Фосфор және оның қосылыстары

Фосфор және оның қосылыстары

Периодтық жүйедегі орны және атом құрылысы.

Фосфор Vа топ элементі.

Оның электрондық формуласы: P1s2s2p3s2p

Графиктік формуласы:

Фосфор азоттық ұқсас, өйткені азоттағы сияқты валенттік электрондық  (3s 3p) бар. Бірақ азот атомымен салыстырғанда фосфор атомының өлшемі үлкен және иондық энергиясы аз. Бұл азотқа қарағанда фосфордың бейметалдық қасиеттерінің әлсіз екенің білдіреді. Сондықтан фосфорда  3 тотығу дәрежесі сирек, +5

тотығу дәрежесі жиі кездеседі.

     Табиғатта таралуы. Бұл едәуір көп таралған элемент, жер қыртысындағы оның мөлшері 0,12%-ті құрайды. Фосфор белсенді, табиғатта бос күйінде кездеспейді құрамында болады, маңыздысы-құрамына кальций фосфаты кіретін апатит минералы. Апатиттің бірнеше түрі белгілі. Ең көп таралғаны фторапатит  3Ca (PO ) .Ca F  

Апатиттің бір түр өзгерісі шөгінді тау жыныстарын- фосфориттерді түзеді.

     Қазақстанда фосфорға өте бай кен орындары бар. ХХ ғасырдың 30-жылдары Ақтөбе облысында фосфорит кені табылған. Ақтөбе кен орындарының негізгі артықшылығы-олардың қабаттары жер бетіне жақын орналасқан және пайдалы қазбаны ешқандай кедергісіз өндіруге болады. Мұнда жалпы қоры жүздеген миллион тоннаға жететін  ондаған ірі кен орындары бар.   

       30-жылдардың аяғында (1938-1940) Қаратау бассейні ашылды.

Бассейінде 26 кен орны бар. Бассейннің басты бес кен орындарында

 ( Жаңатас, Ақсай, Шолақтау, Көкжон, Көксу) бүкіл қордың  90%     

P O  бар.Қаратау фасфарит қабатының қалыңдығы 10-12  м, ал кейбір орындарда 30 м – ге жетеді.

Оңтүстік Қазақстанда, Аят және Лисаковск кен орындарындағы қоңыр тас көмірдің құрамында фосфордың едәуір қоры бар.

Физикалық қасиеттері.Азотпен салыстырғанда фосфор элементінің бейметалдық қасиеттерінің кему, оның жай заттарының қасиеттеріне әсер етеді.

Фосфордың аллотропиялық түр өзгерістерінің қасиеттері олардың құрылысымен түсіндіріледі. Ақфосфор құрылысы толық зертелген  (8.9- сурет). Оның малекулалық кристалдық торы бар. Ақ фосфордың  малекуласы төрт атомды және дұрыс үш қырлы перамида тәріздес. Фосфордың әрбір атомы перамиданың төбесінде орналасқан. Малекулалық торлы басқа заттарға ұқсас, ақ фосфор жеңіл балқиды және ұшқыш.

  Химиялық қасиеттері. Ақ фосфор қызыл фосфордың химиялық  қасиеттері бойынша қатты ерекшеленеді. Мәселен, ақ фосфор ауада жеңіл тотығады және өздігінен тұтынады, сондықтан оны су астында сақтайды. Қызыл фосфор 240 С –тан жоғары қыздырғанда тұтынады. Ақ фосфор тотыққанда қараңғыда жарық шығарады, яғни химиялық энергияны тікелей жарық энергиясына айналуы жүреді.

  Сұйық және еріген күйінде, сондай-ақ 800 С-тан төмен температурада бу күиінде фосфор Р малекуладан тұрады. 800 С тан жоғары температурада малекула дессоциацйяланады: Р  2Р .

   Соңғысы 2000 С тан жоғары температурадан атомда ыдырайды:

 Р     2Р. Осылай фосфор атомдары Р , Р малекулаларына және полимерлі затқа бірігеді.

