Фосфор

Получение и применение фосфора

Промышленным способом фосфор получают путем его восстановления коксом из фосфоритов (фторапататиов), в состав которых входит фосфат кальция, прокаливая в электропечах при температуре 1600°C с добавлением кварцевого песка:
Ca₃(PO₄)₂ + 5C + 3SiO₂ = 3CaSiO₃ + 2P + 5CO.

На первом этапе реакции под действием высокой температуры оксид кремния (IV) вытесняет оксид фосфора (V) из фосфата:
Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ = 3CaSiO₃ + P₂O₅.

Затем оксид фосфора (V) восстанавливается углём до свободного фосфора:
P₂O₅+5C = 2P+5CO.

Применение фосфора:

• производство удобрений;
• ядохимикатов;
• спичек;
• моющих средств;
• красок;
• полупроводников.

История – краткая справка

Свое название фосфор получил от двух древнегреческих слов «φῶς» (свет), и «φέρω» (несу), объеденив которые получаем – светоносный.

Впервые о существовании фосфора заявил в 1669 году немецкий алхимик из г. Гамбург – Хеннинг Бранд (Hennig Brandt). Получил же Бранд совершенно случайно – когда пытался добыть золото из человеческой мочи. Конечно, логика у людей тех времен была уникальна – раз моча золотистая, значит в ней может присутствовать золото. В результате многодневного отстаивания, а после длительного выпаривания мочи, вместо жидкости в емкости остались белые воскоподобные частички непонятного вещества, которые могли ярко гореть и мерцать в темноте. Нововыявленное вещество Х.Бранд назвал «чудотворным носителем света» (phosphorus mirabilis).

Далее, Р смогли добыть — немецкий химик Иоганн Кункель (Johannes Kunckel), в 1680 г. англо-ирландский химик и физик Роберт Бойль (англ. Robert Boyle), в 1743 г. немецкий химик Андреас Маргграф (Andreas Marggraf) и другие.

Получить красный фосфор сумел в середине XIX в — А.Шрёттер, что произошло при нагревании белого фосфора без контакта с кислородом.

Продукты, содержащие фосфор

Фосфор содержится почти во всех продуктах. Но больше всего его содержится в мясе, рыбе, морепродуктах, птице, яйцах, молочной продукции. Большое количество фосфора содержится в сухих дрожжах. На 100 г продукта приходится 1290 мл фосфора. Примерно столько же его содержится в отрубях, тыквенных семечках.

При составлении своего рациона нелбходимо правильно подбирать продукты и учитывать не только содержание в продуктах фосфора, но и кальция. Оптимальное соотношение поступления в организм кальция и фосфора – 2:1. Нарушение этих пропорций приводит к дефициту или переизбытку кальция или фосфора в организме.

Хорошим вариантом будет включение в ежедневный рацион свеклы, моркови, капусты, фундука, творога, говяжьей печени, овсяной, гречневой, пшеничной каши, грецких орехов, фасоли.

• Зерновые культуры. Много фосфора содержится в пшеничной, овсяной, кукурузной, ячменной крупах. Сконцентрирован он в оболочке, поэтому для приготовления блюд покупать лучше необработанные. Лидером среди них является кукуруза. В стакане кукурузной муки содержится 850 мг фосфора;
• Брокколи. В 100 г капусты содержится 66 мг полезного микроэлемента. Кроме этого, она богата железом, кальцием, калием, цинком и плюс к этому – малокалорийная. При ее приготовлении самое главное – не подвергать ее долгой термической обработке;
• Орехи, семечки. Самыми полезными считаются кедровые, грецкие орехи, фисташки. Всего 70 г орехов достаточно для восполнения 40% требуемого объема фосфора в сутки. Богаты фосфором семена подсолнечника, кунжута, чиа, тыквы. Так, 100 г семян тыквы полностью покрывают его дневную норму;
• Морепродукты и морская рыба. Наличие в рационе морепродуктов способствует улучшению работы сердечно-сосудистой системы. Кроме фосфора, они богаты йодом, витаминами, цинком, ценнейшими кислотами Омега-3, так необходимыми для нормального функционирования организма;
• Молочные продукты. Лидерами по содержанию фосфора являются творог, молоко, йогурт;
• Мясо птицы. Мясо курицы, индейки является прекрасным источником фосфора. Кроме этого, в нем содержится много белка, витамина В, селена;
• Бобовые. Больше фосфора содержится в белой фасоли, в красной чуть меньше. Особенно они ценятся за высокое содержание клетчатки;
• Арахисовая паста. В арахисовой пасте также присутствует этот полезный микроэлемент. Наиболее полезна та, где отсутствуют загустители и подсластители.

