Fosforul (lat. Phosphorus)
P, un element chimic al grupului V a tabelului periodic, numărul atomic 15, masa atomică 30.97376, metaloid. F. naturală constă dintr-un izotop stabil 31 P; șase izotopi radioactivi artificiali obținuți prin: 28 P (T1 / 2 = 6,27 s), 29 P (T1 / 2 = 4,45 s); 30 P (T1 / 2 = 2,55 min), 31 P (T1 / 2 = 14,22 d), 32 P (T1 / 2 = 25 zile), 33 P (T1 / 2 = 12,5 secunde). Cel mai important, 32 P, având p raze considerabile de energie și utilizate în studiile biochimice ca trasor chimice și.
Proprietăți fizice. Elementar F. există în mai multe modificări alotropice, al căror principal - alb, roșu și negru. F. White - ceros, transparent, cu miros caracteristic, substanța se formează prin condensarea vaporilor de F. F. White, prezența impurităților - F. urme roșii de arsenic, de fier, etc. - vopsit în galben, astfel încât mărfurile albe F. numit galben. Există două forme albe F. subunităților și β-formă. α-modificare este un sistem de cristal cubic (a = 18,5 Â); densitate de 1,828 g / cm 3. punct de topire 44,1 ° C, punctul de fierbere 280,5 ° C, o căldură de topire de 2,5 kJ / mol de P4 (0,6 kcal / mol P4), căldura de vaporizare a 58.6 kJ / mol P4 ( 14,0 kcal / mol P4), presiunea de vapori la 25 ° C 5,7 n / m 2 (0,043 mm Hg. v.). Coeficientul de dilatare liniară într-un interval de temperatură de la 0 la 44 ° C este 12,4.10 -4, conductivitatea termică 0,56 W / (m .K) [1,1346.10 -3 cal / (cm .sec. ° C) ] la 25 ° C Proprietățile electrice „F. alb similar dielectricilor: bandgap de aproximativ 2,1 eV, rezistivitate de 11 ohm 1,54.10 .Vezi, susceptibilitatea diamagnetic a specificului magnetic - 0,86.10 -6. Brinell 6 MN / m 2 (0,6 kgf / mm2). α-forma unui F. alb foarte solubil în sulfură de carbon, mai rău - în amoniac lichid, benzen, tetraclorură de carbon etc. Când. - 76,9 ° C și o presiune de 0,1 MN / m 2 (1 kgf / cm2) α-form merge în la temperatură joasă β-formă (densitate 1,88 g / cm3). Cu presiunea în creștere la 1200 MN / m 2 (12 mii. Kgf / cm2) de tranziție are loc la 64,5 ° C β-form - cristale sunt birefringent, structura lor nu a fost stabilită în mod concludent. Alb F. toxic: în aer la o temperatură de aproximativ 40 ° C se aprinde, deci trebuie să fie depozitate în apă (solubilitate în apă la 25 ° C 3,3.10 -4%). Alb F. încălzire fără acces de aer la 250-300 ° C timp de câteva ore, o F. tranziție exotermic roșu este accelerată de razele ultraviolete, precum și impurități (iod, sodiu, seleniu). comerț normal roșu F. aproape complet amorfă; Are o culoare de la maro închis la purpuriu. încălzire prelungită ireversibil poate trece într-una dintre formele cristaline cu proprietăți diferite (triclinic și al cubică.): o densitate de 2,0 2,4 g / cm3, punct de 585-610 ° C se topește sub o presiune de câteva zeci de atmosfere, temperatura de sublimare a 416-423 ° C, o rezistivitate de la 10 la 9 la 14 ohmi octombrie .Vezi. FM Roșu în aer nu este combustie spontană; până la o temperatură de 240-250 ° C, dar se autoaprinde la o frecare sau impact; insolubil în apă, precum benzen, sulfura de carbon și altele. tribromură este solubil în F. La o temperatură de sublimare roșu F. este transformată în abur, care la răcire în principal format alb F.
