Fósforo. propriedades do fósforo. O uso de fósforo. Fósforo branco, vermelho e preto - características e aplicações

Fósforo (do grego phosphoros - luminífero; lat. Fósforo) - um elemento sistema periódico elementos químicos tabela periódica, um dos elementos mais comuns crosta terrestre, seu conteúdo é 0,08-0,09% de sua massa. Concentração em água do mar 0,07 mg/l. Não é encontrado no estado livre devido à sua alta atividade química. Forma cerca de 190 minerais, sendo os mais importantes a apatita Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl,OH), fosforita Ca 3 (PO 4) 2 e outros. O fósforo é encontrado em todas as partes plantas verdes, ainda mais em frutas e sementes (ver fosfolipídios). Contido nos tecidos animais, faz parte das proteínas e outros compostos orgânicos essenciais (ATP, DNA), é um elemento da vida.

História

O fósforo foi descoberto pelo alquimista de Hamburgo Hennig Brand em 1669. Como outros alquimistas, Brand tentou encontrar Pedra filosofal, mas recebeu uma substância luminosa. Brand se concentrou em experimentos com urina humana, pois acreditava que ela, por ter uma cor dourada, pode conter ouro ou algo necessário para a mineração. Inicialmente, seu método consistia no fato de que no início a urina ficava sedimentada por vários dias até desaparecer. Fedor e depois fervido a um estado pegajoso. Ao aquecer esta pasta para temperaturas altas e trazendo o aparecimento de bolhas, esperava que, quando condensadas, contivessem ouro. Após várias horas de fervura intensa, foram obtidos grãos de uma substância branca semelhante à cera, que ardeu com muito brilho e, além disso, tremeluziu no escuro. A marca chamou esta substância de fósforo mirabilis (lat. "portador de luz milagroso"). A descoberta do fósforo por Brand foi a primeira descoberta de um novo elemento desde a antiguidade.
Um pouco mais tarde, o fósforo foi obtido por outro químico alemão, Johann Kunkel.
Independentemente de Brand e Kunkel, o fósforo foi obtido por R. Boyle, que o descreveu no artigo “Método de preparação do fósforo a partir da urina humana”, datado de 14 de outubro de 1680 e publicado em 1693.
Um método melhorado para obter fósforo foi publicado em 1743 por Andreas Marggraf.
Há evidências de que os alquimistas árabes conseguiram obter fósforo no século XII.
O fato de o fósforo ser uma substância simples foi comprovado por Lavoisier.

origem do nome

Em 1669, Henning Brand, ao aquecer a mistura areia Branca e a urina evaporada recebia uma substância que brilhava no escuro, primeiramente chamada de "fogo frio". O nome secundário "fósforo" vem das palavras gregas "φῶς" - luz e "φέρω" - eu carrego. NO mitologia grega antiga o nome Phosphorus (ou Eosphorus, outro grego Φωσφόρος) foi usado pelo guardião da Estrela da Manhã.

Recibo

O fósforo é obtido a partir de apatitas ou fosforitos como resultado da interação com coque e sílica a uma temperatura de 1600 ° C:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2 → P4 + 10CO + 6CaSiO 3 .

O vapor de fósforo branco resultante condensa no receptor sob a água. Em vez de fosforitos, outros compostos podem ser reduzidos, por exemplo, ácido metafosfórico:
4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO.

Propriedades físicas

O fósforo elementar em condições normais representa várias modificações alotrópicas estáveis; O problema da alotropia do fósforo é complexo e não totalmente resolvido. Normalmente existem quatro modificações de uma substância simples - fósforo branco, vermelho, preto e metálico. Às vezes, eles também são chamados de modificações alotrópicas principais, o que implica que todas as outras são uma variedade dessas quatro. Em condições normais, existem apenas três modificações alotrópicas do fósforo e, em condições de pressões ultra-altas, também existe uma forma metálica. Todas as modificações diferem em cor, densidade e outros características físicas; há uma tendência notável a uma diminuição acentuada da atividade química durante a transição do fósforo branco para o metálico e um aumento nas propriedades metálicas.

