Ossido di fosforo: produzione e interazione
L'ossido di fosforo e gli acidi derivanti dalla sua dissoluzione in acqua sono materie prime preziose per l'industria chimica. Una semplice sostanza brucia in ossigeno per formare fumo bianco: è così che si ottiene l'ossido in laboratorio. Il prodotto di reazione viene utilizzato nei moderni settori industriali come materia prima per la produzione di vari metodi termici. acido fosforico. Quindi queste sostanze vengono utilizzate nella produzione di fertilizzanti minerali complessi e complessi (grassi).
Elemento numero 15
Il fosforo è un elemento del 15 ° gruppo di una versione lunga della tavola periodica. La precedente classificazione gli dava un posto nel sottogruppo principale del quinto gruppo. Il segno chimico - P è la prima lettera del nome latino Fosforo. Altre caratteristiche importanti:
- massa atomica relativa - 31;
- carica nucleare - +15;
- elettroni - 15;
- elettroni di valenza - 5;
- elemento non metallico.
Il fosforo richiede 3 elettroni per completare il guscio elettronico esterno, il suo ottetto. il reazioni chimiche con i metalli, l'elemento accetta elettroni e completa il suo livello di valenza. In questo caso, è ridotto, è un agente ossidante. Quando interagisce con i non metalli più forti, il fosforo dona diversi o tutti gli elettroni di valenza, ottenendo anche una struttura completa del livello esterno. Queste modifiche sono associate alle proprietà redox attive dell'elemento. Ad esempio, gli atomi nella composizione di una sostanza semplice vengono ossidati quando si brucia in aria o in ossigeno. Ci possono essere due tipi di composti: l'ossido di fosforo, tri- o pentavalente. Quale prodotto prevarrà dipende dalle condizioni di reazione. La valenza tipica esibita dal fosforo nei suoi composti è III (-), III (+), V (+).
"Elemento di vita e pensiero"
L'eccezionale geochimico russo E. Fersman è stato uno dei primi a richiamare l'attenzione sul ricco contenuto di atomi di fosforo nel corpo umano. Fanno parte degli organi, delle strutture cellulari e delle sostanze più importanti: il sistema scheletrico, i denti, il tessuto nervoso, le proteine e l'adenosina trifosfato (ATP). La famosa frase di Fersman accademico, che il fosforo è un "elemento di vita e pensiero", divenne il riconoscimento del "merito" in natura.
Il fosforo è anche diffuso nella composizione della crosta. In forma libera, gli atomi di P non si verificano, perché sono facilmente ossidati - interagiscono con l'ossigeno, a seguito del quale si ottiene l'ossido di fosforo (P 2 O 5 ). Ci sono diverse modifiche allotropiche dell'elemento, che sono combinate in tre gruppi: bianco, rosso e nero. Reticolo cristallino il fosforo bianco è formato da molecole di P 4 . Gli esperimenti di laboratorio in istituti scolastici sono di solito effettuati con una modifica rossa. Non è velenoso, a differenza della varietà bianca.
Preparazione e proprietà dell'ossido di fosforo trivalente
Se una sostanza semplice viene bruciata con una mancanza d'aria, si ottiene anidride fosforosa (P 2 O 3 è la sua formula). Fosforo ossido (III): questo è il nome moderno della sostanza. È una polvere cristallina bianca che si scioglie già a 24 ° C, cioè è instabile quando riscaldata. A basse temperature, la composizione di ossido trivalente corrisponde alla formula R 4 O 6 . Il composto si scioglie lentamente in acqua per formare acido fosforoso H 3 PO 3 . È anche meno resistente dei composti di fosforo pentavalente.
Il nome "anidride fosforosa" riflette la proprietà chimica - la capacità dell'ossido di dare origine a molecole acide dopo l'idratazione. Perdendo gli elettroni, gli atomi di P nella composizione dei composti trivalenti sono ossidati in uno stato pentavalente stabile. L'anidride fosforosa e l'acido corrispondente sono forti agenti riducenti (forniscono elettroni di valenza).