După încălzirea alb F. până la 200-220 ° C sub presiune (1,2-1,7) × 10 3 MN / m 2 [(12-17) .10 3 kgf / cm2] este format negru F. Această conversie poate fi să pună în aplicare fără presiune, dar în prezența mercurului și o cantitate mică de cristale negre F. (sămânță) la 370 ° C, timp de 8 zile. Negru F. Cristale este structura ortorombică (a = 3,31 Â, b = 4,38 Â, c = 10,50 Â), grila construite din straturi fibroase cu caracteristice atomilor piramidale F., densitatea 2,69 g / cm 3. Punct de topire 1000 ° C, sub o presiune de 1,8.10 3 MN / m 2 (18,10 3 kgf / cm2). În aspect similar cu un F. negru grafit; Semiconductor: bandgap de 0,33 eV, la 25 ° C; Are o rezistivitate de 1,5 ohm .Vezi, coeficientul de temperatură de 0,0077, susceptibilitatea diamagnetic a specificului magnetic - 0,27.10 -6. Atunci când este încălzit la 560-580 ° C sub presiunea proprie a vaporilor săi se transformă în roșu maloaktiven F. F. negru, greu inflamabil atunci când sunt aprinse, astfel încât să poată fi în siguranță prelucrate în aer.
F. atomică Raza de 1,34 Â, razele ionice: P 5 + 0.35 Â, P 3 + 0,44 Â, P 3- 1,86 Å.
Proprietăți chimice. Configurația exterioară electroni a atomului F. 3s 3p 2, 3, în compușii stare de oxidare cel mai tipic +5, +3, și - 3. Ca azot, F. în covalente în principal compuși. Compușii ionici, cum ar fi fosfuri Na3 P, Ca3 P2. foarte puțin. In contrast, azotul are un -opbitalyami liber F. 3d cu energie relativ scăzută, ceea ce conduce la posibilitatea de creștere a numărului de coordonare și formarea unei legături donor-acceptor.
F. active chimic, cea mai mare activitate are un F alb.; GF roșu și negru în reacții chimice sunt mult mai pasivi. Alb F. Oxidarea are loc printr-un mecanism de reacții în lanț (A se vedea. Reacție în lanț). F. Oxidarea este de obicei însoțită de chemiluminescență. Atunci când este arsă într-un exces de oxigen F. format pentoxid P4 O10 (sau P2 O5), deficitul - în principal, trioxid P4 O6 (sau P2 O3). au dovedit spectroscopic existența în perechi P4 O7. P4 O8, P2 O6. PO și colab., Oxid de fosfor (A se vedea. Oxizi de fosfor). F. pentoxid obținută prin arderea la scară industrială F. aer uscat în exces elementar. hidratare ulterioara P4 O10 produce orto- (H3 PO4) și poli (Hn + 2 Pn O3p + 1) acizi fosforici. În plus, F. fosforos forme acide (vezi. Acid fosforos) H3 PO3. Acid hipofosforic (A se vedea. Acid hipofosforic) H4 P2 O6 și acid hipofosforos (A se vedea. Acid hipofosforos) H3 PO2. și peracizi: nadfosfornuyu H4 P2 O8 și mononadfosfornuyu H3 PO5 sunt larg utilizate sare a acidului fosforic (fosfați), într-o măsură mai mică - fosfiți și hipofosfiți.
