Fosfor dan senyawanya. Aplikasi praktis senyawa fosfor

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Di antara unsur-unsur biogenik, tempat khusus harus diberikan untuk fosfor. Memang, tanpa itu, keberadaan senyawa vital seperti, misalnya, ATP atau fosfolipid, serta banyak zat organik lainnya, tidak mungkin ada. Pada saat yang sama, materi anorganik elemen ini sangat kaya akan berbagai molekul. Fosfor dan senyawanya banyak digunakan dalam industri, berperan penting dalam proses biologis, dan digunakan dalam berbagai cabang aktivitas manusia. Oleh karena itu, perhatikan apakah unsur ini, apa zat sederhananya dan senyawa terpentingnya.

Fosfor: karakteristik umum elemen

Posisi dalam tabel periodik dapat dijelaskan dalam beberapa poin.

1. Grup kelima, subgrup utama.
2. Periode kecil ketiga.
3. Nomor urut - 15.
4. Massa atom adalah 30, 974.
5. Konfigurasi elektron atom 1s²2s²2p⁶3s2^3p3.
6. Kemungkinan bilangan oksidasi dari-3 sampai +5.
7. Simbol kimia - P, pengucapan dalam rumus "pe". Nama unsurnya adalah fosfor. Nama latin Fosfor.

Sejarah penemuan atom ini kembali ke abad XII yang jauh. Bahkan dalam catatan para alkemis ada informasi yang menunjukkan penerimaan zat "bercahaya" yang tidak diketahui. Namun, tanggal resmi untuk sintesis dan penemuan fosfor adalah 1669. Merek saudagar bangkrut, dalam mencari batu filsuf, secara tidak sengaja mensintesis zat yang mampu memancarkan cahaya dan membakar dengan nyala api yang menyilaukan. Dia melakukan ini dengan berulang kali mengapur urin manusia.

Setelah itu, secara independen satu sama lain, elemen ini diterima dengan cara yang kira-kira sama:

• I. Kunkel;
• R. Boyle;
• A. Margrave;
• K. Scheele;
• A. Lavoisier.

Saat ini, salah satu metode paling populer untuk sintesis zat ini adalah reduksi dari mineral yang mengandung fosfor yang sesuai pada suhu tinggi di bawah pengaruh karbon monoksida dan silika. Prosesnya dilakukan di tungku khusus. Fosfor dan senyawanya merupakan zat yang sangat penting baik untuk makhluk hidup maupun untuk banyak sintesis dalam industri kimia. Oleh karena itu, seseorang harus mempertimbangkan apakah unsur ini sebagai zat sederhana dan di mana ia ditemukan di alam.

Zat sederhana fosfor

Sulit untuk menyebutkan senyawa tertentu dalam hal fosfor. Hal ini disebabkan banyaknyamodifikasi alotropik yang dimiliki elemen ini. Ada empat varietas utama dari zat sederhana fosfor.

