Фосфор и его соединения - Химия реферат

Главная

Химия
Фосфор и его соединения

Фосфор как элемент и как простое вещество: физические, химические свойства, получение, применение. Соединения фосфора: оксиды, кислоты и их соли, фосфорные удобрения. Биологическое значение фосфора - составной части тканей человека, животных и растений.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Глава I. Фосфор как элемент и как простое вещество
Фосфор (лат. Phosphorus) P - химический элемент V группы периодической системы Менделеева атомный номер 15, атомная масса 30,973762(4). Рассмотрим строение атома фосфора. На наружном энергетическом уровне атома фосфора находятся пять электронов. Графически это выглядит так:
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 3 3 d 0
В 1699 г. гамбургский алхимик X. Бранд в поисках «философского камня», якобы способного превратить неблагородные металлы в золото, при выпаривании мочи с углём и песком выделил белое воскообразное вещество, способное светиться.
Название «фосфор» происходит от греч. «phos» - свет и «phoros» - несущий. В России термин «фосфор» введён в 1746 г. М.В. Ломоносовым.
К основным соединениям фосфора относят оксиды, кислоты и их соли (фосфаты, дигидрофосфаты, гидрофосфаты, фосфиды, фосфиты).
Очень много веществ, содержащих фосфор, содержатся в удобрениях. Такие удобрения называют фосфорными.
Глава I Фосфор как элемент и как простое вещество
Фосфор содержится также в растениях.
Фосфор имеет несколько аллотропных модификаций - белый, красный, чёрный, коричневый, фиолетовый фосфор и др. Первые три из названных наиболее изучены.
Белый фосфор ядовит и даёт труднозаживающие ожоги.
Фосфор получают из измельченных фосфоритов и апатитов, последние смешиваются с углем и песком и прокаливаются в печах при 1500°С:
Образующийся кислород способствует воспламенению головки спички.
Фосфор используют в металлургии. Он применяется для получения проводников и входит в состав некоторых металлических материалов, например оловянных бронз.
Также фосфор используют при производстве фосфорной кислоты и ядохимикатов (дихлофос, хлорофос и др.).
Белый фосфор используют для создания дымовых завес, так как при его горении образуется белый дым.
Фосфор образует несколько оксидов. Важнейшими из них являются оксид фосфора (V) P 4 O 10 и оксид фосфора (III) P 4 O 6 . Часто их формулы пишут в упрощённом виде - P 2 O 5 и P 2 O 3 . В структуре этих оксидов сохраняется тетраэдрическое расположение атомов фосфора.
Оксид фосфора (III) P 4 O 6 - воскообразная кристаллическая масса, плавящаяся при 22,5°С и превращающаяся при этом в бесцветную жидкость. Ядовит.
При растворении в холодной воде образует фосфористую кислоту:
а при реакции со щелочами - соответствующие соли (фосфиты).
Сильный восстановитель. При взаимодействии с кислородом окисляется до Р 4 О 10 .
Оксид фосфора (III) получается окислением белого фосфора при недостатке кислорода.
Оксид фосфора (V) P 4 O 10 - белый кристаллический порошок. Температура возгонки 36°С. Имеет несколько модификаций, одна из которых (так называемая летучая) имеет состав Р 4 О 10 . Кристаллическая решётка этой модификации слагается из молекул Р 4 О 10 , связанных между собой слабыми межмолекулярными силами, легко разрывающимися при нагревании. Отсюда и летучесть этой разновидности. Другие модификации полимерны. Они образованы бесконечными слоями тетраэдров РО 4 .
При взаимодействии Р 4 О 10 с водой образуется фосфорная кислота:
Будучи кислотным оксидом, Р 4 О 10 вступает в реакции с основными оксидами и гидроксидами.
Образуется при высокотемпературном окислении фосфора в избытке кислорода (сухого воздуха).
Благодаря исключительной гигроскопичности оксид фосфора (V) используется в лабораторной и промышленной технике в качестве осушающего и дегидратируюшего средства. По своему осушающему действию он превосходит все остальные вещества. От безводной хлорной кислоты отнимает химически связанную воду с образованием её ангидрида:
4HClO 4 + P 4 O 10 = (HPO 3 ) 4 + 2Cl 2 O 7 .
а) Фосфористая кислота H 3 PO 3 . Безводная фосфористая кислота Н 3 РО 3 образует кристаллы плотностью 1,65 г/см 3 , плавящиеся при 74°С.
При нагревании безводной Н 3 РО 3 происходит реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления):
Соли фосфористой кислоты - фосфиты . Например, K 3 PO 3 (фосфит калия) или Mg 3 (PO 3 ) 2 (фосфит магния).
Фосфористую кислоту Н 3 РО 3 получают растворением в воде оксида фосфора (III) или гидролизом хлорида фосфора (III) РCl 3 :
б) Фосфорная кислота ( ортофосфорная кислота ) H 3 PO 4 .