Фосфор в судебно-медицинском отношении

Белый Ф. является малораспространенным и труднодоступным ядом, поэтому отравления им редки. При пероральном попадании Ф. в смертельной дозе смерть обычно наступает на 5—10-е сутки. В нек-рых случаях возможно наступление смерти непосредственно после приема яда вследствие поражения ц. н. с. и развития острой сердечной недостаточности.

При исследовании трупа человека, умершего от острого отравления Ф., отмечают характерную желтушность кожи и слизистых оболочек, слабо выраженное трупное окоченение (вследствие жировой дистрофии поперечнополосатых мышц), явления катарального воспаления слизистой оболочки жел.-киш. тракта, точечные кровоизлияния под серозными оболочками органов, резкую жировую дистрофию печени, почек и миокарда. Вес и размеры печени и почек увеличены, поверхность их гладкая. Печень на разрезе охряно-желтая с множественным и подкапсульными кровоизлияниями, почки — желтовато-серые с набухшим корковым слоем, миокард дряблый желтовато-серого цвета.

При гистол. исследовании печени обнаруживают тяжелую степень жировой дистрофии с гибелью гепатоцитов (начинающейся по периферии и распространяющейся к центру долек) и появлением круглоклеточных инфильтратов. Характерна также жировая дистрофия и некроз преимущественно эпителия извитых канальцев почек и жировая дистрофия миокарда.

Для химико-токсикол. исследования в лабораторию направляют желудок с содержимым, содержимое дистальных отделов кишечника, 200 г печени, почку, 200 г крови. Для качественного обнаружения летучих соединений Ф. служит реакция окисления их до фосфорной кислоты, к-рую обнаруживают с помощью реакции с молибденовокислым аммонием в азотной к-те или магнезиальной смесью и молибденовым синим (реакция Дениже). Количественное определение Ф. основано на его окислении и определении в виде пирофосфата магния.

Заключение об отравлении Ф. как причине смерти основывается на комплексной оценке клин, данных, результатов исследования трупа, суд.-хим. и суд.-гистол. исследований.

Светоносный элемент

Открытие фосфора стало настоящей сенсацией среди алхимиков. Одни то и дело пытались выкупить у Бранда секрет получения вещества, другие пробовали дойти до этого самостоятельно. В XVIII веке было доказано, что элемент содержится в костных останках организмов, и вскоре открылось несколько заводов по его производству.

Французский физик Лавуазье доказал, что фосфор является простым веществом. В таблице Менделеева он стоит под номером 15. Вместе с азотом, сурьмой, мышьяком и висмутом он относится к группе пниктидов и характеризуется как неметалл.

Элемент довольно распространенный в природе. В процентном соотношении в массе земной коры он занимает 13 место. Фосфор активно взаимодействует с кислородом и не встречается в свободном виде. Он существует в составе многочисленных минералов (больше 190), таких как фосфориты, апатиты и т.д.

Физические свойства фосфора:

Строение молекулы и физические свойства

Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H₃PO₄, мета-фосфорную HPO₃, пиро-фосфорную H₄P₂O₇.

Фосфорная кислота H₃PO₄ – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.

При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H₄P₂O₇.

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO₃, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.

Фосфористая кислота

Другое название соединения фосфора состава Н₂(РНО₃) – фосфоновая кислота. Как и в предыдущем случае, раньше практиковалось неправильное написание Н₃РО₃, но от него отказались, так как в водных растворах кислота является двухосновной.

