Фосфор
Распространенность в природе.
Массовая доля фосфора в земной коре составляет
0,08%
. Важнейшими минералами фосфора, встречающимися в природе, являются фторапатит
Ca5(PO4) 3F и фосфорит
Ca3(PO4) 2
.
Свойства.
Фосфор образует несколько аллотропных модификаций, которые заметно различаются по свойствам.
Белый фосфор - мягкое кристаллическое вещество. Состоит из молекул
P4
. Плавится при температуре
44,1° С
. Очень хорошо растворим в сероуглероде
CS2
. Черезвычайно ядовит и легко загорается.
При нагревании белого фосфора образуется
Красный фосфор
. Он представляет собой смесь нескольких модификаций, которые имеют различную длину молекул. Цвет красного фосфора в зависимости от способа и условий получения может меняться от светло-красного до фиолетового и темно-коричневого. Температура его плавления
585-600°
.
Черный фосфор - наиболее устойчивая модификация. По внешнему виду он похож на графит. В отличие от белого фосфора красный и черный фосфор не растворяются в сероуглероде, они не ядовиты и не огнеопасны.
Фосфор химически более активен, чем азот. Химическая активность фосфора зависит от аллотропной модификации, в которой он находится. Так, наиболее активен белый фосфор, а наимнее активен черный фосфор.
В уравнениях химических реакций белый фосфор обычно записывают формулой
P4
, которая соответствует составу его молекул. Красная и черная модификации фосфора обычно записываются формулой
P
. Этот же символ используют, если модификация неизвестна или может быть любой.
1
. Взаимодействие с простыми веществами - неметаллами.
Фосфор может реагировать со многими неметаллами: кислородом, серой, галогенами, с водородом фосфор не реагирует. В зависимости от того, находится фосфор в избытке или недостатке, образуются соединения фосфора (III) и (V) , например:
2P + 3Br2 = 2PBr3 или
2P + 5Br2 = 2PBr5
2.
Взаимодействие с металлами.
При нагревании фосфора с металлами образуются
фосфиды
:
3Mg + 2P = Mg3P2
Фосфиды некоторых металлов могут разлагаться водой с образованием газообразного
фосфина PH3
:
Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH) 2 + 2PH3
Фосфин
PH3
по химическим свойствам похож на аммиак
NH3
.
3.
Взаимодействие со щелочами.
При нагревании белого фосфора в растворе щелочи он диспропорционирует:
0 -3 +1
P4 + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2
Получение.
Фосфор в промышленности получают из фосфата кальция
Ca3(PO4) 2
, который выделяют из фосфоритов и фторапатитов. Метод получения основан на реакции восстановления
Ca3(PO4) 2 до фосфора.
В качестве восстановителя соединений фосфора используют кокс (углерод) . Для связывания соединений кальция в реакционную систему добавляют кварцевый песок
SiO2
. Процесс проводят в электопечах (производство относят к электротермическим) . Реакция протекает по уравнению:
2Ca3(PO4) 2 + 6SiO2 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO
Продукт реакции - белый фосфор. Из-за наличия примесей технический фосфор имеет желтый цвет, поэтому в промышленности его называют
желтым фосфором.
Фосфорные удобрения.
Фосфор, так же как и азот, является важным элементом для обеспечения роста и жизнедеятельности растений. Растения извлекают фосфор из почвы, поэтому его запасы необходимо восполнять, периодически добавляя
фосфорные удобрения
. Фосфорные удобрения производят из фосфата кальция, который входит в состав природных фосфоритов и фторапатитов.
Простейшее фосфорное удобрение -
фосфоритная мука представляет собой перемолотый фосфорит
Ca3(PO4) 2.
Это удобрение труднорастворимо, оно может усваиваться растениями только на кислых почвах.
Действием серной кислоты на фосфат кальция получают
простой суперфосфат
, основным компонентом которого является дигидрофосфат кальция
Ca(H2PO4) 2
. Это - растворимое вещество, и оно хорошо усваивается растениями. Метод получения простого суперфосфата основан на реакции
Ca3(PO4) 2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4) 2 + 2CaSO4
Кроме основного компонента суперфосфат содержит до
50% сульфата кальция, который является балластом. Для повышения содержания фосфора в удобрении проводят обработку фосфорита фосфорной кислотой:
Ca3(PO4) 2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4) 2
Получаемое удобрение называется
двойным суперфосфатом
. Еще одно фосфорное удобрение с высоким содержанием фосфора -
преципитат
CaHPO4· 2H2O
.
Высококонцентрированные фосфорные удобрения приготавливают на основе
суперфосфорной кислоты - смеси полифосфорных кислот
H4P2O7
,
H5P3O10
,
H6P4O13 и др. Эти кислоты образуются при нагреавнии фосфорной кислоты H3PO4 в вакууме.
При взаимодействии полифосфорных кислот с аммиаком образуются полифосфаты аммония, которые используются как комплексные азотно-фосфорные удобрения.
Вместе с азотом фосфор входит в состав некоторых других комплексных удобрений, например
аммофоса
NH4H2PO4
и
диаммофоса (NH4) 2HPO4.
Литература:
И. Г. Хомченко ‘Общая химия’, М. ‘Химия’ 1987
Г. П. Хомченко ‘Химия для поступающих в ВУЗы’, М. ’Высшая школа’ 1994
Рефират по химии по теме фосфорные удобрения. Реферат на тему фосфорные удобрения класс.
