არსებობს რთული არაორგანული ნაერთების სამი კლასი: ოქსიდები, ჰიდროქსიდები (რომლებშიც შედის მჟავები და ფუძეები) და მარილები. ბევრ ლითონს და არალითონს შეუძლია შექმნას ოქსიდები, ჰიდროქსიდები და ასევე იყოს მჟავე ნარჩენების ნაწილი. ამრიგად, ფოსფორი შედის მჟავის ნარჩენებში PO4. ფოსფორის ოქსიდის რამდენიმე სახეობა არსებობს. შესაბამისად, არსებობს მისი სხვადასხვა ჰიდროქსიდები, რომლებიც წარმოიქმნება ამ ოქსიდებისგან. ყველაზე მაღალი ფოსფორის ჰიდროქსიდი არის ფოსფორის მჟავა. ამ სტატიაში განვიხილავთ ამ ელემენტისა და მისი ნაერთების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს, ასევე ვისაუბრებთ ბუნებაში მის გავრცელებაზე და სხვა საინტერესო ფაქტებზე.
ფოსფორის ფიზიკური თვისებები
ის შეიძლება არსებობდეს სხვადასხვა ვარიაციით. ფოსფორი არის ნივთიერება, რომელიც შედგება ერთი ქიმიური ელემენტისგან. მისი ატომები არ ერწყმის მოლეკულებს. ფოსფორის ფორმულა არის P. თუმცა, კრისტალური მედის აგებულებიდან გამომდინარე, ეს ელემენტი შეიძლება არსებობდეს სამი ნივთიერების სახით.
ყველაზე გავრცელებული თეთრი ფოსფორია - მას აქვს ცვილისებრი სტრუქტურა და მაღალი ტოქსიკურობა. ამ ნივთიერების დნობის წერტილი არის ორმოცდაოთხი გრადუსი ცელსიუსი, ხოლო დუღილის ტემპერატურა ორას ოთხმოცი გრადუსია. ხახუნით მოცემულიმასალა, ძალიან სწრაფად ენთება, ამიტომ ჭრიან მხოლოდ წყლის გარემოში მოთავსებით. თუ დიდხანს გააცხელებთ ორას ორმოცდაათი გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე, წითელ ფოსფორად იქცევა. ეს ნივთიერება წარმოდგენილია ყავისფერი-წითელი ფხვნილის სახით. წითელი ფოსფორი თეთრისგან განსხვავებით არ არის შხამიანი.
ამ ელემენტის არსებობის ყველაზე სტაბილურ ფორმად შეიძლება ეწოდოს შავი ფოსფორი, რომელიც ზოგიერთი გარეგანი ნიშნით მეტალის მსგავსია: აქვს თავისებური ბზინვარება, აქვს მაღალი სიმტკიცე, ელექტრული და თბოგამტარობა.
ქიმიის თვალსაზრისით
ფოსფორი არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც პერიოდული სისტემის მეხუთე ჯგუფში და მესამე პერიოდშია. აქედან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ მისი ვალენტობა არის ხუთი. გარდა ამისა, პერიოდული ცხრილიდან ჩანს, რომ ელემენტს ფოსფორს აქვს ატომური მასა ოცდათერთმეტი გრამი მოლზე. ეს ნიშნავს, რომ ნივთიერების 1 მოლი იწონის 31 ერთ გრამს. ფოსფორის ქიმიური თვისებების გათვალისწინებით, ვისაუბრებთ მის რეაქციებზე როგორც მარტივ, ასევე რთულ ნაერთებთან.
ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან
პირველი, რასაც ყურადღება უნდა მიაქციოთ, არის ფოსფორის დაჟანგვა. ეს არის მისი რეაქცია ჟანგბადთან. შედეგად, შეიძლება წარმოიქმნას ორი განსხვავებული ნივთიერება - ყველაფერი დამოკიდებული იქნება ამ კომპონენტების პროპორციებზე.
პირველი ვარიანტი - ოთხი მოლი ფოსფორი და სამი მოლი ჟანგბადი ქმნის ორ მოლ ფოსფორის ტრიოქსიდს. ასეთი ქიმიური ურთიერთქმედება შეიძლება დაიწეროს შემდეგი გამოყენებითგანტოლება: 4P + 3O2=2P2O3.
