هناك ثلاث فئات من المركبات غير العضوية المعقدة: الأكاسيد والهيدروكسيدات (التي تشمل الأحماض والقواعد) والأملاح. يمكن أن تشكل العديد من المعادن وغير الفلزات أكاسيد وهيدروكسيدات وأيضًا أن تكون جزءًا من المخلفات الحمضية. لذلك ، يتم تضمين الفوسفور في بقايا الحمض PO4. هناك عدة أنواع من أكسيد الفوسفور. وفقًا لذلك ، هناك العديد من الهيدروكسيدات التي تتكون من هذه الأكاسيد. أعلى هيدروكسيد الفوسفور هو حمض الفوسفوريك. في هذا المقال سنتناول الخواص الفيزيائية والكيميائية لهذا العنصر ومركباته ، وكذلك نتحدث عن انتشاره في الطبيعة وحقائق أخرى مثيرة للاهتمام.
الخصائص الفيزيائية للفوسفور
يمكن أن توجد في أشكال مختلفة. الفوسفور مادة تتكون من عنصر كيميائي واحد. لا تتحد ذراتها في جزيئات. صيغة الفوسفور هي P. ومع ذلك ، اعتمادًا على بنية الشبكة البلورية ، يمكن أن يوجد هذا العنصر في شكل ثلاث مواد.
الأكثر شيوعًا هو الفوسفور الأبيض - له بنية شمعية وسمية عالية. درجة انصهار هذه المادة هي أربع وأربعون درجة مئوية ، ودرجة الغليان مائتان وثمانون درجة. مع الاحتكاكمادة ، تشتعل بسرعة كبيرة ، لذلك لا يقطعونها إلا بوضعها في بيئة مائية. إذا قمت بتسخينه لفترة طويلة عند درجة حرارة مائتين وخمسين درجة مئوية ، فإنه يتحول إلى فسفور أحمر. يتم تقديم هذه المادة على شكل مسحوق بني-أحمر. الفسفور الأحمر ، على عكس الأبيض ، ليس ساماً.
يمكن أن يسمى الشكل الأكثر استقرارًا لوجود هذا العنصر الفوسفور الأسود ، والذي يشبه المعدن في بعض الميزات الخارجية: له بريق خاص ، ولديه صلابة عالية ، وموصلية كهربائية وحرارية.
من وجهة نظر الكيمياء
الفوسفور عنصر كيميائي موجود في المجموعة الخامسة والثالثة في الجدول الدوري. من هذا يمكننا أن نستنتج أن تكافؤها هو خمسة. بالإضافة إلى ذلك ، من الجدول الدوري يمكن ملاحظة أن عنصر الفوسفور له كتلة ذرية تبلغ 31 جرامًا لكل مول. هذا يعني أن مولًا واحدًا من المادة سيزن 31 جرامًا. بالنظر إلى الخصائص الكيميائية للفوسفور ، سنتحدث عن تفاعلاته مع مركبات بسيطة ومعقدة.
التفاعل مع المواد البسيطة
أول شيء يجب أن تنتبه إليه هو أكسدة الفوسفور. هذا هو رد فعله مع الأكسجين. نتيجة لذلك ، يمكن تكوين مادتين مختلفتين - كل شيء سيعتمد على نسب هذه المكونات.
الخيار الأول - تشكل أربع مولات من الفوسفور وثلاث مولات من الأكسجين مولين من ثالث أكسيد الفوسفور. يمكن كتابة هذا التفاعل الكيميائي باستخدام ما يليالمعادلة: 4P + 3O2=2P2O3.
الخيار الثاني هو تكوين أربع مولات من الفوسفور وخمس مولات أكسجين ، ومولتان من خامس أكسيد الفوسفور. يمكن التعبير عن هذا التفاعل باستخدام المعادلة التالية:
في كلا التفاعلين الكيميائيين ، هناك إطلاق هام للضوء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتفاعل الفوسفور مع مواد بسيطة مثل المعادن ، الهالوجينات (الفلور ، اليود ، البروم ، الكلور) ، الكبريت. هذا العنصر الكيميائي قادر على إظهار خصائص الاختزال والأكسدة. مثال على التفاعل مع الهالوجينات هو الكلورة. يحدث على مرحلتين. الأول هو تكوين مولين من ثلاثي كلورات الفوسفور من مولين من المادة غير المعدنية المعنية وثلاثة مولات من الكلور. يمكن التعبير عن هذا التفاعل باستخدام المعادلة التالية: 2P + 3Cl2=2PCl3.