1. Putih. Ini adalah senyawa yang rumusnya adalah ₄. Ini adalah zat putih yang mudah menguap dengan bau bawang putih yang tidak sedap. Ini menyala secara spontan di udara pada suhu normal. Terbakar dengan cahaya hijau pucat bercahaya. Sangat beracun dan mengancam jiwa. Aktivitas kimianya sangat tinggi, sehingga diperoleh dan disimpan di bawah lapisan air murni. Hal ini dimungkinkan karena kelarutan yang buruk dalam pelarut polar. Karbon disulfida dan zat organik paling cocok untuk fosfor putih ini. Saat dipanaskan, ia mampu berubah menjadi bentuk alotropik berikutnya - fosfor merah. Saat mengembun dan mendinginkan uap, ia mampu membentuk lapisan. Berminyak saat disentuh, lembut, mudah dipotong dengan pisau, putih (sedikit kekuningan). Titik lebur 44⁰C. Karena aktivitas kimianya, ia digunakan dalam sintesis. Tetapi karena toksisitasnya, ia tidak memiliki aplikasi industri yang luas.
2. Kuning. Ini adalah bentuk fosfor putih yang kurang dimurnikan. Bahkan lebih beracun, juga berbau bawang putih yang tidak sedap. Menyala dan terbakar dengan nyala api hijau terang. Kristal kuning atau coklat ini tidak larut dalam air sama sekali; ketika teroksidasi penuh, mereka mengeluarkan asap putih dengan komposisi P₄O₁₀.
3. Fosfor merah dan senyawanya adalah modifikasi yang paling umum dan paling umum digunakan zat ini dalam industri. Massa merah pucat, yang di bawah tekanan yang meningkat dapatuntuk masuk ke dalam bentuk kristal ungu, secara kimia tidak aktif. Ini adalah polimer yang hanya dapat larut dalam logam tertentu dan tidak ada yang lain. Pada suhu 250⁰С, ia menyublim, berubah menjadi modifikasi putih. Tidak beracun seperti bentuk sebelumnya. Namun, paparan jangka panjang ke tubuh adalah racun. Ini digunakan dalam menerapkan lapisan pembakar ke kotak korek api. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa ia tidak dapat menyala secara spontan, tetapi meledak (menyala) selama denotasi dan gesekan.
4. Hitam. Menurut data eksternal, sangat mirip dengan grafit, juga berminyak saat disentuh. Ini adalah semikonduktor listrik. Kristal gelap, mengkilat, yang tidak dapat larut dalam pelarut sama sekali. Agar dapat terbakar, diperlukan suhu yang sangat tinggi dan pemanasan awal.

Yang juga menarik adalah bentuk fosfor yang baru ditemukan - logam. Ini adalah konduktor dan memiliki kisi kristal kubik.

Sifat kimia

Sifat kimia fosfor bergantung pada bentuknya. Seperti disebutkan di atas, modifikasi kuning dan putih paling aktif. Secara umum, fosfor dapat berinteraksi dengan:

• logam, membentuk fosfida dan bertindak sebagai oksidator;
• non-logam, bertindak sebagai reduktor dan membentuk berbagai jenis senyawa yang mudah menguap dan tidak mudah menguap;
• zat pengoksidasi kuat, berubah menjadi asam fosfat;
• dengan alkali kaustik pekat menurut jenisnyadisproporsi;
• dengan air pada suhu yang sangat tinggi;
• dengan oksigen membentuk berbagai oksida.

Sifat kimia fosfor mirip dengan nitrogen. Bagaimanapun, dia adalah bagian dari kelompok pnictogen. Namun, aktivitasnya beberapa kali lipat lebih tinggi karena variasi modifikasi alotropik.

Berada di alam

Sebagai nutrisi, fosfor sangat melimpah. Persentasenya di kerak bumi adalah 0,09%. Ini adalah indikator yang cukup besar. Di mana atom ini ditemukan di alam? Ada beberapa tempat utama untuk diberi nama:

• bagian hijau tumbuhan, biji dan buahnya;
• jaringan hewan (otot, tulang, email gigi, berbagai senyawa organik penting);
• kerak;
• tanah;
• batuan dan mineral;
• air laut.

Dalam hal ini, kita hanya dapat berbicara tentang bentuk-bentuk terkait, tetapi bukan tentang substansi sederhana. Bagaimanapun, dia sangat aktif, dan ini tidak memungkinkan dia untuk bebas. Di antara mineral yang paling kaya fosfor adalah:

• Bahasa Inggris;
• fluorapaptite;
• svanbergite;
• fosforit dan lainnya.

Kepentingan biologis elemen ini tidak dapat ditaksir terlalu tinggi. Bagaimanapun, itu adalah bagian dari senyawa seperti:

• protein;
• fosfolipid;
• DNA;
• RNA;
• fosfoprotein;
• enzim.

Artinya, semua yang vital dan dari mana seluruh organisme dibangun. Tunjangan harian untuk orang dewasa rata-rata adalah sekitar 2 gram.

