Det match Det er et ikke-metallisk element, der er repræsenteret af det kemiske symbol P og har atomnummer 15. Det har tre hovedallotropiske former: hvid, rød og sort fosfor. Hvidt fosfor er fosforescerende, brænder spontant, når det udsættes for luft og er også meget giftigt..
Hvidt fosfor ved en temperatur på 250 ºC bliver rødt fosfor; en uopløselig, polymer form, der ikke brænder i luft. Ved høje temperaturer og tryk såvel som i nærvær eller ikke af katalysatorer opnås sort fosfor, der ligner grafit og er en god leder af elektricitet..
Fosfor blev isoleret for første gang af H. Brand i 1669. Til dette brugte han urin som kilde til dette element. I 1770 opdagede W. Scheele, at han også kunne isolere fosfor fra knogler.
Senere, på grund af oprettelsen af den elektriske ovn af J. Burgess Readman (1800), blev fosfatsten den vigtigste kilde til fosforproduktion fra mineralet fluoroapatit, der er til stede i dem..
Fosfor er det tolvte mest forekommende element i jordskorpen og tegner sig for 0,1% af det efter vægt. Derudover er det det sjette element i overflod i den menneskelige krop; hovedsageligt koncentreret i knogler i form af hydroxylapatit.
Det er derfor et væsentligt element for levende væsener og bliver et af de tre vigtigste næringsstoffer i planter. Fosfor er en del af den kemiske struktur af nukleinsyrer; af energilagringsforbindelser (ATP), coenzymer; og generelt af metaboliseringsforbindelser.
Artikelindeks
Fosfor blev isoleret af Henning Brand i 1669 og var det første menneske til at isolere et element. Brand var en tysk alkymist fra Hamborg og formåede at opnå en fosforforbindelse fra urinen. For at gøre dette samlede han urinen fra 50 spande og lod den nedbrydes.
Brand fordampede derefter urinen og opnåede en sortlig rest, som han opbevarede i flere måneder. Til dette tilføjede han sand og opvarmede det og formåede at eliminere gasser og olier. Endelig fik han et hvidt fast stof, der lysede i mørket med en grøn farve, som han kaldte "kold ild.".
Udtrykket 'fosfor' kommer tilfældigt fra det græske ord "Phosphoros", som betyder lysbærer..
Brand offentliggjorde ikke sine eksperimentelle resultater og solgte det til forskellige alkymister, herunder: Johann Kraft, Kunckel Lowenstern og Wilhelm Leibniz. Sandsynligvis rapporterede nogle af dem Brands arbejde til Paris Academy of Sciences og spredte dermed deres forskning.
Dog isolerede Brand faktisk ikke fosfor, men ammoniaknatriumphosphat [Na (NH4) PO4]. I 1680 forbedrede Robert Boyle Brands procedure, hvorved han var i stand til at opnå en allotrop form af fosfor (P4).
Johan Gottlieb Gahn og Carl Wihelm Scheele fastslog i 1769, at en fosforforbindelse, calciumphosphat, blev fundet i knogler. De affedtede knogler blev udsat for en fordøjelsesproces med stærke syrer, såsom svovlsyre.
Derefter blev fordøjelsesproduktet opvarmet i stålbeholdere med kul og kul, hvilket opnåede hvidt fosfor ved destillation i retorter. Knogler var den vigtigste kilde til fosfor indtil 1840, da de blev udskiftet til dette formål af guano..
Guano er en blanding af fugleudstødning og nedbrydningsprodukter for fugle. Det blev brugt som kilde til fosfor og gødning i det 19. århundrede.
Fosfatsten kom til at blive brugt i 1850 som en kilde til fosfor. Dette sammen med opfindelsen af den elektriske ovn til kalcinering af klipper af James Burgess Readman (1888) gjorde fosfatsten til det vigtigste råmateriale til produktion af fosfor og gødning..
I 1819 blev kampfabrikkerne etableret, der begyndte den industrielle udvikling af brugen af fosfor..
Afhængig af den allotrope form kan den være farveløs, voksagtig hvid, gul, skarlagenrød, rød, lilla eller sort.
30.973 u
femten
Hvidt fosfor: 44,15 ºC
Rødt fosfor: ~ 590 ºC
Hvidt fosfor: 280,5 ºC
Hvid: 1,823 g / cm3
Rød: 2,2-2,34 g / cm3
Violet: 2,36 g / cm3
Sort: 2,69 g / cm3
Hvidt fosfor: 0,66 kJ / mol
Hvidt fosfor: 51,9 kJ / mol
Hvidt fosfor: 23,824 J / (mol.K)
-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4 og +5
Afhængigt af elektronegativiteten af de elementer, som den kombineres med, kan fosfor vise oxidationstilstanden +3 eller -3. Fosfor har i modsætning til nitrogen en tendens til at reagere fortrinsvis med +5 oxidationstilstanden; sådan er tilfældet med phosphorpentoxid (PtoELLER5 eller Pto5+ELLER5to+).