Propriedades quimicas

A atividade química do fósforo é muito maior do que a do nitrogênio. Propriedades quimicas O fósforo é amplamente determinado por sua modificação alotrópica. Fósforo branco muito ativo, no processo de transição para o fósforo vermelho e preto, a atividade química diminui acentuadamente. O fósforo branco brilha no escuro no ar, o brilho é devido à oxidação do vapor de fósforo em óxidos mais baixos.
No estado líquido e dissolvido, bem como em vapores de até 800 ° C, o fósforo consiste em moléculas P 4. Quando aquecido acima de 800 ° C, as moléculas se dissociam: P 4 \u003d 2P 2. Em temperaturas acima de 2000 ° C, as moléculas se quebram em átomos.

Tudo sobre Fósforo Vermelho

FÓSFORO(do grego phosphoros - luminífero; lat. Phosphorus) - um dos elementos mais comuns da crosta terrestre, localizado no 3º período, no 5º grupo do subgrupo principal. Seu conteúdo é de 0,08-0,09% de sua massa. A concentração na água do mar é de 0,07 mg/l. Não é encontrado no estado livre devido à sua alta atividade química. Forma cerca de 190 minerais, sendo os mais importantes a apatita Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), fosforita Ca3(PO4)2 e outros. O fósforo é encontrado em todas as partes das plantas verdes, e ainda mais em frutas e sementes. Contido nos tecidos animais, faz parte das proteínas e outros compostos orgânicos essenciais (ATP, DNA), é um elemento da vida.

História

Fósforo descoberto pelo alquimista de Hamburgo Hennig Brand em 1669. Como outros alquimistas, Brand tentou encontrar a pedra filosofal, mas recebeu uma substância luminosa. Brand se concentrou em experimentos com urina humana, pois acreditava que ela, por ter uma cor dourada, pode conter ouro ou algo necessário para a mineração. Inicialmente, seu método consistia no fato de que a princípio a urina era sedimentada por vários dias até que o odor desagradável desaparecesse e depois fervia até um estado pegajoso. Ao aquecer essa pasta a altas temperaturas e levá-la ao aparecimento de bolhas, ele esperava que, quando condensadas, elas contivessem ouro. Após várias horas de fervura intensa, foram obtidos grãos de uma substância branca semelhante à cera, que ardeu com muito brilho e, além disso, tremeluziu no escuro. A marca chamou esta substância de fósforo mirabilis (lat. "portador de luz milagroso"). A descoberta do fósforo por Brand foi a primeira descoberta de um novo elemento desde a antiguidade.

Um pouco mais tarde, o fósforo foi obtido por outro químico alemão, Johann Kunkel.

Independentemente de Brand e Kunkel, o fósforo foi obtido por R. Boyle, que o descreveu no artigo “Método de preparação do fósforo a partir da urina humana”, datado de 14 de outubro de 1680 e publicado em 1693.

Um método melhorado para obter fósforo foi publicado em 1743 por Andreas Marggraf.

Há evidências de que os alquimistas árabes conseguiram obter fósforo no século XII.

O fato de o fósforo ser uma substância simples foi comprovado por Lavoisier.

Origem do nome

Em 1669, Henning Brand, aquecendo uma mistura de areia branca e urina evaporada, obteve uma substância que brilhava no escuro, primeiramente chamada de "fogo frio". O nome secundário "fósforo" vem das palavras gregas "φῶς" - luz e "φέρω" - eu carrego. Na mitologia grega antiga, o nome Phosphorus (ou Eosphorus, outro grego Φωσφόρος) era usado pelo guardião da Estrela da Manhã.

Obtendo fósforo

Fósforo obtido a partir de apatita ou fosforita como resultado da interação com coque e sílica a uma temperatura de 1600 ° C:

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

O vapor de fósforo branco resultante condensa no receptor sob a água. Em vez de fosforitos, outros compostos podem ser reduzidos, por exemplo, ácido metafosfórico:

4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO

Propriedades físicas

Elementar fósforo em condições normais, representa várias modificações alotrópicas estáveis; O problema da alotropia do fósforo é complexo e não totalmente resolvido. Normalmente, distinguem-se quatro modificações de uma substância simples - fósforo branco, vermelho, preto e metálico. Às vezes, eles também são chamados de modificações alotrópicas principais, o que implica que todas as outras são uma variedade dessas quatro. Em condições normais, existem apenas três modificações alotrópicas do fósforo e, em condições de pressões ultra-altas, também existe uma forma metálica. Todas as modificações diferem em cor, densidade e outras características físicas; há uma tendência notável a uma diminuição acentuada da atividade química durante a transição do fósforo branco para o metálico e um aumento nas propriedades metálicas.