Fosfor dan senyawanya

Karena sangat aktif, elemen ini membentuk banyak zat yang berbeda. Bagaimanapun, ia juga membentuk fosfida, dan itu sendiri bertindak sebagai zat pereduksi. Karena itu, sulit untuk menyebutkan unsur yang akan inert ketika bereaksi dengannya. Oleh karena itu, rumus senyawa fosfor sangat beragam. Ada beberapa kelas zat dalam pembentukannya di mana dia adalah peserta aktif.

1. Senyawa biner - oksida, fosfida, senyawa hidrogen yang mudah menguap, sulfida, nitrida dan lain-lain. Contoh: P₂O₅, PCL₃, P_{2 S}3_{, PH}3 _{dan lainnya.}
2. Substansi kompleks: semua jenis garam (sedang, asam, basa, ganda, kompleks), asam. Contoh: N₃PO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O₆, Ca(H_{2 PO}4₎2_{, (NH}4₎2 HPO₄ dan lainnya.
3. Senyawa organik yang mengandung oksigen: protein, fosfolipid, ATP, DNA, RNA dan lain-lain.

Sebagian besar jenis zat yang ditunjuk memiliki kepentingan industri dan biologis yang besar. Penggunaan fosfor dan senyawanya dimungkinkan baik untuk keperluan medis maupun untuk pembuatan barang-barang rumah tangga biasa.

Senyawa dengan logam

Senyawa biner fosfor dengan logam dan non-logam yang kurang elektronegatif disebut fosfida. Ini adalah zat seperti garam yang sangat tidak stabil ketika terkena berbagai agen. Dekomposisi yang cepat (hidrolisis) menyebabkanair biasa.

Selain itu, di bawah aksi asam non-konsentrat, zat tersebut juga terurai menjadi produk yang sesuai. Misalnya, jika kita berbicara tentang hidrolisis kalsium fosfida, maka produknya adalah logam hidroksida dan fosfin:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

Dan dengan mendekomposisi fosfida di bawah aksi asam mineral, kita mendapatkan garam dan fosfin yang sesuai:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

Secara umum, nilai senyawa yang dipertimbangkan justru terletak pada kenyataan bahwa sebagai hasilnya senyawa hidrogen fosfor terbentuk, yang sifat-sifatnya akan dipertimbangkan di bawah ini.

Zat mudah menguap berdasarkan fosfor

Ada dua yang utama:

• fosfor putih;
• fosfin.

Kami telah menyebutkan yang pertama di atas dan memberikan karakteristiknya. Mereka mengatakan itu asap putih tebal, sangat beracun, berbau busuk, dan menyala sendiri dalam kondisi normal.

Tapi apa itu fosfin? Ini adalah zat volatil yang paling umum dan terkenal, yang termasuk elemen yang dimaksud. Ini adalah biner, dan peserta kedua adalah hidrogen. Rumus senyawa hidrogen fosfor adalah pH₃, namanya fosfin.

Sifat zat ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

1. Gas tidak berwarna yang mudah menguap.
2. Sangat beracun.
3. Baunya seperti ikan busuk.
4. Tidak berinteraksi dengan air dan larut sangat buruk di dalamnya. larut dengan baik dalamorganik.
5. Dalam kondisi normal, sangat reaktif.
6. Menyala sendiri di udara.
7. Dihasilkan dari dekomposisi logam fosfida.

Nama lainnya adalah Phosphane. Kisah-kisah dari zaman kuno dikaitkan dengannya. Ini semua tentang "lampu pengembara" yang kadang-kadang dilihat dan dilihat orang sekarang di kuburan dan rawa-rawa. Lampu bulat atau seperti lilin yang muncul di sana-sini, memberi kesan gerakan, dianggap sebagai pertanda buruk dan orang-orang yang percaya takhayul sangat takut akan hal itu. Penyebab fenomena ini, menurut pandangan modern beberapa ilmuwan, dapat dianggap sebagai pembakaran spontan fosfin, yang terbentuk secara alami selama dekomposisi residu organik, baik tumbuhan maupun hewan. Gas keluar dan, dalam kontak dengan oksigen di udara, menyala. Warna dan ukuran api dapat bervariasi. Paling sering, ini adalah lampu terang kehijauan.

