Фосфор және оның қосылыстары

     ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ 

                  МИНИСТРЛІГІ «АВИЦЕННА» КОЛЛЕДЖІ                                                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

               ТАҚЫРЫБЫ: «Фосфор және оның қосылыстары»

 

 

 

 

 

 

 

 

 Орындаған:Жолдықанова  А.Е.

                                                 Топ:Л-107

                  Тексерген: Елекенова Н.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            Семей 2013

 

Жоспар

• 1 Атом құрылысы
• 2 Табиғатта кездесуі
• 3 Алынуы
• 4 Физикалық қасиеттері
• 5 Химиялық қасиеттері
• 6 Химиялық қасиеттері
• 7 Қолданылуы
• 8 Тарихы
• 9 Пайдаланған әдебиет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фосфор P

Фосфор (лат. Phosphorus), P – элементтердің периодтық жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі - 15, атомдық массасы 30,97. Бірнеше түрі бар: ақ фосфор – тығыздығы 1,828 г/см³; балқу температурасы – 44,14°С; қызыл фосфор – тығыздығы 2,31 г/см³; балқу температурасы – 593°С.           Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде фосфор III периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Салыстырмалы атомдық массасы 31, реттік нөмірі (ядро заряды) 15.

Атом құрылысы

Фосфордың соңғы энергетикалық  қабатында бес электрон бар, оның үшеуі жұптаспаған. Фосфор атомындағы электрондардың орналасуы:

Электрондық формуласы:

1s²2s²2р⁶3s²3f

Фосфор косылыстарында -3, +3, +5 тотығу дәрежесін көрсетеді. Фосфордың ұшқыш сутекті қосылысы фосфин РН3 мен аммиак NH3 молекулалары формасы жағынан ұқсас болғанмен, фосфин молекуласы берік емес, улы, тұрақсыз газ, тез тотығып кетеді.       Табиғатта кездесуі

Табиғатта фосфор тау  жыныстары мен минералдарда қосылыс  түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте кальций фосфаты Са₃(РO₄)₂ түрінде болады.Қазақстанда Жамбыл облысындағы Қаратау маңында фосфорит кенінің мол коры бар екені 1935 жылдан белгілі. Қазір Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты" жүмыс істейді. Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т.б.) игеру жоспарланып отыр. Осы кен орындары негізінде фосфорды өңдейтін зауыттарТаразда, Шымкентте және Ақтөбеде бар. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде, қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың сүйегінде 600 г, ет ұлпасында 56 г, жүйке жүйесінде 5 г-ға дейін фосфор болады. Барлық сүтқоректілердің сүйегі құрамында фосфор Са₃(РO₄)₂ немесе ЗСа₃(РO₄)₂•СаСO₃•Н₂O түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу процестеріне қатысады.        Алынуы           Бос күйіндегі фосфорды алу үшін табиғи фосфатты электр пеште кремний (IV) оксиді мен көмірді косып қыздырады. Бөлінген фосфордың буын су астында ақ фосфор Р түрінде бөліп алады. Реакция теңдеуі:

Са₃(РО₄)₂+ 3SiО₂ + 5С = 3CaSiО₃+ 5CО↑ + 2Р

          Азотпен салыстырғанда фосфор элементінің бейметалдық қасиеттерінің кему, оның жай заттарының қасиеттеріне әсер етеді.  
           Фосфордың аллотропиялық түр өзгерістерінің қасиеттері олардың құрылысымен түсіндіріледі. Ақфосфор құрылысы толық зертелген (8.9- сурет). Оның малекулалық кристалдық торы бар. Ақ фосфордың малекуласы төрт атомды және дұрыс үш қырлы перамида тәріздес. Фосфордың әрбір атомы перамиданың төбесінде орналасқан. Малекулалық торлы басқа заттарға ұқсас, ақ фосфор жеңіл балқиды және ұшқыш.  
Химиялық қасиеттері. Ақ фосфор қызыл фосфордың химиялық қасиеттері бойынша қатты ерекшеленеді. Мәселен, ақ фосфор ауада жеңіл тотығады және өздігінен тұтынады, сондықтан оны су астында сақтайды. Қызыл фосфор 240 С –тан жоғары қыздырғанда тұтынады. Ақ фосфор тотыққанда қараңғыда жарық шығарады, яғни химиялық энергияны тікелей жарық энергиясына айналуы жүреді.  
           Сұйық және еріген күйінде, сондай-ақ 800 С-тан төмен температурада бу күиінде фосфор Р малекуладан тұрады. 800 С тан жоғары температурада малекула дессоциацйяланады: Р 2Р .  
Соңғысы 2000 С тан жоғары температурадан атомда ыдырайды:  
Р 2Р. Осылай фосфор атомдары Р , Р малекулаларына және полимерлі затқа бірігеді.  
            Фосфор көптеген жай заттармен – оттекпен, гологендермен, күкіртпен және кейбір металдармен тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш қасиеттер көрсете қосылады.  
Мысалы: 

