พื้นที่ของการใช้ฟอสฟอรัส ฟอสฟอรัส: โครงสร้างอะตอม สมบัติทางเคมีและกายภาพ

ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 15 จัดอยู่ในหมู่ V ของหมู่ D.I. เมนเดเลเยฟ. สูตรทางเคมีของฟอสฟอรัสอาร์

ฟอสฟอรัสได้ชื่อมาจากภาษากรีกว่า ฟอสฟอรัส ซึ่งแปลว่า "ให้แสง"

ฟอสฟอรัสมีอยู่ทั่วไปในเปลือกโลก เนื้อหาของมันคือ 0.08-0.09% ของมวลเปลือกโลกทั้งหมด และในน้ำทะเลมีฟอสฟอรัส 0.07 มก./ล.

ฟอสฟอรัสมีกิจกรรมทางเคมีสูงดังนั้นจึงไม่เกิดขึ้นในสถานะอิสระ แต่ในทางกลับกัน มันก่อตัวเป็นแร่ธาตุเกือบ 190 ชนิด ฟอสฟอรัสเรียกว่าองค์ประกอบของชีวิต พบในพืชสีเขียว เนื้อเยื่อสัตว์ โปรตีน และสารประกอบทางเคมีที่จำเป็นอื่นๆ

การปรับเปลี่ยนฟอสฟอรัส

เป็นที่ทราบกันดีว่าองค์ประกอบทางเคมีบางอย่างสามารถมีอยู่ในรูปของสารง่ายๆ สองชนิดหรือมากกว่าที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติต่างกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า allotropy ดังนั้น ฟอสฟอรัสจึงมีการปรับเปลี่ยนแบบ allotropic หลายอย่าง การปรับเปลี่ยนทั้งหมดเหล่านี้แตกต่างกันในคุณสมบัติ ที่พบบ่อยได้แก่ ฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอรัสเหลือง ฟอสฟอรัสแดง ฟอสฟอรัสดำ

ฟอสฟอรัสขาว - สารสีขาวธรรมดา สูตรโมเลกุลของมันคือ P 4 ฟอสฟอรัสขาวมีลักษณะเหมือนพาราฟิน มันเปลี่ยนรูปได้แม้ใช้ความพยายามเพียงเล็กน้อยและตัดด้วยมีดได้อย่างง่ายดาย ในความมืดจะเห็นแสงสีเขียวซีดที่เปล่งออกมาจากฟอสฟอรัส ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเคมีเรืองแสง

ฟอสฟอรัสขาวเป็นสารที่ออกฤทธิ์ทางเคมี สามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายด้วยออกซิเจนและละลายได้ง่ายในตัวทำละลายอินทรีย์ ดังนั้นจึงถูกเก็บไว้ในสื่อเฉื่อยพิเศษที่ไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมี ฟอสฟอรัสขาวละลายที่อุณหภูมิ +44.1 องศาเซลเซียส ฟอสฟอรัสขาวเป็นสารที่มีความเป็นพิษสูง

ฟอสฟอรัสสีเหลือง - นี่คือฟอสฟอรัสขาวดิบหรือฟอสฟอรัสขาวที่มีสิ่งเจือปน จุดหลอมเหลว +34 °C จุดเดือด +280 °C ฟอสฟอรัสสีเหลืองไม่ละลายในน้ำเช่นเดียวกับสีขาว ออกซิไดซ์ในอากาศและติดไฟได้ นอกจากนี้เขายังมีปรากฏการณ์เคมีเรืองแสง

ฟอสฟอรัสแดง ได้จากการให้ความร้อนแก่ฟอสฟอรัสขาวที่อุณหภูมิสูง สูตรฟอสฟอรัสแดง R n . เป็นโพลิเมอร์เชิงซ้อน สีของฟอสฟอรัสแดงอาจแตกต่างกันไปจากสีแดงอ่อนไปจนถึงสีน้ำตาลเข้ม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการผลิต ทางเคมี ฟอสฟอรัสแดงมีฤทธิ์น้อยกว่าสีขาวมาก มันละลายในตะกั่วและบิสมัทที่หลอมเหลวเท่านั้น ไม่ติดไฟในอากาศ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อได้รับความร้อนถึง 240-250 o C เมื่อมันถูกทำให้ระเหิดเป็นฟอสฟอรัสในรูปสีขาว แต่สามารถติดไฟได้เองเมื่อกระทบหรือเสียดสี ไม่พบปรากฏการณ์เคมีเรืองแสงในฟอสฟอรัสแดง ไม่ละลายในน้ำ เบนซิน คาร์บอนไดซัลไฟด์ ละลายได้ในฟอสฟอรัสไตรโบรไมด์เท่านั้น เมื่อเก็บไว้ในอากาศ มันจะค่อยๆ ออกซิไดซ์ ดังนั้นควรเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท

ฟอสฟอรัสแดงแทบไม่เป็นพิษ ดังนั้นเขาจึงใช้ในการผลิตไม้ขีดไฟ

ฟอสฟอรัสดำ ดูเหมือนกราไฟท์ เป็นครั้งแรกที่ได้รับฟอสฟอรัสดำในปี 2457 จากฟอสฟอรัสขาวที่ความดัน 20,000 บรรยากาศ (2 10 9 Pa) และอุณหภูมิ 200 o C ฟอสฟอรัสดำละลายที่อุณหภูมิ 1,000 o C และความดัน 18 10 5 ป่า ฟอสฟอรัสดำไม่ละลายในน้ำหรือในตัวทำละลายอินทรีย์ มันเริ่มไหม้ก็ต่อเมื่อได้รับความร้อนที่อุณหภูมิ +400 ° C ในออกซิเจนบริสุทธิ์ ฟอสฟอรัสดำมีคุณสมบัติเป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำ

คุณสมบัติทางเคมีของธาตุฟอสฟอรัส

1. ธาตุฟอสฟอรัสถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจน

ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนมากเกินไป

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

ด้วยอาการขาดออกซิเจน

4P + 3O 2 → 2P 2 O 3

2. ทำปฏิกิริยากับโลหะได้ฟอสไฟด์เมื่อถูกความร้อน

3Mg + 2P → Mg 3 P 2

3. ทำปฏิกิริยากับอโลหะ

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

4. ที่อุณหภูมิ +500 ° C ทำปฏิกิริยากับไอน้ำ

8P + 12H 2 O → 5RN 3 + 3H 3 RO 4

การใช้ฟอสฟอรัส

ผู้บริโภคหลักของฟอสฟอรัสคือการเกษตร ฟอสฟอรัสทั้งหมดที่ได้รับจำนวนมากจะใช้ในการผลิตปุ๋ยฟอสเฟต: หินฟอสเฟต, ซูเปอร์ฟอสเฟตแบบธรรมดาและแบบคู่, ปุ๋ยไนโตรเจน-ฟอสฟอรัสเชิงซ้อน ฟอสฟอรัสใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผงซักฟอกสังเคราะห์ แก้วฟอสเฟต สำหรับการแปรรูปและการย้อมสีเส้นใยธรรมชาติและเส้นใยสังเคราะห์ ในทางการแพทย์ การเตรียมฟอสฟอรัสใช้เป็นยา

ข้อมูลทั่วไปและวิธีการได้มา

ฟอสฟอรัส (P) เป็นอโลหะ ค้นพบในปี ค.ศ. 1669 โดย Brand (เยอรมนี) ซึ่งได้รับสารเรืองแสงในความมืด ชื่อเดิมคือ "ไฟเย็น" ต่อมา - ฟอสฟอรัสจากภาษากรีก "phosph6ros" - luminiferous

Lavoisier เป็นผู้กำหนดธรรมชาติของธาตุฟอสฟอรัส ในปี พ.ศ. 2314 Schee-le ได้เสนอวิธีการรับฟอสฟอรัสจากเถ้ากระดูกโดยการเผาด้วยถ่านหิน

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ XIX มีการจัดการผลิตฟอสฟอรัสในอุตสาหกรรมจากฟอสฟอรัสในเตาเผาแบบย้อนกลับ ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 ถูกแทนที่ด้วยเตาอบไฟฟ้า

แร่ธาตุที่สำคัญที่สุดที่มีฟอสฟอรัสคืออะพาไทต์และฟอสฟอรัส เนื้อหาของฟอสฟอรัส (ในรูปของ P2O5) ในอะพาไทต์มีตั้งแต่ 20 ถึง 41%

ฟอสฟอไรต์เป็นแร่ธาตุจากตะกอนซึ่งมีส่วนประกอบหลักคือแคลเซียมฟอสเฟต นอกจากนี้ยังมีการรวมตัวของควอตซ์ แคลไซต์ กลาโคไนต์ ฯลฯ รวมทั้งสารอินทรีย์ เนื้อหาของฟอสฟอรัส (ในรูปของ R2O5) ในฟอสฟอรัสคือ 5-36%

ปัจจุบัน ฟอสฟอรัสได้จากการเผาฟอสฟอรัสหรืออะพาไทต์ในเตาเผาไฟฟ้าด้วยทราย (Si0 2) และถ่านหิน (C) ที่ไม่มีอากาศเข้า ไอระเหยของฟอสฟอรัสที่ปล่อยออกมาจะถูกควบแน่นในตัวรับที่อยู่ใต้น้ำ

คุณสมบัติทางกายภาพ

ลักษณะอะตอม. เลขอะตอม 15 มวลอะตอม 30.973 amu. กิน. ปริมาตรอะตอม 13.93-10 _ ใน m 3 / mol รัศมีอะตอม 0.134 นาโนเมตร, รัศมีไอออนิก P 6 +, P 3 +, P 3 - 0.035; 0.044; 0.186 นาโนเมตร ตามลำดับ ไฟฟ้า 2.1. การกำหนดค่าของเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอก 3s 2 3p 3 . ค่าศักย์ไฟฟ้าไอออไนเซชัน / (eV): 10.55; 19.65; 30.16 น.

ฟอสฟอรัสแดงเป็นสารอสัณฐาน สี - จากสีน้ำตาลเป็นสีม่วง เกิดขึ้นเมื่อฟอสฟอรัสขาวได้รับความร้อนโดยไม่มีอากาศเข้าถึง 250-300 °C เป็นเวลาหลายชั่วโมง ด้วยการให้ความร้อนแก่ฟอสฟอรัสแดงเป็นเวลานานกว่า 450 ° C จึงมีรูปแบบผลึกที่หลากหลาย: ไตรคลินิค, ลูกบาศก์, เตตระกอนอล ฯลฯ

ฟอสฟอรัสดำเกิดจากการให้ความร้อนแก่ฟอสฟอรัสขาวที่อุณหภูมิ 200-220°C และความดัน 1.2-1.7 GPa การเปลี่ยนแปลงเมื่อมีปรอทและผลึกฟอสฟอรัสดำจำนวนเล็กน้อยนี้ดำเนินการที่ความดันปกติและอุณหภูมิ 370°C เป็นเวลา 8 วัน

ฟอสฟอรัสดำมีรูปแบบอสัณฐานและผลึก ผลึกฟอสฟอรัสดำมีตะแกรงขนมเปียกปูนพร้อมพารามิเตอร์: l = 0.331 nm, 6 = 0.438 nm, c = 1.050 nm มี 8 อะตอมในเซลล์หนึ่งหน่วย

