Қазақша рефераттар

Фосфордың табиғатта таралуы туралы қазақша реферат

Фосфордың табиғатта таралуы

Фосфор жер қыртысында әжептәуір мөлшерде таралған элемент: оның орташа үлесі шамамен 0,12%. Дегенмен фосфор өте белсенді (тотығуға бейім) болғандықтан, табиғатта дербес күйінде кездеспейді және негізінен минералдар құрамында болады.

Негізгі минералдары: фосфорит және апатит

Фосфорит

Фосфордың маңызды табиғи қосылыстарының бірі — фосфорит. Ол көбіне фосфор қышқылының кальций тұздарына (кальций фосфаттарына) бай шөгінді жыныстар ретінде кен түрінде кездеседі.

Қазақстан

  • Қаратау (Жамбыл/Тараз маңы) — әлемдегі фосфоритке ең бай әрі сапасы жоғары өңірлердің бірі.
  • Ақтөбе облысы — ХХ ғасырдың 30-жылдары фосфорит кендері анықталған; қабаттары жер бетіне жақын, өндіруге қолайлы.
  • Оңтүстік Қазақстандағы кейбір кен орындарында, сондай-ақ Аят және Лисаковск аймақтарындағы қоңыр көмір құрамында фосфор қосылыстарының белгілі қоры кездеседі.

Әлем бойынша

  • Фосфориттер Оралда, Поволжьеде, Сібірде, Эстонияда, Белоруссияда және басқа өңірлерде кең таралған.
  • Ірі қорлар Солтүстік Африкада, Сирияда және АҚШ-та бар.

Қаратау бассейні туралы

1938–1940 жылдары Қаратау фосфорит бассейні анықталып, онда ондаған кен орындары бар екені белгілі болды. Басты кен орындары ретінде Жаңатас, Ақсай, Шолақтау, Көкжон және Көксу аталады; кейбір деректерде негізгі қордың басым бөлігі осы алаптарға тиесілі екені көрсетіледі. Қабат қалыңдығы әдетте 10–12 м, ал кей тұстарда 30 м-ге дейін жетеді.

Апатит

Фосфордың тағы бір аса маңызды минералы — апатит. Апатиттер тобының жалпы формуласын жиі Ca5(PO4)3X түрінде береді, мұндағы X = F (көбіне), кейде Cl немесе OH. Ең кең таралған түрлердің бірі — фторапатит.

Тарихи дерек

1926 жылы академиктер А. Е. Ферсман мен Л. Н. Лабунцов Кола түбегіндегі Хибины аймағынан апатиттің аса бай қорларын анықтаған.

Фосфордың биологиялық маңызы

Фосфор — тірі ағзалар үшін өте маңызды элемент. Ол өсімдіктер мен жануарлардағы көптеген биологиялық молекулалармен байланысты. Фосфор қосылыстары өсімдік дәндерінде, жануарлардың сүтінде, қанында, миында және жүйке жүйесімен байланысты ұлпаларда кездеседі. Сонымен бірге сүйек пен тіс құрамында кальций фосфаттары түрінде (мысалы, Ca3(PO4)2) болады.

Фосфорды алу: фосфорит пен апатитті өңдеу

Өнеркәсіпте фосфорды арнайы пештерде өте жоғары температурада фосфориттен немесе апатиттен алады. Шихтаға әдетте фосфорит (немесе апатит), құм (SiO2) және көмір қоспасы салынады.

1-саты: шлак түзілуі

Фосфорит кремний (IV) оксидімен әрекеттесіп кальций силикатын түзеді, нәтижесінде фосфор (V) оксиді бөлінеді: 

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 → 3CaSiO3 + P2O5

2-саты: тотықсыздану

Фосфор (V) оксиді көмірмен тотықсызданып элементтік фосфорға айналады: 

P2O5 + 5C → 2P + 5CO

Жиынтық теңдеу

Екі сатыны біріктіргендегі жиынтық реакция теңдеуі: 

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

Аллотропиялық түрлері

Фосфор бірнеше аллотропиялық түр түзеді. Негізгілері: ақ, қызыл және қара фосфор.

Ақ фосфор

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

Қызыл фосфор

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

Қара фосфор

  • Ақ фосфорды шамамен 200°C температурада және өте жоғары қысымда қыздыру арқылы алынады.
  • Қасиеттері бойынша анағұрлым тұрақты түрлердің бірі.

Химиялық қасиеттері және негізгі реакциялары

Фосфор химиялық қасиеттері бойынша белсенді бейметал. Қосылыстарында көбіне −3, +3 және +5 тотығу дәрежелерін көрсетеді.

Оттек және хлормен әрекеттесуі

Фосфор күшті бейметалдармен оңай тотығып, оксидтер мен хлоридтер түзеді: 

4P + 3O2 → 2P2O3
4P + 5O2 → 2P2O5
2P + 3Cl2 → 2PCl3
2P + 5Cl2 → 2PCl5

Тотықтырғыш қышқылдармен әрекеттесуі

Фосфор тотықтырғыш қышқылдармен әрекеттесіп ортофосфор қышқылына (H3PO4) дейін тотығады: 

P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

Сондай-ақ пассив металдардың иондарымен әрекеттескенде де фосфор қышқылы түзілуі мүмкін: 

P + 5AgNO3 + 4H2O → H3PO4 + 5Ag + 5HNO3

Сілтілермен диспропорциялануы

Фосфор сілтілермен әрекеттесіп диспропорцияланады; нәтижесінде натрий гипофосфиті және фосфин түзіледі: 

4P + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3↑

Металдармен әрекеттесуі: фосфидтер

Фосфор тотықтырғыш ретінде кейбір металдармен әрекеттесіп фосфидтер түзеді: 

3Ca + 2P → Ca3P2

Фосфидтер су немесе қышқылдармен әрекеттескенде фосфин (PH3) түзеді: 

Ca3P2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2PH3↑

Фосфин (PH3): қасиеттері мен тотығуы

Фосфин — түссіз, улы газ; суда едәуір ериді. Химиялық қасиеттері жағынан аммиакқа ұқсас: суда ерігенде фосфоний гидроксиді, қышқылдармен әрекеттескенде фосфоний тұздары түзіледі: 

PH3 + H2O ⇄ PH4OH
PH3 + HCl → PH4Cl

Фосфин күшті тотықсыздандырғыш болғандықтан, ауада қыздырғанда жанып кетеді және күшті тотықтырғыштардың әсерінен фосфор қышқылына дейін тотығады: 

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

Қорытынды

Фосфор табиғатта кең таралғанымен, жоғары белсенділігіне байланысты тек қосылыстар түрінде кездеседі. Фосфорит пен апатит — оның негізгі минералдық көздері, ал Қазақстандағы Қаратау мен Ақтөбе сияқты кен орындары өнеркәсіп үшін ерекше маңызға ие. Фосфордың биологиялық рөлі де зор: ол тірі жүйелердің көптеген құрылымдары мен функцияларында, сондай-ақ сүйек пен тістің минералдық негізінде маңызды орын алады.