FOSFOR - structura, proprietati, intrebuintari

Structura fosforului :

Simbolul fosforului este : P ; Z=15 ; Masa atomica : 30,974

Pe baza interpretarii mechanic-cautice a datelor microscopice, atomul neutru de fosfor are urmatoarea configuratie electronica 1s²2s²2p⁶3s²3p³. Se cunosc doua forme alotropice extreme ale  fosforului: fosforul alb si fosforul negru si, intre acestea, formele intermediare fosforul violet, fosforul rosu si fosforul rosu deschis. Forma cea mai saraca in energie, deci cea mai stabila, este fosforul negru. Intre diferitele forme alotropice ale fosforului nu exista puncte de transformare reversibila (ca la sulf) ; raportul dintre ele este deci cel al monotropiei.

Istoria fosforului :

Fosforul a fost descoperit accidental de catre alchimistul din Hamburg Hennig Brad, in anul 1669, care cauta sa extraga piatra filozofala din urina. Distiland urina intr-o retorta si calculand rezidul in absenta aerului, cu nisip, el a obtinut un produs alb care lumina la intuneric sip e care l-a numit ,,foc rece". Acest procedeu secret a fost redescoperit de Kunckel in Germania si K.W. Scheele (1777 Ei au recunoscut prezenta nemetalului in oasele animalelor. Aceasta metoda care a fost instituita de el a fost preluata de L.N. Vanquelin.

Stare naturala :

Fosforul nu exista liber in natura datorita afinitatii sale pentru oxigen dar exista un numar mare de fosfati. Fosforul considerat inainte ca un difosfat tricalcic, Ca₃(PO₄)₂ este un amestec de hidrohil-apatita Ca₃(PO₄)₂ * Ca(PO)₂ si carbonato-apatita. Are culoarea cenusie, galbuie sau uneori neagra care indica prezenta substantelor bituminoase Cel mai important mineral fiind apatita. Exista un numar foarte mare de zacaminte fosfatice calcaroase in Suedia , Norvegia , Australia , Ungaria , Belgia , Franta , Spania, U.R.S.S ,

S.U.A , Peru , Algeria , Tunisia, Maroc si Oceania. Fosfatii naturali se clasifica in 3 categorii : fosforiti adica fosfati impuri de origine minerala, de compozitie apropiata de a apatitei, guoanoul, care provine din putrefactiile dejectiilor si a cadavrelor pasarilor marine care contin fosfat de calciu , de magneziu si acid oxalic si caprolitele de origine animala provenite din excrementele unor reptile. Recoltele successive saracacesc solul. Din pacate fosforul trece la animale si la om. Acidul fosforic se gaseste in roci in cantitate mica. In cuptoarele inalte fosforul pus in libertate modifica proprietatile produselor.

Prepararea fosforului :

Fosforul se obtine numai industrial din oasele animalelor sau din fosfati minerali. Procesul K.W. Scheele sau a lui J.Pelletier : prin acest process al chimistilor francezi se poate distinge oseina avand oasele la rosu viu. Cenusa amestecata cu apa se trateaza cu acid sulfuric. Lichidul care se evaporeaza la consistenta siropoasa este amestecata cu carabine si calciu moderat pentru a transforma difosfatul tetrahidracalcic in dimentafosfat de calciu care este redus la rosu. Distilarea fosforului incepe la 750⁰ si se termina la 1200⁰C iar vaporii care se obtin se condenseaza in apa.

Proprietati fizice :

Fosforul in stare solida este incolor , transparent, acid si moale. Prin sublimare din solutii de sulfura de carbon fosforul se depune in stare cristalina. Fosforul este aproape insolubil in apa si alcool si putin solubil in glicerina, acid acetic, mai solubil in eter si foarte solubil in disulfura de carbon. Cu razele X s-a confirmat faptul ca la temperatura obisnuita el cristalizeaza in sistemul cubic. Fosforul alb se topeste intre44 si 44,2⁰C iar densitatea lichidului fiind de 1,745 la 44⁰ si 1,485⁰ la temperatura de fierbere. La temperatura camerei , presiunea de vapori este mare, motiv pentru care poate fi usor distilat la 100⁰C cu vapori de apa.

