Elemente Chimice - Fosforul[P]
Simbolul fosforului este: P; Z=15; Masa atomica: 30,974
Pe baza interpretarii mechanic-cautice a datelor microscopice, atomul neutru de fosfor are urmatoarea configuratie electronica: 1s22s22p63s23p3. Se cunosc doua forme alotropice extreme ale fosforului: fosforul alb si fosforul negru si, intre acestea, formele intermediare fosforul violet, fosforul rosu si fosforul rosu deschis. Forma cea mai saraca in energie, deci cea mai stabila, este fosforul negru. Intre diferitele forme alotropice ale fosforului nu exista puncte de transformare reversibila (ca la sulf) ; raportul dintre ele este deci cel al monotropiei.
Istoria fosforului :
Fosforul a fost descoperit accidental de catre alchimistul din Hamburg,, Hennig Brad, in anul 1669, care cauta sa extraga piatra filozofala din urina. Distiland urina intr-o retorta si calculand rezidul in absenta aerului, cu nisip, el a obtinut un produs alb care lumina la intuneric sip e care l-a numit ,,foc rece". Acest procedeu secret a fost redescoperit de Kunckel in Germania si K.W. Scheele (1777) . Ei au recunoscut prezenta nemetalului in oasele animalelor. Aceasta metoda care a fost instituita de el a fost preluata de L.N. Vanquelin.
Stare naturala:
Fosforul nu exista liber in natura datorita afinitatii sale pentru oxigen dar exista un numar mare de fosfati. Fosforul considerat inainte ca un difosfat tricalcic, Ca3(PO4)2 este un amestec de hidrohil-apatita Ca3(PO4)2 * Ca(PO)2 si carbonato-apatita. Are culoarea cenusie, galbuie sau uneori neagra care indica prezenta substantelor bituminoase. Cel mai important mineral fiind apatita. Exista un numar foarte mare de zacaminte fosfatice calcaroase in Suedia , Norvegia , Australia , Ungaria , Belgia , Franta , Spania, U.R.S.S , S.U.A , Peru , Algeria , Tunisia, Maroc si Oceania. Fosfatii naturali se clasifica in 3 categorii : fosforiti adica fosfati impuri de origine minerala, de compozitie apropiata de a apatitei, guoanoul, care provine din putrefactiile dejectiilor si a cadavrelor pasarilor marine care contin fosfat de calciu , de magneziu si acid oxalic si caprolitele de origine animala provenite din excrementele unor reptile. Recoltele successive saracacesc solul. Din pacate fosforul trece la animale si la om. Acidul fosforic se gaseste in roci in cantitate mica. In cuptoarele inalte fosforul pus in libertate modifica proprietatile produselor.
Prepararea fosforului:
Fosforul se obtine numai industrial din oasele animalelor sau din fosfati minerali. Procesul K.W. Scheele sau a lui J.Pelletier : prin acest process al chimistilor francezi se poate distinge oseina avand oasele la rosu viu. Cenusa amestecata cu apa se trateaza cu acid sulfuric. Lichidul care se evaporeaza la consistenta siropoasa este amestecata cu carabine si calciu moderat pentru a transforma difosfatul tetrahidracalcic in dimentafosfat de calciu care este redus la rosu. Distilarea fosforului incepe la 7500 si se termina la 12000C iar vaporii care se obtin se condenseaza in apa.
Proprietati fizice:
Fosforul in stare solida este incolor , transparent, acid si moale. Prin sublimare din solutii de sulfura de carbon fosforul se depune in stare cristalina. Fosforul este aproape insolubil in apa si alcool si putin solubil in glicerina, acid acetic, mai solubil in eter si foarte solubil in disulfura de carbon. Cu razele X s-a confirmat faptul ca la temperatura obisnuita el cristalizeaza in sistemul cubic. Fosforul alb se topeste intre44 si 44,20C iar densitatea lichidului fiind de 1,745 la 440 si 1,4850 la temperatura de fierbere. La temperatura camerei , presiunea de vapori este mare, motiv pentru care poate fi usor distilat la 1000C cu vapori de apa.
