Фосфор

Матер?ал з В?к?пед?? ? в?льно? енциклопед??.
Перейти до нав?гац?? Перейти до пошуку
Фосфор (P)
Атомний номер 15
Зовн?шн?й вигляд просто? речовини Б?лий, восковидний
Властивост? атома
Атомна маса ( молярна маса ) 30,973762 а.о.м. (г/моль)
Рад?ус атома 128 пм
Енерг?я ?он?зац?? (перший електрон) 1011,2(10,48) кДж/моль ( еВ )
Електронна конф?гурац?я [Ne] 3s 2 3p 3
Х?м?чн? властивост?
Ковалентний рад?ус 106 пм
Рад?ус ?она 35 (+5e) 212 (-3e) пм
Електронегативн?сть (за Пол?нгом) 2,19
Електродний потенц?ал 0
Ступен? окиснення 5, 3, -3
Термодинам?чн? властивост?
Густина (б?лий фосфор)1,82 г/см³
Молярна тепло?мн?сть 0,757 Дж/(К·моль)
Теплопров?дн?сть (0,236) Вт/(м·К)
Температура плавлення 317,3 К
Теплота плавлення 2,51 кДж/моль
Температура кип?ння 553 К
Теплота випаровування 49,8 кДж/моль
Молярний об'?м 17,0 см³/моль
Кристал?чна ?ратка
Структура ?ратки куб?чна
Пер?од ?ратки 7,170 A
В?дношення с/а n/a
Температура Дебая n/a К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS:  Фосфор у В?к?сховищ?

Фо?сфор ( P ) ? х?м?чний елемент 15-? групи (зг?дно ?з застар?лою класиф?кац??ю ? головно? п?дгрупи п'ято? групи) третього пер?оду пер?одично? системи х?м?чних елемент?в ; неметал ; атомний номер 15. Атомна маса 30,97376. Один з найпоширен?ших елемент?в земно? кори: 0,08-0,09% ?? маси. У в?льному стан? не зустр?ча?ться через високу х?м?чну активн?сть. У природ? в?домий один стаб?льний ?зотоп ? 31 Р. В?дом? оксиди фосфору P 2 O 5 , P 2 O 3 , пероксид P 2 O 6 , карб?д РС 3 . Утворю? близько 190 м?нерал?в , найважлив?шими з яких ? апатит Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl, OH), фосфорит та ?нш?. Фосфор м?ститься у вс?х частинах зелених рослин, ще б?льше його в плодах ? нас?нн? (див. фосфол?п?ди ). М?ститься в тканинах тварин, входить до складу б?лк?в та ?нших найважлив?ших орган?чних сполук ( аденозинтрифосфат (АТФ), дезоксирибонукле?нова кислота (ДНК)), ? б?огенним елементом .

?стор?я

[ ред. | ред. код ]

Фосфор в?дкритий гамбурзьким алх?м?ком Генн?гом Брандом у 1669 роц?. Под?бно до ?нших алх?м?к?в, Бранд намагався в?дшукати ел?ксир життя або ф?лософський кам?нь , а отримав речовину, яка св?титься. Цим в?дкриттям Бранд не збагатився ? продав спос?б отримання Дан?елю Крафту (Johann Daniel Kraft), який заробив на цьому статок. Трохи згодом фосфор отримав ?нший н?мецький х?м?к ? Йоганн Кункель . Незалежно в?д Бранда ? Кункеля фосфор отримав Роберт Бойль , який описав його в статт? ≪Спос?б приготування фосфору з людсько? сеч?≫, датован?й 14 жовтня 1680 та опубл?кован?й 1693. Удосконалений спос?б отримання фосфору був опубл?кований 1743 Андреасом Маргграфом . ?снують дан?, що фосфор вм?ли отримувати арабськ? алх?м?ки у XII стол?тт? .

Те, що фосфор ? проста речовина , дов?в Антуан Лавуазь? .

Походження назви

[ ред. | ред. код ]

У 1669 роц? н?мецький алх?м?к Генн?г Бранд при нагр?ванн? сум?ш? б?лого п?ску ? випарувано? сеч? отримав речовину, що св?тилася в темряв?, названу спочатку ≪холодним вогнем≫, а п?зн?ше фосфором, в?д грец. φω?-φορο?  ? св?тлоносний.

Поширення в природ?

