Fósforo y sus compuestos. Aplicación práctica de los compuestos de fósforo

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 05:23

Entre los elementos biogénicos, se debe dar un lugar especial al fósforo. De hecho, sin él, la existencia de compuestos tan vitales como, por ejemplo, ATP o fosfolípidos, así como muchas otras sustancias orgánicas, es imposible. Al mismo tiempo, la materia inorgánica de este elemento es muy rica en diversas moléculas. El fósforo y sus compuestos son ampliamente utilizados en la industria, son participantes importantes en los procesos biológicos y se utilizan en diversas ramas de la actividad humana. Por lo tanto, considera qué es este elemento, cuál es su sustancia simple y cuáles son los compuestos más importantes.

Fósforo: características generales del elemento

La posición en la tabla periódica se puede describir en varios puntos.

1. Quinto grupo, subgrupo principal.
2. Tercer pequeño período.
3. Número ordinal - 15.
4. La masa atómica es 30, 974.
5. Configuración electrónica del átomo 1s²2s²2p⁶3s2^3p3.
6. Posibles estados de oxidación de-3 a +5.
7. Símbolo químico - P, pronunciación en fórmulas "pe". El nombre del elemento es fósforo. Nombre en latín Fósforo.

La historia del descubrimiento de este átomo se remonta al lejano siglo XII. Incluso en los registros de los alquimistas había información que indicaba la recepción de una sustancia "luminosa" desconocida. Sin embargo, la fecha oficial de la síntesis y descubrimiento del fósforo fue 1669. El comerciante en bancarrota Brand, en busca de la piedra filosofal, sintetizó accidentalmente una sustancia capaz de emitir un resplandor y arder con una llama cegadora brillante. Lo hizo calcinando repetidamente orina humana.

Después, independientemente uno del otro, este elemento se recibió aproximadamente de la misma manera:

• Yo. Kunkel;
• R. Boyle;
• A. Margrave;
• K. Scheele;
• A. Lavoisier.

Hoy en día, uno de los métodos más populares para la síntesis de esta sustancia es la reducción de los correspondientes minerales que contienen fósforo a altas temperaturas bajo la influencia de monóxido de carbono y sílice. El proceso se lleva a cabo en hornos especiales. El fósforo y sus compuestos son sustancias muy importantes tanto para los seres vivos como para muchas síntesis en la industria química. Por lo tanto, se debe considerar qué es este elemento como sustancia simple y dónde se encuentra en la naturaleza.

Fósforo de sustancia simple

Es difícil nombrar un compuesto específico cuando se trata de fósforo. Esto se debe a los numerososmodificaciones alotrópicas que tiene este elemento. Hay cuatro variedades principales de la sustancia simple fósforo.

1. Blanco. Este es un compuesto cuya fórmula es Р₄. Es una sustancia blanca volátil con un fuerte olor desagradable a ajo. Se enciende espontáneamente en el aire a temperaturas normales. Arde con una luz verde pálido luminosa. Muy venenoso y potencialmente mortal. La actividad química es extremadamente alta, por lo que se obtiene y almacena bajo una capa de agua purificada. Esto es posible debido a la escasa solubilidad en disolventes polares. El disulfuro de carbono y las sustancias orgánicas son las más adecuadas para este fósforo blanco. Cuando se calienta, es capaz de transformarse en la siguiente forma alotrópica: fósforo rojo. Al condensar y enfriar los vapores, es capaz de formar capas. Aceitoso al tacto, suave, fácil de cortar con un cuchillo, blanco (ligeramente amarillento). Punto de fusión 44⁰C. Debido a su actividad química se utiliza en síntesis. Pero debido a su toxicidad, no tiene una amplia aplicación industrial.
2. Amarillo. Es una forma pobremente purificada de fósforo blanco. Es aún más venenoso, también huele desagradablemente a ajo. Se enciende y quema con una llama verde brillante y luminosa. Estos cristales amarillos o marrones no se disuelven en agua en absoluto; cuando están completamente oxidados, emiten bocanadas de humo blanco con la composición P₄O₁₀.
3. El fósforo rojo y sus compuestos son la modificación más común y más utilizada de esta sustancia en la industria. Masa pastosa de color rojo, que al aumentar la presión puedepasar a la forma de cristales violetas, es químicamente inactivo. Es un polímero que solo puede disolverse en ciertos metales y nada más. A una temperatura de 250⁰С, se sublima y se convierte en una modificación blanca. No es tan tóxico como las formas anteriores. Sin embargo, la exposición prolongada al cuerpo es tóxica. Se utiliza para aplicar una capa incendiaria a las cajas de fósforos. Esto se explica por el hecho de que no puede encenderse espontáneamente, sino que explota (se enciende) durante la denotación y la fricción.
4. Negro. Según datos externos, es muy similar al grafito, también es grasoso al tacto. Es un semiconductor eléctrico. Cristales oscuros, brillantes, que no son capaces de disolverse en ningún disolvente. Para que se incendie, se necesitan temperaturas muy altas y un calentamiento previo.

