Hay tres clases de compuestos inorgánicos complejos: óxidos, hidróxidos (que incluyen ácidos y bases) y sales. Muchos metales y no metales pueden formar óxidos, hidróxidos y también formar parte de residuos ácidos. Entonces, el fósforo está incluido en el residuo ácido PO4. Hay varias variedades de óxido de fósforo. En consecuencia, hay varios hidróxidos del mismo, que se forman a partir de estos óxidos. El hidróxido de fósforo más alto es el ácido fosfórico. En este artículo, consideraremos las propiedades físicas y químicas de este elemento y sus compuestos, así como hablaremos sobre su prevalencia en la naturaleza y otros datos interesantes.
Propiedades físicas del fósforo
Puede existir en varias variaciones. El fósforo es una sustancia que consta de un elemento químico. Sus átomos no se combinan en moléculas. La fórmula del fósforo es P. Sin embargo, dependiendo de la estructura de la red cristalina, este elemento puede existir en forma de tres sustancias.
El más común es el fósforo blanco: tiene una estructura cerosa y una alta toxicidad. El punto de fusión de esta sustancia es de cuarenta y cuatro grados centígrados y el punto de ebullición es de doscientos ochenta grados. Con fricción dadamaterial, se enciende muy rápido, por lo que lo cortan solo colocándolo en un medio acuático. Si lo calienta durante mucho tiempo a una temperatura de doscientos cincuenta grados centígrados, se convierte en fósforo rojo. Esta sustancia se presenta en forma de polvo marrón rojizo. El fósforo rojo, a diferencia del blanco, no es venenoso.
La forma más estable de existencia de este elemento puede llamarse fósforo negro, que por algunas características externas es similar al metal: tiene un brillo peculiar, tiene alta dureza, conductividad eléctrica y térmica.
Desde el punto de vista de la química
Fósforo es un elemento químico que se encuentra en el quinto grupo y tercer período en la tabla periódica. De esto podemos concluir que su valencia es cinco. Además, de la tabla periódica se puede ver que el elemento fósforo tiene una masa atómica de treinta y un gramos por mol. Esto significa que 1 mol de una sustancia pesará 31 un gramo. Teniendo en cuenta las propiedades químicas del fósforo, hablaremos de sus reacciones con compuestos simples y complejos.
Interacción con sustancias simples
Lo primero a lo que debe prestar atención es a la oxidación del fósforo. Esta es su reacción con el oxígeno. Como resultado, se pueden formar dos sustancias diferentes; todo dependerá de las proporciones de estos componentes.
La primera opción: cuatro moles de fósforo y tres moles de oxígeno forman dos moles de trióxido de fósforo. Tal interacción química se puede escribir usando la siguienteecuación: 4P + 3O2=2P2O3.
La segunda opción es la formación de cuatro moles de fósforo y cinco moles de oxígeno, dos moles de pentóxido de fósforo. Esta reacción se puede expresar usando la siguiente ecuación:
En ambas reacciones químicas, hay una liberación significativa de luz. Además, el fósforo puede interactuar con sustancias tan simples como metales, halógenos (flúor, yodo, bromo, cloro), azufre. Este elemento químico es capaz de exhibir propiedades tanto reductoras como oxidantes. Un ejemplo de interacción con halógenos es la cloración. Se desarrolla en dos etapas. El primero es la formación de dos moles de triclorato de fósforo a partir de dos moles del no metal en cuestión y tres moles de cloro. Esta interacción se puede expresar mediante la siguiente ecuación: 2P +3Cl2=2PCl3.
La segunda etapa de este proceso es la adición de átomos de cloro al triclorato de fósforo ya obtenido. Así, cuando se añade el mismo volumen de cloro a un mol de este último, se forma un mol de pentaclorato de fósforo. Escribimos la ecuación para esta reacción de la siguiente manera: PCl3 + Cl2=PCl5.
Las regularidades de la interacción del fósforo con los metales se pueden ver en este ejemplo. Si tomamos tres moles de potasio y un mol de fósforo, obtenemos un mol de fosfuro de potasio. Este tipo de proceso se puede escribir usando la siguiente ecuación de reacción: 3K + P=K3R.
Interacción consustancias complejas
Los compuestos químicos complejos con los que el fósforo puede reaccionar incluyen ácidos y sales. Describamos en orden las características del contacto del elemento bajo consideración con estos grupos de químicos.
Fósforo y ácidos
Entre todas las demás, destaca la interacción del fósforo y el ácido nítrico. Para llevar a cabo este tipo de reacción, es necesario tomar los siguientes componentes: fósforo en la cantidad de tres moles, cinco moles de ácido nitrado y también agua, dos moles. Como resultado de dicha interacción química, obtenemos los siguientes productos: ácido fosfórico y óxido de nitrógeno. La ecuación para esta reacción se escribe de la siguiente manera: 4 + 5NO.