พลังงานของตาข่ายคริสตัลคือ 315 ไมโครจูล/กิโลเมตร ความสัมพันธ์ของอะตอมกับอิเล็กตรอนคือ 0.8-0.9 eV; พลังงานการแตกตัวของโมเลกุลคือ 5.0 eV ภาพตัดขวางที่มีประสิทธิภาพสำหรับการดักจับเทอร์มอลนิวตรอนคือ 19-10 -30 m g

ความหนาแน่น. ฟอสฟอรัสขาว: a-modification มีความหนาแน่น p \u003d 1.828 Mg / m 3, 6-modification 1.880 Mg / m 3 ความหนาแน่น สีเหลือง 2.223 Mg/m 3 , สีดำแบบผลึก 2.702 Mg/m 3 , สีดำสัณฐาน 2.250 Mg/m 3 , สีแดง 2.000 ถึง 2.400 Mg/m 3

คุณสมบัติทางเคมี

ฟอสฟอรัสแสดงสถานะออกซิเดชัน +5, 4-3, -3 ค่าเทียบเท่าทางเคมีไฟฟ้าของฟอสฟอรัสที่มีสถานะออกซิเดชันที่ +5 คือ 0.06421 mg / C

การดัดแปลงฟอสฟอรัสต่างๆ มีความแตกต่างกันอย่างมากในกิจกรรมทางเคมี: ขาว แดง ดำ (ตามลำดับกิจกรรมที่ลดลง)

ฟอสฟอรัสขาวบดละเอียดจะติดไฟได้เองในอากาศ ในรูปแบบกะทัดรัด จะติดไฟได้เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 50 °C

ฟอสฟอรัสแดงที่อุณหภูมิและความชื้นปกติจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำและออกซิเจนอย่างช้าๆ แต่ปริมาณมากจะติดไฟเมื่อเก็บไว้ในอากาศ

ฟอสฟอรัสดำมีความเสถียรมากกว่า: สามารถจัดการในอากาศได้อย่างปลอดภัย

ภายใต้สภาวะปกติ ฟอสฟอรัสไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ดังนั้นสารประกอบของธาตุเหล่านี้จึงได้มาโดยอ้อม กล่าวคือ: การกระทำของกรดหรือน้ำบนโลหะฟอสฟอรัส การต้มฟอสฟอรัสขาวด้วยสารละลายโพแทชที่กัดกร่อน การสลายตัวด้วยความร้อนของกรดฟอสฟอรัสต่ำ เป็นต้น .

รู้จักสารประกอบไฮโดรเจนของฟอสฟอรัสต่อไปนี้: ฟอสฟีน RN3, ไดฟอสฟีน P 2 H 4 และฟอสฟอรัสไฮไดรด์ล่างที่เป็นของแข็งซึ่งสอดคล้องกับสูตรทั่วไป PgpHn ฟอสฟีนเป็นตัวรีดิวซ์ที่แรง

ฟอสฟอรัสไฮไดรด์ตอนล่างที่เป็นของแข็ง (PrnHn) เป็นโพลิเมอร์ และในหลายๆ ด้านมีลักษณะคล้ายพลาสติกอินทรีย์และแก้วฟอสเฟต

ฟอสฟอรัสสร้างชุดออกไซด์กับออกซิเจน

ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์ P 2 0 5 หรือฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์เป็นผงสีขาวอุ้มน้ำที่ระเหิดที่อุณหภูมิ 360 ° C และความดันบรรยากาศ เมื่อสัมผัสกับแสง P2O5 จะเรืองแสงเป็นสีเขียว

ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับโลหะกลายเป็นส่วนผสมของฟอสเฟตและฟอสไฟด์ ด้วยเฮไลด์ยกเว้นฟลูออรีนไม่ทำปฏิกิริยา ทำให้สารอินทรีย์หลายชนิดขาดน้ำ ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ ฟีนอล อีเทอร์ อัลคิลฟอสเฟต ฯลฯ เมื่อหลอมรวมกับออกไซด์พื้นฐาน จะเกิดฟอสเฟตที่เป็นของแข็ง

ฟอสฟอรัส (III) ออกไซด์ P 2 0 3 หรือฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์เป็นผลึกสีขาวที่ระเหยได้ เป็นพิษ ละลายได้ง่ายในตัวทำละลายอินทรีย์ สลายตัวได้เองในระหว่างการเก็บรักษาเป็นเวลานาน มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์อย่างแรง ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีน เกิดเป็นออกซีฮาไลด์

ฟอสฟอรัส (IV) ออกไซด์หรือฟอสฟอรัสเตทรอกไซด์ P0 2 (P20 4) เป็นโพลิเมอร์ (P0 2) " เป็นผลึกใสแวววาวที่ระเหิดเหนือ 780 ° C กระจายในอากาศ ดูดซับความชื้น ละลายได้ดีในน้ำ

ฟอสฟอรัสทำปฏิกิริยาระเบิดกับฟลูออรีน ในบรรยากาศของคลอรีนและโบรมีน ฟอสฟอรัสขาวจะติดไฟในความเย็น ด้วยฟอสฟอรัสแดง ปฏิกิริยาจะดำเนินไปอย่างสงบ ฟอสฟอรัสขาวทำปฏิกิริยากับไอโอดีนเมื่อทำให้เย็นลง ฟอสฟอรัสแดง - เมื่อถูกความร้อน ฟอสฟอรัสเฮไลด์มีปฏิกิริยารุนแรงมาก กิจกรรมทางเคมีลดลงจากฟลูออไรด์เป็นไอโอไดด์ และความแรงจะลดลงในทำนองเดียวกัน

เมื่อฟอสฟอรัสผสมกับกำมะถันที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 °C จะเกิดสารละลายที่เป็นของแข็ง สูงกว่า 100 ° C - ผลึกซัลไฟด์ P 4 S 3, P 4 S 5, P4S7, P 4 S, 0

เมื่อผสมฟอสฟอรัสกลั่นใหม่ (III) ออกไซด์ P 4 0b กับปริมาณกำมะถันที่คำนวณได้ในบรรยากาศไนโตรเจน จะเกิดฟอสฟอรัสออกซีซัลไฟด์: P 2 0 3 S 2, P 2 0 2 S 3, P 4 0 4 S 3, P 6 ต 10 ส 5 . เป็นที่รู้จักกันว่าโพลิเมอร์ซัลไฟด์ซึ่งมีองค์ประกอบที่สอดคล้องกับอัตราส่วนโมลาร์ 0< Я/5 < 0,4.

ฟอสฟอรัสทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในไอระเหยที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 2,000 °C)

เมื่อฟอสฟอรัส (III) คลอไรด์ PC1 3 ทำปฏิกิริยากับอะเซทิลีนแมกนีเซียมไอโอดีน (C 2 Mg 2 l2) จะเกิดตะกอนอสัณฐานสีขาวอมเหลืองของคาร์ไบด์ (PC 3) ซึ่งไม่ละลายในตัวทำละลายธรรมดาและไม่ถูกทำลายโดยกรดและด่าง แต่จุดไฟที่ความร้อนน้อยที่สุดด้วยการปลดปล่อยคาร์บอน

ไอของฟอสฟอรัสทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนในการคายประจุไฟฟ้า เกิดเป็นไนไตรด์ที่เป็นของแข็ง ไนไตรด์สีขาวบริสุทธิ์จะเฉื่อยที่อุณหภูมิห้องและไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ คลอรีน กรดไฮโดรคลอริก และกรดซัลฟิวริกเจือจาง พวกมันถูกย่อยสลายอย่างสมบูรณ์โดยการต้มกรดกำมะถันเข้มข้น สูงกว่า 500-700 °C ฟอสฟอรัสไนไตรด์จะแยกตัวกับการก่อตัวของไนโตรเจนและธาตุฟอสฟอรัส

ด้วยโลหะรวมถึงองค์ประกอบอิเล็กโทรโพสิทีฟมากขึ้น (B, Si, As, ฯลฯ ) ฟอสฟอรัสจะสร้างฟอสไฟด์ซึ่งทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำและกรดแร่

ฟอสไฟด์ของโลหะในกลุ่มย่อยของทองแดงไม่เสถียรทางความร้อน ไม่ละลายในกรดไนตริกแม้ว่าจะต้มก็ตาม และเป็นสารกึ่งตัวนำ

ฟอสไฟด์ของโลหะในกลุ่มย่อยของสังกะสีสามารถย่อยสลายได้ง่ายด้วยน้ำและกรด พวกมันถูกเผาไหม้ได้ง่ายในกระแสของออกซิเจน ไฮโดรเจนแห้งไม่ทำปฏิกิริยากับพวกมัน ฟลูออรีนทำหน้าที่แล้วที่อุณหภูมิห้อง และคลอรีน โบรมีน และไอโอดีน - เมื่อถูกความร้อนเท่านั้น

ฟอสไฟด์ของโลหะทรานซิชัน รวมทั้งแลนทาไนด์และแอกทิไนด์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่คล้ายคลึงกันกับสารกึ่งตัวนำ (VP, NbP, TaP, CrP, MoP, WP, MnP) หรือโลหะ (TiP, ZrP, HtP) ในทางเคมี พวกมันค่อนข้างเสถียร ความต้านทานต่อสารเคมีจะลดลงตามปริมาณฟอสฟอรัสที่ลดลง ฟอสไฟด์ของอโลหะและสารกึ่งโลหะที่เรียกว่าเป็นสารประกอบโควาเลนต์ที่เป็นไดอิเล็กตริกหรือสารกึ่งตัวนำ ฟอสไฟด์ขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยโบรอนลดกิจกรรมทางเคมีจาก BP เป็น InP ในขณะที่ TeP จะไม่เกิดขึ้นเลยภายใต้สภาวะปกติ

ฟอสไฟด์ของธาตุหมู่ IV (Si, Ge, Sn, Pb) และหมู่ V ของตารางธาตุ (As, Sb) มีความไม่เสถียรทางเคมี

ด้วยซิลิกอน ฟอสฟอรัสจะสร้าง Si 2 P และ SiP, ด้วยเจอร์เมเนียม GeP, ด้วยดีบุก Sn 4 P 3 และ SnP 4, ด้วยตะกั่ว Pb 3 P 2, กับสารหนู AsP, กับพลวง SbP ไม่เกิดบิสมัทฟอสไฟด์

เมื่อฟอสฟอรัสถูกทำให้ร้อนในไอ HC! ฟอสฟีน PH 3 ก่อตัวขึ้นในผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาของฟอสฟอรัสกับ HBr แยกฟอสโฟเนียมโบรไมด์ PH 4 Br ด้วย HI - ฟอสฟอรัสไดนอนด์ P 2 1 4 และฟอสโฟเนียมไอโอไดด์ PH 4 1

เมื่อฟอสฟอรัสถูกทำให้ร้อนด้วยสารละลายที่มีน้ำเป็นด่างเข้มข้น จะเกิดฟอสฟีน PH 3

ฟอสฟอรัสไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ แต่ที่อุณหภูมิ 600-900 ° C ภายใต้ความกดดันและในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา (Pt, Ti, Zr, Cu) กรดฟอสฟอริก H 3 P0 4 และไฮโดรเจนจะเกิดขึ้น

ฟอสฟอรัสขาวถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือโลหะซึ่งมีศักยภาพรีดอกซ์ต่ำ (Cu, Ag, Au, Pb เป็นต้น) ฟอสฟอรัสแดงและดำไม่ถูกออกซิไดซ์

ตามโครงสร้าง สารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัสสามารถแบ่งตามเงื่อนไขออกเป็นกรดคาร์บอกซิลิกที่มีฟอสฟอรัสและอนุพันธ์ของพวกมัน (เอสเทอร์ เอไมด์ ฯลฯ) เช่นเดียวกับฟอสฟีน อนุพันธ์ของพวกมันและสารที่เกี่ยวข้อง ในสารประกอบเหล่านี้มีพันธะโดยตรงระหว่างฟอสฟอรัสและคาร์บอน

พื้นที่ใช้งาน

ธาตุฟอสฟอรัสใช้ในกิจการทางทหาร ในอุตสาหกรรมไม้ขีดไฟ เพื่อผลิตกรดความร้อนฟอสฟอริก โพลีฟอสเฟต คลอไรด์ ซัลไฟด์ ฟอสไฟด์ และสารประกอบอื่นๆ

ในทางโลหะวิทยา ฟอสฟอรัสใช้สำหรับผสมเหล็กกล้า (เหล็กกล้าอัตโนมัติสูงถึง 0.15% P, เหล็กกล้าไร้สนิมสูงถึง 0.3% P เป็นต้น)

เหล็กหล่อ (เหล็กหล่อฟอสฟอรัสสูงถึง 0.8% P) โลหะผสมทองแดง - แมกนีเซียมฟอสฟอรัส (สูงถึง 1.4% P) มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและอ่อนตัวลงเมื่อถูกความร้อน โลหะผสมทองแดงอุตสาหกรรมกับฟอสฟอรัส (7% P) มีลักษณะเป็น superplasticity ในบริเวณที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนรูป (400-600 ° C) โลหะผสมที่มีฟอสฟอรัสหลายชนิดใช้เป็นตัวประสาน โลหะผสมที่มีฟอสฟอรัสที่ป้องกันการเสียดสีเผาผนึก (สูงถึง 2% P) ซึ่งมีความแข็งแรงเชิงกลสูง ต้านทานการสึกหรอ รันอิน ถูกนำมาใช้แทนกราไฟต์เหล็ก บรอนซ์-กราไฟต์ และบรอนซ์ โลหะผสมซินเตอร์แรงเสียดทาน (สูงถึง 1% P) ใช้ในการสร้างวัสดุแม่เหล็กอ่อน วงจรแม่เหล็ก และผลิตภัณฑ์อื่นๆ โลหะผสมที่มีฟอสฟอรัสถูกนำมาใช้ในรูปแบบของการเคลือบเพื่อป้องกันวัสดุจากการสึกหรอและการกัดกร่อน ฟิล์มจากโลหะผสม Co-P, Ni-P, Co-Fe-P, Co-W-P เป็น ferromagnetic ซึ่งใช้เพื่อสร้างองค์ประกอบหน่วยความจำในคอมพิวเตอร์

ฟอสฟอรัสถูกนำเข้าสู่องค์ประกอบของบรอนซ์บางชนิด (ฟอสฟอรัสบรอนซ์ - 0.5-1.2% P) เพิ่มความลื่นไหลและความต้านทานต่อการเสียดสี

การเตรียมพื้นผิวของผลิตภัณฑ์เหล็ก - ฟอสเฟต - ช่วยป้องกันการกัดกร่อน

ฟอสฟอรัสใช้เป็นตัวกำจัดออกซิไดเซอร์ในการผลิตโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก (สูงถึง 1% P) ซึ่งเพิ่มความต้านทานต่อความร้อน (fechral, ​​chromal ฯลฯ )

ฟอสฟอรัสยังใช้เพื่อให้ได้เซมิคอนดักเตอร์ - แกลเลียมและอินเดียมฟอสไฟด์ซึ่งถูกนำเข้าสู่องค์ประกอบของเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ ในปริมาณเล็กน้อยเป็นสารเติมแต่งที่จำเป็น

กรดฟอสฟอริกใช้สำหรับการผลิตปุ๋ยฟอสเฟตเข้มข้น (ดับเบิ้ลซูเปอร์ฟอสเฟต ตกตะกอน ไนโตรฟอสกา ไนโตรฟอส ฯลฯ) น้ำยา

แอมโมเนียมฟอสเฟตใช้ในการชุบผ้า พลาสติก ไม้เพื่อให้มีคุณสมบัติทนไฟ ฟอสเฟต Fe, Na, K, Ca - ส่วนประกอบของของเหลวเจาะ, ยาสีฟัน; foefash Ca และแอมโมเนียมใช้สำหรับการผลิตเคลือบฟันและในอุตสาหกรรมยา

เมกะฟอสเฟตถูกใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อทำให้น้ำอ่อนลงและลดฤทธิ์กัดกร่อน ขจัดตะกรันในหม้อต้มไอน้ำ และเติมลงในสารซักฟอกบางชนิด

โพลีฟอสเฟตใช้ในการผลิตผงซักฟอกสังเคราะห์

ฟอสไฟด์มีการใช้งานต่อไปนี้: โบรอนฟอสไฟด์ - สำหรับเซ็นเซอร์ เช่น e. จาก Hall, อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์, ตัวรับรังสีอินฟราเรด, ส่วนประกอบการทำงานของเครื่องกำเนิดควอนตัม; คอปเปอร์ฟอสไฟด์ - สำหรับการบัดกรี laauni นิกเกิลฟอสไฟด์ - สำหรับสร้างการเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอบนชิ้นส่วนเครื่องจักร