2Р+3S=P S 2P+3d PCI  
 
2P+3Ca=Ca P PCI+CI PCI  
           Қызыл фосфорға қарағанда ақ фосформен рякция жеңіл жүреді. Фосфордың металдармен қосылысы фасфидтер деп аталады, олар суда жеңіл айырылып, сарымсақ иісті өте улы тұрақсыз газ фофин РН түзеді:Са Р + 6Н О= 3Cа(ОН) +2РН↑.         Алынуы және қолданылуы. Фосфорды фосфавриттен алады. Оны көмірмен (кокспен) және құммен араластырып, 1500С электр пешінде қыздырады:  
2Са (РО) +10С+6SiO =6CaSiO +P =10CO↑  
          Якция кезінде фосфор буы су астындағы қабылдағышта конденсацияланады.  
          Қызыл фосфордың бертолле тұзымен қоспасы әлсіз үикелісте немесе қысқанда тұтынады:  
6Р+5КСI =5KCI+3P O  
          Сондықтан қызыл фосфорды, негізінен бұрынғы ақ фосфордың орнына сіріңке өндірісіне қолданады.  
          Фосфордан едәуір мөлшері зиянды жәндіктерді жою үшін пайданылатын әр түрлі фосфор органикалық препараттар өндірісіне жұмсалад. Фосфордың оттекті қосылыстар, фосфор қышқылы және оның тұздары кеңінен қолданады.  
          Ақ фосфор көп қолданылмайды. Оның жанатын және түтіндейтін снаряттарда пайдаланылады. Қара фосфор өте сирек қолданылады.  
          Фосфор оксидтері. Фосфор бірнеше оксидтер түзеді. Олардың ішіне маңыздылары: Р О және Р О . Олардың формуласын қысқартып, көбінесе Р О және Р О (алдындағылардың индекстерін 2-ге бөлген ) деп жазады.  
Фосфор (III) оксиді Р О – балауыз тәрізді кристалдық масса, 22,5 С-та балқиды. Фосфор оттектің аз мөлшерінде жанғанда алынады. Күшті тотықсыздандырғыш, өте улы.  
Фосфор (V) оксиді немесе фосфор ангидридінің маңызы үлкен.  
Фосфор (V) оксиді немесе фосфор ангридриді Р О –ақ, ылғал тартқыш ұнтақ, қыздырғанда бірден буланады, ауаның немесе оттектің артық мөлшерінде фосфор жанғанда алынады. Суды өте белсенді сіңіріп, не оны басқа қосылыстардан тартып алып, фосфор қышқылын түзеді.Фосфор ангидридінің бұл ерекшелігі оны газдар мен сұйықтардың тиімді кептіргіші ретінде кеңінен қолданылуға мүмкіндік береді.  
          Төменгі температурада Р О азот қышқылынан суды тартып алады:  
Р О +2НNO = 2HPO +N O  
          Қышқылдық оксид болғандықтан негіздік оксидткрмен және гидрооксидтермен әрекеттеседі:  
2ВаО+Р ОһВа (РО )  
6NaОН+Р О=2NаРо +3Н О  
         Фосфор қышқылы Кәдәмгі жағдайда Р О сумен әрекеттесіп, тетраметафосфор қышқылын түзеді (HPO ) (қысқартылған түрде көбінесе НРО деп жазады):  
Р О +2Н О=(НРО )  
         Метафосфор қышқылының құрамы (НРО ) –тен ерекшеленетін атап өту керек және олардың формуласын жалпы түрде (НРО) деп жазады. Метофосфор қышқылын судың артық мөлшерімен қайнатқанда орто фосфор қышқылы Н Р О түзіледі:  
НРО +Н О=HPO  
Н РО –ті қыздырғанда дифосфор қышқылы Н Р О түзіледі:  
2Н РО =Н Р О + Н О  
         Лабораторияда фосфор қышқылын фосфорды 30% -тік НNO ертіндісімен тотықтырып алады:  
3Р+5НNO +2H O=3H PO +5NO↑  
         Ортофосфаттар немесе фосфор қышқылы түссіз; суда жақсы еритін кристардар болып табылады. Бұл күші орташа қышқыл. Үшнегізді болғандықтан, оның сулы ертінділерді диссоциациясы үш сатыда жүреді:  
Н РО Н +Н РО К=7,5∙10  
Н РО Н +НРО К =6,31∙10  
НРО Н +РО К=1,26∙10  
          Азот қышқылынан ерекшелігі фосфор қышқылы ұшпайды және өте тұрақты, ол тотыұтырғыштық қасиеттер көрсетпейді.Сондықтан ол кернеу қатарында сутектің сол жағында орналасқан металдармен ғана әрекеттеседі.Фосфор қышқылы улы емес, сондықтан оны салқындатқыш сусындарға қосады.                 Фосфор элементі жай зат ретінде бірнеше аллотропиялық түрөзгерісін түзеді. Оның маңыздылары — ақ және қызыл фосфор. Ақ фосфор улы жөне тез тұтанатын болғандықтан аса ұқыптылықты қажет етеді. Оның буымен демалуға болмайды. Ақ фосфорды шыны ыдыста, су астында, сыртынан құм салынған металл банкаға орналастырып сақтайды. Ақ фосфор ауасыз кеңістікте қыздырғанда қызыл фосфорға, ал жоғары қысымда қара фосфорға айналады. Қара фосфор аз кездеседі ақ жөне қызыл фосфордың қасиеттері салыстырмалы түрде берілген.       Химиялық қасиеттері        Фосфор тотыктырғыш (азоттан темен) және тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Тотыксыздандырғыш ретінде оттекпен және белсенді бейметалдармен реакцияға түседі. 1. Фосфор оттекте жанып, пентаоксид түзеді:               Ақ және қызыл фосфордың негізгі қасиеттері