المرحلة الثانية من هذه العملية هي إضافة ذرات الكلور إلى ثلاثي كلورات الفوسفور الذي تم الحصول عليه بالفعل. وهكذا ، عند إضافة نفس الحجم من الكلور إلى مول واحد من الأخير ، يتم تكوين مول واحد من خماسي كلورات الفوسفور. نكتب معادلة هذا التفاعل على النحو التالي: PCl3+ Cl2=PCl5.
يمكن رؤية انتظام تفاعل الفوسفور مع المعادن في هذا المثال. إذا أخذنا ثلاث مولات من البوتاسيوم ومول واحد من الفوسفور ، نحصل على مول واحد من فوسفيد البوتاسيوم. يمكن كتابة هذا النوع من العمليات باستخدام معادلة التفاعل التالية: 3K + P=K3R.
التفاعل معمواد معقدة
تشتمل المركبات الكيميائية المعقدة التي يمكن أن يتفاعل معها الفوسفور على الأحماض والأملاح. دعونا نصف بالترتيب ميزات ملامسة العنصر قيد النظر مع هذه المجموعات من المواد الكيميائية.
الفوسفور والأحماض
من بين كل الأشياء الأخرى ، يبرز تفاعل الفوسفور وحمض النيتريك. لإجراء هذا النوع من التفاعل ، من الضروري تناول المكونات التالية: الفوسفور بكمية ثلاث مولات ، وخمسة مولات من حمض النترات ، وكذلك الماء - مولات. نتيجة لهذا التفاعل الكيميائي ، نحصل على المنتجات التالية: حمض الفوسفوريك وأكسيد النيتروجين. تتم كتابة معادلة هذا التفاعل على النحو التالي: 4+ 5NO.
الفوسفور والأملاح
يمكن اعتبار هذا النوع من التفاعل الكيميائي في مثال تفاعل المادة غير المعدنية المعتبرة مع كبريتات cuprum. لتنفيذ هذه العملية ، من الضروري تناول مولين من الفوسفور ، وخمس مولات من كبريتات النحاس ، وثمانية مولات من الماء. نتيجة لتفاعل هذه المواد نحصل على المركبات الكيميائية التالية: حمض الكبريتات بكمية خمسة مولات ، والنحاس النقي - بنفس الكمية ، وحمض الفوسفوريك - مولات. يمكن كتابة هذه العملية في شكل المعادلة التالية: SO4+ 5Cu + 2H3PO4.
الحصول على هذا غير المعدني
في الصناعة ، يتم استخلاص المادة المعنية من مركب كيميائي مثل فوسفات الكالسيوم. لهذايتم إجراء التفاعل الكيميائي التالي: يتم خلط الملح المحدد بالرمل (أكسيد السيليكون) والكربون بنسب مولارية 1: 3: 5 ، ونتيجة لذلك ، يتم الحصول على سيليكات الكالسيوم والفوسفور وغاز التشاد بنسبة مولارية تبلغ 3: 2: 5.
مركبات الفوسفور وخصائصها
أكثر المركبات التي تعتبر غير معدنية شيوعًا هو هيدروكسيد الفوسفور. يمكن أن يكون من عدة أنواع اعتمادًا على الأكسيد الذي يتكون منه. يمكن الحصول على هيدروكسيد الفوسفور بإجراء تفاعل كيميائي بين أكسيده والماء. بسبب هذه التفاعلات ، يتم تشكيل أنواع مختلفة من المواد. وهكذا ، يمكن الحصول على هيدروكسيد (3) من ثلاثي أكسيد ، وهيدروكسيد الفوسفور (5) من خامس أكسيد. هذه المواد لها خصائص حمضية وهي قادرة بدورها على التفاعل مع المعادن والأملاح والقواعد وما إلى ذلك.
أعلى هيدروكسيد الفوسفور هو حمض الفوسفوريك. إنه مؤكسج و تريبياسك. صيغتها هي H3PO4.
الخصائص الكيميائية الأساسية
هيدروكسيد الفوسفور ، الصيغة المذكورة أعلاه ، قادر على التفاعل مع كل من المواد البسيطة والمعقدة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه العمليات
تفاعلات حامض الفوسفوريك مع المعادن
مثل المركبات الكيميائية الأخرى من هذه الفئة ، فإن هيدروكسيد الفوسفور قادر على التفاعل مع المعادن. خلال هذه العملية ، يحدث تفاعل إزاحة حيث تقوم ذرات المعدن بإزاحة ذرات الهيدروجين ، وبالتالي تكوين الملح والهيدروجين ، والذي يتم إطلاقه في الهواء كغاز برائحة كريهة. من أجل رد الفعل هذايمكن تحقيق ذلك ، يجب أن يكون المعدن موجودًا على يسار الهيدروجين في سلسلة النشاط الكهروكيميائي. أي أن مواد مثل النحاس والفضة وما شابهها غير قادرة على التفاعل مع حمض الفوسفوريك ، نظرًا لنشاطها الكيميائي المنخفض ، فلن تتمكن من إزاحة ذرات الهيدروجين من مركباتها.
