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:
2
P
+ 3
Br2
= 2PBr3
или 2
P
+ 5
Br2 = 2PBr
5
2. Взаимодействие с металлами.
При нагревании фосфора с металлами образуются фосфиды
:
3
Mg + 2P = Mg3P2
Фосфиды некоторых металлов могут разлагаться водой с образованием газообразного фосфина
PH
:
Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3
Фосфин PH
по химическим свойствам похож на аммиак NH
.
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:
center;">2
Ca3(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
(
H
2
PO4)2
. Это - растворимое вещество, и оно хорошо усваивается растениями. Метод получения простого суперфосфата основан на реакции
Ca3(PO4)2
+ 2
H2SO4 = Ca
(
H
2
PO4)2
+ 2
CaSO4
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
+ 4
H
3
PO4 = 3Ca
(
H
2
PO4)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 H
3
PO
4
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