Степень окисления фосфора в соединении равна 3. Вещество обладает белым цветом, разлагается при нагревании, медленно окисляется на воздухе, растворяется в воде. Кислота слабая и легко нейтрализуется щелочами, может выступать как слабый окислитель или не очень сильный восстановитель. Для протекания большинства реакций требуется нагревание.

Способов получения кислоты много, например:

• реакция фосфора с концентрированной серной или селенистой кислотой (в последнем случае требуется вода);
• окисление влажного фосфора кислородом (для ускорения реакции требуется нагревание до 30-40 градусов);
• взаимодействие фосфина с концентрированной серной кислотой;
• добавление воды или газообразной соляной кислоты к гексаокиду тетрафосфора (реакция пойдет быстрее, если вода будет горячей);
• взаимодействие трихлорида фосфора с водой при комнатной температуре (реакцию можно провести и при 0 градусов, но в этом случае потребуется жидкий тетрахлорметан);
• реакция трииодида фосфора с водой в атмосфере азота.

В дальнейшем используются восстановительные свойства соединения.

Где содержится phosporus

Основными источниками служат продукты животного происхождения: творог, мясо, яичный желток. Также присутствует и в зерновых, бобовых культурах, тыкве (мякоть и семена), кунжуте, фисташках, кедровых орехах, но человеку сложно его усвоить, так как в кишечнике нет нужного фермента для расщепления фитиновых соединений, в виде которых макроэлемент поступает из растительной пищи.

Поэтому усваивается не более 20%. Наиболее высокая усвояемость P характерна для морепродуктов, в этом случае всасывается 99%. Если вы испытываете дефицит фосфора, дополните рацион рыбой семейства тресковых или лососевых, скумбрия и карп тоже подойдут.

Продукты питания, содеРжащие фосфор

Фосфор – легкоусвояемый микроэлемент. 75 % соединения, поступающего с едой, вовлекается в обмен веществ.

При этом, микроэлемент, содержащийся в морепродуктах, рыбе, всасывается на 99%, в злаковых и бобовых – на 20%, фруктах, соках – на 10%. Как видно, фосфор из растительных продуктов сложно усваивается организмом. Это связано с тем, что он образует фитиновые соединения и не высвобождается.

Основные источники фосфора – животные продукты (творог, сыр, рыба, яичный желток, мясо). Соединения микроэлемента из зерновых и бобовых культур плохо усваиваются в организме человека, по причине отсутствия фермента в кишечнике, расщепляющего их.

Обогащая рацион продуктами, содержащими фосфор, помните, что допустимая норма микроэлемента в крови для новорожденных составляет 1,19 – 2,78 миллимоль на литр, для взрослых людей – 0,81 – 1,45. Снижение концентрации приводит к развитию гипофосфатемии, повышение – гиперфосфатемии. Поэтому питание должно быть сбалансированным, подбирайте меню так, чтобы исключить вероятность нехватки и передозировки незаменимого микроэлемента.

Помните, соединения фосфора очень важны для сохранения здоровья. Они участвуют в энергообмене, построении ферментов (фосфатаз), нормальнойдеятельности почек, сердца, мозга, развитии и сохранении здоровья зубов и костной ткани. В настоящее время учеными доказано, что микроэлемент благоприятно воздействует на либидо.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Тедеева Мадина Елкановна

Специальность: терапевт, врач-рентгенолог, диетолог.

Общий стаж: 20 лет.

Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп.

Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками:

Эффекты

Помимо прямых повреждений осколками гильз, боеприпасы с белым фосфором могут вызывать повреждения двумя основными способами: ожоги и вдыхание паров.