Ақ фосфор	Қызыл фосфор
Ақ түсті кристалл зат, тығыздығы 1,83 г/см3. Қараңғыда жарқырайды. Кәдімгі жағдайда 30 — 40°С температурада ауадағы оттекпен тотығады. От алғыш кауіптілігіне байланысты су астында сақтайды. Суда ерімейді, күкірткөміртекте ериді. Өте қауіпті, улы! 44°С-та балқиды, 280°С-та қайнайды	Аморфты зат, кристалды емес, тығыздығы 2,20 г/см3. Қараңғыда жарқырамайды. Ауадаіъі оттекпен 260°С-та тотығады. Отқа қауіпті емес. Қыздырғанда оталады. Суда да, күкірткөміртекте де ерімейді. Улы емес. 400°С-та балқиды.

1. 2Р + ЗСl₂ = 2РСl₃ галогендермен галогенидтер береді
2. 2Р + 3S = P₂S₃ күкіртпен сульфид түзеді
3. ЗСа + 2Р = Са₃Р₂ металмен фосфид түзеді

Фосфор өзінің аталуына сәйкес (грекшеден аударғанда “жарық шығарғыш” деген мағынаны білдіреді) ауада оттекпен жарық шығара отырып, қарқынды әрекеттеседі. Осы тәжірибені жасап көрейік. Әуелі шыны қалпақшының тығыны зат жағатын темір қасықшаны өткізеді.Себебі фосфор жанғанда, ақ түтін будақтап, оның оксиді түзіледі. Ол ауада шашылмас үшін қасыққа салынған фосфорды спирт шамы жалынында қыздырып, жана бастағанда шыны қалпақшаға кіргізіп тығындайды. Сонда түзілген фосфор (V) оксиді бірте-бірте төмен қонып, суда ериді. Енді реакция теңдеуін жазайық:

1. 4Р + 5O₂ = 2Р₂O₅ оттегімен оксид түзеді

Қолданылуы

Қызыл фосфор сіріңке өндірісінде, пиротехникада және фосфор кышкылын алуға пайдаланылады. Фосфор ауыл- шаруашылык зиянкестерімен күресу үшін кажет улы химикаттар алу үшін қолданылады.

Фосфордың ақ және қызыл  түрөзгерісі бар. Ақ фосфор химиялық белсенді болып келеді. Сондықтан ақ фосфорды қараңғыда су астында сақтайды. Ақ фосфорды ауасыз ортада қыздырса, қызыл фосфор алынады. Қызыл фосфор сіріңке өндіруде, пиротехникада қолданылады. Фосфор жай және күрделі заттармен өрекеттеседі.   Қазақстанда фосфор шикізатының қоры Жамбыл (Қаратау) және Ақтөбе (Шилісай) облыстарында бар.    Фосфор сіріңке және улы химикаттар өндірісінде пайдаланылады.          Ақ, қызыл фосфор Н₃РО₄ алуда, жанғыш қоспалар дайындау үшін қолданылады.

P+5HNО₃конц = Н₃РО₄+5NО₂↑ +Н₂О

Тарихы

Фосфорды алғаш ашқан – Гамбургтік алхимик Геннинг Бранд(1669 ж). Басқа да алхимиктер тәрізді Бранд қарттарды жасартып, сырқаттарды жазатын өмір элексирі мен асыл емес металдарды алтынға айналдыратын философиялық тасты табуға әрекет жасады. Брандты алға жетелеген адамдардың қамы емес, оның байлыққа құмарлығы болды. Ол жайлы бұл алхимиктің жасаған нағыз, әрі жалғыз табысының тарихи дәйектері куәландырады. Бір тәжірибенің барысында ол зәрді буландырып, алынған қалдықты көмір және құм қосып, буландыруды жалғастырды. Кейін ретортада қараңғыда жарық шығаратын зат түзілді. Рас, kaltes Feuer (суық от) немесе «менің отым» деп Бранд атаған зат қорғасынды алтынға айналдырмады және қарттардың сырт келбетін өзгертпеді, бірақ алынған заттың қыздырусыз жарқырауы ерекше, әрі таңсық болды. Жаңа заттың бұл қасиетін пайдалануды Бранд көп созбады. Ол фосфорды беделді адамдарға көрсетіп, олардан сыйлықтар және ақша ала бастады. Фосфордың алыну құпиясын сақтау оңай болмағандықтан, ол оны дрездендік химик И. Крафтқа сатып жіберді. Фосфорды алудың әдістемесі И. Кункель мен К. Кирхмейерге белгілі болғаннан кейін оны көрсетушілер саны көбейді. 1680 жылы жаңа элементті, алдындағыларға тәуелсіз, ағылшын физигі әрі химигі Роберт Бойль алды. Бірақ көп кешікпей Бойль қайтыс болды, ал оның шәкірті А. Ганквиц таза ғылымға сатқындық жасап, «фосфор спекуляциясын» қайта жандандырды. Тек 1743 жылы А. Маркграф фосфорды алудың жетілген әдісін тауып, өз мәліметтерін көпшілік назарына жариялады. Бұл оқиға брандтық бизнеске нүкте қойып, фосфор және оның қосылыстарын тыңғылықты зерттеуге бастама болды.

 

Пайдаланған әдебиет

 Химия 9-сынып. Алматы. Мектеп баспасы. 2005 ж. 

2. Химия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық. Өңделген, толықтырылған 2-бас. / Н. Нұрахметов, К. Сарманова, К. Жексембина, т.б. - Алматы: "Мектеп" баспасы, 2009. — 208 бет: суретті.