Фосфор

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

1. Фосфор және оның қасиеттері

2. Фосфор қышқылы, қасиеттері

3. Термиалық фосфор қышқылы

Фосфор және оның қасиеттері

Фосфор бірнеше модификациялық түрде болады. Негізгісі ақ (α, β), қара және күлгін. Табиғи фосфаттардан электрдің көмегімен алынатын ақ фосфор - улы, ауада өздігінен тұтанады. Рентгенді аморфты масса түріндегі шаң тәрізді фосфор, қара-қоңыр, әлсіз зат, тығыздығы-2, 26г/см ³ . Ақ фосфордың тығыздығы-1, 8г/см ³ ; 44, 1ºC-та балқиды; 280, 5ºC-та қайнайды; балқу жылуы-0, 156 ккал/г. атом; булану жылуы - 4 ккал/г. атом; жылу сыйымдылығы-25ºC-та 5, 53 ккал/моль·град; -77ºC-тан температура төмендегенде α модифика-циялы ақ фосфор β модификациялы фосфорға айналады. Сұйық және бу тәрізді күйінде 800ºC-та Р ₄ болады. Осы температура жоғарылағанда 2 атомға ыдырайды. 100ºC-та балқыған фосфор тығыздығы 1, 7г/см ³ _, ал қайнау температурасында 1, 5г/см ³ . Ақ фос-фордың өзіне тән иісі бар, қараңғыда жанады, суда ерімейді. Күкірт көміртегісінде, бензолда, толуолда және т. б. жақсы ериді. Жарықтың әсерінен сары-қоңыр түске боялады. Сондықтан техни-када сары фосфор деп аталады. Ауаның қатысуынсыз 270-300ºC-та қыздырғанда ақ фосфор қызыл фосфорға айналады. Ақ фосфор ауада өздігінен жануына байланысты оны суда сақтайды. Фосфорды өртегенде 5 тотықты фосфор ангидриді Р ₂ О ₅ п. б. Фосфордың оттегімен әрекеттесуі кезіндегі реакция жылуы 360 ккал/г·моль. Номерлық жылу сыйымдылығы 24, 1ккал/моль·град. Фосфор ангидриді қалыпты жағдайда ақ кристалданған зат. Ол гидроскопиялық 359ºC-та қайнайды. Фосфор ангидридінің буы димерленеді Р ₄ О ₁₀ . Фосфор ангидриді бірнеше модификация-ланады: ұшатын Р ₄ О ₁₀ құрылымды димері, ұшпайтын координа-циялық құрылымды. Модификацияның түрлемдері тығыздығы-2, 28-3, 05 г/см ³ . Фосфор қышқылының гидратациялану кезінде фосфор қышқылы түзіледі:

1. Фосфор ангидриді тетраметафосфор қышқылы ( Н ₄ Р ₄ О ₁₃ )

2. Тетраполифосфор қышқылы ( Н ₆ Р ₄ О ₁₃ )

3. Ортофосфор ( Н ₃ РО ₄ ) және триполифосфор ( Н ₅ Р ₃ О ₁₀ ) қышқылдары түзіледі.

Триполифосфор қышқылы ары қарай гидратациялану нәтижесінде Н ₃ РО ₄ ортофосфор қышқылын бөле отырып пирофосфор қышқылына ( Н ₄ Р ₂ О ₇ ) өтеді. Бұл сумен әрекеттесіп ортофосфор қышқылын береді. Яғни фосфор ангидриді гидратациялау кезіндегі соңғы өнім болып табылады. 284ºC-тан бастап ортофосфор қышқылы дигидратациялау басталады. Бұлар пирофосфор қышқылына және метафосфорға ( НРО ₃ ) айналады. Р ₂ О ₅ метафосфор қышқылы аралық өнім болып табылады. Фосфорды фосфор қышқылдарын алуда қолданылады. Сонымен қатар таза фосфорды электроникадан жартылай өткізгіштер жасау үшін: бор, алюминий және сирек металдардың фосфориттер алуда қолданылады. Қызыл фосфорды сіріңке өндірісінде қолданылады. Одан басқа дәнекерлеу құралдарын алу үшін алюминий және мыс фосфориттерін қолданылады. Фосфор ангидриді фосфор қышқы-лын алудағы жартылай өнімнен басқа кептіруге арналған құралдар ретінде пайдаланады. Фосфор ангидридінен термиялық әдіс арқылы алынған фосфор қышқылын 100%-ды Р ₂ О ₅ түрінде алады. Бұл алынған қышқыл фосфат алудағы фосфор қышқылды тұздар алуда және шоғырланған тыңайтқыштар алуда пайдаланады. Сонымен қатар термиялық фосфор қышқылын тағам, қант, керамика, шыны, текстиль т. б. Өндірістік салаларда қолданылады. Тағамдық өндірістерде: ішімдіктерге қышқылдық дәм беру үшін, қант рафинатты өндірісте қантты сироптардан тазалау үшін пайдала-нады. Тағамдық өндірісте қолданған фосфор қышқылындағы фосфордың адамға маңызды. Бұдан басқа тіс цементтен, фосфатты цементтен алуда пайдаланыды.

