De kamp Det er et ikke-metallisk element som er representert med det kjemiske symbolet P og har atomnummer 15. Den har tre hovedallotropiske former: hvit, rød og svart fosfor. Hvitt fosfor er fosforlysende, brenner spontant når det utsettes for luft og er også svært giftig..
Hvitt fosfor ved en temperatur på 250 ºC blir rød fosfor; en uoppløselig, polymer form som ikke brenner seg i luft. Ved høye temperaturer og trykk, så vel som i nærvær eller ikke av katalysatorer, oppnås svart fosfor, som ligner grafitt og er en god leder av elektrisitet..
Fosfor ble isolert for første gang av H. Brand i 1669. Til dette brukte han urin som en kilde til dette elementet. I 1770 oppdaget W. Scheele at han også kunne isolere fosfor fra bein.
Senere, på grunn av opprettelsen av den elektriske ovnen av J. Burgess Readman (1800), ble fosfatbergarter den viktigste kilden til fosforproduksjon fra mineralet fluoroapatitt, til stede i dem..
Fosfor er det tolvte mest utbredte elementet i jordskorpen, og utgjør 0,1 vektprosent av det. I tillegg er det det sjette elementet i overflod i menneskekroppen; hovedsakelig konsentrert i bein i form av hydroksylapatitt.
Det er derfor et viktig element for levende vesener, og blir en av de tre viktigste næringsstoffene til planter. Fosfor er en del av den kjemiske strukturen til nukleinsyrer; av energilagringsforbindelser (ATP), koenzymer; og generelt forbindelser av metabolismen.
Artikkelindeks
Fosfor ble isolert av Henning Brand i 1669, og var det første mennesket som isolerte et element. Brand var en tysk alkymist fra Hamburg og klarte å skaffe en fosforforbindelse fra urinen. For å gjøre dette samlet han urinen fra 50 bøtter og lot den brytes ned.
Brand fordampet deretter urinen og fikk en svartaktig rest, som han oppbevarte i flere måneder. Til dette la han til sand og oppvarmet den, og klarte å eliminere gasser og oljer. Til slutt fikk han et hvitt fast stoff som lyste i mørket med en grønn farge, som han kalte "kald ild"..
Uttrykket "fosfor" kommer tilfeldigvis fra det greske ordet "Phosphoros" som betyr lysbærer..
Brand publiserte ikke sine eksperimentelle resultater og solgte det til forskjellige alkymister, inkludert: Johann Kraft, Kunckel Lowenstern og Wilhelm Leibniz. Sannsynligvis rapporterte noen av dem Brands arbeid til Paris Academy of Sciences, og spredte dermed forskningen.
Imidlertid isolerte Brand faktisk ikke fosfor, men ammoniaknatriumfosfat [Na (NH4) PO4]. I 1680 forbedret Robert Boyle Brands prosedyre, hvorved han var i stand til å oppnå en allotrop form av fosfor (P4).
Johan Gottlieb Gahn og Carl Wihelm Scheele etablerte i 1769 at en fosforforbindelse, kalsiumfosfat, ble funnet i bein. De avfettede beinene ble utsatt for en fordøyelsesprosess med sterke syrer, som svovelsyre.
Deretter ble fordøyelsesproduktet oppvarmet i stålbeholdere med kull og kull, og oppnådde hvitt fosfor ved destillasjon i retorter. Bein var den viktigste kilden til fosfor til 1840, da de ble erstattet av guano for dette formålet..
Guano er en blanding av fugleskitt og fugleredbrytningsprodukter. Den ble brukt som kilde til fosfor og gjødsel på 1800-tallet.
Fosfatbergarter ble brukt i 1850 som en kilde til fosfor. Dette, sammen med oppfinnelsen av den elektriske ovnen for kalsinering av bergarter av James Burgess Readman (1888), gjorde fosfatbergarter til det viktigste råmaterialet for produksjon av fosfor og gjødsel..
I 1819 ble fyrstikkfabrikkene etablert, og startet den industrielle utviklingen av bruk av fosfor..
Avhengig av den allotrope formen, kan den være fargeløs, voksaktig hvit, gul, skarlagenrød, rød, lilla eller svart.
30.973 u
femten
Hvit fosfor: 44,15 ºC
Rød fosfor: ~ 590 ºC
Hvitt fosfor: 280,5 ºC
Hvit: 1,823 g / cm3
Rød: 2,2-2,34 g / cm3
Fiolett: 2,36 g / cm3
Svart: 2,69 g / cm3
Hvitt fosfor: 0,66 kJ / mol
Hvitt fosfor: 51,9 kJ / mol
Hvitt fosfor: 23,824 J / (mol.K)
-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4 og +5
Avhengig av elektronegativiteten til elementene den kombineres med, kan fosfor vise oksidasjonstilstanden +3 eller -3. Fosfor har, i motsetning til nitrogen, en tendens til å reagere fortrinnsvis med +5 oksidasjonstilstand; slik er tilfellet med fosforpentoksid (PtoELLER5 eller Pto5+ELLER5to+).