También es interesante la forma de fósforo recientemente descubierta: metálica. Es un conductor y tiene una red cristalina cúbica.

Propiedades químicas

Las propiedades químicas del fósforo dependen de la forma en que se encuentre. Como se mencionó anteriormente, la modificación amarilla y blanca más activa. En general, el fósforo puede interactuar con:

• metales, que forman fosfuros y actúan como agentes oxidantes;
• no metales, que actúan como agente reductor y forman compuestos volátiles y no volátiles de diversas clases;
• agentes oxidantes fuertes, convirtiéndose en ácido fosfórico;
• con álcalis cáusticos concentrados por tipodesproporción;
• con agua a muy alta temperatura;
• con oxígeno para formar varios óxidos.

Las propiedades químicas del fósforo son similares a las del nitrógeno. Después de todo, él es parte del grupo pnictogen. Sin embargo, la actividad es varios órdenes de magnitud mayor debido a la variedad de modificaciones alotrópicas.

Estar en la naturaleza

Como nutriente, el fósforo es muy abundante. Su porcentaje en la corteza terrestre es del 0,09%. Este es un indicador bastante grande. ¿Dónde se encuentra este átomo en la naturaleza? Hay varios lugares principales para nombrar:

• parte verde de las plantas, sus semillas y frutos;
• tejidos animales (músculos, huesos, esm alte dental, muchos compuestos orgánicos importantes);
• corteza;
• suelo;
• rocas y minerales;
• agua de mar.

En este caso, solo podemos hablar de formas relacionadas, pero no de una sustancia simple. Después de todo, es extremadamente activo y esto no le permite ser libre. Entre los minerales más ricos en fósforo se encuentran:

• Inglés;
• fluoraptita;
• svanbergita;
• fosforito y otros.

La importancia biológica de este elemento no se puede subestimar. Después de todo, es parte de compuestos como:

• proteínas;
• fosfolípidos;
• ADN;
• ARN;
• fosfoproteínas;
• enzimas.

Es decir, todos aquellos que son vitales ya partir de los cuales se construye todo el organismo. La ración diaria de un adulto medio es de unos 2 gramos.

Fósforo y sus compuestos

Al ser muy activo, este elemento forma muchas sustancias diferentes. Después de todo, también forma fosfuros y actúa como un agente reductor. Debido a esto, es difícil nombrar un elemento que sea inerte al reaccionar con él. Por lo tanto, las fórmulas de los compuestos de fósforo son extremadamente diversas. Hay varias clases de sustancias en cuya formación participa activamente.

1. Compuestos binarios: óxidos, fosfuros, compuestos de hidrógeno volátil, sulfuro, nitruro y otros. Por ejemplo: P₂O₅, PCL₃, P_2S3_{, PH}3 _{y otros.}
2. Sustancias complejas: sales de todo tipo (medias, ácidas, básicas, dobles, complejas), ácidos. Ejemplo: N₃PO₄, Na₃PO₄, H₄P₂O₆, Ca(H_{2 PO}4₎2_{, (NH}4₎2 HPO₄ y otros.
3. Compuestos orgánicos que contienen oxígeno: proteínas, fosfolípidos, ATP, ADN, ARN y otros.

La mayoría de los tipos de sustancias designados son de gran importancia industrial y biológica. El uso de fósforo y sus compuestos es posible tanto para fines médicos como para la fabricación de artículos domésticos bastante comunes.

Compuestos con metales

Los compuestos binarios de fósforo con metales y no metales menos electronegativos se denominan fosfuros. Estas son sustancias similares a la sal que son extremadamente inestables cuando se exponen a varios agentes. La descomposición rápida (hidrólisis) provoca inclusoagua pura.

Además, bajo la acción de ácidos no concentrados, la sustancia también se descompone en los productos correspondientes. Por ejemplo, si hablamos de la hidrólisis del fosfuro de calcio, los productos serán hidróxido metálico y fosfina:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

Y sometiendo el fosfuro a descomposición bajo la acción de un ácido mineral, obtenemos la correspondiente sal y fosfina:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

En general, el valor de los compuestos en cuestión radica precisamente en el hecho de que, como resultado, se forma un compuesto de hidrógeno de fósforo, cuyas propiedades se considerarán a continuación.

Sustancias volátiles a base de fósforo

Hay dos principales:

• fósforo blanco;
• fosfina.

Ya mencionamos el primero arriba y dimos las características. Dijeron que era humo blanco espeso, altamente venenoso, maloliente y autoinflamable en condiciones normales.

Pero, ¿qué es la fosfina? Esta es la sustancia volátil más común y conocida, que incluye el elemento en cuestión. Es binario, y el segundo participante es hidrógeno. La fórmula del compuesto de hidrógeno del fósforo es pH₃, el nombre es fosfina.

