Kémia absztrakt "foszfor", kémiai válaszok
- A foszfor felfedezése
- Foszfor beszerzése
- A foszfor eloszlása a természetben
- Fizikai tulajdonságok
- Kémiai tulajdonságok
- A foszforatom szerkezete
A hamburgi kereskedő, Hennig Brand, remélve, hogy javítja pénzügyi ügyeit és elkerüli a teljes romlást, úgy döntött, hogy megpróbálja az alkímia szerencséjét. Megpróbálta megtalálni a "filozófus kőjét". amely lehetővé tenné az alapfémek arannyá alakítását. G. Brandu nagyon boldog szappan volt, hogy kísérletet végezzen a vizelettel. Miután szinte szárazon elpárologtatta, Brande a maradék anyagot szénzel és homokkal elhagyta, és visszaverődött, levegő nélkül. Ennek eredményeképpen új anyagot kapott, amely csodálatos tulajdonsággal rendelkezik - a sötétben ragyogni.
Így 1669-ben felfedezték a foszfort, ami rendkívül fontos szerepet játszik az élő természetben.
G. Brand nem volt lassú, hogy kihasználja az új anyag szokatlan tulajdonságát, és a nemes emberek számára fényes foszfort mutatott ki meglehetősen magas jutalomért. Minden, ami érintkezésbe került a foszforral, meggyújtotta a képességét. G. Brand ügyesen használta a tudósok és a nagyközönség nagy érdeklődését a foszfor számára, és olyan áron kezdte eladni, amely meghaladta az arany értékét. A márka a legszigorúbb titokban tartotta a foszfor megszerzésének módját. Egyik alkímista sem tudott behatolni laboratóriumába, ezért sokan lázasan kezdtek különböző kísérleteket tenni, és megpróbálták feloldani az izzó anyag megszerzésének módját.
Hamarosan a "hideg tűz" elkészítésének receptje I. Kunkel és K. Kirchmeir ismertté vált, 1680-ban pedig a híres R. Boyle vegyész fedezte fel Angliában a foszfor megszerzésének titkát. Boyle halála után a tanítványa, a német A. Hankwitz, javítva a foszfor megszerzésének módját, megalapozta termelését. Érdekes, hogy A. Gankvits hosszú évekig élt foszforral és nagyon veszélyes kísérletekkel együtt. Három fia és mindazok, akik részt vettek a foszfor korai történetéhez kapcsolódó munkákban.
A foszfor árát I. Kunkel és R. Boyle felfedezése óta gyorsan elkezdett esni, és végül a felfedezők örökösei megismerkedtek azzal a titokkal, hogy 10 féle foszfort kapnak.
Az iparban a foszfor Ca3 (PO4) 2 kalcium-foszfátból származik. Foszforitokból és fluorapatitokból izolálódik. Az előállítási eljárás a Ca 3 (PO 4) 2 foszforra történő redukcióján alapul.
A foszforvegyületek redukáló szereként kokszot (szén) használnak. A kötődési kalcium vegyületek a reakció-rendszerhez adunk kvarchomok SiO 2. Az eljárást hajtjuk végre az elektromos kemencék (említett gyártás elektrotermikus). A reakció az alábbi egyenlet szerint folytatódik:
2Ca3 (PO4) 2 + 6Si02 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO
A reakciótermék fehér foszfor. A szennyezések jelenlétének köszönhetően a technikai foszfor sárga, ezért az iparban sárga foszfor.
A foszfor eloszlása a természetben
Számos nagy felfedezés van a kémia történetében a foszforral. Azonban csak egy évszázaddal a foszfor felfedezése után a kereskedelem világából és a tudomány világában profitált. Csak egy esemény ebben a hosszú időtartamban tulajdonítható a valódi tudománynak, és 1715-ben társult, amikor Gensing felfedezte az agyszövetben lévő foszfort. Ez később a "Foszfor nélkül nincs gondolat".
Yu Gang 1769-ben megtalálták a foszfor a csontokban, és két évvel később a híres svéd kémikus K. Scheele azt mutatta, hogy a csontok főleg a kalcium-foszfát, és eljárás előállítására foszfor a hamu előállított elégetése során a csontok.
