Fosforjev oksid: proizvodnja in interakcija

Fosforjev oksid in kisline zaradi raztapljanja v vodi so dragocene surovine za kemično industrijo. Preprosta snov v opeklinah v kisiku nastane v belem dimu - tako dobimo oksid v laboratoriju. Reakcijski produkt se v sodobnih industrijskih sektorjih uporablja kot surovina za proizvodnjo različnih toplotnih metod. fosforna kislina. Nato se te snovi uporabljajo v proizvodnji kompleksnih in kompleksnih mineralnih gnojil (maščob).

Številka elementa 15

Fosfor je element 15. skupine dolge različice periodnega sistema. Prejšnja klasifikacija mu je dala mesto v glavni podskupini pete skupine. Kemični znak - P je prva črka latinskega imena Fosfor. Druge pomembne funkcije:

• relativna atomska masa - 31;
• jedrski naboj - +15;
• elektroni - 15;
• valenčni elektroni - 5;
• nekovinski element.

Fosfor zahteva 3 elektrona, da dokonča zunanjo elektronsko lupino, njen oktet. V kemijske reakcije s kovinami element sprejema elektrone in dopolnjuje svojo valenčno plast. V tem primeru se zmanjša, je oksidant. Pri interakciji z močnejšimi nekovinami fosfor podari več ali vse valentne elektrone, s čimer pridobi tudi popolno strukturo zunanje ravni. Te spremembe so povezane z aktivnimi lastnostmi elementa. Na primer, atomi v sestavi preproste snovi se oksidirajo pri gorenju v zraku ali v kisiku. Obstajata lahko dve vrsti spojin - fosforjev oksid, tri- ali pentavalent. Kateri izdelek bo prevladal, je odvisen od pogojev reakcije. Tipična valenca fosforja v njegovih spojinah je III (-), III (+), V (+).

"Element življenja in misli"

Izjemni ruski geokemičar E. Fersman je bil eden prvih, ki je opozoril na bogato vsebnost fosforjevih atomov v človeškem telesu. So del najpomembnejših organov, celičnih struktur in snovi: skeletnega sistema, zob, živčnega tkiva, beljakovin in adenozin trifosfata (ATP). Znana fraza akademika Fersmana, da je fosfor »element življenja in misli«, je postala priznanje »zasluge« v naravi.

Fosfor je tudi zelo razširjen v sestavi skorje. V prosti obliki se atomi P ne pojavljajo, ker se zlahka oksidirajo - medsebojno delujejo s kisikom, zaradi česar nastane fosforjev oksid (P ₂ O ₅ ). Obstaja več alotropnih sprememb elementa, ki so združene v tri skupine - bela, rdeča in črna. Kristalna rešetka beli fosfor tvorijo molekule P4. Laboratorijski poskusi v izobraževalnih ustanovah se običajno izvajajo z rdečo modifikacijo. Za razliko od bele sorte ni strupena.

Priprava in lastnosti trivalentnega fosforjevega oksida

Če se preprosta snov sežge s pomanjkanjem zraka, potem dobimo fosforni anhidrid (P ₂ O ₃ je njegova formula). Fosforjev oksid (III) - to je sodobno ime snovi. Je bel kristalinični prah, ki se topi že pri 24 ° C, torej je pri segrevanju nestabilen. Pri nizkih temperaturah sestava trivalentnega oksida ustreza formuli R4O6. Spojina se počasi raztopi v vodi, da nastane fosforna kislina H ₃ PO ₃ . Prav tako je manj odporna kot pentavalentne fosforjeve spojine.

Ime "fosforjev anhidrid" odraža kemijsko lastnost - sposobnost oksida, da pri hidraciji povzroči nastanek kislinskih molekul. Izguba elektronov, P atomi v sestavi trivalentnih spojin se oksidirajo v stabilno pentavalentno stanje. Fosforjev anhidrid in ustrezna kislina sta močna redukcijska sredstva (valenčni elektroni).

Fosforjev oksid (V). Laboratorijska metoda pridobivanja

Nastajanje fosforjevega anhidrida nastane pri zgorevanju (oksidaciji) rdečega ali belega fosforja. Reakcijo lahko izvedemo s čistim kisikom ali spali reagent v zraku. Po končanem procesu izgorevanja, ki poteka z izpustom belega dima, v sedimentu dobimo ohlapno belo maso. To je fosforjev oksid. Pridobivanje je treba izvesti pod pokrovom, saj delci dražijo sluznice dihal.