2.19 på Pauling-skalaen
-Først: 1 101 kJ / mol
-Andre: 2.190,7 kJ / mol
-Tredje: 2.914 kJ / mol
Hvitt fosfor: 0,236 W / (mK)
Svart fosfor: 12,1 W / (mK)
Den viser hvordan svart fosfor leder nesten seks ganger mer varme enn hvitt fosfor.
Hvite, røde, lilla og svarte fosforer er diamagnetiske.
Fosfor har 20 isotoper, de viktigste er: 31P, den eneste stabile isotopen med en overflod på 100%; 32P, β-emitterende isotop- og med en halveringstid på 14,28 dager; Y 33P, en ß-emitterende isotop- og med en halveringstid på 25,3 dager.
Hvit fosfor er fosforlysende og avgir et grønt lys i mørket.
Hvitt fosfor er ustabilt og endres ved temperaturer nær 250 ºC til en polymerform kjent som rød fosfor, som kan variere fra oransje til lilla i fargen. Det er et amorft stoff, men det kan bli krystallinsk; lyser ikke i mørket eller brenner seg i luften.
Hvitt fosfor ved høye temperaturer og trykk, eller i nærvær av katalysatorer, forvandles til en annen polymer form enn rød fosfor: svart fosfor. Dette er et krystallinsk stoff med svart farge, inert, lik grafitt, og som har evnen til å lede elektrisitet.
Hvitt fosfor i ren form er uoppløselig i vann, selv om det kan oppløses i karbonsulfid. I mellomtiden er røde og svarte fosforer uoppløselige i vann og er mindre flyktige enn hvitt fosfor..
Fosfor brenner spontant i luft for å danne PtoELLER5, og dette kan igjen reagere med tre vannmolekyler for å danne ortofosforsyre eller fosforsyre (H3PO4).
Gjennom virkningen av varmt vann, fosfin (PH3) og fosforoksyrer.
Fosforsyre virker på fosfatbergarter og forårsaker dihydrogen kalsiumfosfat eller superfosfat [Ca (HtoPO4)to].
Kan reagere med halogener for å danne halogenider PX3, X som representerer F, Cl, Br eller I; eller halogenider med formel PX5, hvor X er F, Cl eller Br.
Fosfor reagerer også med metaller og metalloider for å danne fosfider, og med svovel for å danne forskjellige sulfider. På den annen side binder den seg til oksygen for å skape estere. På samme måte kombineres det med karbon for å danne fosfororganiske forbindelser..
Fosforatomer har følgende elektroniske konfigurasjon:
[Ne] 3sto 3p3
Den har derfor fem valenselektroner, slik som nitrogen og de andre elementene i gruppe 15. Da det er et ikke-metallisk element, må dets atomer danne kovalente bindinger til valensoktet er fullført. Nitrogen oppnår dette ved å etablere seg som diatomiske molekyler Nto, med en trippelbinding, N≡N.
Det samme skjer med fosfor: to av P-atomene binder seg til en trippelbinding for å danne P-molekyletto, P≡P; det vil si den difosfor-allotropen. Imidlertid har fosfor høyere atommasse enn nitrogen, og dens 3p-orbitaler, mer diffuse enn nitrogenens 2p, overlapper mindre effektivt; derfor er Pto eksisterer bare i gassform.
I stedet foretrekker P-atomene ved romtemperatur å organisere kovalent på en annen måte: i et tetrahedralt molekyl P4:
Merk at i det øvre bildet har alle P-atomer tre enkeltbindinger i stedet for en trippelbinding. Dermed fosfor i P4 fullfører valensoktet. Imidlertid i P4 det er spenning i PP-bindingene, siden vinklene deres er langt fra 109,5 ° til det blotte øye.
Samme bilde av P-enheter4 og dens ustabilitet forklarer hvorfor hvitt fosfor er den mest ustabile allotropen av dette elementet.
Enheter P4 de er ordnet i rommet for å definere en bcc-krystall (α-fase) under normale forhold. Når temperaturen synker til -77,95 ° C, forvandles bcc-krystall til en tettere hcp (antagelig) (β-fase). Det vil si at enhetene P4 de er ordnet i to alternerende lag, A og B, for å etablere en ABAB-sekvens ...