Ossido di fosforo (V). Metodo di laboratorio per ottenere
La formazione di anidride fosforica si verifica durante la combustione (ossidazione) del fosforo rosso o bianco. La reazione può essere effettuata in ossigeno puro o bruciare il reagente nell'aria. Dopo la fine del processo di combustione, passando con il rilascio di fumo bianco, nel sedimento otteniamo una massa bianca sfusa. Questo è l'ossido di fosforo. Ottenendolo dovrebbe essere effettuato sotto il cappuccio, perché le particelle irritano le mucose dell'apparato respiratorio.
È possibile digitare il fosforo rosso in un cucchiaio per bruciare sostanze, fissato in un tappo di gomma con un foro. La sostanza deve essere infiammata, e quando inizia la combustione, metterla in una fiasca di vetro resistente al calore. Il contenitore, chiuso con un tappo, sarà riempito con nuvole di fumo costituite da molecole dimero di anidride fosforica (P 4 O 10 - la sua formula). L'ossido di fosforo (V) è il nome di questa sostanza. Quando tutto l'ossigeno nel serbatoio è stato consumato, la combustione si fermerà e il fumo bianco si stabilizzerà.
L'interazione dell'ossido di fosforo con l'acqua. Produzione di acido fosforico
Tipicamente, la composizione del pentossido di fosforo è registrata in questa forma: P 2 O 5 . Quando viene ricevuto, è possibile versare dell'acqua nella beuta e agitare. Il fumo bianco si dissolve per formare acido. Per provare la sua presenza, è necessario mettere una striscia di carta di un indicatore universale nella soluzione, il suo colore cambierà da giallo a rosso, che è tipico dei liquidi acidi. Nel pallone l'acqua e l'ossido di fosforo interagiscono. Le reazioni di ottenere acidi sono accompagnate dalla loro dissociazione in soluzione acquosa a residui acidi, così come gli ioni idrogeno, più precisamente, idrossido.
- Quando il fosforo brucia, il composto reagisce: 4P + 5O 2 = P 4 O 10.
- La dissoluzione dell'anidride risultante in acqua fredda avviene con la formazione di acido metafosforico: P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3.
- L'ebollizione della soluzione porta alla comparsa di acido ortofosforico al suo interno: НРО 3 + Н 2 О = Н 3 РО 4 .
La dissociazione dell'acido procede gradualmente in soluzione acquosa: un protone è il più facile da staccare e l'anione deidrofosfato H 2 PO 4 - si verifica. L'anidride fosforica non è la sola acido fosforico. L'ossido di fosforo (V) quando sciolto in acqua dà una miscela di acidi.
Reazioni con ossidi metallici
L'ossido di sodio reagisce con la sostanza P 2 O 5 . L'ossido di fosforo interagisce anche con composti simili mediante riscaldamento (fusione). La composizione dei fosfati risultanti dipende dai reagenti e dalle condizioni della reazione.
3Na 2 O + P 2 O 5 = 2Na 3 PO 4 - ortofosfato di sodio (sale medio). L'interazione dell'analita con gli alcali è la formazione di sale e acqua.
Metodo industriale per ottenere l'anidride fosforica
Produci R 2 O 5 bruciando fosforo tecnico. Questa è una sostanza igroscopica, quindi è pre-essiccata. In una camera speciale ad alta temperatura, il fosforo viene ossidato in varie forme di P 4 O 10 . Questa massa di vapori bianchi viene pulita e utilizzata come agente traspirante per l'essiccazione di vari gas industriali. L'acido ortofosforico è ottenuto dall'anidride fosforica. Il metodo consiste nella riduzione delle materie prime naturali al fosforo molecolare, la sua combustione e la dissoluzione del prodotto di combustione in acqua.
Fertilizzanti fosforici
L '"elemento della vita" svolge un ruolo importante nella formazione dell'ATP e delle proteine nelle cellule, scambio di energia nel corpo delle piante. Ma ogni anno con la raccolta dal suolo viene tolta una parte significativa delle sostanze nutritive. Per ricostituire i loro fertilizzanti minerali e organici. Il fosforo è uno dei tre macronutrienti, oltre a questo gruppo include azoto e potassio.
I fertilizzanti fosfatici - superfosfati - sono ottenuti da rocce e minerali quando vengono trattati con acidi. Negli ultimi anni, i principali sforzi dell'industria del tabacco si sono concentrati sulla produzione di fertilizzanti complessi e complessi. Contengono diverse batterie, il che rende il loro uso più conveniente.