фосфор (phosphorus) p
TRANSCRIPT
Милушка Пршић-професор хемије-мастер
Фосфор (phosphorus) P
Фосфор је доста распрострањен у природи, али само у облику својих једињења. Највише се налази у облику фосфата-соли фосфорне киселине, од којих су најважнији следећи минерали:
фосфорит – Ca₃(РО₄)₂, и разне врсте апатита – у њима се као састојци налазе :
калцијум-флуорид-фосфат, Ca₅F(РО₄)₃, калцијум-хлорид фосфат, Ca₅Cl(РО₄)₃ или калцијум-хидроксид-фосфат, Ca₅(ОН)(РО₄)₃
Напомена: Формуле апатита не морате памтити!
Налажење, добијање и особине
фосфорит
Фосфор спада у биогене елементе, улази у састав протеина биљака, а код животиња улази у састав протеина млека, крви, мозга, нерава итд. У облику фосфата калцијума и магнезијума улази у састав животињских костију. Око 1% масе човечијег тела чини фосфор у облику разних једињења. Коштани пепео садржи скоро 100% Ca₃(РО₄)₂.
Налажење, добијање и особине
коштани пепео
казеин-протеин који улази у састав млека
Велике количине фосфора налазе се у екстрементима (излучевинама) животиња, а нарочито у екстрементима птица. Позната су огромна лежишта ових екстремената на неким острвима Тихог океана под именом гуано. Гуано садржи извесну количину азотних једињења, али се она временом губе услед велике растворљивости, а преостају само фосфорна једињења од којих се добија фосфорит. Гуано се употребљава као вештачко ђубриво.
Налажење, добијање и особине
гуано-острво
Фосфор се највише добија загревањем терцијарног калцијум-фосфата у електричним пећима у присуству кварцног песка и кокса: прво настаје калцијум силикат и фосфор-пентоксид;
2 Ca₃(РО₄)₂ + 6SiO₂ 6CaSiO₃ + Р₄О₁₀
а затим се Р₄О₁₀ редукује угљеником;
Р₄О₁₀ + 10 С Р₄ + 10СО₂
Тако добијене паре фосфора се заједно са СО уводе у комору за ослобађање прашине, у коју се пушта вода у виду росе, при чему се фосфор хвата под водом и прелази у чвсрто стање.
Налажење, добијање и особине
Елементарни фосфор налази се у виду три алотропске модификације, као:
Бели фосфор Црвени фосфор, и Црни фосфор
Бели фосфор
Добија се кондензовањем фосфорних пара. То је чврста кристална супстанца (кристали се састоје од молекула Р₄). Не раствара се у води, веома је реактиван, па се чува под водом. У спрашеном стању пали се на обичној температури у присуству ваздуха, показује способност фосфорисценције-светлуца у мраку! Веома је отрован, летална (смртна) доза за човека износи 0,05-0,1 g. У додиру са кожом ствара ране које веома тешко зарастају, а може настати и опште тровање организма.
Особине фосфора
Црвени фосфор
Врло стабилна модификација фосфора у облику тамноцрвеног праха, знатно мање реактиван од белог фосфора. Пали се тек на температури изнад 400°С. За разлику од белог фосфора, реагује само на повишеним температурама
структура белог фосфора Р₄
фосфорисценција
црвени фосфор
Црни фосфор:
Добија се загревањем белог фосфора на температури од 200° С и притиску од 12,16 МРа. То је тамносива модификација металног сјаја, добро проводи топлоту и електрицитет.
ПРИМЕНА ФОСФОРА:
Елементарни фосфор налази примену у фабрикацији шибица (премаз на кутији за шибице), за израду полупроводника у металургији...
црни фосфор
Са водоником фосфор гради фосфин-РН₃, са кисеоником два оксида - Р₂О₃ (Р₄О₆) и Р₂О₅ (Р₄О₁₀) и две киселине – фосфорасту (фосфитну) – Н₂РНО₃, и фосфорну (фосфатну)- Н₃РО₄.