Горение

Молодежь из Газы проходит курс лечения в больнице от травм, вызванных белым фосфором

Белый фосфор горит при температуре до 2760 градусов по Цельсию (5000 градусов по Фаренгейту). Раскаленные частицы от оружия, использующего порошкообразный белый фосфор в качестве полезной нагрузки, вызывают обширные частичные и полные ожоги, как и любая попытка справиться с горящими суббоеприпасами без защитного снаряжения. Ожоги фосфором несут в себе повышенный риск смерти из-за всасывания фосфора в организм через область ожога при длительном контакте, что может привести к поражению печени, сердца и почек, а в некоторых случаях и полиорганной недостаточности . Частицы белого фосфора продолжают гореть до тех пор, пока не будут полностью израсходованы, если они не лишены кислорода. В случае оружия, использующего пропитанные войлоком суббоеприпасы, может произойти неполное сгорание, в результате чего до 15% содержания WP останется несгоревшим. Такие суббоеприпасы могут оказаться опасными, поскольку они способны к самовозгоранию при раздавливании персоналом или транспортными средствами. В некоторых случаях травма ограничивается участками открытой кожи, поскольку более мелкие частицы WP не прожигают полностью личную одежду перед употреблением.

Из-за пирофорной природы WP проникающие ранения немедленно обрабатываются путем увлажнения раны водой, влажной тканью или грязью, изолируя ее от кислорода до тех пор, пока не удастся удалить осколки: военные обычно делают это, используя штык или нож, где это возможно. Раствор бикарбоната наносится на рану, чтобы нейтрализовать скопление фосфорной кислоты , с последующим удалением всех оставшихся видимых фрагментов: их легко увидеть, поскольку они светятся в темноте. Хирургическая обработка раны используется, чтобы избежать слишком маленьких фрагментов, которые невозможно обнаружить, вызывая более позднюю системную недостаточность, с дальнейшим лечением, аналогичным термическому ожогу.

Вдыхание дыма

При горении белого фосфора образуется горячий, густой белый дым, состоящий в основном из пятиокиси фосфора в аэрозольной форме. Полевые концентрации обычно безвредны, но при высоких концентрациях дым может вызвать временное раздражение глаз, слизистых оболочек носа и дыхательных путей . Дым более опасен в закрытых помещениях, где он может вызвать удушье и необратимое повреждение органов дыхания. Агентство США по токсичным веществам и регистрации заболеваний установило минимальный уровень риска при вдыхании (MRL) белого фосфорного дыма 0,02 мг / м 3 , такой же, как и для паров мазута. Напротив, горчичный газ, являющийся химическим оружием, в 30 раз более мощный: 0,0007 мг / м 3 . Агентство предупредило, что исследования, использованные для определения MRL, были основаны на экстраполяциях испытаний на животных и могут неточно отражать риск для здоровья людей. Нет задокументированных случаев смертельных случаев от вдыхания дыма в условиях боевых действий.

Цитратно-лимонно-растворимые удобрения

Преципитат. Удобрение белого или светло-серого цвета в виде порошка. Концентрированное удобрение включает до 30% фосфора. Может применяться для всех растений и всех видов грунта. По эффективности не уступает суперфосфату, оказывает положительное воздействие на кислый грунт.

Костная мука. Это фосфорное удобрение получают из органических соединений. Получается после измельчения костей сельскохозяйственных животных. В составе костной муки до 60% фосфора. Подкормка не содержит химикатов. Этим удобрением подкармливают все зеленые культуры. Применяется для огурцов, томатов, картофеля. Хорошее удобрение для цветов: лиан, фикуса и пальмы.

Вас может заинтересовать: Суперфосфат: инструкция по применению удобрения

Термофосфат. Содержание фосфора до 30%. Существует три вида этого удобрения: обесфторенный фосфат, мартеновский шлак, томасшлак. Томасшлак получают из стальной и железной руды. Это щелочная подкормка. Тщательно спешивают с грунтом. Обесфторенный фосфат эффективен на черноземах. Фосфат-шлак незаменим на кислотных грунтах, поскольку является высокощелочным средством.

Получение ортофосфорной кислоты

В XVII веке производство фосфорной кислоты происходило опытным путем. Через выпаривание и сжигание. Современный способ был найден около 100 лет назад, заключался в окислении фосфора азотной кислотой. Сейчас производство ортофосфорной кислоты происходит двумя способами: термическим и экстракционным.