Безводная фосфорная кислота представляет собой светлые прозрачные кристаллы, при комнатной температуре расплывающиеся на воздухе. Температура плавления 42,35°С. С водой фосфорная кислота образует растворы любых концентраций.
Фосфорной кислоте соответствует следующая структурная формула:
Фосфорная кислота реагирует с металлами, расположенными в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода, с основными оксидами, с основаниями, с солями слабых кислот.
В лаборатории фосфорную кислоту получают окислением фосфора 30%-ной азотной кислотой:
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO^.
В промышленности фосфорную кислоту получают двумя способами: экстракционным и термическим. В основе экстракционного метода лежит обработка измельченных природных фосфатов серной кислотой:
Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4 v.
Фосфорная кислота затем отфильтровывается и концентрируется упариванием.
Термический метод состоит в восстановлении природных фосфатов до свободного фосфора с последующим его сжиганием до Р 4 О 10 и растворением последнего в воде. Производимая по данному методу фосфорная кислота характеризуется более высокой чистотой и повышенной концентрацией (до 80% массовых).
Фосфорную кислоту используют для производства удобрений, для приготовления реактивов, органических веществ, для создания защитных покрытий на металлах. Очищенная фосфорная кислота нужна для приготовления фармацевтических препаратов, кормовых концентратов.
Фосфорная кислота не является сильной кислотой. Как трёхосновная кислота, в водном растворе диссоциирует ступенчато. Легче идет диссоциация по первой ступени.
1. H 3 PO 4 H + + (дигидрофосфат-ион);
Суммарное ионное уравнение диссоциации фосфорной кислоты:
Фосфорная кислота образует три ряда солей:
а) K 3 PO 4 , Ca 3 (PO 4 ) 2 - трёхзамещённые, или фосфаты;
б) K 2 HPO 4 , CaHPO 4 - двухзамещённые, или гидрофосфаты;
в) KH 2 PO 4 , Ca(H 2 PO 4 ) 2 - однозамещённые, или дигидрофосфаты.
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:
Значительная часть фосфорной кислоты превращается в дифосфорную при температуре около 260°С.
в) Фосфорноватая кислота (гипофосфорная кислота) H 4 P 2 O 6 .
H 4 P 2 O 6 - четырёхосновная кислота средней силы. При хранении гипофосфорная кислота постепенно разлагается. При нагревании её растворов превращается в Н 3 РО 4 и Н 3 РО 3 .
Образуется при медленном окислении Н 3 РО 3 на воздухе или окислении белого фосфора во влажном воздухе.
г) Фосфорноватистая кислота (гипофосфористая кислота) H 3 PO 2 . Эта кислота одноосновная, сильная. Фосфорноватистой кислоте соответствует следующая структурная формула:
Гипофосфиты - соли фосфорноватистой кислоты - обычно хорошо растворимы в воде.
Гипофосфиты и Н 3 РО 2 - энергичные восстановители (особенно в кислой среде). Их ценной особенностью является способность восстанавливать растворённые соли некоторых металлов (Ni, Cu и др.) до свободного металла:
2Ni 2+ + + 2H 2 O > Ni 0 + + 6H + .
Получается фосфорноватистая кислота разложением гипофосфитов кальция или бария серной кислотой:
Ba(H 2 PO 2 ) 2 + H 2 SO 4 = 2H 3 PO 2 + BaSO 4 v.
Гипофосфиты образуются при кипячении белого фосфора в суспензиях гидроксидов кальция или бария.
2P 4 (белый) + 3Ba(OH) 2 + 6H 2 O = 2PH 3 ^ + 3Ba(H 2 PO 2 ) 2 .
Фосфин PH 3 - 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 Р 2 Н 4 , он самовоспламеняется на воздухе.
При взаимодействии с некоторыми сильными кислотами фосфин образует соли фосфония, например:
PH 3 + HCl = PH 4 Cl (хлорид фосфония).
Строение катиона фосфония [РН 4 ] + аналогично строению катиона аммония [NН 4 ] + .
Вода разлагает соли фосфония с образованием фосфина и галогеноводорода.
Фосфин может быть получен при взаимодействии фосфидов с водой:
Ca 3 P 2 + 6H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2PH 3 ^.
И последнее. При взаимодействии фосфора с металлами образуются соли - фосфиды . Например, Ca 3 P 2 (фосфид кальция), Mg 3 P 2 (фосфид магния).
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:
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) Р 2 О 5 .
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% Р 2 О 5 .
Получается при измельчении фосфоритов Са 3 (РО 4 ) 2 .
Фосфоритная мука может усваиваться только на подзолистых и торфяных почвах, содержащих органические кислоты.
2. Простой суперфосфат - серый мелкозернистый порошок. Содержит до 20% Р 2 О 5 .
Получается при взаимодействии природного фосфата с серной кислотой:
Са 3 (РО 4 ) 2 + 2Н 2 SО 4 = Са(Н 2 РО 4 ) 2 + 2СаSО 4 .