A foszfor mennyisége nem alacsonyabb a nitrogénnél. Részt vesz az anyagok nagy természetes ciklusában, és ha nem lenne foszfor, a növény és az állati világ teljesen más lenne. A foszfor azonban nem természetes körülmények között fordul elő, és csak a földkéreg tömegének 0,08% -át teszi ki. A terjesztés mellett más elemek között tizenharmadik helyet foglal el. Érdekes megjegyezni, hogy az emberi szervezetben a foszfor körülbelül 1,16%. Ezek közül 2/3 a csontszövetet, az izom 0,25% -át, az idegszövet esetében pedig 0,4% -ot jelent.
Foszfor megtalálható a természetben csak formájában a foszforsav sói, elsősorban foszforitot 3 Ca 3 (PO 4) 2 * Ca (OH) 2, és 3-apatit Ca 3 (PO 4) 2 * Ca (F. Cl) 2. Csak néhány mező talált vas-foszfátokat vivianit (kék vasérc) Fe 3 (PO 4) 2 * 8 H 2 O. alumínium, például wavellite 3 Al 2 O 3 * 2 P 2 O 5 * 12 H 2 O. és a ritka földfémek. A foszforsav vegyületek a növényi és állati organizmusok lényeges részét képezik. Része a foszforsav kapcsolódik őket formájában a szerves vegyületek, mint például a tojássárgája és az agy anyag - formájában lecitin.
A foszfor ritkán nagy mennyiségben megtalálható, és egészében eloszlatott elemeknek tulajdonítható. Szabad formában nem található a természetben, mivel könnyen oxidálódik, de számos ásványi anyagban megtalálható. Ezek közül a legfontosabb a fluorapatit, a hidroxiapatit, a foszforit. Vavianit, monazit, ambligonit, trifilit és teljesen korlátozott mennyiségű xenotit és torburnit ritkábban fordul elő.
Ami a foszfortartalmú ásványi anyagokat illeti, azokat primer és másodlagos részekre osztják. Az elsődlegesek közül a leggyakoribb a apatit, főleg magmatikus eredetű kőzetek. Az apatit kémiai összetétele a kalcium-foszfát, amely bizonyos mennyiségű fluoridot és kalcium-kloridot tartalmaz. Ez határozza meg a fluorapatit és a klorapatit ásványi anyagait. Ezek általában 5-36% P 2 O 5-t tartalmaznak. Általában ezek az ásványi anyagok a legtöbb esetben megtalálhatók a magma zónában, de ritkán találhatók azokon a helyeken, ahol a jeges kőzetek érintkeznek az üledékes kőzetekkel. Az ismert foszfátlerakódások közül Norvégia és Brazília a legjelentősebb.
A foszfin és a difoszfin természetüknél fogva ritkán fordul elő, és gyakran foglalkozni kell a foszforvegyületekkel, például a foszforitokkal. A foszforitok - a szerves foszfátok különösen fontos szerepet játszanak a mezőgazdaságban. A csendes-óceáni szigetek, Chile és Peru, ezek által alkotott madárürülék - a guanó, amely a feltételek egy száraz éghajlat felhalmozódik réteg erős, gyakran meghaladja a száz méter. A foszforitok kialakulása összefügghet geológiai katasztrófákkal is,
például a jégkorszakkal, amikor az állatok halála súlyos természetű volt. Hasonló folyamatok lehetségesek és az óceánban a tengeri állatvilág tömeghalálában. A szerves maradványokból származó foszfor részlegesen asszimilálódik a növényeknél, de alapvetően vízben oldódik, ásványi formákba kerül. A tengervíz meglehetősen nagy mennyiségben tartalmaz foszfátokat - 100-200 mg / m3 3. Bizonyos kémiai változások esetén a foszfátok kicsapódhatnak és felhalmozódhatnak az alján. És amikor a tengerfenék bizonyos geológiai időszakokban emelkedik, a foszforiták lerakódása a földön található. Hasonlóképpen, a kazahsztáni Kara-Tau közelében egy nagy belföldi foszforit-lerakódás foszforit képződhet. A külvárosokban vannak foszforok.