Ортофосфаттар три және динатрийфосфаттар суды жұмсарту үшін жылу қазандықтарында қолданылады, формацевтика, фото-графия, өндірістерінде қолданылады.

Фосфордан фосфор қышқылын алудың ілімдік негізі және технологиясы.

Фосфорды алу үшін шикізат ретінде Са ₃ ( РО ₄ ) ₂ пайдаланылады.

Са ₃ ( РО ₄ ) ₂ - нан фосфорды алу көміртегімен тотықсыздану арқылы жүзеге асады:

Са ₃ ( РО ₄ ) ₂ + 5С = Р ₂ + 5СО + 3СаО

Реакция 1100ºC-тан басталып 1400ºC-та анықталады. Көміртегі мөлшерінің көбеюіне байланысты Са ₃ ( РО ₄ ) ₂ тотықсыздануы өседі. Жоғары температурада 1500-1550ºC-та көміртегінің артық мөлшері әсері онша байқалынбайды, көміртегінің табиғаты көп әсер етеді. Графиттің кристалдары майда болған сайын оның химиялық белсенділігі жоғары болады. Көміртегі материалдарының тотықсыздандыру қабілеттілігіне байланысты мұнайлы кокс, графит, антрацит, металлургиялық кокс, ағашты көмір. Фосфорды алу үшін шихтаға флюс ретінде кремнезем қосады.

Са ₃ ( РО ₄ ) ₂ + 2SiО ₂ = Р ₂ + 5СО + Са ₃ Si ₂ О ₇

Бұдан басқа кремнеземмен бірге алюминий силикатын қолда-нылады.

Са ₃ ( РО ₄ ) ₂ + 3Аl ₂ О ₃ = Р ₂ + 5СО + 3( Аl ₂ О ₃ СаО)

Реакцияға кренеземнің қатысуы температураны төмендетуге алып келеді. 1000ºС шамасында болады.

Қолданылуы. Қызыл фосфор сіріңке өндірісінде, пиротехникада және фосфор кышкылын алуға пайдаланылады. Фосфор ауыл- шаруашылык зиянкестерімен күресу үшін кажет улы химикаттар алу үшін қолданылады.

Фосфордың ақ және қызыл түрөзгерісі бар. Ақ фосфор химиялық белсенді болып келеді. Сондықтан ақ фосфорды қараңғыда су астында сақтайды. Ақ фосфорды ауасыз ортада қыздырса, қызыл фосфор алынады. Қызыл фосфор сіріңке өндіруде, пиротехникада қолданылады. Фосфор жай және күрделі заттармен өрекеттеседі. Қазақстанда фосфор шикізатының қоры Жамбыл (Қаратау) және Ақтөбе (Шилісай) облыстарында бар.

Фосфор сіріңке және улы химикаттар өндірісінде пайдаланылады.

Ақ, қызыл фосфор Н ₃ РО ₄ алуда, жанғыш қоспалар дайындау үшін қолданылады.

P+5HNО ₃ конц = Н ₃ РО ₄ +5NО ₂ ↑ +Н ₂ О

Фосфаттан фосфор алу.

1 сатылы тотықтыру кезінде фосфордан басқа көмертегі тотығы да тотығады.

Р ₄ + 10СО + 10О ₂ = Р ₄ О ₁₀ + 10СО ₂

Жоғары температурадағы газды сумен әрекеттестіру нәти-жесінде 800 мың градус аралығында метафосфор қышқылы п. б. Яғни,

Р ₄ О ₁₀ + 2Н ₂ О = 4НРО ₃

Соңынан гидратациялану нәтижесінде тұман тәрізді орто-фосфор қышқылы п. б. Яғни,

НРО ₃ + Н ₂ О = Н ₃ РО ₄

Фосфордың басқа төменгі тотықтары сумен әрекеттесу кезінде фосфорлы және фосфорлық қышқылдардың түзілуін болдырмас үшін ауаны 2 есе артық алады. Ауа мен судың түрлі мөлшерінің және де температураның өзгеруіне байланысты суперфосфор қышқылын алуға болады. Бұл кезде платина, паладий, титан, және т. б. катализаторларды қолдану арқылы жетуге болады. Мысалы, 500-800ºС арасында үрдісті жүргізу арқылы сутегіні де алуға болады:

Р ₄ + 10Н ₂ О = Р ₄ О ₁₀ + 10Н ₂

Ол кезде су буының фосфорға қатынасы18/1

Табиғатта кездесуі: Табиғатта фосфор тау жыныстары мен минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте кальций фосфаты Са ₃ (РO ₄ ) ₂ түрінде болады. Қазақстанда Жамбыл облысындағы Қаратау маңында фосфорит кенінің мол коры бар екені 1935 жылдан белгілі. Қазір Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты" жүмыс істейді. Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т. б. ) игеру жоспарланып отыр. Осы кен орындары негізінде фосфорды өңдейтін зауыттар Таразда, Шымкентте және Ақтөбеде бар. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде, қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың сүйегінде 600 г, ет ұлпасында 56 г, жүйке жүйесінде 5 г-ға дейін фосфор болады. Барлық сүтқоректілердің сүйегі құрамында фосфор Са ₃ (РO ₄ ) ₂ немесе ЗСа ₃ (РO ₄ ) ₂ •СаСO ₃ •Н ₂ O түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу процестеріне қатысады.

Қолданылуы: Қызыл фосфор сіріңке өндірісінде, пиротехникада және фосфор кышкылын алуға пайдаланылады. Фосфор ауыл- шаруашылык зиянкестерімен күресу үшін кажет улы химикаттар алу үшін қолданылады.

Фосфор сіріңке және улы химикаттар өндірісінде пайдаланылады.

Ақ, қызыл фосфор Н ₃ РО ₄ алуда, жанғыш қоспалар дайындау үшін қолданылады.

P+5HNО ₃ конц = Н ₃ РО ₄ +5NО ₂ ↑ +Н ₂ О

Химиялық қасиеттері:

2Р + ЗСl2= 2РСl3галогендермен галогенидтер береді
2Р + 3S = P2S3күкіртпен сульфид түзеді
ЗСа + 2Р = Са3Р2металмен фосфид түзеді

Фосфор өзінің аталуына сәйкес (грекшеден аударғанда “жарық шығарғыш” деген мағынаны білдіреді) ауада оттекпен жарық шығара отырып, қарқынды әрекеттеседі. Осы тәжірибені жасап көрейік. Әуелі шыны қалпақшының тығыны зат жағатын темір қасықшаны өткізеді. Себебі фосфор жанғанда, ақ түтін будақтап, оның оксиді түзіледі. Ол ауада шашылмас үшін қасыққа салынған фосфорды спирт шамы жалынында қыздырып, жана бастағанда шыны қалпақшаға кіргізіп тығындайды. Сонда түзілген фосфор (V) оксиді бірте-бірте төмен қонып, суда ериді. Реакция теңдеуі:

4Р + 5O2= 2Р2O5оттегімен оксид түзеді

Фосфор қышқылының технологиясы. ТФҚ .

Фосфор қышқылының қасиеттері. Фосфор қышқылын қысқаша ортофосфор қышқылы деп аталады( Н ₃ РО ₄ ) . Сусыз фосфор қышқылы түссіз, призмалы кристалды кристалданған болады, 42, 35ºC-та балқиды, ауада жеңіл балқиды, 284ºC-та және 1 атм. қысымда ортофосфор қышқылы дегидратацияланады, яғни пирофосфор (Н ₄ Р ₂ О ₇ ) және метафосфорға ( НРО ₃ ) айналады. Сусыз ортофосфор қышқылы ( Н ₃ РО ₄ ) 72, 4% Р ₂ О ₅ -ті құрайды. Оның термиялық дегидротациясында немесе фосфор ангидридімен әрекеттесу кезінде полифосфорлы қышқыл пайда болады. Яғни Р ₂ О ₅ 72, 4% және әртүрлі фосфор қышқылының орто, пиро(Н4РО7), триполи ( Н ₅ Р ₃ О ₁₀ ), тетраполи ( Н ₆ Р ₄ О ₁₃ ) , мета ( НРО ₃ ), полимета-фосфор қоспаларынан тұрады. Бұл қышқылдардың арасындағы қатынас жалпы шоғырдағы Р ₂ О ₅ құрамына тәуелді. Ал егер полимерлі метафосфор қышқылының мөлшері болатын болса ( НРО3 ) n алу әдісінің уақыт ұзақтығына тәуелді. Бұл метафосфор қышқылының гидратация және дегидратация жағдайына байланысты. Р ₂ О ₅ құрамы қышқылдың 70-80% шоғырын құрайтын болса ( 96-110% Н ₃ РО ₄ ) бұл қышқыл суперфосфор қышқылы деп аталады. Пиро және три-поли 110-114% сәйкесінде Н ₃ РО ₄ -ке тең. Суперфосфор қышқылы 75, 6 % шоғыры, 49% Р2О5 түрінде, 42% пирофосфор түрінде, 8% триполифосфор түрінде, 1% тетраполифосфор қышқылы түрінде болады. Суперфосфор қышқылын гидратациялағанда, яғни сұйы-тылғанда ортофосфор қышқылына дейін сұйылтады. Суперфосфор қышқылының тығыздығы 1, 92-2 г/см³ аралығында. Ол өте жоғары тұтқырлыққа ие. 66ºC-та 400 мың сантипуазға тең (с. п. ) және металдармен балқымаларға белсенділігі төмен ортофосфор қышқылымен салыстырғанда фосфор қышқылының сулы ортада ионизациялануы жоғары.