Fósforo Vermelho

Fósforo Vermelho, também chamado de fósforo violeta, é uma modificação termodinamicamente mais estável do fósforo elementar. Foi obtido pela primeira vez em 1847 na Suécia pelo químico austríaco A. Schrötter aquecendo fósforo branco a 500 ° C na atmosfera monóxido de carbono(CO) em uma ampola de vidro selada.

O fósforo vermelho tem a fórmula Pn e é um polímero com estrutura complexa. Dependendo do método de produção e do grau de esmagamento do fósforo vermelho, possui tons de vermelho-púrpura a violeta e, no estado fundido, possui um brilho metálico roxo escuro com tonalidade de cobre. A atividade química do fósforo vermelho é muito menor que a do branco; tem uma solubilidade excepcionalmente baixa. É possível dissolver o fósforo vermelho apenas em certos metais fundidos (chumbo e bismuto), que às vezes é usado para obter grandes cristais dele. Assim, por exemplo, o físico-químico alemão I. V. Gittorf em 1865 pela primeira vez recebeu cristais perfeitamente construídos, mas pequenos (fósforo de Gittorf). Red Phosphorus não se inflama espontaneamente no ar, até uma temperatura de 240-250 ° C (ao mudar para uniforme branco durante a sublimação), mas se auto-inflame por fricção ou impacto, falta completamente o fenômeno da quimioluminescência. Insolúvel em água, bem como em benzeno, dissulfeto de carbono e outros, solúvel em tribrometo de fósforo. Na temperatura de sublimação, o fósforo vermelho é convertido em vapor, após o resfriamento do qual se forma principalmente o fósforo branco.

Virulência Fósforo Vermelho milhares de vezes menos que o branco, por isso é usado muito mais amplamente, por exemplo, na produção de fósforos (a superfície da grade das caixas é revestida com uma composição à base de fósforo vermelho)

A composição de "TERKI"

Fósforo Vermelho	30,8 %
Antimônio Trissulfur	41,8 %
Ferro Mínimo	12,8 %
Giz	2,6 %
Zinco caiado	1,5 %
Terra de vidro	3,8 %
Cola Osso	6,7 %

A densidade do fósforo vermelho também é maior, chegando a 2400 kg/m³ quando fundido. Quando armazenado no ar, o fósforo vermelho na presença de umidade oxida-se gradualmente, formando um óxido higroscópico, absorve água e fica úmido ("embebido"), formando ácido fosfórico viscoso; Portanto, é armazenado em um recipiente hermético. Quando "embebido" - lavado com água dos restos de ácidos fosfóricos, secos e usados para a finalidade a que se destinam.

Propriedades quimicas

A atividade química do fósforo é muito maior do que a do nitrogênio. As propriedades químicas do fósforo são amplamente determinadas por sua modificação alotrópica. O fósforo branco é muito ativo; no processo de transição para o fósforo vermelho e preto, a atividade química diminui acentuadamente. O fósforo branco brilha no escuro no ar, o brilho é devido à oxidação do vapor de fósforo em óxidos mais baixos. No estado líquido e dissolvido, bem como em vapores até 800 °C, o fósforo consiste em moléculas de P4. Quando aquecido acima de 800 °C, as moléculas se dissociam: Р4 = 2Р2. Em temperaturas acima de 2000 ° C, as moléculas se quebram em átomos.

Interação com Substâncias Simples

Fósforo facilmente oxidado pelo oxigênio:

4P + 5O2 → 2P2O5 (com excesso de oxigênio)

4P + 3O2 → 2P2O3 (com oxidação lenta ou falta de oxigênio)

Interage com muitas substâncias simples - halogênios, enxofre, alguns metais, mostrando propriedades oxidantes e redutoras:

com metais - um agente oxidante, forma fosfetos:

2P + 3Ca → Ca3P2, 2P + 3Mg → Mg3P2

fosfetos são decompostos por água e ácidos para formar fosfina com não-metais - agente redutor:

2P + 3S → P2S3, 2P + 3Cl2 → 2PCl3. Não interage com hidrogênio.

