Tlenek fosforu: produkcja i interakcja

Tlenek fosforu i kwasy powstające w wyniku rozpuszczania w wodzie są cennymi surowcami dla przemysłu chemicznego. Prosta substancja pali się w tlen, tworząc biały dym - tak otrzymuje się tlenek w laboratorium. Produkt reakcji jest stosowany w nowoczesnych sektorach przemysłowych jako surowiec do produkcji różnych metod termicznych. kwas fosforowy. Następnie substancje te są wykorzystywane do produkcji złożonych i złożonych nawozów mineralnych (tłuszczów).

Element numer 15

Fosfor jest elementem 15 grupy długiej wersji układu okresowego. Poprzednia klasyfikacja dała mu miejsce w głównej podgrupie piątej grupy. Znak chemiczny - P to pierwsza litera łacińskiej nazwy Fosfor. Inne ważne funkcje:

• względna masa atomowa - 31;
• ładunek jądrowy - +15;
• elektrony - 15;
• elektrony walencyjne - 5;
• element niemetaliczny.

Fosfor wymaga 3 elektronów, aby skompletować zewnętrzną powłokę elektronową, jej oktet. W reakcje chemiczne z metalami pierwiastek akceptuje elektrony i uzupełnia jego warstwę walencyjną. W tym przypadku jest zredukowany, jest środkiem utleniającym. Podczas interakcji z silniejszymi niemetalami fosfor przekazuje kilka lub wszystkie elektrony walencyjne, uzyskując również pełną strukturę poziomu zewnętrznego. Te zmiany są związane z aktywnymi właściwościami redox elementu. Na przykład atomy w składzie prostej substancji są utleniane podczas spalania w powietrzu lub w tlenie. Mogą istnieć dwa rodzaje związków - tlenek fosforu, tri- lub pięciowartości. To, który produkt będzie dominował, zależy od warunków reakcji. Typowa wartościowość wykazywana przez fosfor w jego związkach to III (-), III (+), V (+).

"Element życia i myśli"

Wybitny rosyjski geochemik E. Fersman był jednym z pierwszych, który zwrócił uwagę na bogatą zawartość atomów fosforu w ludzkim ciele. Są częścią najważniejszych narządów, struktur komórkowych i substancji: układu kostnego, zębów, tkanki nerwowej, białek i trójfosforanu adenozyny (ATP). Słynna fraza Akademickiego Fersmana, że ​​Fosfor jest "elementem życia i myśli", stała się uznaniem "zasługi" w naturze.

Fosfor jest również szeroko rozpowszechniony w składzie skórki. W postaci wolnej atomy P nie występują, ponieważ są one łatwo utlenione - oddziaływują z tlenem, w wyniku czego otrzymuje się tlenek fosforu (P ₂ O ₅ ). Istnieje kilka alotropowych modyfikacji elementu, które są połączone w trzy grupy - białą, czerwoną i czarną. Kryształowa krata biały fosfor tworzą cząsteczki P4. Eksperymenty laboratoryjne w instytucjach edukacyjnych są zwykle przeprowadzane z czerwoną modyfikacją. Nie jest trujący, w przeciwieństwie do białej odmiany.

Przygotowanie i właściwości trójwartościowego tlenku fosforu

Jeśli prosta substancja jest spalana z brakiem powietrza, otrzymuje się bezwodnik fosforu (P ₂ O ₃ to jego formuła). Tlenek fosforu (III) - jest to nowoczesna nazwa substancji. Jest to biały krystaliczny proszek, który topi się już w temperaturze 24 ° C, to znaczy jest niestabilny po podgrzaniu. W niskich temperaturach skład trójwartościowego tlenku odpowiada wzorowi R ₄ O ₆ . Związek powoli rozpuszcza się w wodzie z wytworzeniem kwasu fosforowego H3PO3. Jest także mniej odporny niż pięciowartościowe związki fosforu.

Nazwa "bezwodnik fosforu" odzwierciedla właściwości chemiczne - zdolność tlenku do tworzenia cząsteczek kwasu po hydratacji. Utrata elektronów, atomy P w kompozycji związków trójwartościowych są utleniane do stabilnego stanu pięciowartościowego. Bezwodnik fosforu i odpowiedni kwas są silnymi środkami redukującymi (dają elektrony walencyjne).