 Фосфор көптеген жай заттармен – оттекпен, гологендермен, күкіртпен және кейбір металдармен тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш қасиеттер көрсете қосылады.

 Мысалы:

                              2Р+3S=P S                      2P+3d     PCI

                              2P+3Ca=Ca  P                 PCI+CI     PCI

                               Қызыл фосфорға қарағанда ақ фосформен рякция                                                                                                               жеңіл   жүреді. Фосфордың металдармен қосылысы фасфидтер деп аталады, олар суда жеңіл айырылып, сарымсақ иісті өте улы тұрақсыз газ фофин РН  түзеді:Са Р + 6Н О= 3Cа(ОН) +2РН↑.

Алынуы және қолданылуы. Фосфорды фосфавриттен алады. Оны көмірмен (кокспен)  және құммен араластырып, 1500С электр пешінде қыздырады:

                       2Са (РО) +10С+6SiO =6CaSiO  +P =10CO↑

Якция кезінде фосфор буы су астындағы қабылдағышта конденсацияланады.

  Қызыл фосфордың бертолле тұзымен қоспасы әлсіз үикелісте немесе қысқанда тұтынады:

                        6Р+5КСI =5KCI+3P O

   Сондықтан қызыл фосфорды, негізінен бұрынғы  ақ фосфордың орнына сіріңке өндірісіне қолданады.

 Фосфордан едәуір мөлшері зиянды жәндіктерді жою үшін пайданылатын әр түрлі фосфор органикалық препараттар  өндірісіне жұмсалад. Фосфордың оттекті қосылыстар, фосфор қышқылы және оның тұздары кеңінен қолданады.

 Ақ фосфор көп қолданылмайды. Оның жанатын және түтіндейтін снаряттарда пайдаланылады. Қара фосфор өте сирек қолданылады.

 Фосфор оксидтері. Фосфор бірнеше оксидтер түзеді. Олардың ішіне маңыздылары: Р О  және  Р О . Олардың формуласын қысқартып, көбінесе Р О және  Р О  (алдындағылардың индекстерін 2-ге бөлген ) деп жазады.

 Фосфор (III) оксиді Р О – балауыз тәрізді кристалдық масса, 22,5 С-та балқиды. Фосфор оттектің аз мөлшерінде жанғанда алынады. Күшті тотықсыздандырғыш, өте улы.

 Фосфор (V) оксиді немесе  фосфор ангидридінің маңызы үлкен.

 Фосфор (V) оксиді немесе фосфор ангридриді Р О –ақ, ылғал тартқыш ұнтақ, қыздырғанда бірден буланады, ауаның немесе оттектің артық мөлшерінде фосфор жанғанда алынады. Суды өте белсенді сіңіріп, не оны басқа қосылыстардан тартып алып, фосфор қышқылын түзеді.Фосфор ангидридінің бұл ерекшелігі оны газдар мен сұйықтардың тиімді кептіргіші ретінде кеңінен қолданылуға мүмкіндік береді.

 Төменгі температурада Р О азот қышқылынан суды тартып алады:

                            Р О +2НNO= 2HPO+NO

Қышқылдық оксид болғандықтан негіздік оксидткрмен және гидрооксидтермен әрекеттеседі:

                            2ВаО+Р ОһВа (РО )

                            6NaОН+Р О=2NаРо +3Н О

Фосфор қышқылы  Кәдәмгі жағдайда Р О сумен әрекеттесіп, тетраметафосфор қышқылын түзеді (HPO )  (қысқартылған түрде көбінесе НРО  деп жазады):

                            Р О +2Н О=(НРО )

Метафосфор қышқылының құрамы (НРО ) –тен ерекшеленетін атап өту керек және олардың формуласын жалпы түрде (НРО) деп жазады. Метофосфор қышқылын судың артық мөлшерімен қайнатқанда орто фосфор қышқылы Н Р О  түзіледі: