Phosphorus na misombo yake. Matumizi ya vitendo ya misombo ya fosforasi

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:42

Kati ya vipengele vya kibiolojia, mahali maalum panapaswa kutolewa kwa fosforasi. Hakika, bila hiyo, kuwepo kwa misombo muhimu kama, kwa mfano, ATP au phospholipids, pamoja na vitu vingine vingi vya kikaboni, haiwezekani. Wakati huo huo, suala la isokaboni la kipengele hiki ni tajiri sana katika molekuli mbalimbali. Fosforasi na misombo yake hutumiwa sana katika sekta, ni washiriki muhimu katika michakato ya kibiolojia, na hutumiwa katika matawi mbalimbali ya shughuli za binadamu. Kwa hivyo, zingatia kipengele hiki ni nini, dutu yake rahisi na misombo muhimu zaidi ni nini.

Fosforasi: sifa za jumla za kipengele

Nafasi katika jedwali la mara kwa mara inaweza kuelezwa katika pointi kadhaa.

Kundi la tano, kikundi kikuu.
Kipindi kidogo cha tatu.
Nambari ya kawaida - 15.
Uzito wa atomiki ni 30, 974.
Usanidi wa kielektroniki wa atomi 1²2s²2p⁶3s2^3p3.
Hali zinazowezekana za oksidi kutoka-3 hadi +5.
Alama ya kemikali - P, matamshi katika fomula "pe". Jina la kipengele ni fosforasi. Jina la Kilatini Phosphorus.

Historia ya ugunduzi wa atomi hii inarudi nyuma hadi karne ya XII ya mbali. Hata katika rekodi za alchemists kulikuwa na habari inayoonyesha kupokea kwa dutu "mwanga" isiyojulikana. Walakini, tarehe rasmi ya usanisi na ugunduzi wa fosforasi ilikuwa 1669. Mfanyabiashara aliyefilisika Brand, akitafuta jiwe la mwanafalsafa, alitengeneza kwa bahati mbaya dutu inayoweza kutoa mwanga na kuwaka kwa mwali mkali wa kupofusha. Alifanya hivyo kwa kurudia rudia kukojoa mkojo wa binadamu.

Baada yake, bila kutegemeana, kipengele hiki kilipokelewa kwa takriban njia sawa:

Mimi. Kunkel;
R. Boyle;
A. Margrave;
K. Scheele;
A. Lavoisier.

Leo, mojawapo ya mbinu maarufu zaidi za usanisi wa dutu hii ni upunguzaji kutoka kwa madini yanayolingana yaliyo na fosforasi kwenye joto la juu kwa kuathiriwa na monoksidi kaboni na silika. Utaratibu unafanywa katika tanuu maalum. Fosforasi na misombo yake ni vitu muhimu sana kwa viumbe hai na kwa syntheses nyingi katika sekta ya kemikali. Kwa hivyo, mtu anapaswa kuzingatia kile kipengele hiki ni kama dutu rahisi na ambapo kinapatikana katika asili.

Dutu rahisi fosforasi

Ni vigumu kutaja kiwanja mahususi linapokuja suala la fosforasi. Hii ni kutokana na wengimarekebisho ya allotropiki ambayo kipengele hiki kina. Kuna aina nne kuu za dutu rahisi ya fosforasi.

Mzungu. Huu ni mchanganyiko ambao fomula yake ni Р₄. Ni dutu nyeupe yenye tete na harufu kali isiyofaa ya vitunguu. Inawasha kwa hiari hewani kwa joto la kawaida. Inachoma kwa mwanga wa kijani kibichi unaong'aa. Ni sumu sana na ya kutishia maisha. Shughuli ya kemikali ni ya juu sana, hivyo hupatikana na kuhifadhiwa chini ya safu ya maji yaliyotakaswa. Hii inawezekana kutokana na umumunyifu duni katika vimumunyisho vya polar. Disulfidi ya kaboni na dutu za kikaboni zinafaa zaidi kwa fosforasi hii nyeupe. Inapokanzwa, ina uwezo wa kubadilika kuwa fomu inayofuata ya allotropic - fosforasi nyekundu. Wakati wa kufupisha na mvuke wa baridi, ina uwezo wa kuunda tabaka. Mafuta kwa kugusa, laini, kwa urahisi kukatwa na kisu, nyeupe (kidogo njano). Kiwango myeyuko 44⁰C. Kutokana na shughuli zake za kemikali hutumiwa katika syntheses. Lakini kutokana na sumu yake, haina matumizi makubwa ya viwanda.
Njano. Ni aina isiyosafishwa vizuri ya fosforasi nyeupe. Ni sumu zaidi, pia ina harufu mbaya ya vitunguu. Inawasha na kuwaka kwa mwali mkali wa kijani kibichi. Fuwele hizi za manjano au kahawia haziyeyuki katika maji hata kidogo; zinapooksidishwa kikamilifu, hutoa moshi mweupe wenye muundo P₄O₁₀.
Fosforasi nyekundu na misombo yake ndiyo urekebishaji unaotumika sana na unaotumika sana katika tasnia. Pasty molekuli nyekundu, ambayo chini ya shinikizo kuongezeka unawezakupita katika umbo la fuwele za urujuani, haina kazi kwa kemikali. Ni polima ambayo inaweza tu kufuta katika metali fulani na hakuna kitu kingine chochote. Kwa halijoto ya 250⁰С, inapunguza unyevu, na kugeuka kuwa muundo mweupe. Sio sumu kama fomu zilizopita. Hata hivyo, mfiduo wa muda mrefu kwa mwili ni sumu. Inatumika katika kupaka mipako ya kichomaji kwenye visanduku vya mechi. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba haiwezi kuwaka kwa hiari, lakini hulipuka (kuwaka) wakati wa denotation na msuguano.
Nyeusi. Kwa mujibu wa data ya nje, ni sawa na grafiti, pia ni greasi kwa kugusa. Ni semiconductor ya umeme. Fuwele za giza, zinazong'aa, ambazo haziwezi kuyeyuka katika vimumunyisho vyovyote. Ili iweze kuwaka moto, halijoto ya juu sana na upashaji joto wa awali unahitajika.

Inavutia pia ni aina ya fosforasi iliyogunduliwa hivi majuzi - metali. Ni kondakta na ina kimiani cha fuwele za ujazo.

Sifa za kemikali

Sifa za kemikali za fosforasi hutegemea jinsi ilivyo. Kama ilivyoelezwa hapo juu, muundo unaofanya kazi zaidi wa manjano na nyeupe. Kwa ujumla, fosforasi inaweza kuingiliana na:

metali, kutengeneza fosfidi na kufanya kazi kama wakala wa vioksidishaji;
zisizo za metali, hufanya kazi kama wakala wa kupunguza na kutengeneza misombo tete na isiyo na tete ya aina mbalimbali;
vikali vioksidishaji vikali, vinavyogeuka kuwa asidi ya fosforasi;
yenye alkali za caustic zilizokolezwa kulingana na ainakutokuwa na uwiano;
na maji kwenye joto la juu sana;
na oksijeni kuunda oksidi mbalimbali.

Sifa za kemikali za fosforasi ni sawa na zile za nitrojeni. Baada ya yote, yeye ni sehemu ya kikundi cha pnictogen. Hata hivyo, shughuli hii ni ya viwango kadhaa vya juu zaidi kutokana na aina mbalimbali za marekebisho ya allotropiki.

Kuwa katika asili

Kama kirutubisho, fosforasi ni nyingi sana. Asilimia yake katika ukoko wa dunia ni 0.09%. Hiki ni kiashiria kikubwa sana. Atomu hii inapatikana wapi katika asili? Kuna maeneo kadhaa kuu ya kutaja:

sehemu ya kijani ya mimea, mbegu na matunda yake;
tishu za wanyama (misuli, mifupa, enamel ya jino, misombo mingi muhimu ya kikaboni);
ganda;
udongo;
miamba na madini;
maji ya bahari.

Katika kesi hii, tunaweza tu kuzungumza kuhusu fomu zinazohusiana, lakini si kuhusu dutu rahisi. Baada ya yote, anafanya kazi sana, na hii haimruhusu kuwa huru. Miongoni mwa madini yenye fosforasi kwa wingi ni pamoja na:

Kiingereza;
fluoraapptite;
svanbergite;
phosphorite na nyinginezo.

Umuhimu wa kibayolojia wa kipengele hiki hauwezi kukadiria kupita kiasi. Baada ya yote, ni sehemu ya misombo kama vile:

protini;
phospholipids;
DNA;
RNA;
phosphoproteini;
vimeng'enya.

Yaani zile zote ambazo ni muhimu na ambazo kiumbe kizima hujengwa kwazo. Posho ya kila siku kwa mtu mzima wastani ni takriban gramu 2.

Phosphorus na misombo yake

Kwa kuwa amilifu sana, kipengele hiki huunda dutu nyingi tofauti. Baada ya yote, pia huunda phosphides, na yenyewe hufanya kama wakala wa kupunguza. Kwa sababu ya hii, ni ngumu kutaja kipengee ambacho kitakuwa ajizi wakati wa kukabiliana nacho. Kwa hivyo, fomula za misombo ya fosforasi ni tofauti sana. Kuna makundi kadhaa ya dutu katika uundaji ambayo yeye ni mshiriki hai.

Michanganyiko ya binary - oksidi, fosfidi, mchanganyiko wa hidrojeni tete, sulfidi, nitridi na wengine. Kwa mfano: P₂O₅, PCL₃, P_2S3_{, PH}3 _{na wengine.}
Vitu changamano: chumvi za aina zote (za wastani, tindikali, msingi, mbili, changamano), asidi. Mfano: N₃PO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O₆, Ca(H_{2 PO}4₎2_{, (NH}4₎2 HPO₄ na wengine.
Michanganyiko ya kikaboni iliyo na oksijeni: protini, phospholipids, ATP, DNA, RNA na vingine.

Nyingi za aina zilizoteuliwa za dutu zina umuhimu mkubwa wa kiviwanda na kibaolojia. Matumizi ya fosforasi na misombo yake inawezekana kwa madhumuni ya matibabu na kwa utengenezaji wa vitu vya kawaida vya nyumbani.

Michanganyiko yenye metali

Michanganyiko ya binary ya fosforasi yenye metali na zisizo na metali zisizo na kielektroniki kidogo huitwa fosfidi. Hizi ni dutu zinazofanana na chumvi ambazo hazina msimamo sana zinapowekwa wazi kwa mawakala mbalimbali. Mtengano wa haraka (hidrolisisi) husababisha hatamaji ya kawaida.

Aidha, chini ya utendakazi wa asidi zisizokolea, dutu hii pia hutengana na kuwa bidhaa zinazolingana. Kwa mfano, ikiwa tunazungumza juu ya hidrolisisi ya fosfidi ya kalsiamu, basi bidhaa zitakuwa hidroksidi ya chuma na fosfini:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

Na kwa kufanya fosfidi kuharibika chini ya utendakazi wa asidi ya madini, tunapata chumvi na fosfini inayolingana:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

Kwa ujumla, thamani ya misombo inayozingatiwa iko katika ukweli kwamba kwa sababu hiyo kiwanja cha hidrojeni cha fosforasi huundwa, sifa zake ambazo zitazingatiwa hapa chini.

Dutu tete kulingana na fosforasi

Kuna mbili kuu:

fosforasi nyeupe;
phosphine.

Tayari tumetaja ya kwanza hapo juu na tukatoa sifa zake. Walisema ni moshi mzito mweupe, wenye sumu kali, wenye harufu mbaya, na unaojiwasha katika hali ya kawaida.

Lakini phosphine ni nini? Hii ndiyo dutu tete ya kawaida na inayojulikana, ambayo inajumuisha kipengele kinachohusika. Ni ya binary, na mshiriki wa pili ni hidrojeni. Fomula ya mchanganyiko wa hidrojeni ya fosforasi ni pH₃, jina ni phosphine.

Sifa za dutu hii zinaweza kuelezwa kama ifuatavyo.

Gesi tete isiyo na rangi.
Sumu sana.
Inanuka kama samaki waliooza.
Haiingiliani na maji na inayeyuka vibaya sana ndani yake. Vizuri mumunyifu ndaniviumbe hai.
Katika hali ya kawaida, tendaji sana.
Hujiwasha hewani.
Imetolewa kutokana na mtengano wa fosfidi za metali.

Jina lingine ni Phosphane. Hadithi kutoka nyakati za zamani zinahusishwa nayo. Yote ni juu ya "taa zinazozunguka" ambazo watu wakati mwingine waliona na kuona sasa katika makaburi na madimbwi. Taa za spherical au kama mishumaa zinazoonekana hapa na pale, zikitoa hisia ya harakati, zilizingatiwa kuwa ni ishara mbaya na watu washirikina waliwaogopa sana. Sababu ya jambo hili, kwa mujibu wa maoni ya kisasa ya wanasayansi wengine, inaweza kuchukuliwa kuwa mwako wa hiari wa fosfini, ambayo hutengenezwa kwa kawaida wakati wa mtengano wa mabaki ya kikaboni, mimea na wanyama. Gesi hutoka na, kwa kuwasiliana na oksijeni katika hewa, huwaka. Rangi ya moto na saizi inaweza kutofautiana. Mara nyingi, hizi ni taa angavu za kijani kibichi.

Ni wazi, misombo tete ya fosforasi ni vitu vyenye sumu ambavyo ni rahisi kutambua kwa harufu mbaya isiyofaa. Ishara hii husaidia kuzuia sumu na matokeo yasiyofurahisha.

Michanganyiko na zisizo za metali

Ikiwa fosforasi inafanya kazi kama wakala wa kupunguza, basi tunapaswa kuzungumza kuhusu viambata binary na zisizo metali. Mara nyingi, wao ni zaidi ya umeme. Kwa hivyo, tunaweza kutofautisha aina kadhaa za dutu za aina hii:

kiwanja cha fosforasi na salfa - sulfidi ya fosforasi P₂S₃;
fosforasi kloridi III, V;
oksidi na anhidridi;
bromidi na iodidi nawengine.

Kemia ya fosforasi na misombo yake ni tofauti, kwa hivyo ni vigumu kutambua muhimu zaidi kati yao. Ikiwa tunazungumza mahsusi juu ya vitu ambavyo huundwa kutoka kwa fosforasi na zisizo za metali, basi oksidi na kloridi ya nyimbo anuwai ni muhimu zaidi. Hutumika katika usanifu wa kemikali kama mawakala wa kuondoa maji, kama vichocheo, na kadhalika.

Kwa hivyo, mojawapo ya vikaushio vyenye nguvu zaidi ni oksidi ya fosforasi ya juu zaidi - P₂O₅. Inavutia maji kwa nguvu sana kwamba inapogusana nayo moja kwa moja, mmenyuko mkali hutokea kwa kuambatana na kelele kali. Dutu hii yenyewe ni wingi nyeupe kama theluji, karibu na amofasi katika hali yake ya kujumlishwa.

Michanganyiko ya kikaboni iliyo na oksijeni na fosforasi

Inajulikana kuwa kemia ya kikaboni huzidi kwa mbali kemia isokaboni kulingana na idadi ya misombo. Hii inafafanuliwa na uzushi wa isomerism na uwezo wa atomi za kaboni kuunda minyororo ya atomi za miundo mbalimbali, kufunga kwa kila mmoja. Kwa kawaida, kuna utaratibu fulani, yaani, uainishaji, ambayo kemia yote ya kikaboni inahusika. Madarasa ya uunganisho ni tofauti, hata hivyo, tunavutiwa na moja maalum, inayohusiana moja kwa moja na kipengele kinachohusika. Hizi ni misombo yenye oksijeni na fosforasi. Hizi ni pamoja na:

coenzymes - NADP, ATP, FMN, pyridoxal phosphate na vingine;
protini;
asidi nucleic, kwa kuwa mabaki ya asidi ya fosforasi ni sehemu ya nyukleotidi;
phospholipids na phosphoproteini;
vimeng'enya na vichocheo.

Aina ya ioni ambayofosforasi inahusika katika uundaji wa molekuli ya misombo hii, inayofuata ni PO₄^3-, yaani, ni mabaki ya asidi. ya asidi ya fosforasi. Inapatikana katika baadhi ya protini kama atomi isiyolipishwa au ioni rahisi.

Kwa utendaji kazi wa kawaida wa kila kiumbe hai, kipengele hiki na misombo ya kikaboni inayoundwa nayo ni muhimu sana na ni muhimu. Hakika, bila molekuli za protini, haiwezekani kujenga sehemu moja ya kimuundo ya mwili. Na DNA na RNA ndio wabebaji wakuu na wasambazaji wa habari za urithi. Kwa ujumla, miunganisho yote lazima iwepo bila kukosa.

Matumizi ya fosforasi viwandani

Matumizi ya fosforasi na misombo yake katika sekta inaweza kubainishwa katika vipengele kadhaa.

Hutumika katika utengenezaji wa kiberiti, misombo ya vilipuzi, mabomu ya kuwasha moto, baadhi ya mafuta, vilainishi.
Kama kifyonza gesi na katika utengenezaji wa taa za incandescent.
Ili kulinda metali dhidi ya kutu.
Katika kilimo kama mbolea ya udongo.
Kama kilainisha maji.
Katika miunganisho ya kemikali katika utengenezaji wa vitu mbalimbali.

Jukumu katika viumbe hai hupunguzwa hadi kushiriki katika uundaji wa enamel ya jino na mifupa. Kushiriki katika athari za ana- na catabolism, pamoja na kudumisha buffering ya mazingira ya ndani ya seli na maji ya kibaolojia. Ni msingi katika usanisi wa DNA, RNA, phospholipids.