Bare et lite segment av den røde fosforstrukturen er vist i det øvre bildet. Ettersom de tre enhetene er innrettet "symmetrisk", kan det sies at det er en krystallinsk struktur som oppnås ved å varme denne fosfor over 250 ° C..
Rød fosfor består imidlertid mesteparten av et amorft fast stoff, så strukturen er rotete. Deretter skal polymerkjedene til P4 ville ordnes uten tilsynelatende mønster, noen over og andre under samme plan vilkårlig.
Merk at dette er den viktigste strukturelle forskjellen mellom hvit og rød fosfor: i førstnevnte, P4 de er individuelle, og i den andre dannende kjeder. Dette er mulig fordi en av P-P-bindingene i tetraederet er ødelagt for å binde seg til nabotetraederet. Dermed reduseres den ringformede spenningen og den røde fosforen får større stabilitet..
Når det er en blanding av begge allotropene, tilbys det øyet som en gul fosfor; en blanding av tetraeder og amorfe fosforkjeder. Faktisk blir hvitt fosfor gulaktig når det utsettes for solstrålene, siden strålingen favoriserer brudd på allerede nevnte PP-binding..
Fiolett fosfor er den endelige utviklingen av rød fosfor. Som det kan sees på bildet ovenfor, består den fremdeles av en polymerkjede; men nå er strukturene mer intrikate. Det ser ut til at den strukturelle enheten ikke lenger er P4 men Pto, anordnet på en slik måte at de danner uregelmessige femkantede ringer.
Til tross for hvor asymmetrisk strukturen ser ut, klarer disse polymerkjedene å ordne seg godt nok og med periodisitet for at fiolett fosfor kan etablere monokliniske krystaller..
Og til slutt har vi den mest stabile fosforallotropen: den svarte. Den tilberedes ved å varme opp hvitt fosfor under et trykk på 12.000 atm.
I det øvre bildet (under) kan det sees at strukturen, fra et høyere plan, har en viss likhet med grafitt; er et bratt nettverk av sekskantede ringer (selv om de ser ut som firkanter).
I det øvre venstre hjørnet av bildet kan det som nettopp er kommentert bli bedre verdsatt. De molekylære omgivelsene til P-atomene er trigonale pyramider. Merk at strukturen sett fra siden (øvre høyre hjørne), er arrangert i lag som passer hverandre.
Strukturen av svart fosfor er ganske symmetrisk og ordnet, noe som samsvarer med dets evne til å etablere seg som ortorhombiske krystaller. Stablingen av deres polymere lag gjør P-atomer utilgjengelige for mange kjemiske reaksjoner; og det er derfor den er betydelig stabil og ikke veldig reaktiv.
Selv om det er verdt å nevne, er spredningskreftene i London og molarmassene til disse fosforfaste stoffene det som styrer noen av deres fysiske egenskaper; mens deres strukturer og PP-bindinger definerer kjemiske og andre egenskaper.
Det er det tolvte elementet i jordskorpen og representerer 0,1 vekt% av det. Det er omtrent 550 mineraler som inneholder fosfor, apatitt er det viktigste mineralet for å oppnå fosfor..
Apatitt er et mineral av fosfor og kalsium som kan inneholde varierende mengder fluor, klorid og hydroksid, hvis formel er følgende: [Ca10(PO4)6(F, Cl eller OH)to)]. Foruten apatitt er det andre fosformineraler av kommersiell betydning; slik er det med wavelita og vivianita.
Fosfatbergart eller fosforitt er den viktigste kilden til fosfor. Det er en ikke-detrital sedimentær bergart som har et fosforinnhold på 15-20%. Fosfor er vanligvis til stede som Ca10(PO4)6Fto (fluoroapatitt). Det er også til stede som hydroksyapatitt, men i mindre grad.
I tillegg kan fluoroapatitt bli funnet som en del av magmatiske og metamorfe bergarter, samt kalkstein og skifer..
De valgte fosfatbergartene overføres til renseanlegget for behandling. Opprinnelig knuses de for å oppnå steinfragmenter som deretter blir malt i kulemøller med 70 omdreininger per minutt.
Deretter siktes produktet av sliping av bergfragmentene for å kunne fraksjonere dem. Disse fraksjonene med et fosforinnhold på 34% er valgt som fosforpentoksid (PtoELLER5).
Hvit fosfor (P4) oppnås industrielt ved elektrotermisk reduksjon av fluorapatitt med karbon ved en temperatur på 1500 ° C i nærvær av silisiumoksid:
2Ca3(PO4)to(s) + 6SiOto(s) + 10 C (s) => P4(g) + CaSiO3(l) + CO (g)
Siden4 i gassform, etter kondensering, samles den og lagres som et hvitt fast stoff nedsenket i vann for å forhindre at det reagerer med den ytre luften.