Interação com a Água

Interage com a água, enquanto a desproporção:

8P + 12H2O = 5PH3 + 3H3PO4 (ácido fosfórico)

Interação com álcalis

Em soluções alcalinas, a desproporção ocorre em maior medida:

4P + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3KH2PO2

Propriedades Restauradoras

Agentes oxidantes fortes convertem fósforo em ácido fosfórico:

3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

A reação de oxidação também ocorre quando os fósforos são acesos; o sal de Berthollet atua como agente oxidante:

6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

Inscrição

Fósforoé o elemento biogênico mais importante e ao mesmo tempo muito ampla aplicação na industria. O fósforo vermelho é usado na fabricação de fósforos. Ele, juntamente com vidro finamente moído e cola, é aplicado na superfície lateral da caixa. Quando uma cabeça de fósforo é esfregada, que inclui clorato de potássio e enxofre, ocorre a ignição.

Toxicologia do Fósforo Elemental

fósforo vermelho praticamente não tóxico. Poeira de fósforo vermelho, entrando nos pulmões, causa pneumonia com ação crônica.

Fósforo branco muito tóxico, solúvel em lipídios. Dose letal fósforo branco - 50-150 mg. Entrando na pele, o fósforo branco causa queimaduras graves.

A intoxicação aguda por fósforo se manifesta por queimação na boca e no estômago, dor de cabeça, fraqueza e vômitos. Após 2-3 dias, a icterícia se desenvolve. Por formas crônicas caracterizada por uma violação do metabolismo do cálcio, danos ao sistema cardiovascular e sistemas nervosos. Primeiros socorros para envenenamento agudo - lavagem gástrica, laxantes, enemas de limpeza, soluções intravenosas de glicose. Em caso de queimaduras na pele, trate as áreas afetadas com soluções de sulfato de cobre ou refrigerante. MPC de vapor de fósforo no ar instalações industriais- 0,03 mg/m³, concentração temporária permitida em ar atmosférico- 0,0005 mg/m³, MPC em água potável- 0,0001 mg/dm³.

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O fósforo vermelho tem Gravidade Específica 2 20; derrete a uma pressão de 43 atm a uma temperatura de 590 C.

O fósforo vermelho reage vigorosamente com metais alcalinos em amônia líquida para formar fosfetos metal alcalino diferentes graus de polimerização, dependendo da proporção de fósforo e metal alcalino levado para a reação. A adição subsequente de haletos de alquila à mistura de reação leva à formação das fosfinas ou polifosfinas correspondentes e, com a ação adicional de elementos do grupo VI na mesma mistura de reação, são formados derivados de fósforo pentavalente.

O fósforo vermelho é obtido aquecendo o branco a 280 - 340 sem ar. É um pó. O fósforo vermelho, ao contrário do fósforo branco, não é venenoso.

O fósforo vermelho é obtido aquecendo o fósforo branco por um longo tempo a 280 - 340 C sem ar. É um pó carmesim escuro, insolúvel em água e dissulfeto de carbono. O fósforo vermelho é quimicamente menos ativo que o fósforo branco. Acende apenas a uma temperatura de cerca de 260 C.

O fósforo vermelho é obtido aquecendo o fósforo branco sem acesso ao oxigênio a 280 - 340 C. No ar, inflama-se a 240 C, é insolúvel em dissulfeto de carbono e é menos reativo que o fósforo branco.

O fósforo vermelho é diferente do fósforo branco de várias maneiras. É menos tóxico que o fósforo branco, oxida muito lentamente no ar, não brilha no escuro e não se dissolve em dissulfeto de carbono. No calor forte o fósforo vermelho é sublimado, e seus vapores, quando engrossados, dão fósforo branco.

O fósforo vermelho é capaz da mesma reações químicas, como fósforo branco, mas as reações com fósforo vermelho ocorrem muito mais lentamente do que com fósforo branco.

O fósforo vermelho tem propriedades diferentes do fósforo branco e sua atividade química é muito menor, por isso não se inflama espontaneamente no ar. O fósforo vermelho não se dissolve em dissulfeto de carbono e éter.

O fósforo vermelho é obtido do branco por aquecimento prolongado sem ar a 280 - 300 C. Célula de cristalé atômico solventes orgânicos insolúvel, não tóxico. Guarde-o em um recipiente bem fechado.

O fósforo vermelho praticamente não oxida no ar e se inflama apenas em temperaturas acima de 250 C.

solos de estepe florestal

caracterizado pelo conteúdo na substância húmus na quantidade de 1,78-2,46%.

