Fosfor. Fosforli o’G’itlar

FOSFOR. FOSFORLI O’G’ITLAR.
Fosfor keng tarqalgan element, yer sharini 0,04 % ni tashkil qiladi. Oson oksidlangani uchun tabiatda erkin holda uchramaydi.
Tabiatda appatit minerali 3Ca₃(PO₄)₂·CaF₂ yoki CaCl₂ va fosforitlar Ca₃(PO₄)₂ va har xil qo’shimchalar bo’ladi.
Fosforitlar va appatitlar fosforli mineral o’g’itlar olishda o’g’it sifatida ishlatiladi. Appatitlarning katta miqdorda Kola yarim orolida, Ural, Podmoskovyeda bor.
Fosfor tirik organizm uchun kerakli element: kon, miya, nerv sistemasi to’qimalarida bo’ladi. Ko’p miqdorda fosfor Ca₃(PO₄)₂ holida hayvonlar suyagida bo’ladi. Suyak ekilsa uning tarkibidagi hamma organik moddalar yonadi, qolgan modda Ca₃(PO₄)₂ bo’ladi. Odam organizmida fosforning umumiy miqdori 4,0 % ga boradi.
Birinchi marta erkin fosfor 1669 yilda gamburglik alximik Brand tomonidan olingan.
Hozirgi paytda kalsiy fosfatdan olinadi. Buning uchun kalsiy fosfat qum, ko’mir bilan havo kirmaydigan joyda elektr pechlarida qizdiriladi.
Ketayotgan prosessni tasavvur qilish uchun kalsiy fosfat:
3CaO·P₂O₅·3SiO₂ = 3CaSiO₃ + P₂O₅
P₂O₅ + 5C = 2P + 5CO
Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C = 3CaSiO₃ + 5CO + 2P↑
P⁺⁵+5e → P⁰ │ 2
C⁰ -2e → C⁺² │ 5
Ajralib chiqayotgan fosfor bug’lari suv bug’lari bilan ushlanadi.
Fizik xossalari: Fosfor elektronlar soniga ko’ra azotning analogi hisoblaniladi.
P 3s²3p⁵3d⁰ N 2s²2p³
Lekin fosfor 3-davr elementi, 3d orbitallari valent elektron rolini o’ynaydi.
Fosfor uchun sp³d², sp³d¹, sp³ gibridlanish xarakterli.
Fosforni maksimal koordinatsion soni 6 ga teng. 11 allotropik modifikatsiyasi bor.
Fosfor atomlari ikki atomli P₂, to’rt atomli yoki polimer P2 bo’lishi mumkin.
P₂ molekulasi 1000ºC dan yuqorida mavjud. Molekuladagi P₂ bog’lanish energiyasi juda katta (450 kJ/mol), uning atomlarining parchalanishi 2000ºC sodir bo’ladi.
Suyuq erigan holda, hamda 1000ºC dan pastda P₄ molekulalari barqaror, u tetraedr konfiguratsiyasiga ega. Fosfor bug’larini kondensatsiyasida oq fosfor hosil bo’ladi (H=1,8 g/sm³). U molekulyar kristall panjaraga ega, Kristall panjara uchlarida P₄ turadi.
Oq fosfor - oq amorf modda. U oson suyuqlanadi. T_pl = 44ºC, T_k=275ºC, uchuvchan CS₂ va boshqa organik erituvchilarda eriydi. Oq fosfor juda zaharli (O”ldirish dozasi 0,1g).
Suv ostida saqlansa sarg’ayib qoladi. Fosforning hidi chesnokka o’xshaydi.
P₄ molekulasida bog’lar oson uziladi (200 kJ/mol). Shuning uchun oq fosfor ximiyaviy aktiv, u turaverib polimer modifikatsiyaga o’tadi.
Polimer modifikatsiyalardan eng barqarori qizil va qora fosfor. Tashqi ko’rinishi jihatidan qora fosfor (d=2,7g/sm³) grafitga o’xshaydi, uni oq fosfordan 200ºC va 1200 atm. bosimda olish mumkin.
P_oq→ P_qora H=-42 kJ/mol
Qizil fosforni bir qancha modifikatsiyalari bor. Ularning strukturasi hali to’la aniqlanmagan. Ular polimer moddalar, o’zaro piramidal bog’langan.
Olinish usuliga qarab qizil fosfor har xil xossaga ega. Masalan, uning zichligi 2,0-2,4 g/sm³, T_suyukl = 585-600ºC orasida rangi to’q jigardan qizil, binafshaga o’zgaradi.
P qizil eritmaga o’tkazilishi uchun polimer molekulasidagi bog’larni uzish kerak. Shuning uchun polimer modifikatsiyalar hech qanaqa erituvchilarda erimaydi va yuqori suyuqlanish temperaturasiga ega. Shuning uchun P bug’larini kondensatsiya qilganda qizil emas, oq modifikatsiya hosil bo’ladi.
P qizil, P qora ximiyaviy jihatdan ancha barqaror.
Agar oq fosfor havoda o’z-o’zidan 50ºC alangalansa, qizil fosfor 250ºC, qora fosfor 400ºC alangalanadi. Oq fosfordagi farqli polimer modifikatsiyalar zaharli emas.
Fosfidlar: yuqori temperaturada P hamma metallarni fosfidlargacha oksidlaydi.
S-elementlar II fosfidlari Me₃P₂ ion kovalent birikmalar deb qaralishi mumkin, ular tuzlariga o’xshash, suvda oson parchalanadi.
3Mg+2P=Mg₃P₂
P qaytariladi.
d-elementlar fosfidlari kul rang yoki qora rangga ega (MP, MP₂, MP₃). Ular metallarga xos yaltiroqligiga, elektr o’tkazuvchanligiga ega. Fosfidlarning ba'zi tiplari ximiyaviy ham aktiv.
Kovalent fosfidlarga H₃P (fosfin) kiradi. Vodorod bilan fosfor deyarli reaksiyaga kirishmaydi. Fosfin bilvosita usul bilan olinadi (Ishqoriy muhitlarda).
Ca₃P₂ + 6H₂O = 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
^{Fosfid kalsiy}
5P + 3H₂O + 6KOH = 3KH₂PO₃ + 2PH₃
PH₄J + KOH = PH₃ + KJ + H₂O
Ximiyaviy xossalari jihatidan PH₃ ammiakka o’xshaydi. Lekin ammiakka nisbatan kuchli qaytaruvchi.
Qizdirilganda 2PH₃ = 2P + 3H₂
Suvdagi eritmada dissotsiatsiyaga uchramaydi, lekin kumush, simob, mis tuzlari bilan cho’kmaga tushadi.
3CuSO₄ + 2PH₃ = Cu₃P₂ + 3H₂SO₄
Havoda 150ºC gacha qizdirilsa, yonadi va fosfat angidridga aylanadi:
2PH₃ + 4O₂ = P₂O₅ + 3H₂O
Kuchli oksidlovchi (K₂CrO₇, KMnO₄) ta'sirida PH₃ H₃PO₄ gacha oksidlanadi.
5PH₃ + 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ = 5H₃PO₄ + 8MnSO₄ + 4KSO₄ + 12H₂O
Ammiakka o’xshash, u kislotalar bilan tuzlar hosil qiladi. Ammoniyga o’xshab fosfoniy tuzlari deyiladi.
PH₃ + HJ = PH₄J – fosfoniy yodid.
Ular ammoniy tuzlariga qaraganda beqaror.
Galogenlar bilan birikmasi.
Fosfor galogenlar bilan har xil birikmalar hosil qiladi. Ulardan PCl₅ – fosfor (V)-xlorid, PCl₃-fosfor (III)-xlorid, PJ₃ - fosfor(III)-yodid. PCl₃ - havoda tutaydigan suyuqlik, zichligi d = 1,57; t_suyuq = -92ºC; t_qayn.= 74,2ºC. PCl₃ - fosfat kislotasining xlorangidridi suv bilan parchalanadi.
PCl₃ + 3H₂O = 3HCl + H₂HPO₃ - fosfit kislotasi.
Kuchli oksidlovchi ta'sirida PCl₃-(V) gacha oksidlanadi.
2PCl₃ + 2Cl₂ = 2PCl₅; PCl₃ + Cl₂ = PCl₅
PCl₃ qizdirilganda P va Cl₂ ni ta'sir etib olinadi:
2P + 3Cl₂= 2PCl₃ + 321.75 kJ/mol
PCl₃ organik ximiyada -OH gruppalarini almashtirish uchun ishlatiladi.
PCl₅ - oq kristall modda, bo’g’uvchi hidga ega. T_s=159ºC; T_qay=162ºC
PCl₅ = PCl₃ + Cl₂ 200ºC -48 5%; 300ºC - 97.3%
Xarakter jihatdan fosfat kislotasining xlorangidridi.