2.19 på Pauling-skalaen
-Først: 1.101 kJ / mol
-Andet: 2.190,7 kJ / mol
-Tredje: 2.914 kJ / mol
Hvidt fosfor: 0,236 W / (mK)
Sort fosfor: 12,1 W / (mK)
Det viser, hvordan sort fosfor leder næsten seks gange mere varme end hvidt fosfor.
Hvide, røde, lilla og sorte fosforer er diamagnetiske.
Fosfor har 20 isotoper, hvoraf de vigtigste er: 31P, den eneste stabile isotop med en overflod på 100%; 32P, β-emitterende isotop- og med en halveringstid på 14,28 dage; Y 33P, en β-emitterende isotop- og med en halveringstid på 25,3 dage.
Hvid fosfor er phosphorescerende og udsender et grønt lys i mørket.
Hvidt fosfor er ustabilt og skifter ved temperaturer tæt på 250 ° C til en polymer form kendt som rødt fosfor, som kan variere fra orange til lilla i farven. Det er et amorft stof, men det kan blive krystallinsk; lyser ikke i mørke eller brænder i luften.
Hvidt fosfor ved høje temperaturer og tryk eller i nærvær af katalysatorer omdannes til en anden polymer form end rød fosfor: sort fosfor. Dette er et krystallinsk stof med sort farve, inert, svarende til grafit, og som har evnen til at lede elektricitet.
Hvidt fosfor i ren form er uopløselig i vand, selvom det kan opløses i carbonsulfid. I mellemtiden er røde og sorte fosfor uopløselige i vand og er mindre flygtige end hvidt fosfor..
Fosfor brænder spontant i luft til dannelse af PtoELLER5, og dette kan igen reagere med tre vandmolekyler til dannelse af orthophosphorsyre eller phosphorsyre (H3PO4).
Gennem virkningen af varmt vand, fosfin (PH3) og fosforoxacider.
Phosphorsyre virker på phosphatsten og forårsager dihydrogencalciumphosphat eller superphosphat [Ca (HtoPO4)to].
Kan reagere med halogener til dannelse af halogenider PX3, X repræsenterer F, Cl, Br eller I; eller halogenider med formlen PX5, hvor X er F, Cl eller Br.
Fosfor reagerer også med metaller og metalloider for at danne phosphider og med svovl for at danne forskellige sulfider. På den anden side binder det sig til ilt for at skabe estere. På samme måde kombineres det med kulstof til dannelse af fosforholdige organiske forbindelser..
Fosforatomer har følgende elektroniske konfiguration:
[Ne] 3sto 3p3
Den har derfor fem valenselektroner, såsom nitrogen og de andre elementer i gruppe 15. Da det er et ikke-metallisk element, skal dets atomer danne kovalente bindinger, indtil valensoktet er afsluttet. Kvælstof opnår dette ved at etablere sig selv som diatomiske molekyler Nto, med en tredobbelt binding, N≡N.
Det samme sker med fosfor: to af dets P-atomer binder med en tredobbelt binding til dannelse af P-molekyletto, P2P; det vil sige den diphosphorøse allotrop. Imidlertid har fosfor en højere atommasse end kvælstof, og dens 3p orbitaler, mere diffuse end nitrogens 2p, overlapper mindre effektivt; derfor er Pto eksisterer kun i luftform.
I stedet foretrækker P-atomerne ved stuetemperatur at organisere kovalent på en anden måde: i et tetrahedralt molekyle P4:
Bemærk, at i det øverste billede har alle P-atomer tre enkeltbindinger i stedet for en tredobbelt binding. Således er fosfor i P4 fuldfører sin valensoktet. Imidlertid i P4 der er spænding i P-P-bindingerne, da deres vinkler er langt fra 109,5 º til det blotte øje.
Samme billede af P-enheder4 og dens ustabilitet forklarer, hvorfor hvidt fosfor er den mest ustabile allotrop i dette element.
Enheder P4 de er arrangeret i rummet for at definere en bcc-krystal (α-fase) under normale forhold. Når temperaturen falder til -77,95 ° C, omdannes bcc-krystallen til en tættere hcp (formodentlig) (β-fase). Enhederne P4 de er arrangeret i to skiftende lag, A og B, for at etablere en ABAB-sekvens ...
Kun et lille segment af den røde fosforstruktur vises i det øverste billede. Da de tre enheder er justeret "symmetrisk", kan det siges, at det er en krystallinsk struktur, som opnås ved opvarmning af denne fosfor over 250 ° C..