F. se conectează direct la toți halogenii cu eliberarea unei cantități mari de căldură și trihalogenuri formare (PX3 în care X -. Halogen) pentahalogenură (PX5) și oxihalogenuri (de exemplu, POX3) (vezi halogenuri de fosfor.). F. Când fuzionat cu sulf sub 100 ° C formează soluții solide pe baza AF și sulf și peste 100 ° C, reacția exotermă a formării de sulfuri cristaline P4 S3. P4 S5. P4 S7. P4 S10. din care numai P4 S5 atunci când este încălzit peste 200 ° C la P4 S3 se descompune și P4 S7. iar restul topit fără descompunere. oxysulfides de fosfor cunoscute: P2 O3 S2. P2 O3 S3. P4 O4 S3. P6 O10 S5 și P4 O4 S3. F. comparativ cu mai puțin azot este capabil să formeze compuși cu hidrogen. Fosfină fosfină PH3 și P2 H4 difosfină pot fi obținute numai indirect, prin intermediul. Dintre compușii cunoscuți F. nitruri azot PN, P2 N3. P3 N5 - tare, material rezistent chimic, obținut prin trecerea vaporilor de azot din AF prin arc electric; fosfonitrilgalogenidy polimerice - (PNX2) n (de exemplu, Polifosfonitrilhlorid) obținut reacția pentahalogenurile cu amoniac în diferite condiții; amidoimidofosfaty - compuși în mod tipic polimerică, care conține, împreună cu legăturile P-O-P conexiune P-NH-P.
Noțiuni de bază. producția de elementar F. efectuat reducerea electrotermică a fosfaților săi naturali (apatita sau fosforit) la 1400-1600 ° C, în prezență de cocs, dioxid de siliciu (cuarț nisip):
Pre-măcinat și îmbogățit cu minereu conținând fosfor este amestecat în proporții determinate cu silice și cu cocs într-un cuptor electric și este încărcat. Silicea este necesară pentru scăderea temperaturii de reacție precum și crește viteza prin legarea eliberată în timpul recuperării oxidului de calciu din silicat de calciu, care este îndepărtat în mod continuu ca zgură topită. Zgura trece, de asemenea silicați și oxizi de aluminiu, magneziu, fier și altele. Impurități și fosforul (Fe2 P, FeP, Fe3 P), formate prin reacția unei porțiuni a fierului redus F. Ferofosfor și dizolvate în ea cantități mici de fosfuri mangan et al., ca metalele sunt îndepărtate din stocarea electrică pentru utilizare ulterioară în producția de oțeluri speciale.
Vapori ieșirea din cuptor F. împreună cu gazos produse secundare și impurități volatile (taxa CO, SIF4. PH3. Vapori de apă, produse de piroliză organice și alte impurități.) La o temperatură de 250-350 ° C După purificare din gazele cu conținut de praf sunt alimentate în fosfor sisteme cu condensare în care, la temperaturi sub 50 ° C sub apă colectată lichid tehnic alb F.
Metodele de obținere AF folosind Reducători gazoase reactoare de plasma pentru intensificarea producției prin creșterea temperaturii la 2500-3000 ° C, adică. E. peste temperatura de disociere a fosfaților naturali și a gazelor reducătoare (de exemplu, metan) utilizate ca purtător gaz într-o plasmă la temperatură scăzută.
Aplicație. Cea mai mare parte a F. produs este transformat în acid fosforic (A se vedea. Acid fosforic) și obținute pe baza îngrășămintelor sale fosfat tehnice și săruri (fosfați).
F. alb este folosit în cojile incendiare și fumigene, bombe; Red FM - în producție meci. F. este utilizat în producția de aliaje de metale neferoase ca dezoxidant. Introducere la 1% F. crește rezistența termică a aliajelor, cum ar fi Fehral, hromal. F. parte a unor bronzurile, ca crește fluiditatea și rezistența la abraziune. fosfuri metalice, precum și anumite nemetale (B, Si, Ca, etc.) și utilizate în prepararea materialului semiconductor dopat (A se vedea. materiale semiconductoare). Partea F. aplicată pentru sulfurilor și cloruri care servesc drept precursori pentru producerea plastifianților cu conținut de fosfor (A se vedea. Plastifianti) (de exemplu, fosfat tricrezil, tributil fosfat, etc.), produse farmaceutice, pesticide organofosforice (A se vedea. Pesticidele organofosforice) și utilizate ca aditivi lubrifianți și combustibili.
Siguranță. F. alb și compușii săi foarte toxici. Lucrul cu FA necesită un echipament de etanșare atentă; depozitarea alb F. fie sub apă sau într-un recipient metalic sigilat. ar trebui să respecte cu strictețe regulile de siguranță atunci când se lucrează cu FA.