[ ред. | ред. код ]

Фосфор досить поширений елемент (0,08 % маси земно? кори). Концентрац?я у морськ?й вод? 0,07 мг/л [1] . В природ? в?н зустр?ча?ться винятково у зв'язаному стан?. Найважлив?шими природними сполуками фосфору ? м?нерали фосфорит Са 3 (PO 4 ) 2 ? апатит , який у сво?му склад? м?стить, кр?м Са 3 (PO 4 ) 2 , CaP 2 або CaCl 2 .

Багат? родовища апатиту ? на Кольському п?востров? , а також у п?вденному Казахстан? (гори Каратау ), на Урал? , в Естон?? , Лен?нградськ?й ? Московськ?й областях Рос?йсько? Федерац?? , в Укра?н? ? в ?нших м?сцях.

Фосфор ? також пост?йною складовою частиною живих орган?зм?в ? рослин ? тварин. Особливо значн? його к?лькост? м?стяться в к?стках тварин (? людини) у вигляд? фосфату кальц?ю Са 3 (PO 4 ) 2 . Кр?м того, фосфор входить до складу нукле?нових кислот та б?лк?в.

В 2023 роц?, фосфор було виявлено в далекому космос?, а саме, на краю Чумацького Шляху . Для цього досл?дники використали рад?отелескопи , щоб спостер?гати холодну пилову хмару газу на краю нашо? Галактики, яка знаходиться на велик?й в?дстан? в?д ?? центру. Були виявлен? сигнатури молекул, як? м?стять фосфор, а саме, так? як монооксид фосфору та монон?трид фосфору. Це переконливо св?дчить про присутн?сть фосфору у в?ддален?й галактичн?й хмар?. Виявлення фосфору в ц?й далек?й хмар? св?дчить про можлив?сть ?снування життя в?дносно далеко в?д центру Галактики. П?знання цього факту стимулю? астроном?в шукати планети ? життя саме в глибин? Чумацького Шляху [2] [3] .

Прогноз скорочення запас?в

[ ред. | ред. код ]

Як с?льськогосподарське добриво, зам?сть того, щоб повернутись у ?рунт, з якого в?н походить, ? через рослинн? та тваринн? в?дходи ? нараз? фосфор найчаст?ше подорожу? до м?ст разом з врожа?м, ? зрештою вимива?ться нашими канал?зац?йними системами у море. Якщо ситуац?я не зм?ниться, за р?зними п?драхунками фосфору нам може вистачити в?д 35 до 400 рок?в [4] .

Ф?зичн? властивост?

[ ред. | ред. код ]
Б?лий фосфор ?з жовтим в?дт?нком на зр?з? п?д шаром води.

Проста речовина ? фосфор. Неметал. Утворю? дек?лька алотроп?чних модиф?кац?й ? б?лий фосфор ( густина 1,828, t плав 44,14 °C), червоний фосфор (густина 2,3, t плав 590 °C) та ?н.

Легко окисню?ться киснем пов?тря до оксид?в, галогенами ? до галоген?д?в, при сплавленн? ?з с?ркою утворю? сульф?ди, а при нагр?ванн? з металами ? фосф?ди. Б?лий фосфор (насправд? внасл?док наявност? дом?шок ма? жовтуватий в?дт?нок ? тому називають також жовтим фосфором) легко самозайма?ться, св?титься в темряв?, дуже отруйний, виклика? сильн? оп?ки; червоний фосфор (сум?ш дек?лькох модиф?кац?й, в як?й переважа? ф?олетова) менш активний х?м?чно, не отруйний; чорний фосфор ? найменш х?м?чно активний, за зовн?шн?м виглядом схожий на граф?т , на в?дм?ну в?д б?лого та червоного фосфор?в, як? ? ?золяторами , чорний фосфор ? нап?впров?дник .

У в?льному стан? фосфор бува? в к?лькох алотроп?чних модиф?кац?ях . Найб?льше значення мають так зван? б?лий ? червоний фосфор.

Б?лий фосфор  ? безбарвна воскопод?бна речовина з жовтуватим в?дт?нком, через що його називають також жовтим фосфором. Утворю?ться при швидкому охолодженн? пари фосфору. Його густина 1,82 г/см³. Температура плавлення 44,1 °C, температура кип?ння 280 °C. У вод? практично не розчиня?ться, але добре розчиня?ться в с?рковуглец? CS 2 .

Б?лий фосфор надзвичайно отруйний ? на шк?р? залиша? хвороблив? оп?ки. Доза його в 0,1 г ? смертельна для людини. Працювати з ним сл?д дуже обережно.

На пов?тр? б?лий фосфор легко окислю?ться. При цьому частина х?м?чно? енерг?? перетворю?ться у св?тло. Тому б?лий фосфор у темряв? св?титься.

