a +5.
7. Simbolo chimico - P, pronuncia nelle formule "pe". Il nome dell'elemento è fosforo. Nome latino Fosforo.

La storia della scoperta di questo atomo risale al lontano XII secolo. Anche nei registri degli alchimisti c'erano informazioni che indicavano la ricezione di una sostanza "luminosa" sconosciuta. Tuttavia, la data ufficiale per la sintesi e la scoperta del fosforo era il 1669. Il mercante in bancarotta Brand, alla ricerca della pietra filosofale, sintetizzò accidentalmente una sostanza in grado di emettere un bagliore e di bruciare con una brillante fiamma accecante. Lo ha fatto calcinando ripetutamente l'urina umana.

Dopo, indipendentemente l'uno dall' altro, questo elemento è stato ricevuto approssimativamente nello stesso modo:

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

Oggi, uno dei metodi più popolari per la sintesi di questa sostanza è la riduzione dai corrispondenti minerali contenenti fosforo ad alte temperature sotto l'influenza del monossido di carbonio e della silice. Il processo viene eseguito in forni speciali. Il fosforo ei suoi composti sono sostanze molto importanti sia per gli esseri viventi che per molte sintesi nell'industria chimica. Pertanto, si dovrebbe considerare cos'è questo elemento come sostanza semplice e dove si trova in natura.

Fosforo di semplice sostanza

È difficile nominare un composto specifico quando si tratta di fosforo. Ciò è dovuto ai numerosimodifiche allotropiche che questo elemento ha. Esistono quattro varietà principali della sostanza semplice fosforo.

1. Bianco. Questo è un composto la cui formula è Р₄. È una sostanza volatile bianca con un forte odore sgradevole di aglio. Si accende spontaneamente in aria a temperature normali. Brucia con una luce verde pallida luminosa. Molto velenoso e pericoloso per la vita. L'attività chimica è estremamente elevata, quindi viene ottenuta e conservata sotto uno strato di acqua purificata. Ciò è possibile a causa della scarsa solubilità nei solventi polari. Il disolfuro di carbonio e le sostanze organiche sono più adatte per questo fosforo bianco. Quando riscaldato, è in grado di trasformarsi nella successiva forma allotropica: il fosforo rosso. Quando condensa e raffredda i vapori, è in grado di formare strati. Untuosa al tatto, morbida, facilmente tagliabile al coltello, bianca (leggermente giallastra). Punto di fusione 44⁰C. Per la sua attività chimica viene utilizzato nelle sintesi. Ma a causa della sua tossicità, non ha un'ampia applicazione industriale.
2. Giallo. È una forma scarsamente purificata di fosforo bianco. È ancora più velenoso, ha anche un odore sgradevole di aglio. Si accende e brucia con una fiamma verde brillante brillante. Questi cristalli gialli o marroni non si dissolvono affatto in acqua; quando completamente ossidati, emettono sbuffi di fumo bianco con la composizione P₄O₁₀.
3. Il fosforo rosso e i suoi composti sono la modificazione più comune e più comunemente usata di questa sostanza nell'industria. Massa rossa pastosa, che sotto una maggiore pressione puòpassare sotto forma di cristalli viola, è chimicamente inattivo. È un polimero che può dissolversi solo in alcuni metalli e nient' altro. Ad una temperatura di 250⁰С, sublima, trasformandosi in una modificazione bianca. Non tossico come le forme precedenti. Tuttavia, l'esposizione a lungo termine al corpo è tossica. Viene utilizzato per applicare un rivestimento incendiario alle scatole di fiammiferi. Ciò è spiegato dal fatto che non può accendersi spontaneamente, ma esplode (si accende) durante la denotazione e l'attrito.
4. Nero. Secondo dati esterni è molto simile alla grafite, inoltre è untuoso al tatto. È un semiconduttore elettrico. Cristalli scuri, lucenti, che non sono affatto in grado di dissolversi in nessun solvente. Affinché prenda fuoco, sono necessarie temperature molto elevate e un riscaldamento preliminare.

Anche interessante è la forma recentemente scoperta di fosforo - metallico. È un conduttore e ha un reticolo cristallino cubico.

Proprietà chimiche

Le proprietà chimiche del fosforo dipendono dalla forma in cui si trova. Come accennato in precedenza, la modifica gialla e bianca più attiva. In generale, il fosforo è in grado di interagire con:

• metalli, che formano fosfuri e agiscono come agente ossidante;
• non metalli, agendo come agente riducente e formando composti volatili e non volatili di vario genere;
• agenti ossidanti forti, che si trasformano in acido fosforico;
• con alcali caustici concentrati per tiposproporzione;
• con acqua ad altissima temperatura;
• con ossigeno per formare vari ossidi.

