Կա բարդ անօրգանական միացությունների երեք դաս՝ օքսիդներ, հիդրօքսիդներ (որոնք ներառում են թթուներ և հիմքեր) և աղեր։ Շատ մետաղներ և ոչ մետաղներ կարող են ձևավորել օքսիդներ, հիդրօքսիդներ, ինչպես նաև լինել թթվային մնացորդների մաս: Այսպիսով, ֆոսֆորը ներառված է PO4 թթվային մնացորդի մեջ: Ֆոսֆորի օքսիդի մի քանի տեսակներ կան. Ըստ այդմ, կան դրա տարբեր հիդրօքսիդներ, որոնք առաջանում են այդ օքսիդներից։ Ամենաբարձր ֆոսֆորի հիդրօքսիդը ֆոսֆորաթթուն է: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք այս տարրի և նրա միացությունների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, ինչպես նաև կխոսենք բնության մեջ դրա տարածվածության և այլ հետաքրքիր փաստերի մասին:
Ֆոսֆորի ֆիզիկական հատկություններ
Այն կարող է գոյություն ունենալ տարբեր տարբերակներով: Ֆոսֆորը մի նյութ է, որը բաղկացած է մեկ քիմիական տարրից։ Նրա ատոմները չեն միանում մոլեկուլների։ Ֆոսֆորի բանաձևը P է: Այնուամենայնիվ, կախված բյուրեղային ցանցի կառուցվածքից, այս տարրը կարող է գոյություն ունենալ երեք նյութի տեսքով:
Ամենատարածվածը սպիտակ ֆոսֆորն է՝ այն ունի մոմային կառուցվածք և բարձր թունավորություն։ Այս նյութի հալման ջերմաստիճանը քառասունչորս աստիճան Ցելսիուս է, իսկ եռմանը՝ երկու հարյուր ութսուն աստիճան։ Տրված շփման հետնյութ, այն շատ արագ է բռնկվում, ուստի կտրում են միայն ջրային միջավայրում դնելով։ Եթե երկար տաքացնեք երկու հարյուր հիսուն աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում, այն վերածվում է կարմիր ֆոսֆորի։ Այս նյութը ներկայացված է դարչնագույն-կարմիր փոշու տեսքով։ Կարմիր ֆոսֆորը, ի տարբերություն սպիտակի, թունավոր չէ։
Այս տարրի գոյության ամենակայուն ձևը կարելի է անվանել սև ֆոսֆոր, որը որոշ արտաքին հատկանիշներով նման է մետաղին. ունի յուրահատուկ փայլ, ունի բարձր կարծրություն, էլեկտրական և ջերմային հաղորդակցություն։
Քիմիայի տեսանկյունից
Ֆոսֆորը քիմիական տարր է, որը գտնվում է պարբերական համակարգի հինգերորդ խմբում և երրորդ շրջանում: Այստեղից կարելի է եզրակացնել, որ նրա վալենտությունը հինգ է։ Բացի այդ, պարբերական աղյուսակից երևում է, որ ֆոսֆոր տարրն ունի մեկ մոլի վրա երեսունմեկ գրամ ատոմային զանգված։ Սա նշանակում է, որ նյութի 1 մոլը կկշռի 31 մեկ գրամ։ Նկատի ունենալով ֆոսֆորի քիմիական հատկությունները՝ կխոսենք պարզ, ինչպես նաև բարդ միացությունների հետ նրա ռեակցիաների մասին։
Փոխազդեցություն պարզ նյութերի հետ
Առաջին բանը, որին պետք է ուշադրություն դարձնել, ֆոսֆորի օքսիդացումն է։ Սա նրա արձագանքն է թթվածնի հետ: Արդյունքում կարող են առաջանալ երկու տարբեր նյութեր՝ ամեն ինչ կախված կլինի այս բաղադրիչների համամասնություններից։
Առաջին տարբերակը՝ չորս մոլ ֆոսֆոր և երեք մոլ թթվածին ձևավորում են երկու մոլ ֆոսֆորի եռօքսիդ։ Նման քիմիական փոխազդեցությունը կարելի է գրել՝ օգտագործելով հետևյալըհավասարում. 4P + 3O2=2P2O3.
