Қазақша рефераттар

Фосфор және оның қосылыстары

Сабақтың мақсаты мен күтілетін нәтиже

Мақсаты

Фосфор элементіне жан-жақты сипаттама беру: периодтық жүйедегі орны, ашылу тарихы, таралуы, физикалық және химиялық қасиеттері, қосылыстары мен қолданылуы туралы білімді жүйелеу.

Күтілетін нәтиже

  • Фосфордың периодтық жүйедегі орнын сипаттай алады.
  • Ашылу тарихы мен табиғатта таралуын түсінеді.
  • Қасиеттері мен қолданылуын біледі.
  • Адам ағзасы үшін маңызын дәлелдей алады.
  • Тақырыпқа сай тапсырмалар мен есептерді орындай алады.

Көрнекілігі

Д. И. Менделеевтің периодтық жүйесі, сызба-суреттер, реакция теңдеулері.

Сабақтың түрі

Конференция-сабақ.

Әдістері мен байланыс

Сұрақ-жауап, ізденіс, есеп шығару, ой қозғау, ойтүрткі. Пәнаралық байланыс: медицина, биология, тарих, география, математика, физика.

Ашылу тарихы: күтпеген тәжірибеден туған элемент

1669 жылы Гамбург алхимигі Хенниг Бранд «философиялық тасты» табуға ұмтылып, ерекше тәжірибе жүргізеді. Ол адамның зәрін буландырып, қалған қалдыққа көмір мен құм қосып, ауа кірмейтін жағдайда қыздырған.

Нәтижесінде құты ішінде жылтыраған, қараңғыда сәуле шығаратын зат пайда болады. Жаңадан алынған заттың жарық шашуы көпшілікті таңырқатып, Бранд оны бай адамдарға сатып, белгілі бір табысқа да кенеледі.

Бұл зат — фосфор.

Осы оқиға фосфордың ғылым тарихына «кездейсоқ ашылған, бірақ кейін өндіріс пен биология үшін аса маңызды элемент» ретінде енуіне себеп болды.

Фосфордың периодтық жүйедегі орны және құрылысы

Негізгі сипаттамалары

Элемент
Фосфор (P)
Реттік нөмірі
15
Период/Топ
3-период, 15-топ (V топтың негізгі топшасы)
Атомдық массасы
≈ 31
Табиғаты
Бейметалл

Құрылымы және тотығу дәрежелері

Ядросында: 15 протон, 16 нейтрон. Электрондар саны: 15.

Электрондық конфигурациясы: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

Қосылыстарында көбіне III және V валенттілік көрсетеді; тотығу дәрежелері: −3, 0, +3, +5.

Фосфорды алу (өнеркәсіптік схема)

Ca3(PO4)2 + SiO2 + 5C → 3CaSiO3 + 5CO↑ + 2P

Фосфордың аллотропиялық түрлері

Ақ фосфор

Жоғары белсенді, қауіпті; тарихи тұрғыда алғашқы сіріңкелерде қолданылған.

Қызыл фосфор

Тұрақтырақ; қауіпсіз сіріңке өндірісінде кең қолданылады.

Қара фосфор

Құрылымы өзгеше, қасиеттері айрықша; аллотроптардың бірі ретінде қарастырылады.

Негізгі қосылыстары және қасиеттері

Маңызды қосылыстар

  • Фосфин PH3
  • Фосфор(III) оксиді P2O3
  • Фосфор(V) оксиді P2O5
  • Ортофосфор қышқылы H3PO4
  • Метафосфор қышқылы HPO3

Қысқаша физикалық сипаттама

  • PH3: өте улы, түссіз, сарымсақ иісті, тұрақсыз; күшті тотықсыздандырғыш.
  • P2O5: өте ылғал тартқыш, ақ түсті ұнтақ.
  • P2O3: балауыз тектес кристалдық масса, улы.
  • H3PO4: ақ түсті кристалдық зат, суда жақсы ериді.

Теңдеулер (мысалдар)

Ca3P2 + 6H2O → 2PH3 + 3Ca(OH)2
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
4P + 3O2 → 2P2O3
4P + 5O2 → 2P2O5
P2O5 + H2O → 2HPO3

Химиялық қасиеттердің түйіндері

Фосфиннің (PH3) тотығуы

2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O

Ескерту: берілген мәтінде реакция әртүрлі түрде жазылған; жоғарыдағысы — жиі қолданылатын жазылу үлгілерінің бірі.

PH3-тің қышқылдармен әрекеттесуі (тұз түзу)

PH3 + HI → PH4I

P2O5 — қышқылдық оксид

6NaOH + P2O5 → 2Na3PO4 + 3H2O

P2O5-тің сумен әрекеттесуі (температураға тәуелді)

P2O5 + H2O → 2HPO3  (метафосфор қышқылы)
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 (ортофосфор қышқылы)

Фосфор қышқылы: диссоциация және тұздар

Сатылап диссоциациялануы

H3PO4 ⇆ H+ + H2PO4−
H2PO4− ⇆ H+ + HPO4^2−
HPO4^2− ⇆ H+ + PO4^3−

Сілтімен сатылап әрекеттесуі

H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O
H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O
H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O

Табиғи фосфаттарды ерімтал тұздарға айналдыру

Табиғи фосфаттар суда нашар ериді. Оларды фосфор қышқылымен өңдеу арқылы ерімтал тұздарға айналдырып, минералдық тыңайтқыш ретінде қолданады. 

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2

Фосфат-ионға сапалық реакция

H3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3HNO3
PO4^3− + 3Ag+ → Ag3PO4↓

Фосфор қышқылының тұздары: дигидрофосфаттар (NaH2PO4), гидрофосфаттар (Na2HPO4), фосфаттар (Na3PO4).

Табиғатта таралуы және Қазақстандағы кен орындары

Фосфордың жер қыртысындағы массалық үлесі шамамен 0,12%. Табиғатта ол тек қосылыс күйінде кездеседі және 190-ға жуық минералдың құрамына кіреді.

Негізгі минералдар

  • Фосфорит Ca3(PO4)2
  • Апатит Ca5(PO4)3OH

Қазақстандағы қорлар

  • 1930-жылдары Ақтөбе облысында фосфорит кендері табылды (қабаттары жер бетіне жақын, өндіруге қолайлы).
  • 1938–1940 жылдары Қаратау бассейні ашылды: 26 кен орны, бай шикізатында 28–34% P2O5 кездеседі.
  • Оңтүстік Қазақстанда, сондай-ақ Аят пен Лисаковск кен орындарындағы қоңыр көмір құрамында фосфор қоры бар.
  • Жаңатас, Шымкент және Тараз қалаларында фосфор өнеркәсібі дамыған.

Фосфор қосылыстары сіріңке өндірісінде, улы химикаттарда және ең бастысы — тыңайтқыштарда кеңінен қолданылады.

Қолданылуы және сіріңкенің қысқаша тарихы

Фосфор қайда қолданылады?

  • Минералдық тыңайтқыштар өндірісі
  • Дәрі-дәрмек және биохимиялық өнімдер
  • Сіріңке өндірісі
  • Химиялық өндірістегі арнайы реагенттер (улы қосылыстарды қоса)

Сіріңкенің пайда болуы

1831 жылы 19 жастағы Шарл Сориа сіріңкені алғаш ұсынғанымен, патент алу оған тым қымбатқа түсті.

1832 жылы неміс мұғалімі Камерер патент алып, өндірісті бастаған. Алайда ақ фосфор қолданылғандықтан, бұл сіріңке өте қауіпті болды.

1848 жылы швед химигі Бетгер қауіпсіз сіріңкені жасап, қызыл фосфорды қолдану кең тарады.

Фосфордың тірі ағзалар үшін маңызы

Биологиялық рөлі

Фосфор адам және басқа тірі ағзалар үшін қажет элемент. Кальций ортофосфаты қаңқаның беріктігін қамтамасыз етеді, ал фосфор қосылыстары бұлшықет, жүйке және кемік ұлпаларының құрамына кіреді.

А. Е. Ферсманның тұжырымы

«Фосфор — тіршілік пен ақыл-ой элементі».

Мәтіндегі деректер бойынша: ет ұлпасында шамамен 56 г фосфор, ал адам сүйегінде шамамен 600 г фосфор болады.

Дәрігерлік көзқарас

Фосфор сүйекте, бұлшықетте және ми ұлпаларында кездеседі. Оны тағамнан — наннан, ас бұршақтан, балықтан, ірімшіктен алуға болады.

Массасы 70 кг адамның ағзасында шамамен 800 г фосфор болады. Сондықтан балық пен сүт өнімдерін күнделікті ас мәзіріне енгізу пайдалы.

Ауыл шаруашылығындағы рөлі: тыңайтқыш және өнім сапасы

Фосфор тыңайтқыштары егіс дақылдарының өсуі мен дамуы үшін маңызды. Қаратау фосфоритінен алынған поли- және ортофосфаттар тұзды топырақтарда тұздылық әсерін азайтып, ауыр металдардың қозғалысын тежей алатыны және тиімді тыңайтқыш екені көрсетілген.

Негізгі идея

Фосфор — азоттан кейінгі екінші маңызды қоректік элемент. Ол жетіспесе, энергия алмасуға байланысты биохимиялық реакциялар баяулап, өсімдік өсуі тежеледі және өнім мен өнім сапасына кері әсер етеді.

Фосфордың қарапайым заттармен әрекеттесуі

Негізгі реакциялар

4P + 5O2 → 2P2O5
2P + 3Cl2 → 2PCl3
2P + 3S → P2S3
3Ca + 2P → Ca3P2

Қорытынды

Фосфор — реакцияға қабілетті элемент: оттекпен оксидтер, галогендермен галогенидтер, күкіртпен сульфидтер, металдармен фосфидтер түзеді. Бұл қасиеттері оның өндірістегі және биохимиядағы қолданылу аясын кеңейтеді.