Tlenek fosforu (V). Laboratoryjna metoda otrzymywania

Powstanie bezwodnika fosforowego następuje podczas spalania (utleniania) czerwonego lub białego fosforu. Reakcję można prowadzić w czystym tlenie lub spalić odczynnik w powietrzu. Po zakończeniu procesu spalania, przejściu z uwolnieniem białego dymu, w osadzie uzyskujemy luźną białą masę. To tlenek fosforu. Uzyskanie go powinno odbywać się pod maską, ponieważ cząsteczki podrażniają błony śluzowe układu oddechowego.

Możesz użyć czerwonego fosforu w łyżce do wypalania substancji, zamocowanego w gumowym korku z otworem. Substancja powinna zostać zapalona, ​​a gdy zacznie się palenie, umieścić ją w szklanej kolbie odpornej na ciepło. Pojemnik, zamknięty korkiem, wypełni się chmurami dymu składającymi się z cząsteczek dimeru bezwodnika fosforowego (P ₄ O ₁₀ - jego wzór). Tlenek fosforu (V) to nazwa tej substancji. Kiedy cały tlen w zbiorniku zostanie zużyty, spalanie zatrzyma się i biały dym ustanie.

Oddziaływanie tlenku fosforu z wodą. Produkcja kwasu fosforowego

Zazwyczaj kompozycję pięciotlenku fosforu zapisuje się w tej postaci: P205. Po otrzymaniu można wlać trochę wody do kolby i wstrząsnąć. Biały dym rozpuszcza się, tworząc kwas. Aby udowodnić swoją obecność, konieczne jest włożenie papierowego paska uniwersalnego wskaźnika do roztworu, którego kolor zmieni się z żółtego na czerwony, co jest typowe dla kwaśnych płynów. W kolbie oddziałuje woda i tlenek fosforu. Reakcji otrzymywania kwasów towarzyszy ich dysocjacja w roztworze wodnym do kwaśnych pozostałości, a także jonów wodorowych, a dokładniej, hydroksonium.

• Gdy fosfor płonie, związek reaguje: 4P + 502 = P4O _10.
• Rozpuszczenie powstałego bezwodnika w zimnej wodzie następuje z utworzeniem kwasu metafosforowego: P205 + H20 = 2HPO3 _.
• Wrzenie roztworu prowadzi do pojawienia się kwasu ortofosforowego: НРО ₃ + Н ₂ О = Н ₃ РО ₄ .

Dysocjacja kwasu przebiega etapowo w roztworze wodnym: jeden proton jest najłatwiejszy do oderwania, a pojawia się anion dehydrofosforanowy H ₂ PO _{4 ^-} . Bezwodnik kwasu fosforowego nie jest sam kwas fosforowy. Tlenek fosforu (V) po rozpuszczeniu w wodzie daje mieszaninę kwasów.

Reakcje z tlenkami metali

Tlenek sodu reaguje z substancją P ₂ O ₅ . Tlenek fosforu również oddziałuje z podobnymi związkami poprzez ogrzewanie (stapianie). Skład uzyskanych fosforanów zależy od odczynników i warunków reakcji.
3Na ₂ O + P ₂ O ₅ = 2Na 3P04 - ortofosforan sodu (sól środkowa). Interakcja analitu z alkaliami polega na tworzeniu soli i wody.

Przemysłowy sposób otrzymywania bezwodnika fosforowego

Wyprodukuj R ₂ O ₅ przez spalanie technicznego fosforu. Jest to substancja higroskopijna, więc jest wstępnie wysuszona. W specjalnej komorze w wysokiej temperaturze fosfor utlenia się do różnych postaci P ₄ O ₁₀ . Ta biała masa w postaci pary jest czyszczona i stosowana jako środek usuwający wilgoć do suszenia różnych gazów przemysłowych. Kwas ortofosforowy otrzymuje się z bezwodnika kwasu fosforowego. Metoda polega na redukcji naturalnych surowców do molekularnego fosforu, jego spalaniu i rozpuszczaniu produktu spalania w wodzie.

Nawozy fosforowe

"Element życia" odgrywa ważną rolę w tworzeniu ATP i białek w komórkach, wymiana energii w ciele roślin. Ale każdego roku ze zbiorów z gleby pobiera się znaczną część składników odżywczych. Uzupełnianie nawozów mineralnych i organicznych. Fosfor jest jednym z trzech makroelementów, poza tym ta grupa obejmuje azot i potas.

Nawozy fosforanowe - superfosfaty - są otrzymywane ze skał i minerałów, gdy są traktowane kwasami. W ostatnich latach główne wysiłki przemysłu tytoniowego koncentrują się na produkcji złożonych i złożonych nawozów. Zawierają kilka baterii, co czyni ich użycie bardziej opłacalnym.