Proprietati chimice:
Reactia fosforului cu metalele si nemetalele conduce la patru tipuri de compusi: 1. Fosfine volatile. Acestea sunt compusi de tip molecular. 2. Fosfine ionice. Acest tip de fosfine se formeaza cu metalele alkaline, alcalino-pamantoase. 3. Fosfine covalente. 4. Fosfine de tip metallic. Acesta prezinta duritate, luciu metalic, insolubil in apa, conductibilitate electrica. Fosforul alb reactoneaza cu aproape toate nemetalele. Deoarece se oxideaza foarte usor, fosforul se taie la apa. Fosforul arde in oxygen lent sau aprinzandu-se la circa 450C. In exces de fosfor se formeaza pentaoxide de difosfor. Fosforul alb se combina lent cu sulful la temperatura ordinara, violent de cald si explozibil la temperatura mai inalta. Fosforul alb se combina cu majoritatea metalelor. Incalzit pe o placa de platina o strapunge din cauza formarii unor fosfuri solubile. Aurul si argintul absorb vaporii de fosfor sub punctul lor de topire si ii cedeazala racier producand fenomenul rosaj la solidificare.
O bagheta de fosfor alb introdusa intr-o solutie de sulfat de cupru , acopera rapid cu un strat rosu de cupru metalic. Fosforul reduce o solutie de azotat de argint. Cu acidul clorhidric la 2000C formeaza , in tub uscat hidrogenul fosforat de azotat de argint. Cu acidul clorhidric la 2000C formeaza, in tub uscat hidrogenul fosforat iar cu acizii bronhidrici si iodhidrici, saruri de fosfoniu.
Utilizari:
Fosforul se utilizeaza la fabricarea chibriturilor, a caror introducere, catre mijlocul secolului trecut, a reprezentat un mare progres fata de metodele mai vechi de aprins focul. Primele chibrituri contineau in gamalia lor fosfor alb si se aprindeau prin frecare pe orice suprafata aspra. Acestea au fost parasite din cauza toxicitatii lor si inlocuite cu asa- numitele “chibrituri suedeze". Gamalia acestora, continand clorat de potasiu si sulfura de antimoniu, usor inflamabile, se aprinde numai prin frecare pe o pasta continand fosfor rosu.
Pentru asigurarea cresterii si dezvoltarii plantelor in bune conditii, acestea au nevoie de anumite elemente nutritive, dintre care cele mai importante sunt: fosforul, azotul sipotasiul.
Fosforul are un rol foarte important in procesul de crestere a plantelor, influentand favorabil procesul de fructificare a cerealelor, legumelor, pomilor fructiferi, vitei- de -vie, precum si depunerea zaharurilor in fructe, sfecla si cartofi. Impreuna cu potasiul si calciul fosforul mareste rezistenta plantelor la boli si intemperii, grabeste coacerea fructelor.
In cazul unei cantitati insuficiente de fosfor, plantele se opresc din crestere, frunzele raman mici si se rasucesc, iar semintele nu se mai formeaza.
In fiecare an, odata cu recoltele de legume cereale si fructe, se scot din sol cantitatiinsemnate de azot, fosfor si potasiu. Aceste cantitati le depasesc pe cele care revin in solpe cale naturala. Bilantul nefavorabil impune deci utilizarea ingrasamintelor chimice. Ingrasamintele chimice pe baza de fosfor sunt minerale simple si compuse. Ingrasaminte minerale simple: superfosfatul simplu si concentrat (pulbere rosiatica), faina lui Thomas (pulbere cenusie); si minerale compuse: fosfatii acizi de potasiu KH2PO4 si K2HPO4, fosfatii acizi de amoniu NH4H2PO4 si (NH4)2HPO4.
