Es gibt drei Klassen komplexer anorganischer Verbindungen: Oxide, Hydroxide (einschließlich Säuren und Basen) und Salze. Viele Metalle und Nichtmetalle können Oxide und Hydroxide bilden und auch Bestandteil von Säurerückständen sein. Phosphor ist also im Säurerest PO4 enth alten. Es gibt verschiedene Arten von Phosphoroxid. Dementsprechend gibt es verschiedene Hydroxide davon, die aus diesen Oxiden gebildet werden. Das höchste Phosphorhydroxid ist Phosphorsäure. In diesem Artikel werden wir die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieses Elements und seiner Verbindungen betrachten sowie über seine Verbreitung in der Natur und andere interessante Fakten sprechen.
Physikalische Eigenschaften von Phosphor
Es kann in verschiedenen Variationen existieren. Phosphor ist eine Substanz, die aus einem chemischen Element besteht. Seine Atome verbinden sich nicht zu Molekülen. Die Formel für Phosphor ist P. Dieses Element kann jedoch je nach Struktur des Kristallgitters in Form von drei Substanzen vorliegen.
Der häufigste ist weißer Phosphor - er hat eine wachsartige Struktur und eine hohe Toxizität. Der Schmelzpunkt dieser Substanz beträgt vierundvierzig Grad Celsius und der Siedepunkt zweihundertachtzig Grad. Bei gegebener ReibungMaterial entzündet es sich sehr schnell, also schneiden sie es nur, indem sie es in eine aquatische Umgebung bringen. Wenn Sie es lange bei einer Temperatur von zweihundertfünfzig Grad Celsius erhitzen, verwandelt es sich in roten Phosphor. Diese Substanz liegt in Form eines braunroten Pulvers vor. Roter Phosphor ist im Gegensatz zu weißem nicht giftig.
Die stabilste Existenzform dieses Elements kann als schwarzer Phosphor bezeichnet werden, der durch einige äußere Merkmale dem Metall ähnlich ist: er hat einen besonderen Glanz, eine hohe Härte, elektrische und thermische Leitfähigkeit.
Aus chemischer Sicht
Phosphor ist ein chemisches Element aus der fünften Gruppe und dritten Periode des Periodensystems. Daraus können wir schließen, dass seine Wertigkeit fünf ist. Außerdem ist aus dem Periodensystem ersichtlich, dass das Element Phosphor eine Atommasse von einunddreißig Gramm pro Mol hat. Das bedeutet, dass 1 Mol einer Substanz 31 Gramm wiegt. Unter Berücksichtigung der chemischen Eigenschaften von Phosphor werden wir über seine Reaktionen mit einfachen sowie komplexen Verbindungen sprechen.
Wechselwirkung mit einfachen Substanzen
Das erste, worauf Sie achten müssen, ist die Oxidation von Phosphor. Dies ist seine Reaktion mit Sauerstoff. Als Ergebnis können zwei verschiedene Substanzen gebildet werden - alles hängt von den Anteilen dieser Komponenten ab.
Die erste Option - vier Mol Phosphor und drei Mol Sauerstoff bilden zwei Mol Phosphortrioxid. Eine solche chemische Wechselwirkung kann wie folgt geschrieben werdenGleichung: 4P + 3O2=2P2O3.
Die zweite Möglichkeit ist die Bildung von vier Mol Phosphor und fünf Mol Sauerstoff, zwei Mol Phosphorpentoxid. Diese Reaktion kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden:
Bei beiden chemischen Reaktionen wird viel Licht freigesetzt. Darüber hinaus kann Phosphor mit so einfachen Substanzen wie Metallen, Halogenen (Fluor, Jod, Brom, Chlor) und Schwefel interagieren. Dieses chemische Element kann sowohl reduzierende als auch oxidierende Eigenschaften aufweisen. Ein Beispiel für Wechselwirkungen mit Halogenen ist die Chlorierung. Sie erfolgt in zwei Etappen. Die erste ist die Bildung von zwei Mol Phosphortrichlorat aus zwei Mol des betreffenden Nichtmetalls und drei Mol Chlor. Diese Wechselwirkung kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: 2P +3Cl2=2PCl3.