Երկրորդ տարբերակը չորս մոլ ֆոսֆորի և հինգ մոլ թթվածնի, երկու մոլ ֆոսֆորի պենտօքսիդի առաջացումն է։ Այս ռեակցիան կարող է արտահայտվել հետևյալ հավասարման միջոցով՝
Երկու քիմիական ռեակցիաներում էլ լույսի զգալի արտազատում կա: Բացի այդ, ֆոսֆորը կարող է փոխազդել այնպիսի պարզ նյութերի հետ, ինչպիսիք են մետաղները, հալոգենները (ֆտոր, յոդ, բրոմ, քլոր), ծծումբ: Այս քիմիական տարրը կարող է դրսևորել ինչպես վերականգնող, այնպես էլ օքսիդացնող հատկություններ: Հալոգենների հետ փոխազդեցության օրինակ է քլորացումը: Այն տեղի է ունենում երկու փուլով. Առաջինը երկու մոլ ֆոսֆորի տրիքլորատի առաջացումն է խնդրո առարկա ոչ մետաղի երկու մոլից և երեք մոլ քլորից: Այս փոխազդեցությունը կարող է արտահայտվել հետևյալ հավասարման միջոցով. 2P +3Cl2=2PCl3.
Այս գործընթացի երկրորդ փուլը քլորի ատոմների ավելացումն է արդեն ստացված ֆոսֆորի տրիքլորատին։ Այսպիսով, երբ վերջինիս մեկ մոլին ավելացվում է նույն ծավալով քլոր, առաջանում է մեկ մոլ ֆոսֆորի պենտաքլորատ։ Այս ռեակցիայի հավասարումը գրում ենք հետևյալ կերպ. PCl3 + Cl2=PCl5.
Մետաղների հետ ֆոսֆորի փոխազդեցության օրինաչափությունները կարելի է տեսնել այս օրինակում։ Եթե վերցնենք երեք մոլ կալիում և մեկ մոլ ֆոսֆոր, ապա կստանանք մեկ մոլ կալիումի ֆոսֆիդ։ Այս տեսակի պրոցեսը կարելի է գրել՝ օգտագործելով հետևյալ ռեակցիայի հավասարումը. 3K + P=K3R.
Փոխգործակցությունբարդ նյութեր
Բարդ քիմիական միացությունները, որոնց հետ ֆոսֆորը կարող է արձագանքել, ներառում են թթուներ և աղեր: Եկեք հերթականությամբ նկարագրենք դիտարկվող տարրի շփման առանձնահատկությունները քիմիական նյութերի այս խմբերի հետ։
Ֆոսֆոր և թթուներ
Մյուս բոլորի մեջ առանձնանում է ֆոսֆորի և ազոտական թթվի փոխազդեցությունը։ Այս տեսակի ռեակցիան իրականացնելու համար անհրաժեշտ է վերցնել հետևյալ բաղադրիչները՝ ֆոսֆոր երեք մոլի չափով, հինգ մոլ նիտրատ թթու, ինչպես նաև ջուր՝ երկու մոլ։ Նման քիմիական փոխազդեցության արդյունքում մենք ստանում ենք հետևյալ ապրանքները՝ ֆոսֆորաթթու և ազոտի օքսիդ։ Այս ռեակցիայի հավասարումը գրված է հետևյալ կերպ. 4 + 5NO.
Ֆոսֆոր և աղեր
Այս տեսակի քիմիական փոխազդեցությունը կարելի է դիտարկել դիտարկվող ոչ մետաղի սուլֆատի հետ փոխազդեցության օրինակով: Այս գործընթացն իրականացնելու համար անհրաժեշտ է վերցնել երկու մոլ ֆոսֆոր, հինգ մոլ պղնձի սուլֆատ, ութ մոլ ջուր։ Այս նյութերի փոխազդեցության արդյունքում ստանում ենք հետևյալ քիմիական միացությունները՝ հինգ մոլի սուլֆատաթթու, նույնքան մաքուր պղինձ և երկու մոլի ֆոսֆորաթթու։ Այս գործընթացը կարելի է գրել հետևյալ հավասարման տեսքով՝ SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Ստանում ենք այս ոչ մետաղը
Արդյունաբերության մեջ տվյալ նյութը արդյունահանվում է այնպիսի քիմիական միացությունից, ինչպիսին է կալցիումի ֆոսֆատը: Սրա համարկատարվում է հետևյալ քիմիական ռեակցիան. նշված աղը խառնվում է ավազի (սիլիկոնի օքսիդ) և ածխածնի հետ 1։3։5 մոլային հարաբերակցությամբ, արդյունքում ստացվում է կալցիումի սիլիկատ, ֆոսֆոր և չադ գազ՝ 3 մոլային հարաբերակցությամբ։:2:5.