Le proprietà chimiche del fosforo sono simili a quelle dell'azoto. Dopotutto, fa parte del gruppo pnictogeno. Tuttavia, l'attività è di diversi ordini di grandezza superiore a causa della varietà di modificazioni allotropiche.

Essere nella natura

Come nutriente, il fosforo è molto abbondante. La sua percentuale nella crosta terrestre è dello 0,09%. Questo è un indicatore abbastanza grande. Dove si trova questo atomo in natura? Ci sono diversi luoghi principali da nominare:

• parte verde delle piante, dei loro semi e frutti;
• tessuti animali (muscoli, ossa, sm alto dei denti, molti importanti composti organici);
• crosta;
• suolo;
• rocce e minerali;
• acqua di mare.

In questo caso, possiamo parlare solo di forme correlate, ma non di una semplice sostanza. Dopotutto, è estremamente attivo e questo non gli permette di essere libero. Tra i minerali più ricchi di fosforo ci sono:

• Inglese;
• fluorapaptite;
• svanbergite;
• fosforite e altri.

Il significato biologico di questo elemento non può essere sopravvalutato. Dopotutto, fa parte di composti come:

• proteine;
• fosfolipidi;
• DNA;
• RNA;
• fosfoproteine;
• enzimi.

Cioè, tutti quelli che sono vitali e da cui è costruito l'intero organismo. L'indennità giornaliera per un adulto medio è di circa 2 grammi.

Fosforo e suoi composti

Essendo molto attivo, questo elemento forma molte sostanze diverse. Dopotutto, forma anche fosfuri e agisce esso stesso come agente riducente. Per questo motivo, è difficile nominare un elemento che sarebbe inerte quando reagisce con esso. Pertanto, le formule dei composti del fosforo sono estremamente diverse. Ci sono diverse classi di sostanze nella cui formazione è un partecipante attivo.

1. Composti binari - ossidi, fosfuri, composto di idrogeno volatile, solfuro, nitruro e altri. Ad esempio: P₂O₅, PCL₃, P_2S3_{, PH}3 _{e altri.}
2. Sostanze complesse: sali di tutti i tipi (medi, acidi, basici, doppi, complessi), acidi. Esempio: N₃PO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O₆, Ca(H_{2 PO}4₎2_{, (NH}4₎2 HPO₄ e altri.
3. Composti organici contenenti ossigeno: proteine, fosfolipidi, ATP, DNA, RNA e altri.

La maggior parte dei tipi designati di sostanze sono di grande importanza industriale e biologica. L'uso del fosforo e dei suoi composti è possibile sia per scopi medici che per la fabbricazione di articoli per la casa abbastanza ordinari.

Composti con metalli

I composti binari del fosforo con metalli e non metalli meno elettronegativi sono chiamati fosfuri. Si tratta di sostanze simili al sale che sono estremamente instabili se esposte a vari agenti. La rapida decomposizione (idrolisi) provoca anchesemplice acqua.

Inoltre, sotto l'azione di acidi non concentrati, la sostanza si scompone anche nei prodotti corrispondenti. Ad esempio, se parliamo dell'idrolisi del fosfuro di calcio, i prodotti saranno idrossido di metallo e fosfina:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

E sottoponendo il fosfuro alla decomposizione sotto l'azione di un acido minerale, otteniamo il sale e la fosfina corrispondenti:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

In generale, il valore dei composti in esame sta proprio nel fatto che di conseguenza si forma un composto idrogeno del fosforo, le cui proprietà verranno di seguito considerate.

Sostanze volatili a base di fosforo

Ci sono due principali:

• fosforo bianco;
• fosfina.

Abbiamo già menzionato il primo sopra e dato le caratteristiche. Dissero che era un fumo denso e bianco, altamente velenoso, maleodorante e autoinfiammabile in condizioni normali.

Ma cos'è la fosfina? Questa è la sostanza volatile più comune e conosciuta, che include l'elemento in questione. È binario e il secondo partecipante è l'idrogeno. La formula del composto idrogeno del fosforo è pH₃, il nome è fosfina.

Le proprietà di questa sostanza possono essere descritte come segue.

1. Gas incolore volatile.
2. Molto velenoso.
3. Puzza di pesce marcio.
4. Non interagisce con l'acqua e si dissolve molto poco in essa. Ben solubile inorganici.
5. In condizioni normali, molto reattivo.
6. Si autoaccende nell'aria.
7. Prodotto dalla decomposizione di fosfuri metallici.