Rødt fosfor består dog for det meste af et amorft fast stof, så dets struktur er rodet. Derefter polymerkæderne af P4 ville blive arrangeret uden tilsyneladende mønster, nogle over og andre under samme plan vilkårligt.
Bemærk, at dette er den vigtigste strukturelle forskel mellem hvidt og rødt fosfor: i førstnævnte er P4 de er individuelle og i den anden dannende kæde. Dette er muligt, fordi en af P-P-bindingerne i tetraedret er brudt for at binde til det nærliggende tetraeder. Den ringformede spænding reduceres således, og det røde fosfor opnår større stabilitet..
Når der er en blanding af begge allotroper, tilbydes det øjet som en gul fosfor; en blanding af tetraeder og amorfe phosphorkæder. Faktisk bliver hvidt fosfor gulligt, når det udsættes for solens stråler, da strålingen favoriserer brud på den allerede nævnte P-P-binding..
Violet fosfor er den endelige udvikling af rødt fosfor. Som det kan ses på billedet ovenfor, består det stadig af en polymerkæde; men nu er strukturer mere indviklede. Det ser ud til, at den strukturelle enhed ikke længere er P4 men Pto, arrangeret på en sådan måde, at der dannes uregelmæssige femkantede ringe.
På trods af hvor asymmetrisk strukturen ser ud, formår disse polymerkæder at arrangere sig godt nok og med periodicitet for, at den violette fosfor kan etablere monokliniske krystaller..
Og endelig har vi den mest stabile fosforallotrop: den sorte. Det fremstilles ved opvarmning af hvidt fosfor under et tryk på 12.000 atm.
På det øverste billede (nedenfor) kan det ses, at dets struktur fra et højere plan har en vis lighed med grafit; er et stejlt netværk af sekskantede ringe (selvom de ligner firkanter).
I det øverste venstre hjørne af billedet kan det, der lige er kommenteret, værdsættes bedre. P-atomernes molekylære omgivelser er trigonale pyramider. Bemærk, at strukturen set fra siden (øverste højre hjørne) er arrangeret i lag, der passer hinanden.
Strukturen af sort fosfor er ret symmetrisk og ordnet, hvilket er i overensstemmelse med dets evne til at etablere sig som orthorhombiske krystaller. Stablingen af deres polymere lag gør P-atomer utilgængelige for mange kemiske reaktioner; og det er derfor, det er betydeligt stabilt og ikke særlig reaktivt.
Selvom det er værd at nævne, er spredningskræfterne i London og de molære masser af disse fosforfaststoffer det, der styrer nogle af deres fysiske egenskaber; mens deres strukturer og PP-bindinger definerer de kemiske og andre egenskaber.
Det er det tolvte element i jordskorpen og repræsenterer 0,1 vægtprocent af det. Der er omkring 550 mineraler, der indeholder fosfor, og apatit er det vigtigste mineral til opnåelse af fosfor..
Apatit er et mineral af fosfor og calcium, der kan indeholde variable mængder fluor, chlorid og hydroxid, hvis formel er følgende: [Ca10(PO4)6(F, Cl eller OH)to)]. Udover apatit er der andre fosformineraler af kommerciel betydning; sådan er tilfældet med wavelita og vivianita.
Fosfatsten eller fosforit er den vigtigste kilde til fosfor. Det er en ikke-detrital sedimentær sten, der har et fosforindhold på 15-20%. Fosfor er normalt til stede som Ca10(PO4)6Fto (fluoroapatit). Det er også til stede som hydroxyapatit, skønt det i mindre grad.
Derudover kan fluoroapatit findes som en del af vulkanske og metamorfe klipper såvel som kalksten og skifer..
De valgte fosfatsten overføres til rensningsanlægget til forarbejdning. Oprindeligt knuses de for at opnå stenede fragmenter, som derefter formales i kuglemøller med 70 omdrejninger pr. Minut.
Derefter sigtes produktet af formaling af stenfragmenterne for at være i stand til at fraktionere dem. Disse fraktioner med et fosforindhold på 34% vælges som fosforpentoxid (PtoELLER5).
Hvidt fosfor (P4) opnås industrielt ved elektrotermisk reduktion af fluorapatit med kulstof ved en temperatur på 1.500 ºC i nærværelse af siliciumoxid:
2Ca3(PO4)to(s) + 6SiOto(s) + 10 C (s) => P4(g) + CaSiO3(l) + CO (g)
Siden4 i gasformig tilstand, efter kondensering, opsamles den og opbevares som et hvidt fast stof nedsænket i vand for at forhindre det i at reagere med den udvendige luft.