Die zweite Stufe dieses Prozesses ist die Addition von Chloratomen an das bereits erh altene Phosphortrichlorat. So entsteht bei Zugabe des gleichen Volumens Chlor zu einem Mol des letzteren ein Mol Phosphorpentachlorat. Wir schreiben die Gleichung für diese Reaktion wie folgt: PCl3 + Cl2=PCl5.
Die Gesetzmäßigkeiten der Wechselwirkung von Phosphor mit Metallen lassen sich an diesem Beispiel erkennen. Wenn wir drei Mol Kalium und ein Mol Phosphor nehmen, erh alten wir ein Mol Kaliumphosphid. Ein solcher Prozess kann mit folgender Reaktionsgleichung geschrieben werden: 3K + P=K3R.
Interaktion mitkomplexe Substanzen
Zu den komplexen chemischen Verbindungen, mit denen Phosphor reagieren kann, gehören Säuren und Salze. Lassen Sie uns der Reihe nach die Merkmale des Kontakts des betrachteten Elements mit diesen Gruppen von Chemikalien beschreiben.
Phosphor und Säuren
Unter allen anderen sticht das Zusammenspiel von Phosphor und Salpetersäure hervor. Um diese Art von Reaktion durchzuführen, müssen die folgenden Komponenten verwendet werden: Phosphor in einer Menge von drei Mol, fünf Mol Salpetersäure und auch Wasser - zwei Mol. Als Ergebnis einer solchen chemischen Wechselwirkung erh alten wir folgende Produkte: Phosphorsäure und Stickoxide. Die Gleichung für diese Reaktion wird wie folgt geschrieben: 4 + 5NO.
Phosphor und Salze
Diese Art der chemischen Wechselwirkung kann am Beispiel der Reaktion des betrachteten Nichtmetalls mit Cuprumsulfat betrachtet werden. Um dieses Verfahren durchzuführen, müssen zwei Mol Phosphor, fünf Mol Kupfersulfat und acht Mol Wasser verwendet werden. Durch das Zusammenwirken dieser Substanzen erh alten wir die folgenden chemischen Verbindungen: Sulfatsäure in einer Menge von fünf Mol, reines Kupfer - die gleiche Menge und Phosphorsäure - zwei Mol. Dieser Prozess kann in Form der folgenden Gleichung geschrieben werden: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Bekomme dieses Nichtmetall
In der Industrie wird der betreffende Stoff aus einer chemischen Verbindung wie Calciumphosphat gewonnen. DafürFolgende chemische Reaktion wird durchgeführt: Das angegebene Salz wird mit Sand (Siliziumoxid) und Kohlenstoff im Molverhältnis 1:3:5 gemischt, wodurch Calciumsilikat, Phosphor und Tschadgas im Molverhältnis 3 erh alten werden:2:5.
Phosphorverbindungen und ihre Eigenschaften
Die häufigste der Verbindungen des betrachteten Nichtmetalls ist Phosphorhydroxid. Es kann je nach dem Oxid, aus dem es gebildet wird, von mehreren Arten sein. Phosphorhydroxid kann durch Durchführung einer chemischen Reaktion zwischen seinem Oxid und Wasser erh alten werden. Aufgrund dieser Reaktionen werden verschiedene Arten von Substanzen gebildet. So kann Hydroxid (3) aus Trioxid und Phosphorhydroxid (5) aus Pentoxid erh alten werden. Diese Substanzen haben saure Eigenschaften und können ihrerseits mit Metallen, Salzen, Basen usw. reagieren.
Das höchste Phosphorhydroxid ist Phosphorsäure. Es ist sauerstoffreich und tribasisch. Seine Formel ist H3PO4.
Grundlegende chemische Eigenschaften
Phosphorhydroxid, dessen Formel oben angegeben ist, kann sowohl mit einfachen als auch mit komplexen Substanzen reagieren. Sehen wir uns diese Prozesse genauer an.
