Каталог :: Химия

: Фосфор

                              Фосфор                              
     Распространенность в природе. Массовая доля фосфора в земной коре
составляет 0,08%. Важнейшими минералами фосфора, встречающимися в
природе, являются фторапатит Ca5(PO4)3F и фосфорит Ca3(PO4)2.
     Свойства. Фосфор образует несколько аллотропных модификаций,
которые заметно различаются по свойствам. Белый фосфор - мягкое
кристаллическое вещество. Состоит из молекул P4. Плавится при
температуре 44,1°С. Очень хорошо растворим в сероуглероде CS2.
Черезвычайно ядовит и легко загорается.
При нагревании белого фосфора образуется Красный фосфор. Он
представляет собой смесь нескольких модификаций, которые имеют различную длину
молекул. Цвет красного фосфора в зависимости от способа  и условий получения
может меняться от светло-красного до фиолетового и темно-коричневого.
Температура его плавления 585-600°.
     Черный фосфор - наиболее устойчивая модификация. По внешнему виду
он похож на графит. В отличие от белого фосфора красный и черный фосфор не
растворяются в сероуглероде, они не ядовиты и не огнеопасны.
Фосфор химически более активен, чем азот. Химическая активность фосфора
зависит от аллотропной модификации, в которой он находится. Так, наиболее
активен белый фосфор, а наимнее активен черный фосфор.
В уравнениях химических реакций белый фосфор обычно записывают формулой P4
, которая соответствует составу его молекул. Красная и черная модификации
фосфора обычно записываются формулой P. Этот же символ используют, если
модификация неизвестна или может быть любой.
     1. Взаимодействие с простыми веществами - неметаллами. Фосфор
может реагировать со многими неметаллами: кислородом, серой, галогенами,  с
водородом фосфор не реагирует. В зависимости от того, находится фосфор в
избытке или недостатке, образуются соединения фосфора (III) и (V), например:
             2P + 3Br2 = 2PBr3  или  2P + 5Br2 = 2PBr5             
     2. Взаимодействие с металлами. При нагревании фосфора с металлами
образуются фосфиды:
                             3Mg + 2P = Mg3P2                             
Фосфиды некоторых металлов могут разлагаться водой с образованием газообразного 
фосфина PH3:
                      Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3                      
Фосфин PH3 по химическим свойствам похож на аммиак NH3.
     3. Взаимодействие со щелочами. При нагревании белого фосфора в
растворе щелочи он диспропорционирует:
0                            -3              +1
                    P4 + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2                    
     Получение. Фосфор в промышленности получают из фосфата кальция 
Ca3(PO4)2, который выделяют из фосфоритов и фторапатитов. Метод получения
основан на реакции восстановления Ca3(PO4)2 до фосфора.
В качестве восстановителя соединений фосфора используют кокс (углерод). Для
связывания соединений кальция в реакционную систему добавляют кварцевый песок 
SiO2. Процесс проводят в электопечах (производство относят к
электротермическим). Реакция протекает по уравнению:
              2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO              
Продукт реакции - белый фосфор. Из-за наличия примесей технический фосфор имеет
желтый цвет, поэтому в промышленности его называют желтым фосфором.
     Фосфорные удобрения. Фосфор, так же как и азот, является важным
элементом для обеспечения роста и жизнедеятельности растений. Растения
извлекают фосфор из почвы, поэтому его запасы необходимо восполнять,
периодически добавляя фосфорные удобрения. Фосфорные удобрения
производят из фосфата кальция, который входит в состав природных фосфоритов и
фторапатитов.
Простейшее фосфорное удобрение - фосфоритная мука представляет
собой перемолотый фосфорит Ca3(PO4)2. Это удобрение труднорастворимо,
оно может усваиваться растениями только на кислых почвах.
Действием серной кислоты на фосфат кальция получают простой суперфосфат
, основным компонентом которого является дигидрофосфат кальция Ca(H2PO4)2
. Это - растворимое вещество, и оно хорошо усваивается растениями. Метод
получения простого суперфосфата основан на реакции
                 Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4                 
Кроме основного компонента суперфосфат содержит до 50% сульфата кальция,
который является балластом. Для повышения содержания фосфора в удобрении
проводят обработку фосфорита фосфорной кислотой:
                     Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2                     
Получаемое удобрение называется двойным суперфосфатом. Еще одно
фосфорное удобрение с высоким содержанием фосфора - преципитат 
CaHPO4·2H2O.
Высококонцентрированные фосфорные удобрения приготавливают на основе 
суперфосфорной кислоты - смеси полифосфорных кислот H4P2O7, 
H5P3O10, H6P4O13 и др. Эти кислоты образуются при нагреавнии
фосфорной кислоты H3PO4 в вакууме.
При взаимодействии полифосфорных кислот с аммиаком образуются полифосфаты
аммония, которые используются как комплексные азотно-фосфорные удобрения.
Вместе с азотом фосфор входит в состав некоторых других комплексных удобрений,
например аммофоса NH4H2PO4 и диаммофоса (NH4)2HPO4.
                                                Уткин Евгений Валерьевич 
                                                        СПбРТ, гр. 9В-144
                                        При написании реферата была использована
                                                           следующая литература:
                        1.   И.Г. Хомченко ‘Общая химия’, М. ‘Химия’ 1987
                       2.   Г.П. Хомченко ‘Химия для поступающих в ВУЗы’,
                                                    М.’Высшая школа’ 1994