PCl₅ + H₂O = POCl₃ + 2HCl 213.4 kJ/mol
POCl₃ + 3H₂O = H₃PO₄ + 3HCl 301.25 kJ/mol
Suv yetishmaganda POCl₃ rangsiz o’tkir hidli suyuqlik d=1.67; T_s=1.1ºC; T_qay=105.2ºC
PCl₅- kuchli oksidlovchi, u metallarni, oltin va Pt ham oksidlaydi.
Cd + PCl₅ = CdCl₂ + PCl₃
2FeCl₂ + PCl₅ = 2FeCl₃ + PCl₃
PBr₃ - fosfor (III)- bromid, rangsiz tutaydigan suyuqlik T_s = 40ºC, T_qayn = 175.3ºC.
PBr₅ - sariq kristall modda T_s = 108ºC
PJ₃ - qizil kristall T_s = - 61ºC
PF₃, PF₅ rangsiz gazlar.
Fosforning kislorodli birikmalari.
P kislorod bilan fosfat angidrid hosil qiladi. P₂O₅ va P₂O₃ yana 2P₂O₄ birikma ham bor.
2P₂O₄ = P₂O₃ + P₂O₅ birikmasi.
P₂O₅ - oq kristall modda, suv bilan fosfat kislotalar beradi.
P₂O₅ + H₂O = 2HPO₃ - meta
P₂O₅ + 2H₂O = H₄P₂O₇ - piro
P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄ - orto
Fosfat angidrid suv bilan juda yaxshi ta'sirlashadi, u o’ziga suv tortuvchi modda sifatida ishlatiladi.
P₂O₅ - asoslar va asosli oksidlar bilan fosfat kislota tuzlarini hosil qiladi.
6 NaOH + P₂O₅ = 2Na₂PO₄ + 3H₂O
3BaO + P₂O₅ = Ba₃(PO₄)₂
P₂O₅ - fosforni havoda to’la yonishi natijasida hosil bo’ladi.
P₄ + 5O₂ = 2P₂O₅
Orto-, meta-, pirofosfat kislotalarning bir-biriga o’tish sxemasi:
H₃PO₄ H₄P₂O₇ HPO₃
HPO₃ – Meta fosfat kislotasini – shishasimon modda suvda oson eriydi.
H₄P₂O₇ – Pirofosfat kislota rangsiz, kristall modda, suvda oson eriydi.
H₃PO₄ – Ortofosfat kislota rangsiz kristall modda
H₃PO₄ – kam miqdorda suv bilan siropsimon suyuqlik hosil qiladi. Meta-, piro-, ortofosfat kislotalarni anionlarini farqlash uchun AgNO₃ bilan reaksiyasidan foydalaniladi. Metafosfat kislotasi Ag+ bilan oq cho’kma hosil qiladi. Metafosfat kislotasi (HPO₃₎x x=2,3,6 …. tipdagi polimer. Orto- va pirofosfat kislotasidan farq qilib oqsil moddalarini cho’ktiradi, bu uing polimer xarakterini ko’rsatadi. Pirofosfat kislotasi anioni oq cho’kma Ag₄P₂O₇ ni hosil qiladi. Lekin u tuxum oqsilini cho’ktira olmaydi. Ortofosfat kislota uch xil tuzlarni hosil qiladi:
1)bir vodorod metallga almashgan NaH₂PO₄
2)ikkita vodorod metallga almashgan Na₂HPO₄
3)uchta vodorod metallga almashgan Na₃PO₄
Barcha ortofosfat kislotasining tuzlari tarkibida natriy, kaliy va ishqoriy metallar va ammoniy bo’lsa suvda eriydi. Bu tuzlarning tarkibida boshqa metallar bo’lsa erimaydi. Ortofosfatlarning o’ziga xos tarafi ularning qizdirishga munosabatidir. Bunda digidroortofosfatlar metafosfatlarga o’tadi:
NaH₂PO₄ = NaPO₃ + H₂O
Gidrofosfatlar difosfatlarga yoki pirofosfatlarga o’tadi:
2Na₂HPO₄ = Na₄P₂O₇ + H₂O
2MgHPO₄ = Mg₂P₂O₇ + H₂O
O’rta tuzlar yoki ortofosfatlar ammiak va kislotaga parchalanadi:
(NH₄)₃PO₄ = 3NH₃ + H₃PO₄
Texnikada ortofosfat kislota kalsiy fosfatni sulfat kislota bilan parchalash orqali olinadi:
Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaSO₄ + 2H₃PO₄
Kimyoviy toza ortofosfat kislota tibbiyotda, oziq-ovqat sanoatida, sun'iy droja va limonadlar tayyorlashda ishlatiladi. Ortofosfat kislotasining tuzlari qattiq suvlarni tozalashda ko’p ishlatiladi.