ออกไซด์ (V) ของฟอสฟอรัส P 2 O h ใช้เป็นสารทำให้แห้งสำหรับการคายน้ำในการผลิตเรซินเมทาคริเลต

ฟอสฟอรัสคลอไรด์ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมในการผลิตสีย้อม ยาฆ่าแมลง ยา สารลดแรงตึงผิว และเป็นสารคลอรีนที่มีประสิทธิภาพ

พื้นที่ของการใช้ฟอสฟอรัสซัลไฟด์ - การผลิตสารทำปฏิกิริยาลอย, สารป้องกันการกัดกร่อนของน้ำมันและเชื้อเพลิง, ยาฆ่าแมลงออร์กาโนฟอสฟอรัส (ไทโอฟอส, คาร์โบฟอส, ฯลฯ ) สารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส - สารเคลือบเงาทนความร้อนและทนไฟ, กาว - สำหรับการดัดแปลงโพลิเมอร์, สำหรับการผลิตยางอนินทรีย์

อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ใช้สารประกอบฟอสฟอรัสที่ซับซ้อนเพื่อสกัดธาตุหายากและธาตุทรานส์ยูเรเนียมออกจากแร่

เชื่อกันว่าฟอสฟอรัสเป็นแร่เรืองแสงในที่มืด มีพิษและติดไฟได้ แต่นี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของความจริงเกี่ยวกับองค์ประกอบที่น่าทึ่งนี้ ฟอสฟอรัสยังสามารถแตกต่างกันได้ด้วยคุณสมบัติที่ตรงข้ามกันโดยตรง

ฟอสฟอรัสแดงคืออะไร?

ฟอสฟอรัสสามารถมีอยู่ได้หลายรูปแบบ (รูปแบบ allotropic) ซึ่งแตกต่างกันอย่างมากในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของพวกมัน เหตุผลนี้เป็นความแตกต่างในโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น โครงผลึกของฟอสฟอรัสขาวคือโมเลกุล และโครงตาข่ายของฟอสฟอรัสแดงคืออะตอม ด้วยเหตุนี้จึงทำปฏิกิริยาช้ากับสารอื่น ๆ มีความเสถียรในอากาศภายใต้สภาวะปกติ (ฟอสฟอรัสขาวติดไฟในอากาศ) โดยรวมแล้วพบการดัดแปลงฟอสฟอรัสมากกว่ายี่สิบรายการซึ่งสี่รายการมีความเสถียร (ฟอสฟอรัสสีขาว, สีแดง, สีดำและโลหะ) ส่วนที่เหลือไม่เสถียร

ฟอสฟอรัสแดงเป็นสารที่น่าสนใจมาก เป็นโพลิเมอร์อนินทรีย์ธรรมชาติที่มีสูตร (P 4) n และโครงสร้างที่ซับซ้อนมากของอะตอมที่มีพันธะแบบปิรามิด

คุณสมบัติของฟอสฟอรัสแดงในระดับหนึ่งขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในการผลิต ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ แสง และตัวเร่งปฏิกิริยา จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างสายพันธุ์ฟอสฟอรัสแดงที่มีคุณสมบัติที่คาดเดาได้

ผู้ค้นพบฟอสฟอรัสแดงคือ A. Schroetter ชาวออสเตรีย ซึ่งได้รับจากการให้ความร้อนแก่หลอดบรรจุที่ปิดผนึกด้วยฟอสฟอรัสขาวและคาร์บอนมอนอกไซด์ที่อุณหภูมิ +500 °C

คุณสมบัติของฟอสฟอรัสแดง

ฟอสฟอรัสแดงได้มาจากการให้ความร้อนแก่ฟอสฟอรัสขาวเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง (250-300 ° C) โดยไม่มีอากาศ สีของสารแตกต่างกันไปจากสีม่วงแดงเป็นสีม่วง

ฟอสฟอรัสแดงซึ่งแตกต่างจาก "พี่ชาย" ที่รู้จักกันดีคือฟอสฟอรัสขาวซึ่งเป็นของแข็ง ไม่เรืองแสง ไม่ละลายในสิ่งใดเลย (ไม่ว่าจะในน้ำหรือในตัวทำละลายอินทรีย์หรือในคาร์บอนไดซัลไฟด์) ไม่เป็นพิษติดไฟได้เองในอากาศที่อุณหภูมิ + 240-260 ° C เท่านั้น (อันที่จริงไม่ใช่ฟอสฟอรัสแดงที่จุดไฟ

ความหนาแน่นของฟอสฟอรัสแดงสูงกว่าสีขาวและมีค่าเท่ากับ 2.0 - 2.4 g / cm3 (ขึ้นอยู่กับการดัดแปลงเฉพาะ)

ในอากาศ ฟอสฟอรัสแดงจะดูดซับความชื้น ออกซิไดซ์ เปลี่ยนเป็นออกไซด์ ดูดซับความชื้นอย่างต่อเนื่องจะเปลี่ยนเป็นกรดฟอสฟอริกหนา (“ แช่”) ในมุมมองนี้ รีเอเจนต์ควรปิดสนิท ไม่ให้ความชื้นในอากาศเข้าถึงได้ เมื่อถูกความร้อน ฟอสฟอรัสแดงจะไม่ละลาย แต่จะระเหิด (ระเหย) หลังจากการควบแน่น ไอระเหยของสารจะเปลี่ยนเป็นฟอสฟอรัสขาว

การใช้ฟอสฟอรัสแดง

ฟอสฟอรัสแดงแทบไม่เป็นพิษและปลอดภัยในการจัดการและเก็บรักษามากกว่าฟอสฟอรัสขาว ดังนั้นในอุตสาหกรรมการผลิตฟอสไฟด์ ปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัส และอนุพันธ์ต่างๆ ของกรดฟอสฟอริก จึงมักใช้ฟอสฟอรัสแดง

ฟอสฟอรัสแดงส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตไม้ขีดไฟ รวมอยู่ในส่วนผสม "ขูด" ซึ่งใช้กับกล่อง นอกจากนี้ยังใช้ในสารหล่อลื่น ส่วนประกอบก่อไฟ เชื้อเพลิง และในการผลิตหลอดไส้

ไม่ทราบว่าจะหาซื้อฟอสฟอรัสแดงได้ที่ไหน?