მეორე ვარიანტი არის ოთხი მოლი ფოსფორის და ხუთი მოლი ჟანგბადის, ორი მოლი ფოსფორის პენტოქსიდის წარმოქმნა. ეს რეაქცია შეიძლება გამოისახოს შემდეგი განტოლების გამოყენებით:
ორივე ქიმიურ რეაქციაში ხდება სინათლის მნიშვნელოვანი გათავისუფლება. გარდა ამისა, ფოსფორს შეუძლია ურთიერთქმედება ისეთ მარტივ ნივთიერებებთან, როგორიცაა ლითონები, ჰალოგენები (ფტორი, იოდი, ბრომი, ქლორი), გოგირდი. ამ ქიმიურ ელემენტს შეუძლია გამოავლინოს როგორც შემცირების, ასევე ჟანგვის თვისებები. ჰალოგენებთან ურთიერთქმედების მაგალითია ქლორირება. იგი ტარდება ორ ეტაპად. პირველი არის ორი მოლი ფოსფორის ტრიქლორატის წარმოქმნა მოცემული არალითონის ორი მოლიდან და ქლორის სამი მოლიდან. ეს ურთიერთქმედება შეიძლება გამოისახოს შემდეგი განტოლების გამოყენებით: 2P +3Cl2=2PCl3.
ამ პროცესის მეორე ეტაპი არის ქლორის ატომების დამატება უკვე მიღებულ ფოსფორის ტრიქლორატში. ამგვარად, როდესაც ამ უკანასკნელის ერთ მოლს ემატება ქლორის იგივე მოცულობა, წარმოიქმნება ერთი მოლი ფოსფორის პენტაქლორატი. ამ რეაქციის განტოლებას ვწერთ შემდეგნაირად: PCl3 + Cl2=PCl5..
მეტალებთან ფოსფორის ურთიერთქმედების კანონზომიერებები ჩანს ამ მაგალითში. თუ ავიღებთ სამ მოლ კალიუმს და ერთ მოლ ფოსფორს, მივიღებთ ერთ მოლ კალიუმის ფოსფიდს. ამ ტიპის პროცესი შეიძლება დაიწეროს შემდეგი რეაქციის განტოლების გამოყენებით: 3K + P=K3R.
ურთიერთქმედებართული ნივთიერებები
რთული ქიმიური ნაერთები, რომლებთანაც ფოსფორს შეუძლია რეაგირება, მოიცავს მჟავებს და მარილებს. მოდი თანმიმდევრობით აღვწეროთ განსახილველი ელემენტის კონტაქტის თავისებურებები ქიმიკატების ამ ჯგუფებთან.
ფოსფორი და მჟავები
ყველა დანარჩენს შორის გამოირჩევა ფოსფორისა და აზოტის მჟავას ურთიერთქმედება. ამ სახის რეაქციის განსახორციელებლად აუცილებელია შემდეგი კომპონენტების მიღება: ფოსფორი სამი მოლის ოდენობით, ხუთი მოლი ნიტრატის მჟავა და ასევე წყალი - ორი მოლი. ასეთი ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად ვიღებთ შემდეგ პროდუქტებს: ფოსფორის მჟავას და აზოტის ოქსიდს. ამ რეაქციის განტოლება დაწერილია შემდეგნაირად: 4 + 5NO.
ფოსფორი და მარილები
ასეთი სახის ქიმიური ურთიერთქმედება შეიძლება ჩაითვალოს განხილული არალითონის სპილენძის სულფატთან რეაქციის მაგალითზე. ამ პროცესის განსახორციელებლად საჭიროა აიღოთ ორი მოლი ფოსფორი, ხუთი მოლი სპილენძის სულფატი, რვა მოლი წყალი. ამ ნივთიერებების ურთიერთქმედების შედეგად ვიღებთ შემდეგ ქიმიურ ნაერთებს: სულფატის მჟავა ხუთი მოლის ოდენობით, სუფთა სპილენძი - ამდენივე და ფოსფორის მჟავა - ორი მოლი. ეს პროცესი შეიძლება დაიწეროს შემდეგი განტოლების სახით: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
ამ არამეტალის მიღება
მრეწველობაში, მოცემული ნივთიერება მიიღება ისეთი ქიმიური ნაერთებისგან, როგორიცაა კალციუმის ფოსფატი. Ამისთვისტარდება შემდეგი ქიმიური რეაქცია: მითითებულ მარილს ურევენ ქვიშას (სილიციუმის ოქსიდი) და ნახშირბადს მოლური პროპორციებით 1:3:5, რის შედეგადაც მიიღება კალციუმის სილიკატი, ფოსფორი და ჭადის გაზი 3 მოლარული თანაფარდობით.:2:5.