Fosfor tæppet er fremstillet med forskellige procentdele af kobber og fosfor: Cu 94% - P 6%; Cu 92% - P 8%; Cu 85% - P 15% osv. Legeringen anvendes som en deoxideringsmiddel, befugtningsmiddel til kobberindustrien og også som en kerne i aluminiumindustrien.
De er kobber, fosfor og tinlegeringer, der indeholder 0,5 - 11% fosfor og 0,01 - 0,35% tin. Tin øger modstandsdygtigheden over for korrosion, mens fosfor øger slidstyrken hos legeringen og giver den stivhed.
Det bruges til fremstilling af fjedre, bolte og generelt i genstande, der kræver modstandsdygtighed over for træthed, slid og kemisk korrosion. Dens anvendelse anbefales i bådens propeller.
Den bedst kendte legering er NiPtyve, ved hjælp af phosphornikkel i lodde legeringer for at forbedre deres modstandsdygtighed over for kemisk erosion, oxidation og høje temperaturer.
Legeringen anvendes i gasturbine- og jetmotorkomponenter, galvanisering og til produktion af svejseelektroder.
Hvidt fosfor forårsager alvorlige forbrændinger af huden og er en kraftig gift, der kan være dødelig i en dosis på 50 mg. Fosfor hæmmer cellulær oxidation og forstyrrer cellulær iltstyring, hvilket kan føre til fedtdegeneration og celledød.
Akut fosforforgiftning frembringer inden for de første fire dage efter indtagelse mavesmerter, brændende, hvidløgslugtende ånde, fosforescerende opkastning, svedtendens, muskelkramper og endda en tilstand af chok..
Senere gulsot, petechiae, blødning, hjerteinfarkt involvering med arytmier, ændring af centralnervesystemet og død på den tiende dag efter indtagelse..
Den mest åbenlyse manifestation af kronisk fosforforgiftning er beskadigelse af kæbens knoglestruktur.
En stigning i plasmafosforkoncentrationen (hyperphosphatæmi) forekommer normalt hos patienter med nyresvigt. Dette medfører en unormal aflejring af fosfater i blødt væv, hvilket kan føre til vaskulær dysfunktion og hjerte-kar-sygdom..
Fosfor er et vigtigt element for planter og dyr. Det er et af de tre vigtigste næringsstoffer i planter, der er nødvendigt for deres vækst og energibehov. Derudover er det en del af nukleinsyrer, phospholipider, mellemprodukter af metaboliske processer osv..
Hos hvirveldyr er fosfor til stede i knogler og tænder i form af hydroxylapatit..
Med fosfor fremstilles en kemisk emalje, der bruges til at belyse skilte anbragt på aluminium og dets legeringer; samt fosfor kobber og bronze.
Det bruges også til at fremstille brandbomber, granater, røgbomber og sporstofkugler. Rødt fosfor bruges til at fremstille tændstikker eller sikkerhedskampe.
Hvidt fosfor bruges til at fremstille organofosfater. Derudover bruges det til produktion af fosforsyre.
En stor mængde af det producerede phosphor forbrændes til produktion af phosphortetraoxid (P4ELLER10opnået som et pulver eller et fast stof.
Det er råmaterialet til produktion af forskellige fosforforbindelser. Fungerer som et dopingmiddel for elektroniske komponenter.
Det bruges til produktion af læskedrikke på grund af den karakteristiske smag, det giver dem. Det virker på phosphatsten for at danne dihydrogencalciumphosphat [Ca (HtoPO4)to], også kendt som superphosphat, som bruges som gødning.
Fosforsyre er et konditionerende element af tandemalje for at lette vedhæftningen af dine restaureringsmaterialer. Det bruges også blandet med olie, urinstof, tjære, bitumen og sand til dannelse af asfalt; materiale, der anvendes til reparation af landkommunikationsruter.
Organophosphatforbindelser har adskillige anvendelser; såsom: flammehæmmende midler, pesticider, ekstraktionsmidler, nervevirkende midler og til vandbehandling.
Det bruges som gødning, bagepulver, tilsætningsstof til dyrefoder og til fremstilling af tandpastaer.
Det bruges i kemisk analyse som et dehydratiseringsmiddel og i organisk syntese som et kondenserende middel. Forbindelsen er primært beregnet til produktion af orthophosphorsyre.
Anvendes i rengøringsmidler og som vandblødgøringsmiddel, hvilket forbedrer virkningen af vaskemidler og hjælper med at forhindre rørkorrosion.
Bruges som rengøringsmiddel og blødgøringsmiddel.
Dibasisk natriumphosphat (NatoHPO4) og monobasisk natriumphosphat (NaHtoPO4) er komponenterne i et pH-buffersystem, som endda virker på levende væsener; inklusive mennesker.
Endnu ingen kommentarer