Fosforteppet er produsert med forskjellige prosentandeler av kobber og fosfor: Cu 94% - P 6%; Cu 92% - P 8%; Cu 85% - P 15%, etc. Legeringen brukes som deoxidizer, fuktemiddel for kobberindustrien og også som en kjernefysikk i aluminiumsindustrien.
De er kobber, fosfor og tinnlegeringer som inneholder 0,5 - 11% fosfor og 0,01 - 0,35% tinn. Tinn øker motstanden mot korrosjon, mens fosfor øker slitestyrken til legeringen og gir den stivhet.
Den brukes til fremstilling av fjærer, bolter og generelt i artikler som krever motstand mot utmattelse, slitasje og kjemisk korrosjon. Dens bruk anbefales i propellene til båtene.
Den mest kjente legeringen er NiPtjue, ved bruk av fosfornikkel i lodde legeringer for å forbedre motstanden mot kjemisk erosjon, oksidasjon og høye temperaturer.
Legeringen brukes i gassturbin- og jetmotorkomponenter, galvanisering og i produksjon av sveiseelektroder.
Hvit fosfor forårsaker alvorlige hudforbrenninger og er en kraftig gift som kan være dødelig i en dose på 50 mg. Fosfor hemmer celleoksidasjon, forstyrrer cellulær oksygenhåndtering, noe som kan føre til fettdegenerasjon og celledød.
Akutt fosforforgiftning produserer i løpet av de første fire dagene etter inntak magesmerter, svie, hvitløksluktende pust, fosforescerende oppkast, svetting, muskelkramper og til og med en tilstand av sjokk..
Senere gulsott, petechiae, blødning, hjerteinfarkt involvering med arytmier, endring av sentralnervesystemet og død på den tiende dagen etter inntak..
Den mest åpenbare manifestasjonen av kronisk fosforforgiftning er skade på beinets struktur i kjeven.
En økning i plasmafosforkonsentrasjonen (hyperfosfatemi) forekommer vanligvis hos pasienter med nyresvikt. Dette forårsaker en unormal avsetning av fosfater i mykt vev, noe som kan føre til vaskulær dysfunksjon og hjerte- og karsykdommer..
Fosfor er et viktig element for planter og dyr. Det er en av de tre viktigste næringsstoffene til planter, som er nødvendig for vekst og energibehov. I tillegg er det en del av nukleinsyrer, fosfolipider, mellomprodukter av metabolske prosesser, etc..
Hos virveldyr er fosfor tilstede i bein og tenner i form av hydroksylapatitt..
Med fosfor lages en kjemisk emalje som brukes til å belyse skilt plassert på aluminium og dets legeringer; samt fosfor kobber og bronse.
Den brukes også til å lage brannbomber, granater, røykbomber og sporbobler. Rød fosfor brukes til å lage fyrstikker eller sikkerhetskamper.
Hvit fosfor brukes til å lage organofosfater. I tillegg brukes den til produksjon av fosforsyre.
En stor mengde av produsert fosfor forbrennes for produksjon av fosfor tetraoksid (P4ELLER10), oppnådd som et pulver eller et fast stoff.
Det er råmaterialet for produksjon av forskjellige fosforforbindelser. Fungerer som dopingmiddel for elektroniske komponenter.
Den brukes i produksjonen av brus på grunn av den karakteristiske smaken den gir dem. Det virker på fosfatbergarter for å danne dihydrogenkalsiumfosfat [Ca (HtoPO4)to], også kjent som superfosfat, som brukes som gjødsel.
Fosforsyre er et konditioneringselement av tannemalje for å lette vedheftingen av restaureringsmaterialene dine. Det brukes også, blandet med olje, urea, tjære, bitumen og sand, for å danne asfalt; materiale brukt til reparasjon av landkommunikasjonsveier.
Organofosfatforbindelser har mange anvendelser; slik som: flammehemmende midler, plantevernmidler, ekstraksjonsmidler, nervevirkende midler og for vannbehandling.
Den brukes som gjødsel, bakepulver, tilsetningsstoff til dyrefôr og til fremstilling av tannkremer.
Det brukes i kjemisk analyse som et dehydratiseringsmiddel og i organisk syntese som et kondenserende middel. Forbindelsen er primært ment for produksjon av ortofosforsyre.
Brukes i vaskemidler og som et mykner, som forbedrer virkningen av vaskemidler og forhindrer korrosjon av rør.
Brukes som rengjøringsmiddel og vannmykner.
Dibasisk natriumfosfat (NatoHPO4) og monobasisk natriumfosfat (NaHtoPO4) er komponentene i et pH-buffersystem, som til og med virker på levende vesener; inkludert mennesker.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.