В этом случае получается смесь солей Са(Н 2 РО 4 ) 2 и СаSО 4 , 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:
Са 3 (РО 4 ) 2 + 4Н 3 РО 4 = ЗСа(Н 2 РО 4 ) 2 .
По сравнению с простым суперфосфатом он не содержит СаSО 4 и является значительно более концентрированным удобрением (содержит до 50% Р 2 О 5 ).
4. Преципитат - содержит 35-40% Р 2 О 5 .
Получается при нейтрализации фосфорной кислоты раствором гидроксида кальция:
Н 3 РО 4 + Са(ОН) 2 = СаНРО 4 * 2Н 2 О.
5. Костная мука . Получается при обработке костей домашних животных, содержит Са 3 (РО 4 ) 2 .
6. Аммофос - сложное удобрение, содержащее азот (до 15% К) и фосфор (до 58% Р 2 О 5 ) в виде NН 4 Н 2 РО 4 и (NН 4 ) 2 НРО 4 . Получается при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.
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.
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.
Общая характеристика фосфора. Изучение истории открытия данного элемента. Особенности аллотропической модификации. Физические и химические свойства белого, красного и черного фосфора. Применение соединений фосфора в сельском хозяйстве и промышленности. презентация [10,9 M], добавлен 25.11.2015
Характеристика фосфора как химического элемента. История открытия. Физические свойства элементарного фосфора при стандартных условиях: состав, внешний вид, запах, температура плавления. Действие фосфора как восстановителя и окислителя. Сфера применения. презентация [9,5 M], добавлен 25.11.2015
История открытия фосфора. Фосфор в организме человека, его роль и значение. Аллотропные видоизменения фосфора. Характерные особенности белого, черного и красного фосфора, сферы и области их применения. Использование фосфатов для удобрения растений. презентация [87,4 K], добавлен 11.04.2014
История открытия фосфора. Природные соединения, распространение фосфора в природе и его получение. Химические свойства, электронная конфигурация и переход атома фосфора в возбужденное состояние. Взаимодействие с кислородом, галогенами, серой и металлами. презентация [408,5 K], добавлен 23.03.2012
Последствия недостатка фосфора в почве. Схема распределения минерального и органического фосфора в типичном профиле целинного земляного покрова. Водорастворимые, цитратнорастворимые и труднорастворимые фосфорные удобрения, их свойства и применение. презентация [1,5 M], добавлен 08.02.2011
Фосфор — химический элемент периодической системы Д. Менделеева. Фосфор как важнейший биогенный элемент, его применение в промышленности. Содержание органических соединений фосфора в крови человека. Последствия недостатка или избытка фосфора в организме. презентация [436,4 K], добавлен 11.04.2014
Строение атома фосфора, его электронная конфигурация, типичные степени окисления. Физические свойства ортофосфорной кислоты и история ее открытия. Соли ортофосфорной кислоты. Применение в стоматологии, авиационной промышленности, а также фармацевтике. презентация [1,7 M], добавлен 18.12.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Фосфор и его соединения реферат. Химия.
Курсовая работа по теме Методы и приемы обучения лексики на уроке английского языка
Реферат: Система регенерации на тепловой электростанции
Реферат: Особенности оценки результативности работы сотрудников в условиях кризиса
Учебное пособие: Методические указания и контрольные задания по курсу «Русский язык и культура речи»
Отчет по практике по теме Постановка реакции ПЦР
Собрание Сочинения В Пяти Томах
Лабораторная Работа На Тему Измерение Электрических Величин При Исследовании Однофазного Двухобмоточного Силового Трансформатора
Основные теоремы дифференциального исчисления.
Реферат На Тему Операції, Які Здійснюють Банки
Курсовая Работа По Теории Государства И Права На Тему Механизм Государства
Собрание Сочинений Носова В 5 Томах Скачать
Контрольная работа по теме Синтез адаптивної САК 1-го порядку градієнтним методом
Пронумерованное Сочинение Шопена 4 Буквы Сканворд
Реферат На Тему Организационно-Экономические Мероприятия По Совершенствованию Качества Выпускаемого Программного Обеспечения
Дипломная работа по теме Изучение работы социального педагога с подростками, склонными к употреблению алкоголя, на примере школы № 21 города Сергиев Посад
Контрольная работа по теме Гарантийные и компенсационные выплаты
Пример Тем На Итоговое Сочинение На Тему
Реферат: Архидамиова война
Сочинение Язык Важнейшее Средство Общения
Реферат На Тему Строение Вселенной
Повышение эффективности использования машинно-тракторного парка в Могилевском ДРСУ. Устройство экскаватора - Транспорт отчет по практике
Планирование и прогнозирование расходной и доходной части бюджета - Финансы, деньги и налоги курсовая работа
Розрахунок основних параметрів та амплітудно-частотних характеристик тягової передачі першого класу - Транспорт курсовая работа