F. în organism. F. - una dintre cele mai importante elemente nutritive (A se vedea Nutrienți.) Necesară pentru viața tuturor organismelor. Prezent în celule ca orto- și pirofosforic și derivații acestora, precum și o parte din nucleotide vii (A se vedea. Nucleotidele), acizi nucleici (A se vedea. Acid Nucleic) fosfoproteidov, fosfolipide (A se vedea. Fosfolipidele), fosfat esteri ai carbohidrați, mulți coenzime și colab., compuși organici. Datorită particularităților structurii chimice F. atomi, cum ar fi atomi de sulf, capabile să formeze legături în compușii bogate în energie bogate în energie (A se vedea compușii bogate.); adenozin trifosfat (ATP), creatina fosfat și altele. (cm. Fosforilarea oxidativă). În procesul de evoluție biologică, a devenit compușii de bază de fosfor, custozii universale de informații genetice și purtători de energie în toate sistemele vii. Et al. rol important de jucat compușii F. în organism constă în faptul că atașarea enzimatică a reziduurilor de fosforil (
F. otrăvire și compușii săi sunt observate atunci când sublimare termoelectric, alb F. fabricarea și utilizarea compușilor fosforului. compuși organofosforici toxici înalt având activitate anticolinesterazică. F. intră în corp prin sistemul respirator, tractul gastro-intestinal, piele. Intoxicație acută poate dezvolta o senzație de arsură în gură și stomac, dureri de cap, slăbiciune, greață, vărsături. După 2-3 zile, există durere în regiunea epigastrică, hipocondrul drept, icter. Pentru intoxicații cronice sunt caracterizate prin inflamarea membranelor mucoase ale tractului respirator superior, simptome de hepatită toxică, violarea metabolismului calciului (osteoporoza și, fragilitate, uneori necroza osului, cel mai des - in maxilarul inferior), înfrîngerea sistemelor cardiovascular și nervos. Primul ajutor în intoxicații acute prin ingestie (cel mai frecvent) - lavaj gastric, laxative, clisme de curățare, soluții intravenoase de glucoză, clorură de calciu, etc. In caz de arsuri ale pielii. - Tratati zonele afectate de soluții de sulfat de cupru sau de soda. Ochii au fost spălate cu o soluție 2% de bicarbonat de sodiu. Prevenire: siguranță tehnică, igienă personală, de îngrijire orală, la fiecare 6 luni - physicals lucra cu F.
Preparatele farmaceutice care conțin F. (adenozintrifosfat, fitin, glicerofosfat de calciu, fosfren și colab.), influențată în principal de procesele de metabolism a țesutului și sunt folosite în boli ale mușchilor, ale sistemului nervos, tuberculoza, pierderea de putere, anemie și altele. Izotopii radioactivi F . a fost folosit ca trasor (vezi. trasor) pentru studierea metabolismului, diagnosticarea bolii si pentru radioterapia tumorilor (vezi. de asemenea preparatele radioactive).
Lit:. Scurt chimice Encyclopedia, t 5, M. 1967 .; Cotton F. J. Wilkinson. Avansat chimie anorganică, Acad. din limba engleză. Partea 2, M. 1969 .; Van J. Weser. Fosforul și compușii săi, trans. din limba engleză. t 1, M. 1962 .; N. S. Ahmetov Inorganic Chemistry, 2nd ed. M. 1975; Nekrasov BV Fundamentele General Chemistry, 3rd ed. t 1-2, M. 1973 .; Mosse A. L. Pechkovskii V. Aplicarea tehnologiei plasmei temperatură scăzută în substanțe anorganice, Minsk, 1973; Orizonturi biochimie, Sat. Art. per. din limba engleză. M. 1964; Rapoport S. M. Biochimie Medicală, Lane cu el. M. 1966; Skulachev VP de acumulare de energie în celulă, M. 1969 Originea vieții și biochimie evolutivă, M. 1975.
Marii Enciclopedii Sovietice. - M. sovietic Enciclopedia. 1969-1978.