Фосфор и его соединения

Однозамещенные фосфаты  имеют кислую реакцию, двухзамещённые – слабощелочную, трехзамещённые –  щелочную.

Все фосфаты щелочных металлов и аммония растворимы в  воде. Из кальциевых солей фосфорной кислоты растворяется в воде лишь дигидрофосфат кальция. Гидрофосфат кальция и фосфат кальция растворимы в органических кислотах.

При нагревании фосфорная  кислота вначале теряет воду –  растворитель, затем начинается дегидратация фосфорной кислоты и образуется дифосфорная кислота:

2H₃PO₄ = H₄P₂O₇ + H₂O.

Значительная часть  фосфорной кислоты превращается в дифосфорную при температуре около 260°С.

в) Фосфорноватая кислота (гипофосфорная кислота) H₄P₂O₆.

.

H₄P₂O₆ – четырёхосновная кислота средней силы. При хранении гипофосфорная кислота постепенно разлагается. При нагревании её растворов превращается в Н₃РО₄ и Н₃РО₃.

Образуется при медленном  окислении Н₃РО₃ на воздухе или окислении белого фосфора во влажном воздухе.

г) Фосфорноватистая кислота (гипофосфористая кислота) H₃PO₂. Эта кислота одноосновная, сильная. Фосфорноватистой кислоте соответствует следующая структурная формула:

.

Гипофосфиты – соли фосфорноватистой кислоты – обычно хорошо растворимы в воде.

Гипофосфиты и Н₃РО₂ – энергичные восстановители (особенно в кислой среде). Их ценной особенностью является способность восстанавливать растворённые соли некоторых металлов (Ni, Cu и др.) до свободного металла:

2Ni²⁺ + + 2H₂O → Ni⁰ + + 6H⁺.

Получается фосфорноватистая кислота разложением гипофосфитов кальция или бария серной кислотой:

Ba(H₂PO₂)₂ + H₂SO₄ = 2H₃PO₂ + BaSO₄↓.

Гипофосфиты образуются при кипячении белого фосфора  в суспензиях гидроксидов кальция  или бария.

2P₄ (белый) + 3Ba(OH)₂ + 6H₂O = 2PH₃↑ + 3Ba(H₂PO₂)₂.

 

2.3 Фосфин

 

Фосфин PH₃ – соединение фосфора с водородом – бесцветный газ с резким неприятным чесночным запахом, хорошо растворимый в воде (химически с ней не взаимодействует), очень ядовит. На воздухе чистый и сухой фосфин загорается при нагревании выше 100-140°С. Если фосфин содержит примеси дифосфина Р₂Н₄, он самовоспламеняется на воздухе.

При взаимодействии с  некоторыми сильными кислотами фосфин образует соли фосфония, например:

PH₃ + HCl = PH₄Cl (хлорид фосфония).

Строение катиона фосфония [РН₄]⁺ аналогично строению катиона аммония [NН₄]⁺.

Вода разлагает соли фосфония с образованием фосфина  и галогеноводорода.

Фосфин может быть получен при взаимодействии фосфидов с водой:

Ca₃P₂ + 6H₂O = 3Ca(OH)₂ + 2PH₃↑.

И последнее. При взаимодействии фосфора с металлами образуются соли – фосфиды. Например, Ca₃P₂ (фосфид кальция), Mg₃P₂ (фосфид магния).

 

Фосфорные удобрения

 

Соединения фосфора, так  же как и азота, постоянно претерпевают в природе превращения – совершается  круговорот фосфора в природе. Растения извлекают из почвы фосфаты и превращают их в сложные фосфорсодержащие органические вещества. Эти вещества с растительной пищей попадают в организм животных – происходит образование белковых веществ нервной и мышечной тканей, фосфатов кальция в костях и пр. После отмирания животных и растений фосфорсодержащие соединения разлагаются под действием микроорганизмов. В итоге образуются фосфаты. Таким образом, завершается круговорот, выражаемый схемой:

Р (живых организмов) Р (почвы).

Этот круговорот нарушается при удалении соединений фосфора с урожаем сельскохозяйственных культур. Недостаток в почве фосфора практически не восполняется естественным путем. Поэтому необходимо вносить фосфорные удобрения.

Как вы знаете, минеральные  удобрения бывают простыми и комплексными. К простым относят удобрения, содержащие один питательный элемент. Комплексные удобрения содержат несколько питательных элементов.

