Научная Петербургская Академия

: Фосфор

: Фосфор

Фосфор

Распространенность в природе. Массовая доля фосфора в земной коре

составляет 0,08%. Важнейшими минералами фосфора, встречающимися в

природе, являются фторапатит Ca5(PO4)3F и фосфорит Ca3(PO4)2.

Свойства. Фосфор образует несколько аллотропных модификаций,

которые заметно различаются по свойствам. Белый фосфор - мягкое

кристаллическое вещество. Состоит из молекул P4. Плавится при

температуре 44,1°С. Очень хорошо растворим в сероуглероде CS2.

Черезвычайно ядовит и легко загорается.

При нагревании белого фосфора образуется Красный фосфор. Он

представляет собой смесь нескольких модификаций, которые имеют различную длину

молекул. Цвет красного фосфора в зависимости от способа и условий получения

может меняться от светло-красного до фиолетового и темно-коричневого.

Температура его плавления 585-600°.

Черный фосфор - наиболее устойчивая модификация. По внешнему виду

он похож на графит. В отличие от белого фосфора красный и черный фосфор не

растворяются в сероуглероде, они не ядовиты и не огнеопасны.

Фосфор химически более активен, чем азот. Химическая активность фосфора

зависит от аллотропной модификации, в которой он находится. Так, наиболее

активен белый фосфор, а наимнее активен черный фосфор.

В уравнениях химических реакций белый фосфор обычно записывают формулой P4

, которая соответствует составу его молекул. Красная и черная модификации

фосфора обычно записываются формулой P. Этот же символ используют, если

модификация неизвестна или может быть любой.

1. Взаимодействие с простыми веществами - неметаллами. Фосфор

может реагировать со многими неметаллами: кислородом, серой, галогенами, с

водородом фосфор не реагирует. В зависимости от того, находится фосфор в

избытке или недостатке, образуются соединения фосфора (III) и (V), например:

2P + 3Br2 = 2PBr3 или 2P + 5Br2 = 2PBr5

2. Взаимодействие с металлами. При нагревании фосфора с металлами

образуются фосфиды:

3Mg + 2P = Mg3P2

Фосфиды некоторых металлов могут разлагаться водой с образованием газообразного

фосфина PH3:

Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3

Фосфин PH3 по химическим свойствам похож на аммиак NH3.

3. Взаимодействие со щелочами. При нагревании белого фосфора в

растворе щелочи он диспропорционирует:

0 -3 +1

P4 + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2

Получение. Фосфор в промышленности получают из фосфата кальция

Ca3(PO4)2, который выделяют из фосфоритов и фторапатитов. Метод получения

основан на реакции восстановления Ca3(PO4)2 до фосфора.

В качестве восстановителя соединений фосфора используют кокс (углерод). Для

связывания соединений кальция в реакционную систему добавляют кварцевый песок

SiO2. Процесс проводят в электопечах (производство относят к

электротермическим). Реакция протекает по уравнению:

2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO

Продукт реакции - белый фосфор. Из-за наличия примесей технический фосфор имеет

желтый цвет, поэтому в промышленности его называют желтым фосфором.

Фосфорные удобрения. Фосфор, так же как и азот, является важным

элементом для обеспечения роста и жизнедеятельности растений. Растения

извлекают фосфор из почвы, поэтому его запасы необходимо восполнять,

периодически добавляя фосфорные удобрения. Фосфорные удобрения

производят из фосфата кальция, который входит в состав природных фосфоритов и

фторапатитов.

Простейшее фосфорное удобрение - фосфоритная мука представляет

собой перемолотый фосфорит Ca3(PO4)2. Это удобрение труднорастворимо,

оно может усваиваться растениями только на кислых почвах.

Действием серной кислоты на фосфат кальция получают простой суперфосфат

, основным компонентом которого является дигидрофосфат кальция Ca(H2PO4)2

. Это - растворимое вещество, и оно хорошо усваивается растениями. Метод

получения простого суперфосфата основан на реакции

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

Кроме основного компонента суперфосфат содержит до 50% сульфата кальция,

который является балластом. Для повышения содержания фосфора в удобрении

проводят обработку фосфорита фосфорной кислотой:

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2

Получаемое удобрение называется двойным суперфосфатом. Еще одно

фосфорное удобрение с высоким содержанием фосфора - преципитат

CaHPO4·2H2O.

Высококонцентрированные фосфорные удобрения приготавливают на основе

суперфосфорной кислоты - смеси полифосфорных кислот H4P2O7,

H5P3O10, H6P4O13 и др. Эти кислоты образуются при нагреавнии

фосфорной кислоты H3PO4 в вакууме.

При взаимодействии полифосфорных кислот с аммиаком образуются полифосфаты

аммония, которые используются как комплексные азотно-фосфорные удобрения.

Вместе с азотом фосфор входит в состав некоторых других комплексных удобрений,

например аммофоса NH4H2PO4 и диаммофоса (NH4)2HPO4.

Уткин Евгений Валерьевич

СПбРТ, гр. 9В-144

При написании реферата была использована

следующая литература:

1. И.Г. Хомченко ‘Общая химия’, М. ‘Химия’ 1987

2. Г.П. Хомченко ‘Химия для поступающих в ВУЗы’,

М.’Высшая школа’ 1994



(C) 2009