Фосфин РН₃
Фосфор гради са водоником једињења попут азота; познати су гасовити фосфин-РН₃, и течни дифосфин-Р₂Н₄.
Фосфин се добија дејством топлог, концентрованог раствора КОН на бели фосфор:
4Р + 3КОН + 3Н₂О РН₃ + 3КН₂РО₂
Фосфин је безбојан гас, непријатног мириса на трулу рибу, мало се ратвара у води-најстабилнији је хидрид фосфора.
Једињења фосфора
калијум-хипофосфит
Понаша се као редукционо средство; запаљен у присуству ваздуха сагорева у фосфорну киселину:
РН₃ + 2О₂ Н₃РО₄ Фосфин реагује базно, али слабије базно од
амонијака. У групи, са порастом атомског броја смањује се базност и опада стабилност хидрида елемената групе:
NH₃ - амонијак PH₃ - фосфин AsH₃ - арсин SbH₃ - стибин BiH₃ - бизмутин За разлику од NH₃ који је најстабилнији, BiH₃
постоји свега 20-так минута након наградње!
Једињења фосфора
опада базност
опада стабилност
Фосфор гради са кисеоником неколико оксида, од којих су најважнији: фосфор(III)-оксид – Р₂О₃ (Р₄О₆ - јер се њихови молекули удавајају, односно Р₂О₃ је емпиријска формула, а Р₄О₆ - молекулска из које следи структурна формула) или анхидрид фосфорасте киселине, и фосфор(V)-оксид - Р₂О₅ (Р₄О₁₀) или анхидрид фосфорне киселине.
Р₄О₆ Р₄О₁₀
Једињења фосфораоксиди фосфора
структуре оксида
Фосфор(III)-оксид Р₄О₆
Представља први оксидациони производ фосфора; настаје сагоревањем фосфора при недовољној количини ваздуха на обичној температури:
Р₄ + 3О₂ Р₄О₆ То је бела кристална супстанца слична воску-јако
је отрован, стајањем на ваздуху преводи се у фосфор(V)-оксид:
Р₄О₆ + 2О₂ Р₄О₁₀ Р₄О₆ реагује са хладном водом градећи
фосфорасту киселину чији је анхидрид: Р₄О₆ + 6Н₂О 4Н₂РНО₃
Једињења фосфораоксиди фосфора
Фосфор(V)-оксид Р₄О₁₀
Настаје сагоревањењм фосфора у присуству довољне количлине ваздуха (кисеоника) уз ослобађање велике количине топлоте!
Р₄ + 5О₂ Р₄О ₁₀ То је бела, кристална маса слична снегу-без
мириса, сублимује на 250°С. Једно је од најјачих дехидратационих средстава. Са водом се енергично једини уз издвајање топлоте, зато се употребљава за уклањање и најмање количине воде. Са водом реагује градећи три киселина, чији састав зависи од количине воде коју везује и температуре реакције:
Једињења фосфораоксиди фосфора
Р₄О₁₀ + 2Н₂О 4НРО₃ метафосфорна киселина,
Ова киселина са вишком воде гради ортофосфорну киселину;
НРО₃ + Н₂О Н₃РО₄;
Загревањем Н₃РО₄ може се добити и трећа киселина чији је анхидрид Р₄О₁₀ ;
2Н₃РО₄ Н₄Р₂О₇ + Н₂О
Н₄Р₂О₇ је пирофосфорна киселина
Једињења фосфораоксиди фосфора
Фосфор гради више киселина, а најважније су: фосфораста- Н₂РНО₃, ортофосфорна- Н₃РО₄, метафосфорна-НРО₃ и пирофосфорна- Н₄Р₂О₇
Фосфораста киселина Н₂РНО₃
Може се добити растварањем Р₄О₆ у води, или разлагањем PCl₃ водом или алкохолом:
PCl₃ + 3Н₂О Н₂РНО₃ + 3НCl Фосфораста киселина је безбојна, кристална супстанца, у
