Фосфор и его соединения

Фосфор и его соединения
Фосфор

Фосфор — один из самых
распространённых элементов
земной коры, его содержание
составляет 0,1 % её массы. В
свободном состоянии не встречается
из-за своей химической активности,
образует около 190 минералов,
важнейшими из которых являются
апатит Са5(PO4)3F, фосфорит
Ca3(PO4)2
История
Фосфор открыт
гамбургским
алхимиком Хеннингом
Брандом в 1669 году.
Подобно другим
алхимикам, Бранд
пытался отыскать
эликсир жизни или
философский камень, а
получил светящееся
вещество. Существуют
данные, что фосфор
умели получать еще
арабские алхимики в
XII в. То, что фосфор —
простое вещество,
доказал Лавуазье.
Происхождение названия
В 1669 Хеннинг Бранд
при нагревании смеси
белого песка и
выпаренной мочи
получил светящееся в
темноте вещество,
названное сначала
«холодным огнём».
Вторичное название
«фосфор» происходит
от греческих слов
«фос» — свет и «феро»
— несу.

Получение




Фосфор получают из апатитов или
фосфоритов в результате взаимодействия
с коксом и песком при температуре
1500 °С:
2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 → 4P + 10CO +
6CaSiO3
Образующиеся пары белого фосфора
конденсируются в приёмнике под водой.
Вместо фосфоритов восстановлению
можно подвергнуть и другие соединения,
например, метафосфорную кислоту:
4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO.
Физические свойства
 Элементарный
фосфор в
обычных условиях представляет
собой несколько устойчивых
аллотропических модификаций:
Белый фосфор







Бесцветное или желтое
ядовитое вещество
нерастворимое в воде,
Растворим в
органических
растворителях
окисляется на воздухе
светится в темноте
Имеет молекулярное
строение
Летальная доза белого
фосфора для
взрослого мужчины
составляет 0,05-0,1г.
Красный фосфор






Порошок красно - бурого цвета
Не ядовит
Не растворим в воде
Не растворим в органических
растворителях
Возгоняется при сильном нагревании и,
охлаждаясь превращается в белый
фосфор
Имеет атомную кристаллическую
решетку
Чёрный фосфор




Чёрный фосфор представляет
собой чёрное вещество с металлическим
блеском
жирное на ощупь и весьма похожее на
графит
Не растворим в воде и в органических
растворителях
Удивительным свойством чёрного
фосфора является его способность
проводить электрический ток и свойства
полупроводника. Температура плавления
чёрного фосфора 1000 °С под давлением
18·105 Па.
Металлический фосфор

При 8,3·1010 Па чёрный фосфор
переходит в новую, ещё более плотную и
инертную металлическую фазу с
плотностью 3,56 г/см³, а при дальнейшем
повышении давления до 1,25·1011 Па —
ещё более уплотняется и приобретает
кубическую кристаллическую решётку,
при этом его плотность возрастает до 3,83
г/см³. Металлический фосфор очень
хорошо проводит электрический ток.
Химические свойства

Фосфор - восстановитель
Горение
4Р + 5О2 = 2Р2О5
Взаимодействие с простыми
веществами







Взаимодействует со многими простыми
веществами — галогенами, серой,
некоторыми металлами, проявляя
окислительные и восстановительные
свойства:
с металлами — окислитель, образует
фосфиды:
2P + 3Ca → Ca3P2.
с неметаллами — восстановитель:
2P + 3S → P2S3,
2P + 3Cl2 → 2PCl3.
Не взаимодействует с водородом.
Восстановительные свойства
Сильные окислители превращают
фосфор в фосфорную кислоту:
 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO
 2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
 Реакция окисления также
происходит при поджигании спичек,
в качестве окислителя выступает
бертолетова соль:
 6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

Применение
Белый фосфор используют при
производстве термической
фосфорной кислоты
 Красный фосфор – как фосфорное
удобрение длительного действия
 Красный фосфор для изготовления
полупроводниковых материалов
 Красный фосфор применяют в
производстве спичек

Элементарный фосфор



Пожалуй, первое свойство фосфора,
которое человек поставил себе на службу,
— это горючесть. Горючесть фосфора очень
велика и зависит от аллотропической
модификации.
Наиболее активен химически, токсичен и
горюч белый («жёлтый») фосфор, потому
он очень редко применяется (в
зажигательных бомбах и пр.).
Красный фосфор — основная модификация,
производимая и потребляемая
промышленностью. Он применяется в
производстве спичек, взрывчатых веществ,
зажигательных составов, топлив, а также
противозадирных смазочных материалов
Токсикология элементарного
фосфора