Fósforo y sales
Este tipo de interacción química se puede considerar en el ejemplo de la reacción del no metal considerado con sulfato de cupro. Para llevar a cabo este proceso, es necesario tomar dos moles de fósforo, cinco moles de sulfato de cobre, ocho moles de agua. Como resultado de la interacción de estas sustancias, obtenemos los siguientes compuestos químicos: ácido sulfato en la cantidad de cinco moles, cobre puro, la misma cantidad y ácido fosfórico, dos moles. Este proceso se puede escribir en forma de la siguiente ecuación: SO4 + 5Cu + 2H3PO4.
Obteniendo este no metal
En la industria, la sustancia en cuestión se extrae de un compuesto químico como el fosfato de calcio. Para estose lleva a cabo la siguiente reacción química: se mezcla la sal especificada con arena (óxido de silicio) y carbón en proporciones molares de 1:3:5, como resultado se obtiene silicato de calcio, fósforo y gas chad en una relación molar de 3:2:5.
Compuestos de fósforo y sus propiedades
El más común de los compuestos del no metal considerado es el hidróxido de fósforo. Puede ser de varios tipos dependiendo del óxido del que esté formado. El hidróxido de fósforo se puede obtener realizando una reacción química entre su óxido y el agua. Debido a estas reacciones, se forman varios tipos de sustancias. Así, se puede obtener hidróxido (3) a partir de trióxido, e hidróxido de fósforo (5) a partir de pentóxido. Estas sustancias tienen propiedades ácidas y son capaces, a su vez, de reaccionar con metales, sales, bases, etc.
El hidróxido de fósforo más alto es el ácido fosfórico. Es oxigenada y tribásica. Su fórmula es H3PO4.
Propiedades químicas básicas
El hidróxido de fósforo, cuya fórmula se indica arriba, puede reaccionar con sustancias simples y complejas. Echemos un vistazo más de cerca a estos procesos.
Reacciones del ácido fosfórico con metales
Al igual que otros compuestos químicos de esta clase, el hidróxido de fósforo puede interactuar con los metales. Durante este proceso, se produce una reacción de desplazamiento en la que los átomos de metal desplazan a los átomos de hidrógeno, formando así sal e hidrógeno, que se libera al aire en forma de gas con un olor desagradable. Para que esta reacciónpodría realizarse, el metal debe estar ubicado a la izquierda del hidrógeno en la serie electroquímica de actividad. Es decir, sustancias como el cobre, la plata y otras similares no son capaces de reaccionar con el ácido fosfórico, ya que debido a su baja actividad química no podrán desplazar los átomos de hidrógeno de sus compuestos.
Tomemos el aluminio como ejemplo. Cuando se añaden dos moles de este elemento a dos moles de hidróxido de fósforo, obtenemos fosfato de aluminio e hidrógeno en una cantidad de 2 y 3 moles, respectivamente. La ecuación para esta reacción se escribe de la siguiente manera: 2Al + 2H3PO4=2AlPO4 + 3H 2.
Interacción con bases
El hidróxido de fósforo, como muchos otros ácidos, puede entrar en reacciones químicas con las bases. Tales procesos se denominan reacciones de intercambio. Como resultado, se forma un nuevo hidróxido, así como un nuevo ácido. Tales reacciones solo pueden tener lugar si uno de los productos resultantes es insoluble en agua, es decir, precipita, se evapora como gas, o es agua o un electrolito muy débil.
Ácido fosfórico y sales
En este caso, también se produce una reacción de intercambio. Como resultado, puede obtener un nuevo ácido y sal. Para que este tipo de reacción tenga lugar, también se debe observar la regla que se describió anteriormente.
Uso del fósforo y sus compuestos en la industria
En primer lugar, los compuestos de este elemento químico se utilizan parahaciendo una mezcla que se aplica a la superficie lateral de las cajas de fósforos. Las cabezas de las cerillas también se tratan con una mezcla que contiene fósforo.
El pentóxido del no metal considerado es ampliamente utilizado como secador de gas. También se utiliza en la industria química para obtener hidróxido de fósforo, cuya fórmula y propiedades se han comentado anteriormente. Además, se utiliza en la fabricación de vidrio.
El hidróxido de fósforo también se utiliza en muchas industrias. En primer lugar, se utiliza en la fabricación de fertilizantes. Esto se debe al hecho de que el fósforo es simplemente vital para las plantas. Por lo tanto, hay una serie de diferentes fertilizantes que se fabrican sobre la base del compuesto del no metal en cuestión. Para estos fines, se utilizan sustancias como el fosfato de calcio. La sal se utiliza como fertilizante en forma molida. Además, para esto se utilizan superfosfato ordinario y doble. Ammophos y nitroammophos también pueden servir como fertilizante. Además de todo lo anterior, se utilizan sales o hidróxido de fósforo como reactivo para determinar la presencia de compuestos de plata en una solución. Entonces, se agrega una sustancia, que incluye el residuo ácido PO4, a la solución. Si este último contiene sales o hidróxido de plata, se formará un precipitado amarillo intenso. Este es el fosfato de plata, que tiene la siguiente fórmula química: AgNO3.
Estructura del átomo de fósforo
Como saben, todos los átomos consisten en un núcleo y electrones que giranAlrededor de él. El núcleo contiene protones y neutrones. Los electrones tienen carga negativa, los protones tienen carga positiva y los neutrones tienen carga cero. El número de serie del fósforo en la tabla periódica es quince. De esto podemos concluir que su núcleo contiene quince protones. Si el átomo es neutro y no un ion, entonces hay tantos electrones como protones. Es decir, en el caso del fósforo, hay quince de ellos.
Si uno de los electrones sale de su órbita, el átomo se convertirá en un ion con carga positiva, es decir, un catión. Si un electrón se une, se forma un ion con carga negativa: un anión.
En la tabla periódica de elementos químicos, puedes ver que el fósforo pertenece al tercer período. De esto queda claro que hay tres órbitas alrededor del núcleo, en las que los electrones se distribuyen uniformemente. El primero tiene dos, el segundo ocho y el tercero cinco.
Prevalencia en la naturaleza
La fracción de masa de fósforo en la corteza terrestre es 0,08%. No es un elemento químico muy común en la naturaleza. Sin embargo, existe todo un grupo de minerales entre los que se incluye el fósforo. Estas son apatitas, así como fosforitas. El más común del primer grupo es la fluorapatita. Su fórmula química es la siguiente: 3Ca3(PO4)2•CaF2. Se presenta en tonos transparentes, verdes y turquesas. Entre las fosforitas, el fosfato de calcio es el más común y tiene la siguiente fórmula química: Ca3(PO4)2. Además, los compuestos de fósforose encuentran en los tejidos de varios organismos vivos.
El papel del fósforo y sus compuestos en la naturaleza y el cuerpo
Este elemento químico es muy importante para el funcionamiento normal de casi todos los órganos y sus sistemas. En primer lugar, sin él, el buen funcionamiento de los riñones es imposible. Este elemento participa en los procesos metabólicos del cuerpo. También promueve la rápida regeneración de los tejidos. Sin él, algunas vitaminas simplemente no se pueden activar para beneficiar al cuerpo, por lo que a menudo se agrega fósforo a casi todas las preparaciones de vitaminas como un componente adicional. Además, es uno de los elementos químicos que aseguran el normal funcionamiento del corazón. Él, además de todo lo anterior, está involucrado en el proceso de división celular, por lo que la vida en la Tierra es imposible sin este microelemento.
La regulación del equilibrio agua-sal es otra función que realizan en el organismo los compuestos del no metal considerados en este artículo. Además, es uno de los principales componentes del tejido óseo y muscular. Un gran porcentaje también se encuentra en los dientes. Entre otras cosas, también vale la pena señalar que el fósforo está involucrado en garantizar el funcionamiento normal del sistema nervioso. Los síntomas de una deficiencia en el cuerpo del oligoelemento en cuestión son los siguientes: aumento de la fatiga, baja eficiencia, alteraciones en el funcionamiento del sistema nervioso (neurosis, histeria, etc.), resfriados demasiado frecuentes, agotamiento del músculo cardíaco, dolor en los huesos y músculos, muy poco apetito. Para evitar un fenómeno como la f alta de fósforo en el cuerpo, debe saberqué alimentos lo contienen.
En primer lugar, el pescado debe destacarse entre los alimentos ricos en el elemento químico considerado. Se observa una concentración particularmente alta de fósforo en especies como el esturión, la caballa, el jurel, el atún, la sardina, el capelán, el abadejo y el eperlano. Además, el oligoelemento discutido en este artículo se encuentra en la carne de cangrejo, camarones, así como en productos lácteos como requesón, queso procesado y queso.
Conclusiones
El fósforo, aunque no es un elemento químico muy común en el planeta, tiene una gran importancia tanto desde el punto de vista industrial como biológico. Él y sus compuestos, en particular, el hidróxido de fósforo, se utilizan en la fabricación de diversos tipos de productos. El artículo también describe las propiedades del hidróxido de fósforo (ácido fosfórico) y las características de su interacción con metales, bases y sales.