води се веома лако раствара, при загревању на 180°С разлаже се на фосфорну киселину и фосфин:
4Н₂РНО₃ 3Н₃РО₄ + РН₃ Фосфораста киселина гради две врсте соли: примарне
фосфите (киселе соли - нпр. NaНРНО₃-натријумхидрогенфосфит ) и секундарне фосфите (неутралне соли - нпр. Na₂РНО ₃ - натријумфосфит )
Једињења фосфоракиселине фосфора
Фосфор гради више киселина, а најважније су: фосфораста- Н₂РНО₃, ортофосфорна- Н₃РО₄, метафосфорна-НРО₃ и пирофосфорна- Н₄Р₂О₇
Фосфораста киселина Н₂РНО₃
Може се добити растварањем Р₄О₆ у води, или разлагањем PCl₃ водом или алкохолом:
PCl₃ + 3Н₂О Н₂РНО₃ + 3НCl Фосфораста киселина је безбојна, кристална супстанца, у
води се веома лако раствара, при загревању на 180°С разлаже се на фосфорну киселину и фосфин:
4Н₂РНО₃ 3Н₃РО₄ + РН₃ Фосфораста киселина гради две врсте соли: примарне
фосфите (киселе соли - нпр. NaНРНО₃-натријумхидрогенфосфит ) и секундарне фосфите (неутралне соли - нпр. Na₂РНО ₃ - натријумфосфит )
Једињења фосфоракиселине фосфора
Фосфорна (ортофосфорна) киселина Н₃РО₄
Најважнија киселина фосфора, у природи се налази у облику својих соли-фосфата-од којих је најзаступљенији калцијум-фосфат Са₃(РО₄)₂, из којег се и добија у индустријске сврхе, дејством H₂SO₄ на фосфат:
Са₃(РО₄)₂ + 3H₂SO₄ 2H₃РO₄ + 3СаSO₄, Добијена киселина се цеђењем издваја од слабо растворног
СаSO₄, а затим испаравањем филтрата. Чиста фосфорна киселина добија се сагоревањем фосфора у
Р₄О₁₀, а затим растварањем истог у води. Анхидрована, чиста фосфорна киселина на обичној
температури је у виду безбојних кристала, а користи се у виду 85-90%-тног раствора. Није отровна, користи се у производњи газираних напитака (“пепси-коле” и “кока-коле”) и у производњи вештачких ђубрива.
Једињења фосфоракиселине фосфора
Фосфорна (ортофосфорна) киселина Н₃РО₄
Фосфорна киселина спада у ред киселина средње јачине, дисосује у три ступња, па гради три врсте соли-две киселе (примарне и секундарне фосфате) и једну неутралну (терцијални фосфат)
H₃РO₄ Н⁺ + Н₂РO₄⁻ примарни фосфиат пр. NaН₂РO₄Н₂ РO₄⁻ Н⁺ + НРO₄²⁻ секундарни фосфат пр. Na₂НРO₄
НРO₄²⁻ Н⁺ + РO₄³⁻ терцијални фосфат пр. Na₃РO₄
Све три соли различито реагују у воденој средини (хидролизују), примарни фосфат-слабо кисело, секундарни фосфат-слабо базно, а терцијални фосфат-веома базно.
Једињења фосфоракиселине фосфора
Фосфорна (ортофосфорна) киселина Н₃РО₄
Фосфорна киселина, односно њене соли, имају велики значај за пољопривреду, користе се као вештачка ђубрива. Међутим, у природи се у највећој количини налазе фосфати у облику фосфорита и апатита, који су нерастворни у води, и тако недоступни биљкама, те се морају прво претворити у водорастворна једињења...
Напомена: детаљније погледајте у презентацији-вештачка ђубрива-фосфорна ђубрива!
Једињења фосфоракиселине фосфора