SURSA 02
In anul 1669, un negustor de chimicale din Hamburg, fost militar si apoi medic, pe nume Hennig Brand, era si el printre pasionatii cercetarilor alchimice cautand, ca si sutele de predecesori ai sai, "piatra filozofala" si "elixirul vietii". Astfel, el s-a gandit sa caute "piatra filozofala" chiar in omul insusi, realizand urmatorul experiment: a fiert urina umana in absenta aerului -o idee cu adevarat geniala- si a distilat in prezenta nisipului zeci de litri, poate sute pana ce lichidul ramas s-a concentrat, a devenit siropos, iar dupa ce l-a lasat sa se raceasca si a facut sa patrunda aer in retorta de distilare spre marea lui surpriza, a aparut o luminozitate deosebita, pe care a numit-o "focul rece". Aceasta descoperire a lui Brand era cea mai spectaculoasa din toata perioada alchimica. Simbolul P este atribuit fosforului dupa numele elementului in limba greaca "phosphoros", care inseamna purtator de lumina (o varietate a fosforului este fosforescenta, emite lumina). Etimologie: phos=lumina, pherein=a purta.
Primele chibrituri contineau in gamalia lor fosfor alb si se aprindeau prin frecare pe o suprafata aspra. Acestea au fost abandonate din cauza toxicitatii lor si inlocuite cu chibrituri suedeze care au gamalia formata din clorat de potasiu si sulfura de antimoniu, usor inflamabile; se aprind prin frecare pe o pasta continand fosfor rosu.
Fosforul nu poate exista liber in natura deoarece are o mare afinitate pentru oxigen. Se gaseste numai sub forma de compusi (organici si anorganici), mai ales fosfati. Principalul mineral continand fosfor este apatita, care, sub actiunea lenta a agentilor atmosferici, se transforma in fosforite si se gaseste in scoarta Pamantului. Fosforul se afla in corpul plantelor si animalelor sub forma de combinatii anorganice (carapacea scoicilor, oasele vertebratelor) si sub forma de compusi organici (sange, creier, par, fibre musculare, galbenus de ou, varza, conopida, lapte, branzeturi).
In industrie, fosforul se prepara din fosfat de calciu prin calcinare (incalzire la 1000°C) cu dioxid de siliciu si carbune.
Fosforul apare in mai multe modificatii alotrope fundamentale, datorita numarului diferit de atomi din molecule. Cele mai importante si mai frecvente forme alotropice ale fosforului sunt fosforul alb si fosforul rosu.
Fosforul alb
Fosforul alb in stare solida si lichida are molecula formata din patru atomi de fosfor uniti intre ei prin covalente, care ocupa varfurile unui tetraedru regulat. Unghiurile de valenta de 60° sunt mici si indica o tensionare considerabila a moleculei, ceea ce este in concordanta cu marea reactivitate a fosforului alb. In cristal, moleculele de fosfor sunt unite prin forte slabe de tip Van der Waals, care explica unele proprietati ale fosforului alb.
Proprietati:
*este solid, cristalizat si transparent, de culoare alb-galbuie;
*are duritate mica, fiind asemanator cu ceara, densitatea de 1.8g/cmc si punctul de topire de 44°C;
*formeaza vapori cu miros de usturoi, este un bun izolator, iar din cauza solubilitatii in grasimi, este toxic, producand arsuri;
*emite lumina verzuie, foarte slaba la intuneric, in prezenta oxigenului din aer si a umiditatii; fenomenul se datoreaza mai ales oxidarii produsilor inferiori de oxidare ai fosforului si poarta numele de chemioluminiscenta;
*are reactivitate chimica mare si se aprinde in aer la 60°C; din cauza usurintei cu care se aprinde, fosforul alb se pastreaza sub apa.
