Фосфор жана анын бирикмелери. Фосфор бирикмелеринин практикалык колдонулушу

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 05:34

Биогендик элементтердин арасында фосфорго өзгөчө орун берүү керек. Чынында эле, ансыз, мисалы, ATP же фосфолипиддер сыяктуу өтө маанилүү кошулмалардын жана башка көптөгөн органикалык заттардын болушу мүмкүн эмес. Ошол эле учурда бул элементтин органикалык эмес заты түрдүү молекулаларга абдан бай. Фосфор жана анын бирикмелери өнөр жайда кеңири колдонулат, биологиялык процесстердин маанилүү катышуучулары болуп саналат жана адамдын ишмердүүлүгүнүн түрдүү тармактарында колдонулат. Андыктан бул элемент эмне экенин, анын жөнөкөй заты жана эң маанилүү кошулмалары эмне экенин карап көрүңүз.

Фосфор: элементтин жалпы мүнөздөмөсү

Мезгилдик таблицадагы абалды бир нече пункт менен сүрөттөсө болот.

1. Бешинчи топ, негизги подгруппа.
2. Үчүнчү кичинекей мезгил.
3. Реталык номер - 15.
4. Атомдук масса 30, 974.
5. Атомдун электрондук конфигурациясы 1s²2s²2p⁶3s2^3p3.
6. Мүмкүн болгон кычкылдануу абалдары-3төн +5ке чейин.
7. Химиялык символ - P, "pe" формулаларындагы айтылышы. Элементтин аты - фосфор. Латынча аты Phosphorus.

Бул атомдун ачылышынын тарыхы алыскы XII кылымга барып такалат. Атүгүл алхимиктердин жазууларында белгисиз "жарык" заттын келип түшкөнүн көрсөткөн маалыматтар бар болчу. Бирок фосфордун синтези жана ачылышынын расмий датасы 1669-жыл болгон. Банкрот болгон соодагер Бренд философтун ташын издеп жүрүп, кокусунан жаркыраган жана жаркыраган сокур жалын менен күйө турган затты синтездеп алган. Ал муну адамдын заарасын кайра-кайра кальцинациялоо менен жасады.

Андан кийин, бири-биринен көз карандысыз, бул элемент болжол менен бирдей жол менен кабыл алынган:

• I. Кункел;
• R. Бойл;
• А. Марграв;
• К. Scheele;
• А. Лавуазье.

Бүгүнкү күндө бул затты синтездөөнүн эң популярдуу ыкмаларынын бири көмүртек кычкылы менен кремнеземдин таасири астында жогорку температурада тиешелүү фосфор камтыган минералдарды калыбына келтирүү болуп саналат. Процесс атайын мештерде жүргүзүлөт. Фосфор жана анын бирикмелери тирүү жандыктар үчүн да, химиялык өнөр жайдагы көптөгөн синтездер үчүн да абдан маанилүү заттар. Ошондуктан, бул жөнөкөй зат деген эмне жана ал табиятта кайсыл жерде кездешет.

Жөнөкөй зат фосфор

Фосфор жөнүндө сөз болгондо, белгилүү бир кошулманы айтуу кыйын. Бул көп сандаган менен шартталганбул элементтин аллотроптук модификациялары. Фосфордун жөнөкөй затынын төрт негизги түрү бар.

1. Ак. Бул формуласы Р₄ болгон кошулма. Бул сарымсактын кескин жагымсыз жыты бар ак учуучу зат. Кадимки температурада абада өзүнөн өзү күйөт. Жаркыраган ачык жашыл жарык менен күйөт. Өтө уулуу жана өмүргө коркунучтуу. Химиялык активдүүлүгү өтө жогору, ошондуктан ал тазаланган суунун катмарында алынат жана сакталат. Бул полярдык эриткичтерде начар эригендиктен мүмкүн. Көмүртек дисульфиди жана органикалык заттар бул ак фосфор үчүн эң ылайыктуу. Ал ысытылганда кийинки аллотроптук формага – кызыл фосфорго өтүүгө жөндөмдүү. Бууну конденсациялоодо жана муздатууда катмарларды түзүүгө жөндөмдүү. Колго майлуу, жумшак, бычак менен оңой кесилген, ак (бир аз саргыч). Эрүү температурасы 44⁰C. Химиялык активдүүлүгүнөн улам синтезде колдонулат. Бирок уулуулугунан улам өнөр жайда кеңири колдонулбайт.
2. Сары. Бул ак фосфордун начар тазаланган түрү. Ал андан да уулуу, сарымсак да жагымсыз жыттанып турат. Жаркыраган жашыл жалын менен күйөт жана күйөт. Бул сары же күрөң кристаллдар сууда такыр эрибейт, толук кычкылданганда алар P₄O₁₀ курамында ак түтүн чыгарышат..
3. Кызыл фосфор жана анын бирикмелери бул заттын өнөр жайда эң кеңири таралган жана эң көп колдонулган модификациясы болуп саналат. Паста кызыл масса, ал жогорулаган басым астында болоткызгылт көк кристаллдар түрүнө өтүп, химиялык жактан активдүү эмес. Бул белгилүү бир металлдарда гана эриген полимер жана башка эч нерсе жок. 250⁰С температурада ал ак модификацияга айланып, сублимацияланат. Мурунку формалар сыяктуу уулуу эмес. Бирок, денеге узак мөөнөттүү таасири уулуу болуп саналат. Ал ширеңке кутучаларына күйгүзүүчү каптоо колдонулат. Бул анын өзүнөн-өзү тутанбай турганы, бирок денотация жана сүрүлүү учурунда жарылып (тутанат) экендиги менен түшүндүрүлөт.
4. Кара. Тышкы маалыматтарга караганда, ал графитке абдан окшош, тийгенде да майлуу. Бул электр жарым өткөргүч болуп саналат. Караңгы кристаллдар, жалтырак, алар эч кандай эриткичтерде такыр эрибейт. Өрт чыгышы үчүн өтө жогорку температура жана алдын ала жылытуу керек.

Ошондой эле кызыктуу фосфордун жакында ачылган түрү - металлдык. Ал өткөргүч жана кубдук кристалл торуна ээ.

Химиялык касиеттери

Фосфордун химиялык касиеттери анын кандай формада экенине жараша болот. Жогоруда айтылгандай, абдан активдүү сары жана ак өзгөртүү. Жалпысынан, фосфор төмөнкү менен өз ара аракеттенүүгө жөндөмдүү:

• металдар, фосфиддерди пайда кылуучу жана кычкылдандыруучу агенттин ролун аткарат;
• металл эместер, калыбына келтирүүчү агент катары иш алып баруучу жана ар кандай түрдөгү учуучу жана учуучу эмес кошулмаларды түзүүчү;
• фосфор кислотасына айланган күчтүү кычкылдандыргычтар;
• түрү боюнча концентрацияланган каустикалык щелочтор менендиспропорция;
• өтө жогорку температурадагы суу менен;
• кычкылтек менен ар кандай оксиддерди пайда кылат.

Фосфордун химиялык касиеттери азоттукуна окшош. Анткени, ал pnictogen тобунун бир бөлүгү болуп саналат. Бирок аллотроптук модификациялардын ар түрдүүлүгүнөн улам активдүүлүк бир нече ирет жогору.

Табиятта болуу

Азыктандыруучу зат катары фосфор абдан көп. Анын жер кыртышындагы үлүшү 0,09%. Бул кыйла чоң көрсөткүч. Бул атом табиятта кайсы жерде кездешет? Аталышы үчүн бир нече негизги жерлер бар:

• өсүмдүктөрдүн жашыл бөлүгү, алардын уруктары жана мөмөлөрү;
• жаныбар ткандары (булчуңдар, сөөктөр, тиш эмалы, көптөгөн маанилүү органикалык кошулмалар);
• крест;
• топурак;
• тектер жана минералдар;
• деңиз суусу.

Мында биз тектеш формалар жөнүндө гана айта алабыз, бирок жөнөкөй субстанция жөнүндө эмес. Анткени, ал өтө активдүү жана бул ага эркин болууга мүмкүндүк бербейт. Фосфорго эң бай минералдардын арасында:

• Англисче;
• фторапаптит;
• svanbergite;
• фосфорит жана башкалар.

Бул элементтин биологиялык маанисин ашыкча баалоого болбойт. Анткени, бул кошулмалардын бир бөлүгү болуп саналат, мисалы:

• белоктар;
• фосфолипиддер;
• ДНК;
• РНК;
• фосфопротеиндер;
• ферменттер.

Тагыраак айтканда, жашоо үчүн маанилүү болгон жана бүт организм курулган нерселердин баары. Чоң адам үчүн суткалык пособие болжол менен 2 граммды түзөт.

Фосфор жана анын бирикмелери

Өтө активдүү болгондуктан, бул элемент көп түрдүү заттарды түзөт. Анткени, ал фосфиддерди да пайда кылат жана өзү калыбына келтирүүчү агент катары иштейт. Ушундан улам, аны менен реакция кылганда инерттүү боло турган элементти атоо кыйын. Демек, фосфор бирикмелеринин формулалары өтө ар түрдүү. Ал активдүү катышуучу болуп саналган заттардын бир нече класстары бар.

1. Бинардуу бирикмелер - оксиддер, фосфиддер, учуучу суутек кошулмасы, сульфид, нитрид жана башкалар. Мисалы: P₂O₅, PCL₃, P_2S3_{, PH}3 _{жана башкалар.}
2. Татаал заттар: бардык түрдөгү туздар (орточо, кислоталуу, негиздүү, кош, татаал), кислоталар. Мисал: N₃PO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O₆, Ca(H_{2 PO}4₎2_{, (NH}4₎2 HPO₄ жана башкалар.
3. Кычкылтек камтыган органикалык бирикмелер: белоктор, фосфолипиддер, АТФ, ДНК, РНК жана башкалар.

Заттардын белгиленген түрлөрүнүн көбү өнөр жайлык жана биологиялык зор мааниге ээ. Фосфорду жана анын кошулмаларын медициналык максаттарда да, кадимки эле тиричилик буюмдарын өндүрүү үчүн да колдонуу мүмкүн.

Металлдар менен кошулмалар

Фосфордун металлдар жана азыраак электр терс металл эместер менен экилик бирикмелери фосфиддер деп аталат. Булар түрдүү агенттердин таасиринде өтө туруксуз болгон туз сымал заттар. Тез ажыроо (гидролиз) да пайда кылатжөнөкөй суу.

Мындан тышкары, концентратсыз кислоталардын таасири астында зат да тиешелүү продуктыларга ажырайт. Мисалы, кальций фосфидинин гидролизи жөнүндө айта турган болсок, анда продуктылар металл гидроксиди жана фосфин болот:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

Ал эми фосфидди минералдык кислотанын таасири астында ажыратуу менен биз тиешелүү туз менен фосфинди алабыз:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

Жалпысынан каралып жаткан кошулмалардын мааниси так ошонун натыйжасында фосфордун суутек кошулмасынын пайда болушунда, анын касиеттери төмөндө каралат.

Фосфордун негизиндеги учуучу заттар

Эки негизгиси бар:

• ак фосфор;
• фосфин.

Биз жогоруда биринчисин айтып, мүнөздөмөлөрдү бердик. Алардын айтымында, бул коюу ак түтүн, өтө уулуу, жагымсыз жыттуу жана кадимки шарттарда өзүнөн өзү күйүүчү.

Бирок фосфин деген эмне? Бул каралып жаткан элементти камтыган эң кеңири таралган жана белгилүү учуучу зат. Бул бинардык, ал эми экинчи катышуучу суутек. Фосфордун суутек кошулмасынын формуласы pH₃, аты – фосфин.

Бул заттын касиеттерин төмөнкүчө сүрөттөөгө болот.

1. Учуучу түссүз газ.
2. Өтө уулуу.
3. Бул чириген балыктын жыты.
4. Суу менен өз ара аракеттенбейт жана анда өтө начар эрийт. ичинде жакшы эрийторганикалык.
5. Кадимки шарттарда, абдан реактивдүү.
6. Абада өзүнөн өзү күйөт.
7. Металл фосфиддерин ажыратуудан алынган.

Дагы бир аты - Фосфан. Байыркы убактагы окуялар аны менен байланыштуу. Кептин баары көрүстөндөрдө, саздарда кээде көрүп, азыр көрүп жүргөн «тентип жүргөн жарыктар» жөнүндө. Бул жерде жана жерде пайда болуп, кыймылдын элесин берген сфералык же шам сымал жарыктар жаман жышаан катары кабыл алынып, ырымчыл адамдар алардан абдан коркушчу. Бул кубулуштун себебин, кээ бир илимпоздордун заманбап көз караштары боюнча, өсүмдүктөрдүн да, жаныбарлардын да органикалык калдыктарынын ыдыраган учурунда табигый түрдө пайда болгон фосфиндин өзүнөн өзү күйүшү деп айтууга болот. Газ чыгып, абадагы кычкылтек менен байланышып, күйөт. Жалындын түсү жана өлчөмү ар кандай болушу мүмкүн. Көбүнчө булар жашыл түстөгү жаркыраган жарыктар.

Албетте, бардык учуучу фосфор кошулмалары курч жагымсыз жыт менен оңой аныкталуучу уулуу заттар. Бул белги уулануудан жана жагымсыз кесепеттерден качууга жардам берет.