Ֆոսֆորի միացություններ և դրանց հատկությունները
Դիտարկվող ոչ մետաղի միացություններից ամենատարածվածը ֆոսֆորի հիդրօքսիդն է: Այն կարող է լինել մի քանի տեսակի՝ կախված այն օքսիդից, որից այն առաջանում է։ Ֆոսֆորի հիդրօքսիդը կարելի է ստանալ՝ քիմիական ռեակցիա իրականացնելով նրա օքսիդի և ջրի միջև։ Այս ռեակցիաների շնորհիվ առաջանում են տարբեր տեսակի նյութեր։ Այսպիսով, հիդրօքսիդը (3) կարելի է ստանալ եռօքսիդից, իսկ ֆոսֆորի հիդրօքսիդը (5)՝ պենտօքսիդից։ Այս նյութերն ունեն թթվային հատկություն և կարող են, իրենց հերթին, փոխազդել մետաղների, աղերի, հիմքերի և այլնի հետ։
Ամենաբարձր ֆոսֆորի հիդրօքսիդը ֆոսֆորաթթուն է: Այն թթվածնով հագեցած է և եռատիպ։ Դրա բանաձևն է H3PO4.
Հիմնական քիմիական հատկություններ
Ֆոսֆորի հիդրօքսիդը, որի բանաձևը տրված է վերևում, ունակ է փոխազդելու ինչպես պարզ, այնպես էլ բարդ նյութերի հետ։ Եկեք մանրամասն նայենք այս գործընթացներին:
Ֆոսֆորաթթվի ռեակցիաները մետաղների հետ
Այս դասի այլ քիմիական միացությունների նման, ֆոսֆորի հիդրօքսիդը կարող է փոխազդել մետաղների հետ: Այս գործընթացի ընթացքում տեղի է ունենում տեղաշարժի ռեակցիա, որի ժամանակ մետաղի ատոմները տեղաշարժում են ջրածնի ատոմները՝ դրանով իսկ առաջացնելով աղ և ջրածին, որն օդ է դուրս գալիս որպես տհաճ հոտ ունեցող գազ։ Այս արձագանքի համարհնարավոր է իրականացնել, մետաղը պետք է տեղակայվի ջրածնի ձախ կողմում՝ ակտիվության էլեկտրաքիմիական շարքում: Այսինքն՝ այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են պղինձը, արծաթը և դրանց նման այլ նյութեր, ի վիճակի չեն փոխազդելու ֆոսֆորաթթվի հետ, քանի որ ցածր քիմիական ակտիվության պատճառով նրանք չեն կարողանա ջրածնի ատոմները տեղահանել իրենց միացություններից։
Վերցրեք ալյումինը որպես օրինակ: Երբ այս տարրի երկու մոլ ավելացվում է երկու մոլ ֆոսֆորի հիդրօքսիդին, ստանում ենք ալյումինի ֆոսֆատ և ջրածին համապատասխանաբար 2 և 3 մոլ քանակությամբ։ Այս ռեակցիայի հավասարումը գրված է հետևյալ կերպ. 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Փոխազդեցություն հիմքերի հետ
Ֆոսֆորի հիդրօքսիդը, ինչպես շատ այլ թթուներ, կարող է մտնել հիմքերի հետ քիմիական ռեակցիաների մեջ: Նման գործընթացները կոչվում են փոխանակման ռեակցիաներ: Արդյունքում առաջանում է նոր հիդրօքսիդ, ինչպես նաև նոր թթու։ Նման ռեակցիաները կարող են տեղի ունենալ միայն այն դեպքում, երբ ստացված արտադրանքներից մեկը ջրում անլուծելի է, այսինքն՝ նստում է, գոլորշիանում որպես գազ, կամ ջուր է կամ շատ թույլ էլեկտրոլիտ։
Ֆոսֆորական թթու և աղեր
Այս դեպքում տեղի է ունենում նաև փոխանակման ռեակցիա։ Արդյունքում դուք կարող եք ստանալ նոր թթու և աղ: Որպեսզի նման ռեակցիա տեղի ունենա, պետք է պահպանել նաև վերը նկարագրված կանոնը։
Ֆոսֆորի և նրա միացությունների օգտագործումը արդյունաբերության մեջ
Առաջին հերթին օգտագործվում են այս քիմիական տարրի միացություններըխառնուրդ պատրաստելը, որը կիրառվում է լուցկու տուփերի կողային մակերեսին: Լուցկու գլուխները նույնպես մշակվում են ֆոսֆոր պարունակող խառնուրդով։
