Вопрос№51. Фосфор, его природные соединения (фосфориты и апатиты). Свойства фосфора, его аллотропические видоизменения. Биологическая роль фосфора.

Нахождение в природе.

Общее содержание фосфора в земной коре составляет 0,08%. В природе фосфор встречается только в виде соединений; важнейшее из них — фосфат кальция — мине­рал апатит. Известно много разновидностей апатита, из которых наиболее распространен фторапатит ЗСаз(РО4)₂ * СаF₂. Разновид­ности апатита слагают осадочные горные породы — фосфориты. Фосфор входит также в состав белковых веществ в виде различ­ных соединений. Содержание фосфора в тканях мозга составляет 0,38%, в мышцах - 0,27%.

Самые богатые в мире залежи апатитов находятся близ г. Ки­рове на Кольском полуострове. Фосфориты широко распро­странены в России (на Урале, в Поволжье, Сибири), Казахстане, Эстонии, Беларуси, Северной Африке, Сирии, США и др. Фос­фор необходим для жизни растений. Поэтому почва всегда долж­на содержать достаточное количество соединений фосфора.

Физические свойства.

Уменьшение неметалличности элемента фосфора по сравнению с азотом сказывается на свойствах его про­стых веществ. Так, фосфор, в отличие, от азота, имеет несколько аллотропных модификаций: белый, красный, черный и др.

Белый фосфор — бесцветное и очень ядовитое вещество. По­лучается конденсацией паров фосфора. Не растворяется в воде, но хорошо растворяется в сероуглероде. При длительном слабом нагревании белый фосфор переходит в красный.

Красный фосфор — порошок красно-бурого цвета, не ядо­вит. Нерастворим в воде и сероуглероде. Установлено, что красный фосфор представляет собой смесь нескольких аллотропных модификаций, которые отличаются друг от друга цветом (от ало­го до фиолетового) и некоторыми другими свойствами. Свой­ства красного фосфора во многом зависят от условий его полу­чения.

Черный фосфор по внешнему виду похож на графит, жирный на ощупь, обладает полупроводниковыми свойствами. Получает­ся длительным нагреванием белого фосфора при очень большом давлении (200 "С и 1200 МПа).

Химические свойства.

1. Взаимодействие с простыми веществами

Фосфор легко окисляется кислородом:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅ (с избытком кислорода),

4P + 3O₂ → 2P₂O₃ (при медленном окислении или при недостатке кислорода).

2. Взаимодействует со многими простыми веществами — галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства:

• с металлами — окислитель, образует фосфиды:

2P + 3Ca → Ca₃P₂,

2P + 3Mg → Mg₃P₂.

• с неметаллами — восстановитель:

2P + 3S → P₂S₃,

2P + 3Cl₂ → 2PCl₃.

3. Взаимодействие с водой

8Р + 12Н₂О = 5РН₃ + 3Н₃РО₄ (фосфорная кислота).

4. Взаимодействие со щелочами

4Р + 3KOH + 3Н₂О → РН₃ + 3KН₂РО₂.

5. Восстановительные свойства

Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:

3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO;

2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O.

6. Реакция окисления также происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:

6P + 5KClO₃ → 5KCl + 3P₂O₅

Биологическая роль.

Фосфор требуется организму и для расщепления жиров, углеводов, белков. Помимо этого, фосфор участвует в углеводном обмене в головном мозге. Это говорит о том, что фосфор в жизни человека играет одну из важнейших ролей.

Соединения фтора отвечают за быстроту и силу мышечных сокращений, что весьма важно при выполнении силовых и скоростных упражнений. Незаменимыми для организма являются фосфор и кальций.