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
|
---|
|
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
.
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?
.
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.
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]
.
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]
.
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 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).
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
↑
Для фосфору характерним ? ступ?нь окиснення ≪+5≫, якому в?дпов?дають
природн? фосфатн?
м?нерали. Сполуки фосфору ≪+3≫ ?
в?дновники
.
- Оксиди:
P
2
O
5
(який ма?
тетраедричну
структуру P
4
O
10
), P
2
O
3
, некласичн? P
4
O
x
(x=7…9).
- Галоген?ди фосфору: PCl
5
, POCl
3
, PCl
3
та аналог?чн? бурхливо вза?мод?ють з водою, утворюючи галогенводнев? кислоти.
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.
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).
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
.
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
.
- 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