Las propiedades de esta sustancia se pueden describir de la siguiente manera.

1. Gas volátil incoloro.
2. Muy venenoso.
3. Huele a pescado podrido.
4. No interactúa con el agua y se disuelve muy poco en ella. Bien soluble enorgánicos.
5. En condiciones normales, muy reactivo.
6. Se autoinflama en el aire.
7. Producido a partir de la descomposición de fosfuros metálicos.

Otro nombre es fosfano. Las historias de la antigüedad están asociadas con él. Se trata de las "luces errantes" que la gente a veces veía y ve ahora en cementerios y pantanos. Las luces esféricas o en forma de velas que aparecen aquí y allá, dando la impresión de movimiento, se consideraban de mal augurio y las personas supersticiosas les tenían mucho miedo. La causa de este fenómeno, según las opiniones modernas de algunos científicos, puede considerarse la combustión espontánea de la fosfina, que se forma naturalmente durante la descomposición de los residuos orgánicos, tanto vegetales como animales. El gas sale y, en contacto con el oxígeno del aire, se enciende. El color y el tamaño de la llama pueden variar. En la mayoría de los casos, se trata de luces verdosas brillantes.

Obviamente, todos los compuestos de fósforo volátiles son sustancias venenosas que son fáciles de detectar por un fuerte olor desagradable. Este signo ayuda a evitar intoxicaciones y consecuencias desagradables.

Compuestos con no metales

Si el fósforo se comporta como un agente reductor, entonces deberíamos hablar de compuestos binarios con no metales. Muy a menudo, son más electronegativos. Así, podemos distinguir varios tipos de sustancias de este tipo:

• compuesto de fósforo y azufre - sulfuro de fósforo P₂S₃;
• cloruro de fósforo III, V;
• óxidos y anhídridos;
• bromuro y yoduro yotros.

La química del fósforo y sus compuestos es diversa, por lo que es difícil identificar los más importantes. Si hablamos específicamente de las sustancias que se forman a partir de fósforo y no metales, los óxidos y cloruros de diversas composiciones son de la mayor importancia. Se utilizan en síntesis químicas como agentes deshidratantes, catalizadores, etc.

Entonces, uno de los agentes secantes más poderosos es el óxido de fósforo más alto: P₂O₅. Atrae el agua con tanta fuerza que al entrar en contacto directo con ella, se produce una reacción violenta acompañada de un fuerte ruido. La sustancia en sí es una masa blanca como la nieve, más cercana a amorfa en su estado de agregación.

Compuestos orgánicos oxigenados con fósforo

Se sabe que la química orgánica supera con creces a la química inorgánica en cuanto al número de compuestos. Esto se explica por el fenómeno de la isomería y la capacidad de los átomos de carbono para formar cadenas de átomos de varias estructuras, cerrándose entre sí. Naturalmente, existe un cierto orden, es decir, una clasificación, a la que está sujeta toda la química orgánica. Las clases de conexión son diferentes, sin embargo, nos interesa una específica, directamente relacionada con el elemento en cuestión. Estos son compuestos que contienen oxígeno con fósforo. Estos incluyen:

• coenzimas - NADP, ATP, FMN, fosfato de piridoxal y otros;
• proteínas;
• ácidos nucleicos, ya que el residuo de ácido fosfórico es parte del nucleótido;
• fosfolípidos y fosfoproteínas;
• enzimas y catalizadores.

Tipo de ion en el queel fósforo está involucrado en la formación de una molécula de estos compuestos, la siguiente es PO₄^3-, es decir, es un residuo ácido de ácido fosfórico. Está presente en algunas proteínas como un átomo libre o un ion simple.

Para el normal funcionamiento de todo organismo vivo, este elemento y los compuestos orgánicos formados por él son sumamente importantes y necesarios. De hecho, sin moléculas de proteína, es imposible construir una sola parte estructural del cuerpo. Y el ADN y el ARN son los principales portadores y transmisores de la información hereditaria. En general, todas las conexiones deben estar presentes sin f alta.

Uso de fósforo en la industria

El uso del fósforo y sus compuestos en la industria se puede caracterizar en varios puntos.

1. Utilizado en la fabricación de fósforos, compuestos explosivos, bombas incendiarias, algunos combustibles, lubricantes.
2. Como absorbente de gas y en la fabricación de lámparas incandescentes.
3. Para proteger los metales de la corrosión.
4. En la agricultura como fertilizante del suelo.
5. Como suavizante de agua.
6. En síntesis químicas en la producción de diversas sustancias.

El papel en los organismos vivos se reduce a la participación en la formación del esm alte dental y los huesos. Participación en las reacciones de ana y catabolismo, así como el mantenimiento de la amortiguación del medio interno de la célula y fluidos biológicos. Es la base en la síntesis de ADN, ARN, fosfolípidos.