Б?лий фосфор ? легкозаймиста речовина. Температура його займання 40 °C, а в дуже роздр?бненому стан? в?н самозайма?ться на пов?тр? нав?ть при звичайн?й температур?. Тому б?лий фосфор збер?гають п?д водою.

Червоний з л?во? та ф?олетовий фосфор з право? сторони

Червоний фосфор  ? порошкопод?бна речовина червоно-бурого кольору. Утворю?ться при тривалому нагр?ванн? б?лого фосфору в герметично закритому посуд? при температур? близько 250 °C. Червоний фосфор не отруйний ? не розчиня?ться у с?рковуглец? . Густина 2,20 г/см³. Запалю?ться червоний фосфор лише при температур? 240 °C. При нагр?ванн? не плавиться, а переходить безпосередньо з твердого в газопод?бний стан ( субл?му? ). При охолодженн? пари фосфору переходять у б?лий фосфор.

Чорний фосфор  ? речовина, схожа на граф?т, ма? шарувату будову. Масний на дотик, з метал?чним блиском, ма? властивост? нап?впров?дник?в. Утворю?ться також з б?лого фосфору при тривалому нагр?ванн? (200 °C) п?д великим тиском (1220 МПа).

Х?м?чн? властивост?

[ ред. | ред. код ]

Фосфор належить до п'ято? групи третього пер?оду пер?одично? системи елемент?в . Порядковий номер 15. Маючи на зовн?шн?й електронн?й оболонц? п'ять електрон?в: (15 = 2 + 8 + 5), атоми фосфору мають властивост? окисника ?, при?днуючи в?д атом?в ?нших елемент?в три електрони, яких браку? для заповнення зовн?шньо? оболонки, перетворюються в негативно тривалентн? йони: Р 0 + 3e = Р 3- . Фосфор менш активний окисник, н?ж азот , оск?льки його валентн? електрони перебувають дал? в?д ядра атома ? слабше з ним зв'язан?, н?ж валентн? електрони атом?в азоту.

Атоми фосфору можуть також втрачати сво? валентн? електрони, перетворюючись при цьому в позитивно заряджен? йони, наприклад Р 0  - 5е = Р 5+ . У зв'язку з б?льшою в?ддален?стю валентних електрон?в в?д ядра атома фосфор набагато легше в?дда? ц? електрони, н?ж азот. Тому метал?чн? властивост? фосфору проявляються б?льш виразно, н?ж в азоту.

З киснем фосфор сполуча?ться досить енерг?йно, особливо б?лий, вид?ляючи значну к?льк?сть тепла ? утворюючи пентаоксид фосфору P 2 O 5 :

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

Фосфор досить легко реагу? ? з ?ншими неметалами, особливо з хлором , з яким в?н нав?ть при невеликому нагр?ванн? енерг?йно вза?мод?? з утворенням безбарвних кристал?в пентахлориду фосфору PCl 5 :

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

При дуже висок?й температур? фосфор, под?бно до азоту, може сполучатися з багатьма металами, утворюючи фосф?ди :

2P + 3Ca → Ca 3 P 2

З воднем фосфор безпосередньо не вза?мод??. Але посередн?м шляхом можна одержати сполуки фосфору з воднем. Наприклад, при д?? на фосф?д кальц?ю розведено? хлоридно? кислоти утворю?ться фосф?н PH 3 , який за сво?ми властивостями нагаду? ам?ак :

Ca 3 P 2 +6HCl → 3CaCl 2 + 2PH 3

Сполуки

[ ред. | ред. код ]

Для фосфору характерним ? ступ?нь окиснення ≪+5≫, якому в?дпов?дають природн? фосфатн? м?нерали. Сполуки фосфору ≪+3≫ ? в?дновники .

Oxidy fosforu

  • Кислоти
Ступ?нь окиснення Формула Назва Основн?сть Ст?йк? сполуки
+1 H 3 PO 2 г?пофосф?тна кислота 1 кислота, сол?
+3 H 3 PO 3 фосф?тна кислота 2 кислота, сол?
+5 (HPO 3 ) n метафосфатн? кислоти n кислоти, сол? (n ≥ 3)
+5 H 3 PO 4 (орто)фосфатна кислота 3 кислота, сол?
+5 H 4 P 2 O 7 п?рофосфатна кислота 4 кислота, сол?
  • Галоген?ди фосфору: PCl 5 , POCl 3 , PCl 3 та аналог?чн? бурхливо вза?мод?ють з водою, утворюючи галогенводнев? кислоти.