Դիտարկվող ոչ մետաղի պենտօքսիդը լայնորեն օգտագործվում է որպես գազի չորանոց։ Այն նաև օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ ֆոսֆորի հիդրօքսիդ ստանալու նպատակով, որի բանաձևը և հատկությունները քննարկվեցին վերևում։ Բացի այդ, այն օգտագործվում է ապակու արտադրության մեջ։
Ֆոսֆորի հիդրօքսիդը նույնպես օգտագործվում է բազմաթիվ արդյունաբերություններում: Առաջին հերթին այն օգտագործվում է պարարտանյութերի արտադրության մեջ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ֆոսֆորը պարզապես կենսական նշանակություն ունի բույսերի համար։ Հետևաբար, կան մի շարք տարբեր պարարտանյութեր, որոնք պատրաստվում են տվյալ ոչ մետաղի միացության հիման վրա: Այդ նպատակների համար օգտագործվում են այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են կալցիումի ֆոսֆատը: Աղն օգտագործվում է որպես պարարտանյութ աղացած վիճակում։ Բացի այդ, դրա համար օգտագործվում են սովորական և կրկնակի սուպերֆոսֆատ: Ամոֆոսը և նիտրոամոֆոսը կարող են նաև պարարտանյութ ծառայել: Բացի վերը նշված բոլորից, որպես ռեագենտ օգտագործվում են աղեր կամ ֆոսֆորի հիդրօքսիդ՝ լուծույթում արծաթի միացությունների առկայությունը որոշելու համար։ Այսպիսով, լուծույթին ավելացվում է մի նյութ, որը ներառում է PO4 թթվային մնացորդը: Եթե վերջինս պարունակում է աղեր կամ արծաթի հիդրօքսիդ, ապա կառաջանա հարուստ դեղին նստվածք։ Սա արժենտումի ֆոսֆատ է, որն ունի հետևյալ քիմիական բանաձևը՝ AgNO3.
Ֆոսֆորի ատոմի կառուցվածքը
Ինչպես գիտեք, բոլոր ատոմները բաղկացած են միջուկից և էլեկտրոններից, որոնք պտտվում ենՆրա շուրջը. Միջուկը պարունակում է պրոտոններ և նեյտրոններ։ Էլեկտրոններն ունեն բացասական լիցք, պրոտոնները՝ դրական, իսկ նեյտրոնները՝ զրո։ Պարբերական աղյուսակում ֆոսֆորի հերթական համարը տասնհինգ է: Այստեղից կարելի է եզրակացնել, որ նրա միջուկը պարունակում է տասնհինգ պրոտոն։ Եթե ատոմը չեզոք է և ոչ իոն, ապա կա այնքան էլեկտրոն, որքան պրոտոն: Այսինքն՝ ֆոսֆորի դեպքում դրանք տասնհինգն են։
Եթե էլեկտրոններից մեկը թողնի իր ուղեծիրը, ատոմը կվերածվի դրական լիցքավորված իոնի, այսինքն՝ կատիոնի։ Եթե մեկ էլեկտրոն միանում է, առաջանում է բացասական լիցքավորված իոն՝ անիոն։
Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում կարելի է տեսնել, որ ֆոսֆորը պատկանում է երրորդ շրջանին։ Այստեղից պարզ է դառնում, որ միջուկի շուրջ կան երեք ուղեծրեր, որոնց վրա էլեկտրոնները հավասարաչափ բաշխված են։ Առաջինն ունի երկու, երկրորդը՝ ութ, իսկ երրորդը՝ հինգ։
Տարածվածությունը բնության մեջ
Երկրակեղևում ֆոսֆորի զանգվածային բաժինը 0,08% է: Այն բնության մեջ այնքան էլ տարածված քիմիական տարր չէ։ Այնուամենայնիվ, կա մի ամբողջ խումբ հանքանյութեր, որոնք ներառում են ֆոսֆոր: Սրանք ապատիտներ են, ինչպես նաև ֆոսֆորիտներ։ Առաջին խմբից ամենատարածվածը ֆտորապատիտն է: Դրա քիմիական բանաձևը հետևյալն է. 3Ca3(PO4)2•CaF2: Այն գալիս է թափանցիկ, կանաչ և փիրուզագույն երանգներով: Ֆոսֆորիտների մեջ կալցիումի ֆոսֆատը ամենատարածվածն է, որն ունի հետևյալ քիմիական բանաձևը՝ Ca3(PO4)2: Բացի այդ, ֆոսֆորի միացություններհայտնաբերված են տարբեր կենդանի օրգանիզմների հյուսվածքներում։