Как получают фосфорные  удобрения в промышленности? Природные  фосфаты в воде не растворяются, а в почвенных растворах малорастворимы и плохо усваиваются растениями. Переработка природных фосфатов в воднорастворимые соединения – задача химической промышленности. Содержание в удобрении питательного элемента фосфора оценивают содержанием оксида фосфора (V) Р₂О₅.

Основная составная  часть фосфорных удобрений – дигидро- или гидрофосфаты кальция. Фосфор входит в состав многих органических соединений в растениях. Фосфорное питание регулирует рост и развитие растений. К наиболее распространённым фосфорным удобрениям относятся:

1. Фосфоритная мука – мелкий белый порошок. Содержит 18-26% Р₂О₅.

Получается при измельчении  фосфоритов Са₃(РО₄)₂.

Фосфоритная мука может  усваиваться только на подзолистых  и торфяных почвах, содержащих органические кислоты.

2. Простой суперфосфат – серый мелкозернистый порошок. Содержит до 20% Р₂О₅.

Получается при взаимодействии природного фосфата с серной кислотой:

Са₃(РО₄)₂ + 2Н₂SО₄ = Са(Н₂РО₄)₂ + 2СаSО₄.

суперфосфат

В этом случае получается смесь солей Са(Н₂РО₄)₂ и СаSО₄, которая хорошо усваивается растениями на любой почве.

3. Двойной суперфосфат (цвет и внешний вид сходен с простым суперфосфатом).

Получается при действии на природный фосфат фосфорной кислоты:

Са₃(РО₄)₂ + 4Н₃РО₄ = ЗСа(Н₂РО₄)₂.

По сравнению с простым  суперфосфатом он не содержит СаSО₄ и является значительно более концентрированным удобрением (содержит до 50% Р₂О₅).

4. Преципитат – содержит 35-40% Р₂О₅.

Получается при нейтрализации  фосфорной кислоты раствором  гидроксида кальция:

Н₃РО₄ + Са(ОН)₂ = СаНРО₄ • 2Н₂О.

Применяется на кислых почвах.

5. Костная мука. Получается при обработке костей домашних животных, содержит Са₃(РО₄)₂.

6. Аммофос – сложное удобрение, содержащее азот (до 15% К) и фосфор (до 58% Р₂О₅) в виде NН₄Н₂РО₄ и (NН₄)₂НРО₄. Получается при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.

 

Заключение

 

И в заключении хотелось бы сказать биологическое значение фосфора. Фосфор является составной частью тканей организмов человека, животных и растений. В организме человека большая часть фосфора связана с кальцием. Для построения скелета ребенку требуется столько же фосфора, сколько и кальция. Кроме костей, фосфор содержится в нервной и мозговой тканях, крови, молоке. В растениях, как и у животных, фосфор входит в состав белков.

Из фосфора, поступающего в организм человека с  пищей, главным образом с яйцами, мясом, молоком и хлебом, строится АТФ – аденозинтрифосфорная кислота, которая служит собирателем и носителем энергии, а также нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК, осуществляющие передачу наследственных свойств организма. Наиболее интенсивно АТФ расходуется в активно работающих органах тела: в печени, мышцах, мозгу. Недаром знаменитый минералог, один из основоположников науки геохимии, академик А. Е. Ферсман назвал фосфор «элементом жизни и мысли».

Как было указано, фосфор существует в природе в  виде соединений, содержащихся в почве (или растворенных в природных водах). Из почвы фосфор извлекается растениями, а животные получают фосфор с растительной пищей. После отмирания растительных и животных организмов фосфор снова переходит в почву. Так осуществляется круговорот фосфора в природе.

 

Cписок литературы:

 

1. Ахметов Н.С. Химия 9 класс: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1999. – 175 с.: ил.
2. Габриелян О.С. Химия 9 класс: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – 4-е изд. – М.: Дрофа, 2001. – 224 с.: ил.
3. Габриелян О.С. Химия 8-9 классы: метод. пособие. – 4-е изд. – М.: Дрофа, 2001. – 128 с.
4. Ерошин Д.П., Шишкин Е.А. Методика решения задач по химии: учеб. пособие. – М.: Просвещение, 1989. – 176 с.: ил.
5. Кременчугская М. Химия: Справочник школьника. – М.: Филол. общ-во «СЛОВО»: ООО «Изд-во АСТ», 2001. – 478 с.
6. Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. – М.: Просвещение, 1986. – 273 с.