Poderosos chernozems

contêm 0,81-1,25% em substância húmica.

chernozems comuns

contêm 0,90-1,27% em substância húmus.

chernozems lixiviados

contêm 1,10-1,43% em substância húmus.

Os solos de castanheiros escuros contêm

em substância húmica 0,97-1,30%.

Função na planta

Funções bioquímicas

Os compostos de fósforo oxidado são essenciais para todos os organismos vivos. Nenhum Célula viva não pode existir sem eles.

Nas plantas, o fósforo é encontrado em compostos orgânicos e minerais. Ao mesmo tempo, o conteúdo de compostos minerais é de 5 a 15%, orgânico - 85-95%. Os compostos minerais são representados pelos sais de potássio, cálcio, amônio e magnésio do ácido fosfórico. Fósforo mineral de plantas - substância de reserva, uma reserva para a síntese de compostos orgânicos contendo fósforo. Aumenta o tamponamento do suco celular, suporta o turgor celular e outros processos igualmente importantes.

compostos orgânicos- ácidos nucleicos, fosfatos de adenosina, fosfatos de açúcar, nucleoproteínas e proteínas fosfato, fosfatídeos, fitina.

Em primeiro lugar em importância para a vida vegetal estão os ácidos nucléicos (RNA e DNA) e os fosfatos de adenosina (ATP e ADP). Esses compostos estão envolvidos em muitos processos vitais do organismo vegetal: síntese de proteínas, metabolismo energético, transferência de propriedades hereditárias.

Ácidos nucleicos

Fosfatos de adenosina

O papel especial do fósforo na vida das plantas é participar do metabolismo energético das células vegetais. o papel principal dentro Este processo pertence aos fosfatos de adenosina. Eles contêm resíduos de ácido fosfórico ligados por ligações macroérgicas. Quando hidrolisados, eles são capazes de liberar uma quantidade significativa de energia.

Eles são uma espécie de acumulador de energia, fornecendo-a conforme a necessidade para a implementação de todos os processos na célula.

Existem adenosina monofosfato (AMP), adenosina difosfato (ADP) e adenosina trifosfato (ATP). Este último em termos de reservas energéticas supera significativamente os dois primeiros e ocupa um papel preponderante no metabolismo energético. Consiste em adenina (uma base purina) e um açúcar (ribose), além de três resíduos de ácido fosfórico. A síntese de ATP é realizada nas plantas durante a respiração.

Fosfatídeos

Fosfatídeos ou fosfolipídios - ésteres de glicerol, alto peso molecular ácidos graxos e ácido fosfórico. Fazem parte das membranas fosfolipídicas, regulam a permeabilidade das organelas celulares e do plasmalema para diversas substâncias.

O citoplasma de todos células de plantas contém um representante do grupo fosfatídeo lecitina. Este é um derivado do ácido fosfórico diglicerídeo, uma substância semelhante à gordura com uma composição de 1,37%.

Fosfatos de açúcar

Os fosfatos de açúcar, ou ésteres de fosfato de açúcares, estão presentes em todos os tecidos vegetais. Mais de uma dúzia de compostos são conhecidos deste tipo. Eles executam papel importante nos processos de respiração e fotossíntese nas plantas. A formação de fosfatos de açúcar é chamada de fosforilação. O teor de fosfatos de açúcar em uma planta, dependendo da idade e das condições nutricionais, varia de 0,1 a 1,0% da massa seca.

caber

Fitin é um sal de cálcio-magnésio de ácido inositol-fosfórico, contém 27,5%. Ele ocupa o primeiro lugar em termos de conteúdo em plantas entre outros compostos contendo fósforo. A fitina está presente em órgãos e tecidos jovens das plantas, principalmente nas sementes, onde serve como substância de reserva e é utilizada pelas plântulas durante a germinação.

As principais funções do fósforo

O máximo de o fósforo está presente nos órgãos reprodutivos e nas partes jovens das plantas. O fósforo é responsável por acelerar a formação dos sistemas radiculares das plantas. A principal quantidade de fósforo é consumida nas primeiras fases de desenvolvimento e crescimento. Os compostos de fósforo têm a capacidade de passar facilmente dos tecidos velhos para os jovens e serem reutilizados (reciclados).