คุณสามารถซื้อฟอสฟอรัสแดงและสารเคมีอื่นๆ ได้ในร้านอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่ใหญ่ที่สุดร้านหนึ่ง PrimeChemicalsGroup เรามีราคาที่เหมาะสมและการจัดส่งที่สะดวกสบายในมอสโกและภูมิภาคและผู้จัดการที่มีคุณสมบัติเหมาะสมจะช่วยคุณเลือก

คำนิยาม

ฟอสฟอรัสแดงเป็นการดัดแปลงธาตุฟอสฟอรัสแบบ allotropic ที่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุด ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นผงที่มีเฉดสีต่างๆ (จากสีม่วงแดงถึงสีม่วง) (รูปที่ 1)

สีถูกกำหนดโดยวิธีการรับและระดับของการบดของสาร มีเงาโลหะ เมื่อถูกความร้อนจะระเหิด ออกซิไดซ์ในอากาศ ไม่ละลายในน้ำและคาร์บอนไดซัลไฟด์ กิจกรรมทางเคมีของฟอสฟอรัสแดงน้อยกว่าสีขาวและสีดำมาก มันละลายในตะกั่วละลายซึ่งฟอสฟอรัสสีม่วง (ฟอสฟอรัสของ Gittorf) จะตกผลึก

ข้าว. 1. ฟอสฟอรัสแดง. รูปร่าง.

สูตรเคมีของฟอสฟอรัสแดง

ฟอสฟอรัสแดงมีสูตร P n และเป็นโพลิเมอร์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน

สูตรกราฟิก (โครงสร้าง) ของฟอสฟอรัสแดง

สูตรโครงสร้าง (กราฟิก) ของโพลิเมอร์ฟอสฟอรัสแดงนั้นมองเห็นได้ชัดเจนกว่า มันแสดงให้เห็นว่าอะตอมเชื่อมต่อกันอย่างไรภายในโมเลกุล:

สูตรอิเล็กทรอนิกส์

สูตรอิเล็กทรอนิกส์ที่แสดงการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมเหนือระดับย่อยของพลังงานแสดงไว้ด้านล่าง:

15 ป 1 ส 2 2 ส 2 2 ป 6 3 ส 2 3 ป 3

นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบของตระกูล p เช่นเดียวกับจำนวนของวาเลนซ์อิเล็กตรอน - มีอิเล็กตรอน 5 ตัวในระดับพลังงานภายนอก (3s 2 3p 3)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

งาน	ไฮโดรคาร์บอนทั้งสองมีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ต่างกัน: 26 และ 78 แต่มีองค์ประกอบเหมือนกัน: คาร์บอน 92.3% และไฮโดรเจน 7.7% ค้นหาสูตรโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน
การตัดสินใจ	ให้เราแสดงจำนวนโมลของธาตุที่ประกอบเป็นสารประกอบด้วย "x" (คาร์บอน) และ "y" (ไฮโดรเจน) จากนั้นอัตราส่วนโมลาร์จะมีลักษณะดังนี้ (ค่าของมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev จะถูกปัดเศษเป็นจำนวนเต็ม): x:y = ω(C)/Ar(C) : ω(H)/Ar(H); x:y= 92.3/12: 7.7/1; x:y= 7.69: 7.7 = 1: 1 ซึ่งหมายความว่าสูตรที่ง่ายที่สุดของไฮโดรคาร์บอนมีรูปแบบ C H และมวลโมลาร์ 13 กรัมต่อโมล ในการหาสูตรที่แท้จริงของสารประกอบ เราจะหาอัตราส่วนของมวลโมลของมัน: สาร M (1) / M(CH) = 26/13 = 2 ซึ่งหมายความว่าดัชนีของอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนควรสูงกว่า 2 เท่า นั่นคือ สูตรของสารจะมีลักษณะเหมือน C 2 H 2 มันคืออะเซทิลีน สาร M (2) / M(CH) = 78/13 = 6 ซึ่งหมายความว่าดัชนีของอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนควรสูงกว่า 6 เท่า นั่นคือ สูตรของสารจะมีลักษณะเหมือน C 6 H 6 มันคือเบนซิน
ตอบ	C 2 H 2 และ C 6 H 6

ตัวอย่างที่ 2

งาน	เขียนสูตรสำหรับสารประกอบของโซเดียม ฟอสฟอรัส และออกซิเจน ถ้าเศษส่วนมวลของธาตุในนั้นคือ: ω(Na) = 34.6%, ω(P) = 23.3%, ω(O) = 42.1%
การตัดสินใจ	เศษส่วนมวลของธาตุ X ในโมเลกุลขององค์ประกอบ HX คำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% ให้เราแสดงจำนวนโมลของธาตุที่ประกอบเป็นสารประกอบเป็น "x" (โซเดียม), "y" (ฟอสฟอรัส), "z" (ออกซิเจน) จากนั้นอัตราส่วนโมลาร์จะมีลักษณะดังนี้ (ค่าของมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev จะถูกปัดเศษเป็นจำนวนเต็ม): x:y:z = ω(นา)/Ar(นา) : ω(P)/Ar(P) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 34.6/23: 23.3/31: 42.1/16; x:y:z= 1.5: 0.75: 2.63 = 2: 1: 3 สูตรสำหรับสารประกอบของโซเดียม ฟอสฟอรัส และออกซิเจนจะมีลักษณะดังนี้ Na 2 PO 3
ตอบ	Na2PO3