Proprietati chimice :

Reactia fosforului cu metalele si nemetalele conduce la patru tipuri de compusi: 1. Fosfine volatile. Acestea sunt compusi de tip molecular. 2. Fosfine ionice. Acest tip de fosfine se formeaza cu metalele alkaline, alcalino-pamantoase. 3. Fosfine covalente. 4. Fosfine de tip metallic. Acesta prezinta duritate, luciu metalic, insolubil in apa, conductibilitate electrica. Fosforul alb reactoneaza cu aproape toate nemetalele. Deoarece se oxideaza foarte usor, fosforul se taie la apa. Fosforul arde in oxygen lent sau aprinzandu-se la circa 45⁰C. In exces de fosfor se formeaza pentaoxide de difosfor. Fosforul alb se combina lent cu sulful la temperatura ordinara, violent de cald si explozibil la temperatura mai inalta. Fosforul alb se combina cu majoritatea metalelor. Incalzit pe o placa de platina o strapunge din cauza formarii unor fosfuri solubile. Aurul si argintul absorb vaporii de fosfor sub punctul lor de topire si ii cedeazala racier producand fenomenul rosaj la solidificare.

O bagheta de fosfor alb introdusa intr-o solutie de sulfat de cupru , acopera rapid cu un strat rosu de cupru metalic. Fosforul reduce o solutie de azotat de argint. Cu acidul clorhidric la 200⁰C formeaza , in tub uscat hidrogenul fosforat de azotat de argint. Cu acidul clorhidric la 200⁰C formeaza, in tub uscat hidrogenul fosforat iar cu acizii bronhidrici si iodhidrici, saruri de fosfoniu.

Utilizari :

Fosforul se utilizeaza la fabricarea chibriturilor, a caror introducere, catre mijlocul secolului trecut, a reprezentat un mare progres fata de metodele mai vechi de aprins focul. Primele chibrituri contineau in gamalia lor fosfor alb si se aprindeau prin frecare pe orice suprafata aspra. Acestea au fost parasite din cauza toxicitatii  lor si inlocuite cu asa- numitele "chibrituri suedeze". Gamalia acestora, continand clorat de potasiu si sulfura de antimoniu, usor inflamabile, se aprinde numai prin frecare pe o pasta continand fosfor rosu.

Pentru asigurarea cresterii si dezvoltarii plantelor in bune conditii, acestea au nevoie de anumite elemente nutritive, dintre care cele mai importante sunt: fosforul, azotul sipotasiul.

Fosforul are un rol foarte important in procesul de crestere a plantelor, influentand favorabil procesul de fructificare a cerealelor, legumelor, pomilor fructiferi, vitei- de -vie, precum si depunerea zaharurilor in fructe, sfecla si cartofi. Impreuna cu potasiul si calciul fosforul mareste rezistenta plantelor la boli si intemperii, grabeste coacerea fructelor.

In cazul unei cantitati insuficiente de fosfor, plantele se opresc din crestere, frunzele raman mici si se rasucesc, iar semintele nu se mai formeaza.

In fiecare an, odata cu recoltele de legume cereale si fructe, se scot din sol cantitatiinsemnate de azot, fosfor si potasiu. Aceste cantitati le depasesc pe cele care revin in solpe cale naturala. Bilantul nefavorabil impune deci utilizarea ingrasamintelor chimice. Ingrasamintele chimice pe baza de fosfor sunt minerale simple si compuse. Ingrasaminte minerale simple: superfosfatul simplu si concentrat (pulbere rosiatica), faina lui Thomas (pulbere cenusie); si minerale compuse: fosfatii acizi de potasiu KH₂PO₄ si K₂HPO₄, fosfatii acizi de amoniu NH₄H₂PO₄ si (NH₄)₂HPO₄.

FOSFORUL

GHITA ADRIAN

clasa a 8-a B

BIBLIOGRAFIE

1. Tratat de Negoiu

2. Chimie pentru admitere in facultate vol.2

Prof.dr.doc: Constantin Rebega

Lector.dr: Maria Rebega