خذ الألومنيوم كمثال. عند إضافة مولين من هذا العنصر إلى مولين من هيدروكسيد الفوسفور ، نحصل على فوسفات الألومنيوم والهيدروجين بكمية 2 و 3 مول ، على التوالي. تتم كتابة معادلة هذا التفاعل على النحو التالي: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4+ 3H 2.
التفاعل مع القواعد
هيدروكسيد الفوسفور ، مثل العديد من الأحماض الأخرى ، يمكن أن يدخل في تفاعلات كيميائية مع القواعد. تسمى هذه العمليات تفاعلات التبادل. نتيجة لذلك ، يتم تكوين هيدروكسيد جديد بالإضافة إلى حمض جديد. يمكن أن تحدث مثل هذه التفاعلات فقط إذا كان أحد المنتجات الناتجة غير قابل للذوبان في الماء ، أي أنه يترسب أو يتبخر كغاز أو ماء أو إلكتروليت ضعيف جدًا.
حمض الفوسفوريك و أملاحه
في هذه الحالة ، يحدث تفاعل التبادل أيضًا. نتيجة لذلك ، يمكنك الحصول على حمض جديد وملح. لكي يحدث هذا النوع من التفاعل ، يجب أيضًا مراعاة القاعدة الموضحة أعلاه.
استخدام الفوسفور ومركباته في الصناعة
بادئ ذي بدء ، يتم استخدام مركبات هذا العنصر الكيميائيصنع خليط يوضع على السطح الجانبي لعلب الثقاب. يتم أيضًا معالجة رؤوس أعواد الثقاب بمزيج يحتوي على الفوسفور.
يستخدم خامس أكسيد المادة غير المعدنية المعتبرة على نطاق واسع كمجفف للغاز. يتم استخدامه أيضًا في الصناعة الكيميائية من أجل الحصول على هيدروكسيد الفوسفور ، والذي تمت مناقشة صيغته وخصائصه أعلاه. بالإضافة إلى أنها تستخدم في صناعة الزجاج.
يستخدم هيدروكسيد الفوسفور أيضًا في العديد من الصناعات. بادئ ذي بدء ، يتم استخدامه في صناعة الأسمدة. هذا يرجع إلى حقيقة أن الفوسفور أمر حيوي للنباتات. لذلك ، هناك عدد من الأسمدة المختلفة التي يتم تصنيعها على أساس مركب المادة غير المعدنية المعنية. لهذه الأغراض ، يتم استخدام مواد مثل فوسفات الكالسيوم. يستخدم الملح كسماد في شكل أرض. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام السوبر فوسفات العادي والمزدوج لهذا الغرض. يمكن أيضًا استخدام Ammophos و nitroammophos كسماد. بالإضافة إلى كل ما سبق ، تستخدم الأملاح أو هيدروكسيد الفوسفور ككاشف لتحديد وجود مركبات الفضة في المحلول. لذلك ، يتم إضافة مادة تتضمن بقايا الحمض PO4إلى المحلول. إذا كان الأخير يحتوي على أملاح أو هيدروكسيد الفضة ، فسوف يتكون راسب أصفر غني. هذا هو فوسفات الأرجنتوم ، الذي يحتوي على الصيغة الكيميائية التالية: AgNO3.
هيكل ذرة الفوسفور
كما تعلم ، تتكون جميع الذرات من نواة وإلكترونات تدورحوله. تحتوي النواة على البروتونات والنيوترونات. الإلكترونات لها شحنة سالبة ، والبروتونات لها شحنة موجبة ، والنيوترونات لها شحنة صفرية. الرقم التسلسلي للفوسفور في الجدول الدوري هو خمسة عشر. من هذا يمكننا أن نستنتج أن نواتها تحتوي على خمسة عشر بروتونًا. إذا كانت الذرة محايدة وليست أيونًا ، فهناك عدد من الإلكترونات يساوي عدد البروتونات. أي في حالة الفوسفور هناك خمسة عشر منهم.