Термический способ заключался в реакции фосфора на сжигание и воду. Сжигаемый при 2000 °C фосфор, переходит в оксид фосфора, поглощаемый фосфорной кислотой. Такая фосфорная кислота не содержит примесей фосфора в низших степенях окисления, но требует очистки от мышьяка.

Экстракционный способ в странах СНГ заключается в обработки хибинский апатитов и фосфоритов Кракатау природными фосфатами. Кроме ортофосфорной кислоты выделяется также дигидрат или гемигират сульфата кальция.

Рейтинг: 5/5 — 2
голосов

Похожие публикации

Сферы применения молочной кислоты

Свойства и получение винной кислоты

Что такое хладоносители. Их типы и применение

Роль фосфора в жизни растений

Этот химический элемент по праву называют источником энергии. Его значение для живых организмов сложно переоценить. Без него зеленое насаждение не сможет стабильно и быстро расти, полноценно развиваться и оказывать сопротивление негативным факторам окружающей среды. Если в грунте будет наблюдаться недостаток этого вещества, посадки в скором времени погибнут.

При достаточном содержании его в почве становится возможным:

• быстрая всхожесть семян;
• рост и развитие всходов;
• лучшая приживаемость высаженных растений;
• формирование мощной подземной части;
• эффективное цветение;
• поднятие иммунных сил у выращиваемых культур.

Свою активность фосфор максимально проявляет на черноземах, где много азота, облегчающего процесс усвоения растительными организмами удобрений на его основе. Здесь будет актуально применять классические варианты фосфорных подкормок. А вот на лесных почвах, где имеется дефицит азота, рекомендовано использование комплексных удобрений.

Признаки недостатка фосфора у растений

Чтобы вовремя отреагировать на развивающуюся деградацию растительных организмов, нужно знать, какие симптомы указывают на фосфорное голодание посадок. Среди явных признаков отмечают:

• Изменение нормальной окраски листьев. На начальной стадии у насаждений надземная часть сначала становится темно-зеленого окраса, а потом багрово-фиолетовой – это уже запущенная форма заболевания.
• Деформация листовых пластин. Они приобретают неправильную форму, края скручиваются.
• Преждевременное опадание листочков.
• Появление некротических изменений, темных образований.
• Рост насаждений приостанавливается, наблюдается развитие кустистости.
• Слабое формирование корневой системы, что приводит к «выпадению» стебля из земли.

При своевременном внесении удобрений, содержащих фосфор, можно избежать подобных проявлений. Но перед тем как использовать агрохимикат, следует выяснить, что могло спровоцировать такой серьезный недостаток.

Причины фосфорного дефицита

Среди негативных факторов, провоцирующих угнетение посадок, садоводы-огородники выделяют:

• Несоблюдение правил использования фосфорно-калийных составов.
• Интенсивная обработка грунта, приводящая к слабому функционированию микрофлоры земли.
• Сосредоточение фосфора в поверхностном слое грунта и превращение его в тяжело усвояемое соединение.
• Невосполнение элемента после уборки выращенных культур.
• Использование агрохимикатов с неправильным составом.

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — III период, III ряд, V группа, в новой версии таблицы – 15 группа, 3 период.

• Атомный номер – 15
• Атомная масса – 30,973762
• Электронная конфигурация – 3s2 3p3
• Температура плавления (°С) – 44,15
• Температура кипения (°С) – 279,85
• CAS: 7723-14-0

Физико-химические свойства. Фосфор известен во многих модификациях – белый, красный, желтый, черный, металлический и др., которые еще называются аллотропными. Физические и химические свойства напрямую зависят от его формы, особенно его химическая активность.

Белый фосфор – химически активное вещество белого цвета с легкой желтизной или зеленоватостью, схожее на парафин, легко поддается деформации при небольших физических усилиях. Плохо растворим в воде, при контакте с кислородом и светом начинает светиться бледно-зеленым цветом. Небольшое воздействие температуры способно привести к самовозгоранию вещества. Очень ядовит – попадание внутрь всего 0,05-0,15 г вещества может привести к летальному исходу. При контакте с кожей также способен самовоспламеняться, после чего оставляет сильные ожоги.