Rdeči fosfor lahko vtipkate v žlico za sežiganje snovi, ki je pritrjen v gumijasti zamašek z luknjo. Snov je treba prižgati, in ko se prižge sežiganje, jo položiti v stekleno bučko, odporno na toploto. Posoda, zaprta z zamaškom, bo napolnjena z oblaki dima, ki so sestavljeni iz fosfornih anhidridnih dimernih molekul (P ₄ O ₁₀ - njegova formula). Fosforjev oksid (V) je ime te snovi. Ko se porabi ves kisik v rezervoarju, se bo sežiganje ustavilo in se bo bel dim.

Interakcija fosforjevega oksida z vodo. Proizvodnja fosforne kisline

Običajno je sestava fosforjevega pentoksida zapisana v tej obliki: P ₂ O ₅ . Po prejemu lahko v bučko nalijemo nekaj vode in pretresemo. Beli dim se raztopi in oblikuje kislino. Da bi dokazali svojo prisotnost, je treba v raztopino vstaviti papirni trak univerzalnega indikatorja, njegova barva se bo spremenila iz rumene v rdečo, kar je značilno za kisle tekočine. V bučki voda in fosforjev oksid medsebojno delujejo. Reakcije pridobivanja kislin spremljajo njihova disociacija v vodni raztopini na kisle ostanke, pa tudi vodikove ione, natančneje, hidroksonij.

• Ko fosfor gori, reagira spojina: 4P + 5O2 = P4O10 _.
• Raztapljanje nastalega anhidrida v hladni vodi se pojavi z nastajanjem metafosforne kisline: P ₂ O ₅ + H ₂ O = ₂ HPO _3.
• Vrelišče raztopine vodi do nastanka ortofosforne kisline v njej: НРО ₃ + Н ₂ О = Н ₃ РО ₄ .

Disociacija kisline poteka postopoma v vodni raztopini: en proton je najlažje odstraniti in pride do dehidrofosfatnega aniona H ₂ PO ₄ . Fosforjev anhidrid ni sam fosforna kislina. Fosforjev oksid (V) pri raztopitvi v vodi daje mešanico kislin.

Reakcije s kovinskimi oksidi

Natrijev oksid reagira s snovjo P ₂ O ₅ . Fosforjev oksid deluje tudi s podobnimi spojinami s segrevanjem (taljenjem). Sestava nastalih fosfatov je odvisna od reagentov in pogojev reakcije.
3Na ₂ O + P ₂ O ₅ = 2Na ₃ PO ₄ - natrijev ortofosfat (srednja sol). Interakcija analita z alkalijami je tvorba soli in vode.

Industrijska metoda pridobivanja fosforjevega anhidrida

Proizvajamo R ₂ O ₅ s sežiganjem tehničnega fosforja. To je higroskopična snov, zato je predsušena. V posebni komori pri visoki temperaturi se fosfor oksidira v različne oblike P ₄ O ₁₀ . Ta bela parna masa se očisti in uporabi kot sredstvo za sušenje različnih industrijskih plinov. Ortofosforno kislino dobimo iz fosforjevega anhidrida. Metoda obsega zmanjšanje naravnih surovin na molekularni fosfor, njegovo izgorevanje in raztapljanje produkta zgorevanja v vodi.

Fosforna gnojila

"Element življenja" ima pomembno vlogo pri tvorbi ATP in beljakovin v celicah, izmenjavo energije v telesu rastlin. Ampak vsako leto z žetvijo iz tal se vzame pomemben del hranil. Za dopolnitev svojih mineralnih in organskih gnojil. Fosfor je eden od treh makrohranil, poleg tega pa ta skupina vključuje dušik in kalij.

Fosfatna gnojila - superfosfati - se pridobivajo iz kamnin in mineralov, ko so obdelani s kislinami. V zadnjih letih so glavna prizadevanja tobačne industrije osredotočena na proizvodnjo kompleksnih in kompleksnih gnojil. Vsebujejo več baterij, zaradi česar je njihova uporaba stroškovno učinkovitejša.