ფოსფორის ნაერთები და მათი თვისებები
მიჩნეული არამეტალის ნაერთებიდან ყველაზე გავრცელებულია ფოსფორის ჰიდროქსიდი. ის შეიძლება იყოს რამდენიმე სახის, იმისდა მიხედვით, თუ რა ოქსიდი იქმნება. ფოსფორის ჰიდროქსიდის მიღება შესაძლებელია მის ოქსიდსა და წყალს შორის ქიმიური რეაქციის განხორციელებით. ამ რეაქციების გამო წარმოიქმნება სხვადასხვა სახის ნივთიერებები. ამრიგად, ჰიდროქსიდი (3) შეიძლება მიღებულ იქნას ტრიოქსიდიდან, ხოლო ფოსფორის ჰიდროქსიდი (5) პენტოქსიდიდან. ამ ნივთიერებებს აქვთ მჟავე თვისებები და, თავის მხრივ, შეუძლიათ რეაგირება ლითონებთან, მარილებთან, ფუძეებთან და ა.შ.
ყველაზე მაღალი ფოსფორის ჰიდროქსიდი არის ფოსფორის მჟავა. ეს არის ჟანგბადიანი და ტრიბაზური. მისი ფორმულა არის H3PO4.
ძირითადი ქიმიური თვისებები
ფოსფორის ჰიდროქსიდს, რომლის ფორმულა მოცემულია ზემოთ, შეუძლია რეაგირება როგორც მარტივ, ისე რთულ ნივთიერებებთან. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ამ პროცესებს.
ფოსფორის მჟავის რეაქცია მეტალებთან
ამ კლასის სხვა ქიმიური ნაერთების მსგავსად, ფოსფორის ჰიდროქსიდს შეუძლია ურთიერთქმედება მეტალებთან. ამ პროცესის დროს ხდება გადაადგილების რეაქცია, რომლის დროსაც ლითონის ატომები ცვლიან წყალბადის ატომებს, რითაც წარმოქმნიან მარილს და წყალბადს, რომელიც გამოიყოფა ჰაერში უსიამოვნო სუნით გაზის სახით. ამ რეაქციის მიზნითშეიძლება განხორციელდეს, ლითონი უნდა იყოს განლაგებული წყალბადის მარცხნივ ელექტროქიმიური აქტივობის სერიაში. ანუ ისეთ ნივთიერებებს, როგორიცაა სპილენძი, ვერცხლი და სხვა მსგავსი ნივთიერებები, არ შეუძლიათ ფოსფორის მჟავასთან რეაქცია, რადგან მათი დაბალი ქიმიური აქტივობის გამო ისინი ვერ შეძლებენ წყალბადის ატომების გადაადგილებას მათი ნაერთებიდან.
აიღეთ ალუმინი, როგორც მაგალითი. როდესაც ამ ელემენტის ორი მოლი ემატება ორ მოლ ფოსფორის ჰიდროქსიდს, ვიღებთ ალუმინის ფოსფატს და წყალბადს შესაბამისად 2 და 3 მოლის ოდენობით. ამ რეაქციის განტოლება დაწერილია შემდეგნაირად: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
ურთიერთქმედება ბაზებთან
ფოსფორის ჰიდროქსიდი, ისევე როგორც მრავალი სხვა მჟავა, შეიძლება შევიდეს ქიმიურ რეაქციებში ფუძეებთან. ასეთ პროცესებს გაცვლითი რეაქციები ეწოდება. შედეგად, წარმოიქმნება ახალი ჰიდროქსიდი, ისევე როგორც ახალი მჟავა. ასეთი რეაქციები შეიძლება მოხდეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ერთ-ერთი მიღებული პროდუქტი წყალში უხსნადია, ანუ ის ნალექი, აორთქლდება, როგორც აირი, ან არის წყალი ან ძალიან სუსტი ელექტროლიტი.
ფოსფორის მჟავა და მარილები
ამ შემთხვევაში ხდება გაცვლითი რეაქციაც. შედეგად, შეგიძლიათ მიიღოთ ახალი მჟავა და მარილი. იმისათვის, რომ ასეთი რეაქცია მოხდეს, ასევე უნდა დაიცვან წესი, რომელიც ზემოთ იყო აღწერილი.