ฟอสฟอรัสแดงหรือที่เรียกว่าไวโอเล็ตฟอสฟอรัสเป็นการดัดแปลงฟอสฟอรัสธาตุที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า ได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2390 ในสวีเดนโดยนักเคมีชาวออสเตรีย A. Schrötter โดยการให้ความร้อนแก่ฟอสฟอรัสขาวที่อุณหภูมิ 500 ° C ในบรรยากาศของคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ในหลอดแก้วที่ปิดสนิท

ฟอสฟอรัสแดงมีสูตร P n และเป็นโพลิเมอร์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตและระดับของการบดขยี้ของฟอสฟอรัสแดง มันมีเฉดสีตั้งแต่สีม่วงแดงไปจนถึงสีม่วง และในสภาพหล่อมันมีความมันวาวแบบโลหะสีม่วงเข้มพร้อมสีทองแดง กิจกรรมทางเคมีของฟอสฟอรัสแดงต่ำกว่าสีขาวมาก มีความสามารถในการละลายต่ำเป็นพิเศษ เป็นไปได้ที่จะละลายฟอสฟอรัสแดงในโลหะหลอมเหลวบางชนิดเท่านั้น (ตะกั่วและบิสมัท) ซึ่งบางครั้งใช้เพื่อให้ได้ผลึกขนาดใหญ่ของมัน ตัวอย่างเช่น นักเคมีกายภาพชาวเยอรมัน I. V. Gittorf ในปี พ.ศ. 2408 เป็นครั้งแรกที่ได้รับการสร้างอย่างสมบูรณ์ แต่ผลึกขนาดเล็ก (ฟอสฟอรัสของ Gittorf) ฟอสฟอรัสแดงไม่ติดไฟได้เองในอากาศที่อุณหภูมิ 240–250 °C (เมื่อเปลี่ยนสถานะเป็นสีขาวระหว่างการระเหิด) แต่ติดไฟได้เองทันทีเมื่อเสียดสีหรือกระทบกัน ฟอสฟอรัสแดงไม่มีปรากฏการณ์เคมีเรืองแสงเลย ไม่ละลายในน้ำ เช่นเดียวกับในเบนซิน คาร์บอนไดซัลไฟด์ และอื่นๆ ละลายได้ในฟอสฟอรัสไตรโบรไมด์ ที่อุณหภูมิระเหิด ฟอสฟอรัสแดงจะเปลี่ยนเป็นไอ เมื่อเย็นตัวลงจะเกิดฟอสฟอรัสขาวเป็นส่วนใหญ่

ความเป็นพิษของมันน้อยกว่าสีขาวหลายพันเท่า ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายมากกว่า เช่น ในการผลิตไม้ขีดไฟ (พื้นผิวตะแกรงของกล่องเคลือบด้วยองค์ประกอบที่มีฟอสฟอรัสแดง) ความหนาแน่นของฟอสฟอรัสแดงยังสูงกว่าอีกด้วย โดยสูงถึง 2,400 กก./ลบ.ม. เมื่อทำการหล่อ เมื่อเก็บไว้ในอากาศ ฟอสฟอรัสแดงในที่ที่มีความชื้นจะค่อยๆ ออกซิไดซ์ ก่อตัวเป็นออกไซด์ที่ดูดความชื้น ดูดซับน้ำและกลายเป็นความชื้น ("แช่") ก่อตัวเป็นกรดฟอสฟอริกหนืด ดังนั้นจึงเก็บไว้ในภาชนะที่มีอากาศถ่ายเท เมื่อ "แช่" - ล้างด้วยน้ำจากเศษกรดฟอสฟอริก ตากให้แห้งและนำไปใช้ตามวัตถุประสงค์

ฟอสฟอรัสดำ

ฟอสฟอรัสดำเป็นรูปแบบหนึ่งของธาตุฟอสฟอรัสที่มีปฏิกิริยาทางอุณหพลศาสตร์และทางเคมีน้อยที่สุด เป็นครั้งแรกที่นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันได้รับฟอสฟอรัสดำในปี 2457 โดย P. W. Bridgman จากฟอสฟอรัสขาวในรูปของผลึกเงาสีดำที่มีความหนาแน่นสูง (2,690 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร) ในการสังเคราะห์ฟอสฟอรัสดำ Bridgman ใช้แรงดัน 2 × 10 9 Pa (20,000 บรรยากาศ) และอุณหภูมิประมาณ 200 ° C จุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอยู่ในบริเวณ 13,000 ชั้นบรรยากาศ และอุณหภูมิประมาณ 230 °C

ฟอสฟอรัสดำเป็นสารสีดำที่มีความแวววาวแบบโลหะ เมื่อสัมผัสแล้วจะมีความมันคล้ายกับกราไฟต์มาก และไม่สามารถละลายได้ในน้ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์ เป็นไปได้ที่จะจุดไฟให้ฟอสฟอรัสดำโดยการให้ความร้อนแก่ฟอสฟอรัสในบรรยากาศที่มีออกซิเจนบริสุทธิ์สูงถึง 400 ° C ฟอสฟอรัสดำนำไฟฟ้าและมีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ จุดหลอมเหลวของฟอสฟอรัสดำคือ 1,000 ° C ภายใต้ความดัน 18 × 10 5 Pa