إذا غادر أحد الإلكترونات مداره ، ستتحول الذرة إلى أيون موجب الشحنة ، أي كاتيون. إذا انضم إلكترون واحد ، يتشكل أيون سالب الشحنة - أنيون.
في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ، يمكنك أن ترى أن الفوسفور ينتمي إلى الفترة الثالثة. من هذا يتضح أن هناك ثلاثة مدارات حول النواة ، يتم توزيع الإلكترونات عليها بالتساوي. الأول به اثنان ، والثاني ثمانية ، والثالث خمسة.
الانتشار في الطبيعة
نسبة كتلة الفوسفور في القشرة الأرضية هي 0.08٪. إنه ليس عنصرًا كيميائيًا شائعًا في الطبيعة. ومع ذلك ، هناك مجموعة كاملة من المعادن التي تشمل الفوسفور. هذه هي الأباتيت ، وكذلك الفوسفوريت. الأكثر شيوعا من المجموعة الأولى هو الفلوراباتيت. صيغته الكيميائية هي كما يلي: 3Ca3(PO4)2• CaF2. يأتي بظلال شفافة وخضراء وفيروزية. من بين الفوسفوريت ، يعتبر فوسفات الكالسيوم هو الأكثر شيوعًا ، وله الصيغة الكيميائية التالية: Ca3(PO4)2. بالإضافة إلى مركبات الفوسفورتوجد في أنسجة الكائنات الحية المختلفة.
دور الفسفور ومركباته في الطبيعة والجسم
هذا العنصر الكيميائي مهم جدًا للتشغيل الطبيعي لجميع الأعضاء وأنظمتها تقريبًا. بادئ ذي بدء ، بدونها ، يكون الأداء السلس للكلى مستحيلًا. يشارك هذا العنصر في عمليات التمثيل الغذائي في الجسم. كما أنه يعزز التجدد السريع للأنسجة. بدونها ، لا يمكن تنشيط بعض الفيتامينات ببساطة لإفادة الجسم - ولهذا السبب غالبًا ما يُضاف الفوسفور إلى جميع مستحضرات الفيتامينات تقريبًا كمكوِّن إضافي. بالإضافة إلى ذلك ، فهو أحد العناصر الكيميائية التي تضمن الأداء الطبيعي للقلب. هو ، بالإضافة إلى كل ما سبق ، يشارك في عملية انقسام الخلايا ، لذا فإن الحياة على الأرض مستحيلة بدون هذا العنصر الدقيق.
تنظيم توازن الماء والملح هو وظيفة أخرى تؤديها مركبات غير المعدنية المذكورة في هذه المقالة في الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، فهو أحد المكونات الرئيسية لأنسجة العظام والعضلات. توجد نسبة كبيرة منه أيضًا في الأسنان. من بين أمور أخرى ، تجدر الإشارة أيضًا إلى أن الفوسفور له دور في ضمان الأداء الطبيعي للجهاز العصبي. أعراض النقص في جسم العنصر النزيل المعني هي كما يلي: زيادة التعب ، انخفاض الكفاءة ، اضطرابات في عمل الجهاز العصبي (العصاب ، الهستيريا ، إلخ) ، نزلات البرد المتكررة ، استنفاد عضلة القلب ، آلام في العظام والعضلات ، ضعف شديد في الشهية. لتجنب ظاهرة مثل نقص الفوسفور في الجسم ، عليك أن تعرفما هي الأطعمة التي تحتوي عليها.
بادئ ذي بدء ، يجب تمييز الأسماك من بين الأطعمة الغنية بالعنصر الكيميائي المدروس. لوحظ وجود تركيز عالٍ بشكل خاص من الفوسفور في أنواع مثل سمك الحفش ، والماكريل ، والماكريل ، والتونة ، والسردين ، والكبلين ، والبولوك ، والرائحة. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد عنصر التتبع الذي تمت مناقشته في هذه المقالة في لحم السلطعون والجمبري وكذلك في منتجات الألبان مثل الجبن والجبن المطبوخ والجبن.
الاستنتاجات
الفوسفور ، على الرغم من أنه ليس عنصرًا كيميائيًا شائعًا على هذا الكوكب ، إلا أنه ذو أهمية كبيرة من وجهة نظر صناعية وبيولوجية. يتم استخدام هو ومركباته ، على وجه الخصوص ، هيدروكسيد الفوسفور ، في تصنيع أنواع مختلفة من المنتجات. كما وصف المقال خواص هيدروكسيد الفوسفور (حمض الفوسفوريك) وخصائص تفاعله مع المعادن والقواعد والأملاح.