Jelas, semua senyawa fosfor yang mudah menguap adalah zat beracun yang mudah dideteksi oleh bau tajam yang tidak sedap. Tanda ini membantu untuk menghindari keracunan dan konsekuensi yang tidak menyenangkan.

Senyawa dengan nonlogam

Jika fosfor berfungsi sebagai zat pereduksi, maka kita harus berbicara tentang senyawa biner dengan non-logam. Paling sering, mereka lebih elektronegatif. Jadi, kita dapat membedakan beberapa jenis zat semacam ini:

• senyawa fosfor dan belerang - fosfor sulfida P₂S₃;
• fosfor klorida III, V;
• oksida dan anhidrida;
• bromida dan iodida danlainnya.

Kimia fosfor dan senyawanya beragam, sehingga sulit untuk mengidentifikasi yang paling penting. Jika kita berbicara secara khusus tentang zat yang terbentuk dari fosfor dan non-logam, maka oksida dan klorida dari berbagai komposisi adalah yang paling penting. Mereka digunakan dalam sintesis kimia sebagai agen dewatering, sebagai katalis, dan sebagainya.

Jadi, salah satu zat pengering yang paling kuat adalah fosfor oksida tertinggi - P₂O₅. Ini menarik air begitu kuat sehingga pada kontak langsung dengannya, reaksi keras terjadi dengan iringan suara yang kuat. Substansi itu sendiri adalah massa seperti salju putih, lebih dekat ke amorf dalam keadaan agregasinya.

Senyawa organik teroksigenasi dengan fosfor

Sudah diketahui bahwa kimia organik jauh lebih banyak daripada kimia anorganik dalam hal jumlah senyawa. Ini dijelaskan oleh fenomena isomerisme dan kemampuan atom karbon untuk membentuk rantai atom dari berbagai struktur, menutup satu sama lain. Secara alami, ada urutan tertentu, yaitu klasifikasi, yang menjadi subjek semua kimia organik. Kelas koneksi berbeda, namun, kami tertarik pada satu yang spesifik, yang terkait langsung dengan elemen yang dimaksud. Ini adalah senyawa yang mengandung oksigen dengan fosfor. Ini termasuk:

• koenzim - NADP, ATP, FMN, piridoksal fosfat dan lain-lain;
• protein;
• asam nukleat, karena residu asam fosfat adalah bagian dari nukleotida;
• fosfolipid dan fosfoprotein;
• enzim dan katalis.

Jenis ion di manafosfor terlibat dalam pembentukan molekul senyawa ini, yang berikutnya adalah PO₄^3-, yaitu residu asam dari asam fosfat. Hal ini hadir dalam beberapa protein sebagai atom bebas atau ion sederhana.

Untuk fungsi normal setiap organisme hidup, unsur ini dan senyawa organik yang dibentuknya sangat penting dan diperlukan. Memang, tanpa molekul protein, tidak mungkin membangun satu bagian struktural tubuh. Dan DNA dan RNA adalah pembawa dan pemancar utama informasi turun-temurun. Secara umum, semua koneksi harus ada tanpa gagal.

Penggunaan fosfor dalam industri

Penggunaan fosfor dan senyawanya dalam industri dapat dicirikan dalam beberapa hal.

1. Digunakan dalam pembuatan korek api, bahan peledak, bom pembakar, beberapa bahan bakar, pelumas.
2. Sebagai penyerap gas dan dalam pembuatan lampu pijar.
3. Untuk melindungi logam dari korosi.
4. Dalam pertanian sebagai pupuk tanah.
5. Sebagai pelembut air.
6. Dalam sintesis kimia dalam produksi berbagai zat.

Peran organisme hidup direduksi menjadi partisipasi dalam pembentukan email gigi dan tulang. Partisipasi dalam reaksi ana- dan katabolisme, serta mempertahankan penyangga lingkungan internal sel dan cairan biologis. Ini adalah dasar dalam sintesis DNA, RNA, fosfolipid.