Красный фосфор – более устойчивая форма элемента к термическому воздействию, которую получают из его белой формы. Окрашен в красные, фиолетовые цвета с металлическим отблеском. Не растворяется в воде, не светится в темноте, способен самопроизвольно загореться при ударе или трении. Ядовитость в тысячи раз меньше по сравнению с белым. Применяется при изготовлении спичечных коробков – входит в состав терочной поверхности.

Химические свойства азота

Химический элемент азот образует только одно простое вещество. Данное вещество является газообразным и образовано двухатомными молекулами, т.е. имеет формулу N₂. Не смотря то, что химический элемент азот имеет высокую электроотрицательность, молекулярный азот N₂ является крайне инертным веществом. Обусловлен данный факт тем, что в молекуле азота имеет место крайне прочная тройная связь (N≡N). По этой причине практически все реакции с азотом протекают только при повышенных температурах.

Взаимодействие азота с металлами

Единственное вещество, которое реагирует с азотом в обычных условиях – литий:

Интересным является тот факт, что с остальными активными металлами, т.е. щелочными и щелочноземельными, азот реагирует только при нагревании:

Взаимодействие азота с металлами средней и низкой активности (кроме Pt и Au) также возможно, однако требует несравнимо более высоких температур.

Нитриды активных металлов легко гидролизуются водой:

А также растворами кислот, например:

Взаимодействие азота с неметаллами

Азот реагирует с водородом при нагревании в присутствии катализаторов. Реакция является обратимой, поэтому для повышения выхода аммиака в промышленности процесс ведут при высоком давлении:

Как восстановитель азот реагирует со фтором и кислородом. Со фтором реакция идет при действии электрического разряда:

С кислородом реакция идет под действием электрического разряда или при температуре более 2000 оС и является обратимой:

Из неметаллов азот не реагирует с галогенами и серой.

Взаимодействие азота со сложными веществами

В рамках школьного курса ЕГЭ можно считать, что азот не реагирует ни с какими сложными веществами кроме гидридов активных металлов:

ИЗБЫТОК ФОСФОРА В ОРГАНИЗМЕ

Слишком большое количество фосфора в организме человека тоже не есть хорошо. Подобное состояние приводит к:

• мочекаменной болезни;
• патологическим поражениям кишечника и печени;
• развитию анемии и лейкопении;
• развитию кровоизлияний и кровотечений;
• потере костной тканью кальция;
• развитию остеопороза.

Важно! Если произошло отравление фосфором, то есть в организм поступило одномоментно слишком большое количество этого микроэлемента, то происходит нарушение работы всей пищеварительной системы, сердца, печени и почек, появляется множество мелких кровоизлияний, в том числе и на сетчатке глаз. В каком случае возможен избыток фосфора? Ну, во-первых, при длительном контакте с различными фосфорными соединениями – это может быть связано с трудовой деятельностью

Во-вторых, к избытку фосфора приводит злоупотребление консервами, лимонадом, белковыми продуктами. В-третьих, рассматриваемая проблема может возникнуть при нарушениях обмена веществ, если они не лечатся и не корректируются

В каком случае возможен избыток фосфора? Ну, во-первых, при длительном контакте с различными фосфорными соединениями – это может быть связано с трудовой деятельностью. Во-вторых, к избытку фосфора приводит злоупотребление консервами, лимонадом, белковыми продуктами. В-третьих, рассматриваемая проблема может возникнуть при нарушениях обмена веществ, если они не лечатся и не корректируются.

Похожие записи:

10 главных блюд чувашской кухни: что попробовать в чебоксарах Расходы на дмс: вопросы налогообложения Жареное куриное филе на сковороде калорийность Операционная система web os для lg smart tv: что это такое в телевизоре, приложения и виджеты Что такое «аналогичный товар» по закону прав потребителей Что за рыба сардина и ее отличия от сардинеллы