Красный фосфор практически нетоксичен. Пыль
красного фосфора, попадая в легкие, вызывает
пневмонию при хроническом действии.
Белый фосфор очень ядовит, растворим в липидах.
Смертельная доза белого фосфора — 50-150 мг. Попадая
на кожу, белый фосфор дает тяжелые ожоги.
Острые отравления фосфором проявляются жжением во
рту и желудке, головной болью, слабостью, рвотой.
Через 2-3 суток развивается желтуха. Для хронических
форм характерны нарушение кальциевого обмена,
поражение сердечно-сосудистой и нервной систем.
Первая помощь при остром отравлении — промывание
желудка, слабительное, очистительные клизмы,
внутривенно растворы глюкозы. При ожогах кожи
обработать пораженные участки растворами медного
купороса или соды. ПДК паров фосфора в воздухе 0,03
мг/м3.
Токсикология соединений фосфора
Некоторые соединения фосфора (фосфин) очень
токсичны. Боевые отравляющие вещества зарин, зоман,
табун являются соединениями фосфора.
Фосфор и организм человека

У взрослого человека
около 86% фосфора
находится в минеральной
части костей и зубов.
Оставшийся фосфор
распределяется в мышцах,
органах, жидкостях,
скелетной ткани, но
особенно много её в
тканях нервных клеток и
мозга. Кости- 1,4 кг
Мышцы- 130г
Нервная ткань- 12г
Роль фосфора в организме


Обеспечение нормального роста
костной и зубной тканей, а
также последующее
поддержание их целостности в
течение всей жизни человека.
Участвует в образовании
нуклеиновых кислот (ДНК, РНК,
молекул хранящие и
передающие наследственную
информацию, отвечающие за
нормальное деление и рост
клеток)
Роль фосфора в организме
Аккумулирует
энергию и
обеспечивает
процесс хорошего
мышечного
сокращения
 Подкисляет мочу и
снижает
вероятность
образования
камней в почках

Роль фосфора в организме
Вместе с белками и жирными
кислотами фосфор образует
высокоактивные соединения –
например, лецитин,
необходимый для
формирования клеточных и
мозговых оболочек.
 Соединения фосфора
участвуют в поддержании
кислотно-щелочного
равновесия в организме

Роль фосфора в организме
В соединении с азотом,
жирными кислотами и
глицерином образует
фосфолипиды, которые
участвуют во всех
физиологических
процессах в организме
 Образуют ферменты и
витамины. Участвуют в
белковом и углеводном
обмене

Суточная потребность в фосфоре
Для взрослого человека
считают 1600 мг,
 Для беременных - 3000 мг,
 Кормящих матерей 3800 мг
в сутки
Дневная норма фосфора для
взрослого человека
содержится в 130,0 г сыра,
12 яичных желтках, в 6
столовых ложках
тыквенных семечек, 500,0 г
мяса или рыбы, 400,0 г
овсяных хлопьев.

Продукты, содержащие фосфор
















Бобовые (горох, фасоль)
Кукуруза;
Дрожжи;
Сыр;
Отруби;
Молоко (цельное и сгущенное)
Молочные продукты;
Желток яйца;
Рыба;
Сухофрукты;
Чеснок;
Орехи;
Семечки тыквы;
Семечки подсолнечника;
Мясо;
Домашняя птица.
Как обеспечить правильное усвоение
фосфора в организме?


Усвоению этого элемента
способствуют витамины А, D и F,
калий, а также железо, магний и
кальций в сбалансированных
количествах.
Без фосфора не усваивается
ниацин – витамин В3,
необходимый для работы сердца и
почек, обменных процессов,
дыхания клеток и обеспечения их
энергией, передачи нервных
импульсов.
Симптомы дефицита фосфора в
организме человека:
Общая слабость
 Апатия и депрессия
 Снижение внимания
 Хрупкость костей
 Потеря аппетита
 Боли в суставах и мышцах
 Частые инфекции и простуды
 Нарушение работы печени и
сердца

Причинами дефицита фосфора
являются:
 Болезни печени





Стресс
Злоупотребление алкоголем и
наркотиками
Потребление большого количества
газированных напитков, типа Колы
или Фанты
Избыток в организме соединений
магния, алюминия, кальция
Продолжительные или хронические
заболевания почек и щитовидной
железы
Симптомы избытка фосфора в
организме человека:





Почечно-каменная болезнь,
поражается печень и кишечник,
Развивается анемия и лейкопения –
уменьшается содержание лейкоцитов
Появляются кровоизлияния,
возникают кровотечения, костная
ткань теряет кальций, а фосфаты,
наоборот, откладываются в костях.
Развивается остеоопороз
Фосфор в растениях




Фосфор ускоряет
развитие растений
Стимулирует
цветение и
плодоношение
При недостатке
фосфора
замедляется рост
растений, листья
приобретают сизо –
зеленую окраску
Происходит
отпадение бутонов
при недостатке
Круговорот фосфора в природе
Животные
Растения
Почва
Для любознательных

Фосфин – фосфористый водород,
ядовитый газ с чесночным запахом,
легко воспламеняется на воздухе.
Потому огни на болотах и свежих
могилах - это не выдумка. В теплые
ночи на свежих могилах
наблюдается бледно голубоватые
огоньки - «горит»фосфористый
водород. С этим явлением связано
народное поверье о «блуждающих
душах»
«
Светящийся монах»
Из воспоминаний академика С.И. Вольфковича:
«Фосфор получался в электрической печи,
установленной в Московском университете на
Моховой улице. Так как эти опыты проводились
тогда в нашей стране впервые, я не предпринял
тех предосторожностей, которые необходимы при
работе с газообразным фосфором – ядовитым,
самовоспламеняющимся и светящимся
голубоватым цветом элементом. В течение многих
часов работы у электропечи часть выделяющегося
газообразного фосфора настолько пропитала мою
одежду и даже ботинки, что когда ночью я шел из
университета по темным, не освещенным тогда
улицам Москвы, моя одежда излучала голубоватое
сияние, а из-под ботинок (при трении их о тротуар)
высекались искры.
За мной каждый раз собиралась толпа, среди
которой, несмотря на мои объяснения, немало
было лиц, видевших во мне «новоявленного»
представителя потустороннего мира. Вскоре среди
жителей района Моховой и по всей Москве из уст в
уста стали передаваться фантастические рассказы
о «светящемся монахе»...
После открытия способности фосфора
светиться его стали использовать в
церковных культах. Фосфор добавляли в
расплавленный, но уже слегка загустевший
воск, формовали карандаши и делали ими
надписи на стенах храмов. Фосфор,
медленно окисляясь, светился в темноте.
Фосфор также растворяли в сероуглероде
СS2 и полученным раствором смачивали
фитили свечей, после испарения
растворителя белый фосфор воспламенялся,
а от него загорался фитиль, и происходило
чудо – «самовоспламенение свечей».
Своя игра
Темы
Стоимость вопроса в баллах
Фосфор и
биология
10
20
30
Фосфор и
химия
10
20
30
10 баллов
Наиболее крепкие кости получаются при соотношении
1: 1,7. Приблизительно такое соотношение в клубнике и грецких
орехах.
О соотношении каких элементов идет речь?
Фосфор и
кальций
20 баллов
Назовите три органических соединений в состав
которых входит фосфор
РНК, АТФ, ДНК
30 баллов
Пеллагра — тяжелая болезнь, которая проявляется
поражением кожи и слизистых оболочек, сильным поносом,
нервно-психическими расстройствами. Человек начинает
легко уставать, его мучают головные боли, бессонница,
ослабление памяти, он легко раздражается, на него
раздражающе действует яркий свет, яркие краски, музыка.
Без фосфора не усваивается именно этот витамин. Назовите
его.
Витамин В3
10 баллов
Какой из аллотропных
видоизменений фосфора
используется в спичках. Почему?
Красный фосфор, на боковых наружных
сторонах спичечной коробки
Неядовит
20 баллов
Вещество, которое образуется при гниении
отмерших растительных остатков и животных
организмов….
Напишите уравнения горения этого вещества
Фосфин
2 РН3 + 4 О2= Р2О5 + 3 Н2О
30 баллов
В начале Великой Отечественной войны при недостатке
противопожарных средств войны Красной армии за
восемь месяцев уничтожили 750 фашистских танков
зажигательными бутылками нескольких типов. Один из
них был с горючей жидкостью…
Раствор белого фосфора
в сероуглероде
Молодцы