Химиялық қасиеттері:

Фосфор қышқылы тотықтырғыш қасиет көрсетпейді, қышқылдарға тән барлық реакцияларға түседі.

1) активті металдармен сутек бөле әрекеттеседі:

2Н ₃ РО ₄ + ЗСа = Са ₃ (РО ₄ ) ₂ + ЗН ₂ ↑

2) негіздік оксидтермен тұз бен су түзеді:

2Н ₃ РО ₄ + 3MgO = Mg ₃ (PО ₄ ) ₂ + ЗН ₂ О

3) негіздермен тұз бен су түзе әрекеттеседі:

Н ₃ РО ₄ + 3NaOH = Na ₃ PО ₄ + 3H ₂ О

4) әлсіз қышқылдардың тұздарымен әрекеттеседі;

2H ₃ PО ₄ + 3Na ₂ S = 2Na ₃ PО ₄ + 3H ₂ S↑

жаңа тұз және жаңа қышқыл түзеді.

Фосфор қышқылының қалдығына (РО ₄ ^3- ) сапалық реакция жасау үшін күміс ионы (Ag ⁺ ) қолданылады.

Н ₃ РО ₄ + 3AgNО ₃ = Ag ₃ PО ₄ ↓+ 3HNО ₃

(РО ₄ ^3- + 3Ag ⁺ → Ag ₃ PО ₄ ↓

Фосфор қышқылының қолданылуы.

Фосфор қышқылын көбінше тыңайтқыштар, фосфор құрамды тұздар, минералды күрделі тыңайтқыштар және т. б. салаларда қолданылады. Тыңайтқыштар алуда көбінше экстракциялық фосфор қышқылын пайдаланыламыз. Себебі термиялық фосфор қышқылы таза және қымбат, ал экстракциялық фосфор қышқылы арзанырақ. Апатиттен күкірт қышқылын негізінен алынған экстракциялық фосфор қышқылының 25-32 % Р2О5 ; 0, 5-1 % Fe2O3 ; 0, 2-0, 4% Al2O3 ; 1, 5-1, 8 % F ; 1, 8-2, 8 % SO3 ; 0, 1-1% Fe2O3 құрайды.

Полугидратты тәсілмен ( СаSO4·0, 5Н2О ) алғанда Са шоғырлан-ған экстракциялық фосфор қышқылын алуға болады. Бұл 47-48 % Р2О5 ; 0, 9-1 %-ға дейін R2О3, 0, 2-0, 4% SO4 ; 0, 7-0, 8% F ; 0, 1-0, 2% СаО құралған. Бұл қышқылдарды жемдік фосфаттар мен тыңайтқыштар алуда көп қолданады.

Фосфор өндірісінің шикізаты ретінде фосфорит және апатит кендері қолданылады. Апатит дегеніміз жалпы формуласы Me ₁₀ X ₆ O ₂₄ Z ₂ , мұндағы Me - Ca, Mg, Sr, Ba, Mn, Na; X - P, Si, C; Z - F, Cl, OH болатын кенді айтамыз. Кең тарағаны фторапатитCa ₁₀ P ₆ O ₂₄ F ₂ немесеCa ₅ P ₃ O ₁₂ F. Фторапатит - гидроксилапатит - карбонатапапатит сияқты үздіксіз изоморфтары белгілі: Ca ₁₀ P ₆ O ₂₄ F ₂ - Ca ₁₀ P ₆ O ₂₄ (OH) ₂ - Ca ₁₀ P ₅ CO ₂₃ (OH) ₃ .

Фосфор қышқылын термиялық жолмен алу әдісі. Процестің физика-химиялық негізі. Технологиялық схемасы және оны жаңашаландыру перспективалары

Фосфор өнідісі үшін аппатитті және фосфоритті рудалар қолданылады. Фтораппатит гидроксилапатит карбонатапатит Ca ₁₀ P ₆ O ₂₄ F ₂ - Ca ₁₀ P ₆ O ₂₄ (OH) ₂ - Ca ₁₀ P ₅ CO ₂₃ (OH) ₃ . сияқты изоморфты қосылыстарының қатары кең тараған.

Фосфориттер осы қосылыстадан тұратын майдакристалды тұнбалы өнімдерден тұрады. Аппатитті минералдардан басқа фосфориттер карбонаттардан, кварцтардан, алюменаттар мен силикоалюменаттардан, пирит, гипс, және органикалық заттардан тұрады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.