Fosforul in viata de zi cu zi
-rol fiziologic: Fosforul alb, fiind solubil in grasimi, este foarte otravitor. Avand afinitate mare pentru oxigen determina disparitia acestuia din sange, iar introdus in stomac produce varsaturi cu dureri mari si moarte. Ca antidot se recomanda oxid de magneziu, sulfat de cupru si altele;
-fiind otravitor, fosforul se foloseste in cantitati mici la obtinerea antidaunatorilor pentru starpirea sobolanilor;
-in metalurgie, fosforul alb se adauga in unele aliaje anticorozive;
-se foloseste la fabricarea:
-acidului fosforic si a ingrasamintelor cu fosfor (folosite in agricultura);
-pastei de pe cutiile de chibrituri;
-halogenilor de fosfor si a unor coloranti organici;
-fosforul rosu se foloseste in pirotehnie (industria explozibililor);
-in organismul uman fosforul ajuta, alaturi de calciu la formarea si intarirea oaselor, a dintilor, a unghiilor; de asemenea, are un rol important in contractia musculara si in functiile sistemului nervos.
SURSA 03
Fosforul(din "phos"= lumină, "pherein"= a purta) este un element din tabelul periodic având simbolul P şi numărul atomic 15.
Localizare
Fosforul nu poate exista liber în natură deoarece are o mare afinitate pentru oxigen. Se găseşte numai sub formă de compuşi, mai ales fosfaţi. Principalul mineral care conţine fosfor este apatita. Totodată se află în corpul plantelor şi animalelor sub formă de combinaţii anorganice(carapacea scoicilor, oasele vertebratelor) şi sub formă de compuşi organici(sânge, creier, păr, fibre musculare, gălbenuş de ou, lapte).
Alotropia
Fosforul apare în mai multe modificaţii alotrope fundamentale, cum ar fi: fosfor alb, roşu, negru, cele mai importante forme fiind fosforul alb şi fosforul roşu.
Proprietăţi fizice. Structura fosforului alb
Din cauza solubilităţii în grăsimi, fosforul alb este toxic, spre deosebire de fosforul roşu. Fosforul alb în stare solida şi lichidă are molecula formată din patru atomi de fosfor care ocupă vârfurile unui tetraedru regulat. Unghiurile de valenţă de 60o sunt mici, indicând o tensionare considerabilă a moleculei, ceea ce ar explica marea reactivitate a fosforului alb.
Proprietăţi chimice ale fosforului
Spre deosebire de celelalte forme alotrope, fosforul alb este mult mai reactiv. Se aprinde uşor în aer şi arde cu flacără gălbuie, formând pentaoxidul de fosfor(P2O5), formula moleculară corectă fiind P4O10:P4 + 5 O2EXCES → P4O10. Datorită uşurinţei de aprindere, fosforul alb se păstrează sub apă.Acesta luminează verzui şi foarte slab în întuneric, în prezenţa oxigenului din aer şi a umidităţii. Fenomenul este cauzat de oxidarea produşilor inferiori de oxidare ai fosforului(P2O5→P4O10), fenomen numit chimioluminiscenţă. Cu F, Cl, si Br reacţionează cu aprindere sau explozie, iar cu I mai lent:P4 + 6 Cl2→4PCl3; P4 + 10Cl2→4PCl5
Are o combinaţie lentă cu S la temperatura camerei şi energică la temperatură ridicată:P4+6S→2P2S3; P4+10S→2P2S5
Reacţia fosforului cu metale conduce spre formarea fosfurilor:P4+ 6Mg→2Mg3P2
Reacţia cu vaporii de apă formează acid fosforic şi hidrogen la temperatură mai mare de 250°C:8P+32H2O→8H3PO4+5H2↑
Proprietăţile fiziologice ale fosforului
Fiind solubil în grăsimi, fosforul alb este foarte otrăvitor. Având afinitate mare pentru oxigen determină dispariţia lui din sânge. Introdus în stomac produce vărsături cu dureri mari şi moarte. Ca antidot se recomandă oxid de magneziu, sulfat de cupru şi altele.
sursa:ipedia.ro
0 comments: