Қазақша рефераттар

Фосфордың қолданылуы

Табиғатта таралуы және алынуы

Фосфор химиялық активтігі азотқа қарағанда жоғары болғандықтан, табиғатта бос күйінде кездеспейді. Ол жер қыртысында шамамен 200-ге жуық минерал түзеді. Практикалық маңызы ең жоғары қосылыстарының қатарына кальций фосфаттары — фосфорит Ca3(PO4)2 және апатит Ca5(PO4)3(F,Cl) жатады.

Фосфордың тірі ағзадағы маңызы

Фосфор барлық тірі организмдердің — өсімдіктердің, жануарлардың, адамның — ақуызы мен жасушалық құрылымдарының құрамына кіреді. Мысалы, ересек адамның қаңқасында шамамен 600 г, бұлшық еттерінде 56 г, ал миында 5 г фосфор болады. Академик А. Е. Ферсман фосфорды «тіршілік және ой элементі» деп атаған.

Қазақстанда (және жалпы аймақта) фосфор кендерінің қоры мол. 1924 жылы академик А. Е. Ферсман Кола түбегінде апатиттің өте ірі қорын ашты. Ал фосфориттің аса көп мөлшері Қаратау өңірінде анықталған.

Өндірісте фосфорды алу

Фосфорды арнайы пештерде өте жоғары температурада фосфориттен немесе апатиттен алады. Ол үшін пешке фосфорит, құм (кремнезем) және көмір қоспасы салынады. Процесс екі негізгі сатыдан тұрады.

1-саты: шлак түзілуі

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 → 3CaSiO3 + P2O5

Бұл кезеңде кальций фосфаты құммен әрекеттесіп, кальций силикаты түрінде шлак түзеді.

2-саты: тотықсыздану

P2O5 + 5C → 2P + 5CO

Екінші сатыда фосфор(V) оксиді көмірмен тотықсызданып, элементтік фосфор түзіледі.

Жиынтық теңдеу

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

Аллотропиялық түрөзгерістері

Фосфор бірнеше аллотропиялық түр түзеді: ақ, қызыл және қара фосфор. Олардың құрылысы мен қасиеттері айқын ерекшеленеді.

Ақ фосфор

  • Өте улы, ауада өздігінен тұтанады.
  • Суда ерімейді, сондықтан су астында сақталады.
  • Молекуласы P4 түрінде болады.

Қызыл фосфор

  • Қызғылт-қоңыр түсті.
  • Ақ фосфорды ауа қатыстырмай қыздыру арқылы алынады.
  • Усыз, өздігінен тұтанбайды, тұрақты.

Қара фосфор

  • Ақ фосфорды шамамен 200°C температурада, өте жоғары қысымда қыздыру арқылы алынады.
  • Қасиеттері бойынша ең тұрақты түріне жақын.

Химиялық қасиеттері

Фосфор — өте актив элементтердің бірі. Қосылыстарында фосфор көбіне −3, +3, +5 тотығу дәрежелерін көрсетеді.

Оттек және галогендермен әрекеттесуі

Оксидтер түзілуі

4P + 3O2 → 2P2O3
4P + 5O2 → 2P2O5

Хлоридтер түзілуі

2P + 3Cl2 → 2PCl3
2P + 5Cl2 → 2PCl5

Тотықтырғыш қышқылдармен әрекеттесуі

Тотықтырғыш қышқылдар және кейбір пассив металдардың иондары фосфорды ортофосфор қышқылына (H3PO4) дейін тотықтырады.

P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
P + 5AgNO3 + 4H2O → H3PO4 + 5Ag + 5HNO3

Сілтілермен әрекеттесуі (диспропорциялану)

Фосфор сілтілермен әрекеттескенде диспропорцияланып, бір мезетте тотыққан және тотықсызданған өнімдер береді.

4P + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3↑

Нәтижесінде натрий гипофосфиті және фосфин түзіледі.

Металдармен әрекеттесуі: фосфидтер

Фосфор тотықтырғыш ретінде металдармен әрекеттесіп, фосфидтер түзеді.

3Ca + 2P → Ca3P2

Фосфин (PH3) және оның қасиеттері

Фосфидтер су немесе қышқылдармен әрекеттескенде фосфордың сутекті қосылысы — фосфин (PH3) түзеді:

Ca3P2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2PH3↑

  • Фосфин — түссіз, улы газ; суда салыстырмалы түрде жақсы ериді.
  • Химиялық қасиеттері жағынан аммиакқа ұқсас: суда ерігенде фосфоний гидроксидін, қышқылдармен әрекеттескенде фосфоний тұздарын түзеді.

Сумен

PH3 + H2O ⇄ PH4OH

Тұз қышқылымен

PH3 + HCl → PH4Cl

Фосфин күшті тотықсыздандырғыш болғандықтан қыздырғанда ауада жанады және күшті тотықтырғыштардың әсерінен фосфор қышқылына дейін тотығады:

2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O
3PH3 + 4K2Cr2O7 + 16H2SO4 → 3H3PO4 + 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 16H2O

Қолданылуы

Өнеркәсіп және тұрмыс

  • Фосфордың едәуір бөлігі синтетикалық жуғыш заттар өндірісінде қолданылады.
  • Қызыл фосфор сіріңкенің қорабындағы үйкеліс жолағында болатын қоңырқай қоспаның құрамына кіреді.

Ауыл шаруашылығы және арнайы мақсаттар

  • Фосфор қосылыстары хлорофос, тиофос сияқты пестицидтер жасауға жұмсалады.
  • Ақ фосфор жанғыш оқ-дәрілерде, бомбаларда және түтін шымылдығын түзетін гранаталарда қолданылады.