Металл эместер менен кошулмалар

Эгер фосфор өзүн калыбына келтирүүчү агент катары алып жүрсө, анда биз металл эместер менен бинардык бирикмелер жөнүндө сөз кылышыбыз керек. Көбүнчө, алар көбүрөөк электр терс болуп саналат. Ошентип, биз бул түрдөгү заттардын бир нече түрлөрүн айырмалоого болот:

• фосфор менен күкүрттүн кошулмасы - фосфор сульфиди P₂S₃;
• фосфор хлориди III, V;
• оксиддер жана ангидрид;
• бромид жана йодид жанабашкалар.

Фосфордун жана анын бирикмелеринин химиясы ар түрдүү, ошондуктан алардын ичинен эң маанилүүсүн аныктоо кыйын. Фосфордон жана металл эместерден пайда болгон заттар жөнүндө атайын сөз кыла турган болсок, анда ар кандай составдагы оксиддер жана хлориддер эң чоң мааниге ээ. Алар химиялык синтезде сууну кетирүүчү агенттер, катализаторлор жана башкалар катары колдонулат.

Ошентип, эң күчтүү кургатуучу каражаттардын бири эң жогорку фосфор оксиди - P₂O₅. Ал сууну ушунчалык күчтүү өзүнө тартып тургандыктан, аны менен түздөн-түз тийгенде катуу ызы-чуунун коштоосунда катуу реакция пайда болот. Заттын өзү ак кар сымал масса, агрегация абалында аморфтукка жакыныраак.

Фосфор менен кычкылтектүү органикалык бирикмелер

Бирикмелердин саны боюнча органикалык химия органикалык эмес химиядан алда канча көп экени белгилүү. Бул изомерия кубулушу жана көмүртек атомдорунун бири-бири менен жабылып, ар кандай түзүлүштөгү атомдордун чынжырларын түзө алуу жөндөмдүүлүгү менен түшүндүрүлөт. Албетте, белгилүү бир тартип, башкача айтканда, бардык органикалык химия баш ийе турган классификация бар. Туташуу класстары ар кандай, бирок биз каралып жаткан элементке түздөн-түз байланыштуу конкреттүү бир нерсеге кызыкдарбыз. Бул фосфор менен кычкылтек камтыган бирикмелер. Аларга төмөнкүлөр кирет:

• коферменттери - NADP, ATP, FMN, пиридоксальфосфат жана башкалар;
• белоктар;
• нуклеиндик кислоталар, анткени фосфор кислотасынын калдыгы нуклеотиддин бир бөлүгү;
• фосфолипиддер жана фосфопротеиндер;
• ферменттер жана катализаторлор.

Иондун түрүфосфор бул кошулмалардын молекуласын түзүүгө катышат, кийинкиси PO₄^3-, башкача айтканда, кислота калдыктары фосфор кислотасынын. Ал кээ бир белоктордо эркин атом же жөнөкөй ион түрүндө болот.

Ар бир тирүү организмдин нормалдуу иштеши үчүн бул элемент жана андан пайда болгон органикалык бирикмелер өтө маанилүү жана зарыл. Чынында эле, белок молекулалары болбосо, дененин бир структуралык бөлүгүн куруу мүмкүн эмес. Ал эми ДНК жана РНК тукум куучулук маалыматтын негизги алып жүрүүчүлөрү жана берүүчүлөрү болуп саналат. Жалпысынан, бардык туташуулар үзгүлтүксүз болушу керек.

Фосфорду өнөр жайда колдонуу

Фосфорду жана анын кошулмаларын өнөр жайда колдонууну бир нече пункт менен мүнөздөөгө болот.

1. Ширеңкени, жарылуучу кошулмаларды, күйгүзүүчү бомбаларды, кээ бир күйүүчү майларды, майлоочу материалдарды өндүрүүдө колдонулат.
2. Газ соргуч катары жана ысытуу лампаларын өндүрүүдө.
3. Металлдарды коррозиядан коргоо үчүн.
4. Айыл чарбасында жер семирткич катары.
5. Сууну жумшарткыч катары.
6. Ар кандай заттарды өндүрүүдө химиялык синтезде.

Тирүү организмдердин ролу тиш эмалынын жана сөөктөрдүн пайда болушуна катышууга чейин төмөндөйт. Ана- жана катаболизм реакцияларына катышуу, ошондой эле клетканын ички чөйрөсүн жана биологиялык суюктуктарды буферлөө. Бул ДНК, РНК, фосфолипиддердин синтезинин негизи.