A foszfor számos módosításban létezik. A foszfor "sokfélesége" azonban három fő típusra korlátozható: fehér, piros és fekete.
Fehér foszfort állítunk elő szilárd állapotban a foszforgőz gyors hűtésével; sűrűsége 1,83 g / cm3. A fehér foszfor fúziós hője 0,6 kcal. és a párolgási hő 12 kcal (per mol P4). A tiszta formában a fehér foszfor teljesen színtelen és átlátszó; Ezt általában pálcikákon értékesítik, amelyek könnyen vághatók késsel. Ezt a műveletet víz alatt kell elvégezni (lehetőleg 20-25 ° C-on), mivel a levegőben való levágáskor a foszfor meggyulladhat a súrlódástól. A hideg, fehér foszfor törékeny, de 15 ° C feletti hőmérsékleten puha.
A levegőben a fehér foszfor nagyon gyorsan oxidálódik és sötétben ragyog. Ezért a "foszfor" megnevezés, amely a görög fordításban "fényt hordoz". Még alacsony fűtéssel is, amelyhez egyszerű súrlódás elegendő, a foszfor meggyullad és ég, nagy mennyiségű hőt bocsát ki. Sárgásfehér lángot éget, pentoxidot képezve: 2 P + 5/2 O 2 = P 2 O 5 + 370 kcal. A foszfor a levegőben is meggyulladhat az oxidáció során felszabaduló hő hatására. A fehér foszfor oxidációtól való védelme érdekében vízben tárolják. A vízben a fehér foszfor oldhatatlan; könnyen oldódik szén-diszulfidban. A szén-diszulfid oldhatósága rendkívül magas (rendes körülmények között 10: 1 arányban).
A fehér foszfor erős méreg. 0,1 g adag halálos az ember számára.
Ha a fehér foszforot hosszú ideig melegítjük levegő nélkül 250-300 ° C-os hőmérsékleten, akkor egy másik foszfor kölcsönhatássá válik, pirospiros színnel és vörös foszforral. Ugyanaz az átalakulás történik, de csak nagyon lassan, a fény hatása alatt.
Piros foszfor tulajdonságai nagyon különböznek, fehér: ő lassan oxidálódik a levegőn, izzik a sötétben, megvilágított csak akkor, ha a hőmérséklet 260 ° C, nem oldódik szén-diszulfid és a nem-mérgező. vörösfoszfor sűrűsége 2,0-2,4 g / cm 3. A változó sűrűség értéket kondicionált az a tény, hogy a vörös foszfor áll több formában.
Erős melegítéssel a piros foszfor olvadása nélkül elpárolog (szublimálva). Amikor a gőz lehűl, fehér foszfor keletkezik.
A fekete foszfor fehér színű, 200-220 ° C-ra melegítve nagyon nagy nyomás alatt. Úgy néz ki, mint a grafit megjelenésében, zsíros az érintés, és nehezebb, mint a többi módosítás; sűrűsége 2,7 g / m 3. A fekete foszfor félvezető vezetőképességű (0,33 V sávú résszel). 18 ezer atm nyomás alatt. A fekete foszfor kb. 1000 o C-on olvad, és nyomás alatt csak az 550 o C feletti pára válik ibolyára.
1. A foszfor hidrogénnel és halogénekkel való kombinációja. Mivel a hidrogén-gáz foszfor-formák foszfin vagy foszfin, PH 3. Ez beszerezhető forralással a fehér foszfor egy lúgos oldattal, vagy a fellépés sósav kalcium-foszfid Ca 3 P 2.
A foszforatom szerkezete
A foszforatom külső elektronrétegének szerkezete 3 s 2 p 3
Egy atom ionizációs energiája, eV 10.49.
Relatív elektronegativitás 2.2.
A foszfor atomjának töltése +15 (+15 P)
Az atom sugara, nm 0,13