Reaktionen von Phosphorsäure mit Metallen
Wie andere chemische Verbindungen dieser Klasse kann Phosphorhydroxid mit Metallen interagieren. Bei diesem Vorgang findet eine Verdrängungsreaktion statt, bei der Metallatome Wasserstoffatome verdrängen und dabei Salz und Wasserstoff bilden, der als unangenehm riechendes Gas an die Luft abgegeben wird. Damit diese Reaktionrealisiert werden könnte, müsste das Metall in der elektrochemischen Aktivitätsreihe links vom Wasserstoff stehen. Das heißt, Substanzen wie Kupfer, Silber und ähnliche können nicht mit Phosphorsäure reagieren, da sie aufgrund ihrer geringen chemischen Aktivität keine Wasserstoffatome aus ihren Verbindungen verdrängen können.
Nehmen Sie Aluminium als Beispiel. Wenn zwei Mol dieses Elements zu zwei Mol Phosphorhydroxid hinzugefügt werden, erh alten wir Aluminiumphosphat und Wasserstoff in einer Menge von 2 bzw. 3 Mol. Die Gleichung für diese Reaktion wird wie folgt geschrieben: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interaktion mit Basen
Phosphorhydroxid kann wie viele andere Säuren chemische Reaktionen mit Basen eingehen. Solche Prozesse nennt man Austauschreaktionen. Als Ergebnis wird ein neues Hydroxid sowie eine neue Säure gebildet. Solche Reaktionen können nur stattfinden, wenn eines der entstehenden Produkte wasserunlöslich ist, also ausfällt, gasförmig verdampft, Wasser oder ein sehr schwacher Elektrolyt ist.
Phosphorsäure und Salze
Auch in diesem Fall findet eine Austauschreaktion statt. Als Ergebnis können Sie eine neue Säure und ein neues Salz erh alten. Damit eine solche Reaktion stattfinden kann, muss auch die oben beschriebene Regel beachtet werden.
Verwendung von Phosphor und seinen Verbindungen in der Industrie
Zunächst werden die Verbindungen dieses chemischen Elements verwendetHerstellung einer Mischung, die auf die Seitenfläche von Streichholzschachteln aufgetragen wird. Auch die Streichholzköpfe selbst werden mit einer phosphorh altigen Mischung behandelt.
Das Pentoxid des betrachteten Nichtmetalls findet breite Anwendung als Gastrockner. Es wird auch in der chemischen Industrie verwendet, um Phosphorhydroxid zu erh alten, dessen Formel und Eigenschaften oben diskutiert wurden. Außerdem wird es bei der Herstellung von Glas verwendet.
Phosphorhydroxid wird auch in vielen Industrien verwendet. Zunächst wird es bei der Herstellung von Düngemitteln verwendet. Das liegt daran, dass Phosphor für Pflanzen einfach lebensnotwendig ist. Daher gibt es eine Reihe verschiedener Düngemittel, die auf Basis der Verbindung des betreffenden Nichtmetalls hergestellt werden. Für diese Zwecke werden Substanzen wie Calciumphosphat verwendet. Salz wird in gemahlener Form als Dünger verwendet. Außerdem werden dafür gewöhnliches und doppeltes Superphosphat verwendet. Ammophos und Nitroammophos können auch als Dünger dienen. Zusätzlich zu all dem Obigen werden Salze oder Phosphorhydroxid als Reagenz verwendet, um das Vorhandensein von Silberverbindungen in einer Lösung zu bestimmen. Also wird der Lösung eine Substanz zugesetzt, die den Säurerest PO4 enthält. Enthält letzteres Salze oder Silberhydroxid, bildet sich ein sattgelber Niederschlag. Dies ist Argentumphosphat, das die folgende chemische Formel hat: AgNO3.
Struktur des Phosphoratoms
Wie Sie wissen, bestehen alle Atome aus einem Atomkern und rotierenden ElektronenUm ihn herum. Der Kern enthält Protonen und Neutronen. Elektronen haben eine negative Ladung, Protonen haben eine positive Ladung und Neutronen haben eine Nullladung. Die Seriennummer von Phosphor im Periodensystem ist fünfzehn. Daraus können wir schließen, dass sein Kern fünfzehn Protonen enthält. Wenn das Atom neutral und kein Ion ist, dann gibt es genauso viele Elektronen wie Protonen. Das heißt, im Fall von Phosphor gibt es fünfzehn davon.
Wenn eines der Elektronen seine Umlaufbahn verlässt, verwandelt sich das Atom in ein positiv geladenes Ion, also ein Kation. Fügt sich ein Elektron hinzu, entsteht ein negativ geladenes Ion – ein Anion.