Ֆոսֆորի և նրա միացությունների դերը բնության և մարմնում
Այս քիմիական տարրը շատ կարևոր է գրեթե բոլոր օրգանների և դրանց համակարգերի բնականոն աշխատանքի համար։ Նախ, առանց դրա անհնար է երիկամների անխափան աշխատանքը։ Այս տարրը մասնակցում է մարմնի նյութափոխանակության գործընթացներին: Այն նաև նպաստում է հյուսվածքների արագ վերականգնմանը: Առանց դրա, որոշ վիտամիններ պարզապես չեն կարող ակտիվանալ՝ օգուտ բերելու մարմնին, այդ իսկ պատճառով ֆոսֆորը հաճախ ավելացվում է գրեթե բոլոր վիտամինային պատրաստուկներին՝ որպես լրացուցիչ բաղադրիչ: Բացի այդ, այն քիմիական տարրերից է, որոնք ապահովում են սրտի բնականոն գործունեությունը։ Նա, ի լրումն վերը նշված բոլորի, ներգրավված է բջիջների բաժանման գործընթացում, ուստի կյանքն Երկրի վրա անհնար է առանց այս միկրոտարրի։
Ջր-աղ հավասարակշռության կարգավորումը ևս մեկ գործառույթ է, որը կատարում են այս հոդվածում դիտարկվող ոչ մետաղների միացությունները մարմնում: Բացի այդ, այն ոսկրային և մկանային հյուսվածքի հիմնական բաղադրիչներից մեկն է։ Դրա մեծ տոկոսը հանդիպում է նաև ատամներում։ Ի թիվս այլ բաների, հարկ է նաև նշել, որ ֆոսֆորը մասնակցում է նյարդային համակարգի բնականոն գործունեության ապահովմանը։ Քննարկվող հետքի տարրի մարմնում դեֆիցիտի ախտանիշները հետևյալն են՝ հոգնածության բարձրացում, ցածր արդյունավետություն, նյարդային համակարգի աշխատանքի խանգարում (նևրոզ, հիստերիա և այլն), չափազանց հաճախակի մրսածություն, սրտամկանի հյուծում։, ցավ ոսկորների և մկանների շրջանում, շատ թույլ ախորժակ։ Նման երեւույթից խուսափելու համար, ինչպիսին է օրգանիզմում ֆոսֆորի պակասը, պետք է իմանալինչ մթերքներ են պարունակում այն։
Դիտարկվող քիմիական տարրով հարուստ մթերքներից առաջին հերթին պետք է առանձնացնել ձուկը։ Ֆոսֆորի հատկապես բարձր կոնցենտրացիան նկատվում է այնպիսի տեսակների մեջ, ինչպիսիք են թառափը, սկումբրիան, ձիասկումբրիան, թունա, սարդինան, կապելինը, ցողունը, բույրը: Բացի այդ, այս հոդվածում քննարկվող հետագծային տարրը հայտնաբերվել է ծովախեցգետնի մսի, ծովախեցգետնի, ինչպես նաև կաթնամթերքի մեջ, ինչպիսիք են կաթնաշոռը, վերամշակված պանիրը և պանիրը:
Եզրակացություններ
Ֆոսֆորը, թեև մոլորակի վրա այնքան էլ տարածված քիմիական տարր չէ, սակայն մեծ նշանակություն ունի ինչպես արդյունաբերական, այնպես էլ կենսաբանական տեսանկյունից։ Նա և նրա միացությունները, մասնավորապես՝ ֆոսֆորի հիդրօքսիդը, օգտագործվում են տարբեր տեսակի ապրանքների արտադրության մեջ։ Հոդվածում նկարագրված են նաև ֆոսֆորի հիդրօքսիդի (ֆոսֆորաթթու) հատկությունները և մետաղների, հիմքերի և աղերի հետ փոխազդեցության առանձնահատկությունները։