Отримання

[ ред. | ред. код ]

У в?льному стан? фосфор одержують в?дновленням фосфату кальц?ю вуг?лля в присутност? д?оксиду кремн?ю : Са 3 (PO 4 ) 2 + 3SiO 2 → 3CaSiO 3 + P 2 O 5

P 2 O 5 + 5C → 2P + 5CO↑

Процес в?дновлення зд?йснюють у спец?альних електричних печах при температур? близько 1500 °C. Д?оксид кремн?ю (п?сок) дода?ться для зниження температури реакц??, витиснення фосфатного анг?дриду з фосфату кальц?ю ? видалення з печ? твердих продукт?в у вигляд? розплавленого шлаку CaSiO 3 . Одержуваний фосфор вид?ля?ться в паропод?бному стан?, який пот?м охолоджують ? збирають у приймач? з водою.

Застосування

[ ред. | ред. код ]

У практиц? застосову?ться переважно червоний фосфор, головним чином у с?рниковому виробництв?. В сум?ш? з товченим склом ? кле?м червоний фосфор наносять на б?чн? поверхн? с?рникових коробок. До складу головок с?рник?в фосфор не входить. Вони виготовляються з сум?ш? хлорату кал?ю KClO 3 , д?оксиду мангану MnO 2 , с?рки , товченого скла ? клею. При терт? головки с?рника об б?чну поверхню с?рниково? коробки запалю?ться фосфор, який п?дпалю? головку с?рника, а в?д головки запалю?ться й дерево с?рника.

Червоний фосфор застосовують в металург?? як розкиснювач ? компонент деяких метал?чних сплав?в, сполуки фосфору ? як добрива ( суперфосфат ) ? в медицин?. Штучний рад?оактивний ?зотоп 32 Р ? як м?чений атом (Т 1/2 = 14,22 доби, β-випром?нювач).

Б?олог?чна роль

[ ред. | ред. код ]

Фосфатний зв'язок по?дну? посл?довн? нуклеотиди в нитках ДНК та РНК .

АТФ слугу? головним енергетичним нос??м кл?тин.

Фосфол?п?ди формують кл?тинн? мембрани.

М?цн?сть к?сток визнача?ться наявн?стю у них фосфат?в .

Токсиколог?я та перша допомога

[ ред. | ред. код ]

Хрон?чне отру?ння б?лим фосфором може призвести до виродження жирово? тканини та загнивання нижньо? щелепи. При потраплянн? на шк?ру чи в оч? негайно промивають 5% розчином CuSO 4 ·5H 2 O ? накладають пов'язку просочену цим же розчином. Цим же розчином гасять б?лий фосфор, при цьому в?н вкрива?ться металевою м?ддю, що ?золю? його в?д доступу пов?тря:

P 4 + 10CuSO 4 +16H 2 O → 10Cu↓ + 4 H 3 PO 4 + 10 H 2 SO 4

При потраплянн? всередину дають блювотне: 20 г CuSO 4 ·5H 2 O на 2?3л тепло? води, що також нейтрал?зу? фосфор його окисненням. Постраждалому не можна давати молоко, оск?льки наявн? в ньому краплини жиру розчиняють фосфор, сприяючи його всмоктуванню ст?нками кишечника [5] .

Див. також

[ ред. | ред. код ]

Прим?тки

[ ред. | ред. код ]
  1. JP Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
  2. Alien life may be possible even at the Milky Way’s edges. // By Bas den Hond. 22 June 2023
  3. Виявлено фосфор на краю Чумацького Шляху: нов? перспективи пошуку життя в галактиц?. // Автор: Anna Nevolina. 22.06.2023
  4. Ш?сть речей, яких скоро може не стати - а ви про це й не здогаду?тесь . BBC News Укра?на . 23 вересня 2019. Арх?в ориг?налу за 21 грудня 2021 . Процитовано 12 листопада 2019 .
  5. Василега, 1980 .

Джерела

[ ред. | ред. код ]

Л?тература

[ ред. | ред. код ]
  • Фосфор у ?рунтах ? землеробств? Укра?ни / Б. С. Носко ; Нац. акад. аграр. наук Укра?ни, Нац. наук. центр "?н-т ?рунтознавства та агрох?м?? ?м. О. Н. Соколовського". ? Харк?в : Бров?н О. В., 2017. ? 474 с. : ?л., табл., портр. ; 21 см. ? Б?бл?огр.: с. 458?474 (282 назви). ? 300 пр. ? ISBN 978-617-7256-82-2

Посилання

[ ред. | ред. код ]