Un altro nome è Fosphane. Le storie dei tempi antichi sono associate ad esso. Riguarda le "luci vaganti" che le persone a volte vedevano e vedono ora nei cimiteri e nelle paludi. Le luci sferiche o simili a candele che appaiono qua e là, dando l'impressione di movimento, erano considerate di cattivo auspicio e le persone superstiziose ne avevano molta paura. La causa di questo fenomeno, secondo il punto di vista moderno di alcuni scienziati, può essere considerata la combustione spontanea della fosfina, che si forma naturalmente durante la decomposizione dei residui organici, sia vegetali che animali. Il gas esce e, a contatto con l'ossigeno nell'aria, si accende. Il colore e le dimensioni della fiamma possono variare. Molto spesso si tratta di luci verdastre.

Ovviamente, tutti i composti volatili del fosforo sono sostanze velenose facili da rilevare da un forte odore sgradevole. Questo segno aiuta ad evitare avvelenamenti e spiacevoli conseguenze.

Composti con non metalli

Se il fosforo si comporta come un agente riducente, allora dovremmo parlare di composti binari con non metalli. Molto spesso, sono più elettronegativi. Possiamo quindi distinguere diversi tipi di sostanze di questo tipo:

• composto di fosforo e zolfo - solfuro di fosforo P₂S₃;
• cloruro di fosforo III, V;
• ossidi e anidride;
• bromuro e ioduro e altri.

La chimica del fosforo e dei suoi composti è varia, quindi è difficile identificarne i più importanti. Se parliamo specificamente delle sostanze che si formano dal fosforo e dai non metalli, gli ossidi e i cloruri di varie composizioni sono della massima importanza. Sono usati nelle sintesi chimiche come agenti disidratanti, come catalizzatori e così via.

Quindi, uno degli agenti essiccanti più potenti è l'ossido di fosforo più alto - P₂O₅. Attrae l'acqua così fortemente che al contatto diretto con essa si verifica una reazione violenta accompagnata da un forte rumore. La sostanza stessa è una massa bianca come la neve, più vicino all'amorfo nel suo stato di aggregazione.

Composti organici ossigenati con fosforo

È noto che la chimica organica supera di gran lunga la chimica inorganica in termini di numero di composti. Ciò è spiegato dal fenomeno dell'isomerismo e dalla capacità degli atomi di carbonio di formare catene di atomi di varie strutture, chiudendosi tra loro. Naturalmente esiste un certo ordine, cioè una classificazione, a cui è soggetta tutta la chimica organica. Le classi di connessione sono diverse, tuttavia a noi interessa una specifica, direttamente correlata all'elemento in questione. Questi sono composti contenenti ossigeno con fosforo. Questi includono:

• coenzimi - NADP, ATP, FMN, piridossalfosfato e altri;
• proteine;
• acidi nucleici, poiché il residuo di acido fosforico fa parte del nucleotide;
• fosfolipidi e fosfoproteine;
• enzimi e catalizzatori.

Tipo di ione in cuiil fosforo è coinvolto nella formazione di una molecola di questi composti, il successivo è PO₄^3-, cioè è un residuo acido di acido fosforico. È presente in alcune proteine come un atomo libero o uno ione semplice.

Per il normale funzionamento di ogni organismo vivente, questo elemento ei composti organici da esso formati sono estremamente importanti e necessari. Infatti, senza molecole proteiche, è impossibile costruire una singola parte strutturale del corpo. E DNA e RNA sono i principali vettori e trasmettitori di informazioni ereditarie. In generale, tutte le connessioni devono essere presenti a colpo sicuro.

Uso del fosforo nell'industria

L'uso del fosforo e dei suoi composti nell'industria può essere caratterizzato in diversi punti.

1. Utilizzato nella fabbricazione di fiammiferi, composti esplosivi, bombe incendiarie, alcuni combustibili, lubrificanti.
2. Come assorbitore di gas e nella produzione di lampade a incandescenza.
3. Per proteggere i metalli dalla corrosione.
4. In agricoltura come fertilizzante del suolo.
5. Come addolcitore dell'acqua.
6. Nelle sintesi chimiche nella produzione di varie sostanze.

Il ruolo negli organismi viventi si riduce alla partecipazione alla formazione dello sm alto dei denti e delle ossa. Partecipazione alle reazioni di ana- e catabolismo, oltre a mantenere il tamponamento dell'ambiente interno della cellula e dei fluidi biologici. È la base nella sintesi di DNA, RNA, fosfolipidi.