ფოსფორისა და მისი ნაერთების გამოყენება ინდუსტრიაში
პირველ რიგში, ამ ქიმიური ელემენტის ნაერთები გამოიყენებანარევის დამზადება, რომელიც გამოიყენება ასანთის კოლოფების გვერდით ზედაპირზე. თავად ასანთის თავებსაც ამუშავებენ ფოსფორის შემცველი ნარევით.
მიჩნეული არალითონის პენტოქსიდი ფართოდ გამოიყენება როგორც გაზის საშრობი. იგი ასევე გამოიყენება ქიმიურ მრეწველობაში ფოსფორის ჰიდროქსიდის მისაღებად, რომლის ფორმულა და თვისებები ზემოთ იყო განხილული. გარდა ამისა, იგი გამოიყენება მინის წარმოებაში.
ფოსფორის ჰიდროქსიდი ასევე გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში. უპირველეს ყოვლისა, იგი გამოიყენება სასუქების წარმოებაში. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ფოსფორი უბრალოდ სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია მცენარეებისთვის. აქედან გამომდინარე, არსებობს მთელი რიგი სხვადასხვა სასუქები, რომლებიც მზადდება მოცემული არალითონის ნაერთის საფუძველზე. ამ მიზნებისათვის გამოიყენება ისეთი ნივთიერებები, როგორიცაა კალციუმის ფოსფატი. მარილი გამოიყენება როგორც სასუქი დაფქული სახით. გარდა ამისა, ამისთვის გამოიყენება ჩვეულებრივი და ორმაგი სუპერფოსფატი. ამოფოსი და ნიტროამოფოსი ასევე შეიძლება იყოს სასუქი. ყოველივე ზემოთქმულის გარდა, ხსნარში ვერცხლის ნაერთების არსებობის დასადგენად რეაგენტად გამოიყენება მარილები ან ფოსფორის ჰიდროქსიდი. ამრიგად, ხსნარს ემატება ნივთიერება, რომელიც შეიცავს მჟავას ნარჩენს PO4. თუ ეს უკანასკნელი შეიცავს მარილებს ან ვერცხლის ჰიდროქსიდს, წარმოიქმნება მდიდარი ყვითელი ნალექი. ეს არის არგენტუმის ფოსფატი, რომელსაც აქვს შემდეგი ქიმიური ფორმულა: AgNO3.
ფოსფორის ატომის სტრუქტურა
როგორც მოგეხსენებათ, ყველა ატომი შედგება ბირთვისა და ელექტრონებისგან, რომლებიც ბრუნავსᲛის გარშემო. ბირთვი შეიცავს პროტონებს და ნეიტრონებს. ელექტრონებს აქვთ უარყოფითი მუხტი, პროტონებს - დადებითი, ხოლო ნეიტრონებს - ნულოვანი. პერიოდულ სისტემაში ფოსფორის სერიული ნომერი თხუთმეტია. აქედან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ მისი ბირთვი შეიცავს თხუთმეტ პროტონს. თუ ატომი ნეიტრალურია და არა იონი, მაშინ იმდენი ელექტრონია რამდენი პროტონი. ანუ ფოსფორის შემთხვევაში თხუთმეტია.
თუ ერთ-ერთი ელექტრონი დატოვებს თავის ორბიტას, ატომი გადაიქცევა დადებითად დამუხტულ იონად, ანუ კატიონად. ერთი ელექტრონის შეერთების შემთხვევაში წარმოიქმნება უარყოფითად დამუხტული იონი - ანიონი.
ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში ხედავთ, რომ ფოსფორი მესამე პერიოდს ეკუთვნის. აქედან ირკვევა, რომ ბირთვის გარშემო სამი ორბიტაა, რომლებზეც ელექტრონები თანაბრად არის განაწილებული. პირველს ორი აქვს, მეორეს რვა, მესამეს კი ხუთი.
გავრცელება ბუნებაში
ფოსფორის მასური წილი დედამიწის ქერქში არის 0,08%. ეს არ არის ძალიან გავრცელებული ქიმიური ელემენტი ბუნებაში. თუმცა, არსებობს მინერალების მთელი ჯგუფი, რომელიც მოიცავს ფოსფორს. ეს არის აპატიტები, ისევე როგორც ფოსფორიტები. პირველი ჯგუფიდან ყველაზე გავრცელებულია ფტორპატიტი. მისი ქიმიური ფორმულა შემდეგია: 3Ca3(PO4)2•CaF2. გამოდის გამჭვირვალე, მწვანე და ფირუზის ფერებში. ფოსფორიტებს შორის ყველაზე გავრცელებულია კალციუმის ფოსფატი, რომელსაც აქვს შემდეგი ქიმიური ფორმულა: Ca3(PO4)2. გარდა ამისა, ფოსფორის ნაერთებიგვხვდება სხვადასხვა ცოცხალი ორგანიზმის ქსოვილებში.