Im Periodensystem der chemischen Elemente sieht man, dass Phosphor zur dritten Periode gehört. Daraus ist ersichtlich, dass es drei Bahnen um den Kern gibt, auf denen Elektronen gleichmäßig verteilt sind. Der erste hat zwei, der zweite acht und der dritte fünf.
Vorkommen in der Natur
Der Massenanteil von Phosphor in der Erdkruste beträgt 0,08 %. Es ist kein sehr häufiges chemisches Element in der Natur. Es gibt jedoch eine ganze Gruppe von Mineralien, die Phosphor enth alten. Dies sind Apatite sowie Phosphorite. Die häufigste der ersten Gruppe ist Fluorapatit. Seine chemische Formel lautet wie folgt: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Es ist in transparenten, grünen und türkisfarbenen Farbtönen erhältlich. Unter den Phosphoriten ist Calciumphosphat das häufigste mit der folgenden chemischen Formel: Ca3(PO4)2. Außerdem Phosphorverbindungenkommen in den Geweben verschiedener lebender Organismen vor.
Die Rolle von Phosphor und seinen Verbindungen in der Natur und im Körper
Dieses chemische Element ist sehr wichtig für die normale Funktion fast aller Organe und ihrer Systeme. Erstens ist ohne sie das reibungslose Funktionieren der Nieren unmöglich. Dieses Element ist an den Stoffwechselprozessen des Körpers beteiligt. Es fördert auch die schnelle Regeneration des Gewebes. Ohne ihn können manche Vitamine einfach nicht für den Körper aktiviert werden – daher wird Phosphor oft als zusätzlicher Bestandteil fast allen Vitaminpräparaten zugesetzt. Darüber hinaus ist es eines der chemischen Elemente, die die normale Funktion des Herzens gewährleisten. Er ist zusätzlich zu all dem oben Genannten am Prozess der Zellteilung beteiligt, sodass das Leben auf der Erde ohne dieses Mikroelement unmöglich ist.
Die Regulierung des Wasser-Salz-Gleichgewichts ist eine weitere Funktion, die die in diesem Artikel betrachteten Verbindungen der Nichtmetalle im Körper erfüllen. Darüber hinaus ist es einer der Hauptbestandteile von Knochen- und Muskelgewebe. Ein großer Prozentsatz davon befindet sich auch in den Zähnen. Erwähnenswert ist unter anderem auch, dass Phosphor an der Sicherstellung der normalen Funktion des Nervensystems beteiligt ist. Die Symptome eines Mangels des betreffenden Spurenelements im Körper sind wie folgt: erhöhte Müdigkeit, geringe Leistungsfähigkeit, Funktionsstörungen des Nervensystems (Neurose, Hysterie usw.), zu häufige Erkältungen, Erschöpfung des Herzmuskels, Schmerzen in den Knochen und Muskeln, sehr geringer Appetit. Um ein solches Phänomen wie Phosphormangel im Körper zu vermeiden, müssen Sie es wissenwelche Lebensmittel es enth alten.
Zunächst einmal sollte Fisch unter den Lebensmitteln herausgegriffen werden, die reich an dem betrachteten chemischen Element sind. Eine besonders hohe Phosphorkonzentration wird bei Arten wie Stör, Makrele, Stöcker, Thunfisch, Sardine, Lodde, Seelachs, Stint beobachtet. Darüber hinaus kommt das in diesem Artikel besprochene Spurenelement in Krabbenfleisch, Garnelen sowie in Milchprodukten wie Hüttenkäse, Schmelzkäse und Käse vor.
Schlussfolgerungen
Phosphor, obwohl kein sehr verbreitetes chemisches Element auf dem Planeten, ist sowohl aus industrieller als auch aus biologischer Sicht von großer Bedeutung. Er und seine Verbindungen, insbesondere Phosphorhydroxid, werden bei der Herstellung verschiedener Arten von Produkten verwendet. Der Artikel beschrieb auch die Eigenschaften von Phosphorhydroxid (Phosphorsäure) und die Merkmale seiner Wechselwirkung mit Metallen, Basen und Salzen.