ფოსფორის და მისი ნაერთების როლი ბუნებაში და ორგანიზმში
ეს ქიმიური ელემენტი ძალზე მნიშვნელოვანია თითქმის ყველა ორგანოსა და მათი სისტემების ნორმალური ფუნქციონირებისთვის. უპირველეს ყოვლისა, ამის გარეშე თირკმელების გამართული ფუნქციონირება შეუძლებელია. ეს ელემენტი მონაწილეობს ორგანიზმში მეტაბოლურ პროცესებში. ის ასევე ხელს უწყობს ქსოვილების სწრაფ რეგენერაციას. ამის გარეშე ზოგიერთი ვიტამინი უბრალოდ ვერ აქტიურდება ორგანიზმისთვის სასარგებლოდ - ამიტომაც ფოსფორს ხშირად უმატებენ თითქმის ყველა ვიტამინის პრეპარატს, როგორც დამატებით კომპონენტს. გარდა ამისა, ის არის ერთ-ერთი ქიმიური ელემენტი, რომელიც უზრუნველყოფს გულის ნორმალურ ფუნქციონირებას. ის, გარდა ყოველივე ზემოთქმულისა, ჩართულია უჯრედების გაყოფის პროცესში, ამიტომ დედამიწაზე სიცოცხლე ამ მიკროელემენტის გარეშე შეუძლებელია.
წყალ-მარილის ბალანსის რეგულირება არის კიდევ ერთი ფუნქცია, რომელსაც ამ სტატიაში განხილული არალითონის ნაერთები ასრულებენ ორგანიზმში. გარდა ამისა, ეს არის ძვლისა და კუნთოვანი ქსოვილის ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტი. მისი დიდი პროცენტი ასევე გვხვდება კბილებში. სხვა საკითხებთან ერთად, აღსანიშნავია ისიც, რომ ფოსფორი მონაწილეობს ნერვული სისტემის ნორმალური ფუნქციონირების უზრუნველყოფაში. აღნიშნული მიკროელემენტის ორგანიზმში დეფიციტის სიმპტომებია შემდეგი: მომატებული დაღლილობა, დაბალი ეფექტურობა, ნერვული სისტემის ფუნქციონირების დარღვევა (ნევროზი, ისტერია და ა.შ.), ძალიან ხშირი გაციება, გულის კუნთის დაღლილობა., ტკივილი ძვლებში და კუნთებში, ძალიან ცუდი მადა. იმისათვის, რომ თავიდან აიცილოთ ისეთი ფენომენი, როგორიცაა ორგანიზმში ფოსფორის ნაკლებობა, თქვენ უნდა იცოდეთრა საკვები შეიცავს მას.
განხილული ქიმიური ელემენტით მდიდარ საკვებს შორის პირველ რიგში თევზი უნდა გამოიყოს. ფოსფორის განსაკუთრებით მაღალი კონცენტრაცია შეინიშნება ისეთ სახეობებში, როგორებიცაა ზუთხი, სკუმბრია, სკუმბრია, ტუნა, სარდინი, კაპელინი, ყვავილედი, სელტი. გარდა ამისა, ამ სტატიაში განხილული მიკროელემენტი გვხვდება კრაბის ხორცში, კრევეტში, ასევე რძის პროდუქტებში, როგორიცაა ხაჭო, დამუშავებული ყველი და ყველი.
დასკვნა
ფოსფორი, თუმცა არც თუ ისე გავრცელებული ქიმიური ელემენტია პლანეტაზე, მაგრამ დიდი მნიშვნელობა აქვს როგორც სამრეწველო, ისე ბიოლოგიური თვალსაზრისით. ის და მისი ნაერთები, კერძოდ, ფოსფორის ჰიდროქსიდი, გამოიყენება სხვადასხვა სახის პროდუქტების წარმოებაში. სტატიაში ასევე აღწერილია ფოსფორის ჰიდროქსიდის (ფოსფორმჟავას) თვისებები და მისი ურთიერთქმედების თავისებურებები ლითონებთან, ფუძეებთან და მარილებთან.
