फॉस्फोरस और उसके यौगिक। फास्फोरस यौगिकों का व्यावहारिक अनुप्रयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

जैविक तत्वों में फास्फोरस को विशेष स्थान देना चाहिए। दरअसल, इसके बिना, ऐसे महत्वपूर्ण यौगिकों का अस्तित्व असंभव है, उदाहरण के लिए, एटीपी या फॉस्फोलिपिड, साथ ही साथ कई अन्य कार्बनिक पदार्थ। वहीं, इस तत्व का अकार्बनिक पदार्थ विभिन्न अणुओं में बहुत समृद्ध है। फास्फोरस और इसके यौगिकों का व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है, जैविक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भागीदार होते हैं, और मानव गतिविधि की विभिन्न शाखाओं में उपयोग किए जाते हैं। इसलिए विचार करें कि यह तत्व क्या है, इसका सरल पदार्थ और सबसे महत्वपूर्ण यौगिक क्या हैं।

फॉस्फोरस: तत्व की सामान्य विशेषताएं

आवर्त सारणी में स्थिति को कई बिंदुओं में वर्णित किया जा सकता है।

1. पांचवां समूह, मुख्य उपसमूह।
2. तीसरी छोटी अवधि।
3. क्रमिक संख्या - 15.
4. परमाणु द्रव्यमान 30, 974 है।
5. परमाणु 1s का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास²2s²2p⁶3s 2^3p3.
6. संभावित ऑक्सीकरण अवस्था से-3 से +5.
7. रासायनिक प्रतीक - पी, सूत्र "पे" में उच्चारण। तत्व का नाम फास्फोरस है। लैटिन नाम फास्फोरस।

इस परमाणु की खोज का इतिहास सुदूर बारहवीं शताब्दी का है। यहां तक कि कीमियागर के रिकॉर्ड में एक अज्ञात "चमकदार" पदार्थ की प्राप्ति का संकेत देने वाली जानकारी थी। हालांकि, फास्फोरस के संश्लेषण और खोज की आधिकारिक तिथि 1669 थी। दिवालिया व्यापारी ब्रांड, दार्शनिक के पत्थर की तलाश में, गलती से एक ऐसे पदार्थ को संश्लेषित कर लेता है जो एक चमक उत्सर्जित करने और एक चमकदार चकाचौंध करने वाली लौ के साथ जलने में सक्षम है। उन्होंने मानव मूत्र को बार-बार शांत करके ऐसा किया।

इसके बाद, एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से, इस तत्व को लगभग एक ही तरह से प्राप्त किया गया था:

• मैं। कुंकेल;
• आर. बॉयल;
• ए. मारग्रेव;
• के. शीले;
• ए. लवॉज़ियर।

आज, इस पदार्थ के संश्लेषण के लिए सबसे लोकप्रिय तरीकों में से एक कार्बन मोनोऑक्साइड और सिलिका के प्रभाव में उच्च तापमान पर संबंधित फास्फोरस युक्त खनिजों की कमी है। प्रक्रिया विशेष भट्टियों में की जाती है। फॉस्फोरस और इसके यौगिक जीवों के लिए और रासायनिक उद्योग में कई संश्लेषणों के लिए बहुत महत्वपूर्ण पदार्थ हैं। इसलिए विचार करना चाहिए कि यह तत्व एक साधारण पदार्थ के रूप में क्या है और प्रकृति में कहाँ पाया जाता है।

सरल पदार्थ फास्फोरस

फास्फोरस की बात करें तो किसी विशिष्ट यौगिक का नाम बताना मुश्किल है। यह कई के कारण हैएलोट्रोपिक संशोधन जो इस तत्व में हैं। साधारण पदार्थ फास्फोरस की चार मुख्य किस्में हैं।

1. सफेद। यह एक यौगिक है जिसका सूत्र Р₄ है। यह एक सफेद वाष्पशील पदार्थ है जिसमें लहसुन की तेज अप्रिय गंध होती है। यह सामान्य तापमान पर हवा में अनायास प्रज्वलित हो जाता है। एक चमकदार पीली हरी रोशनी के साथ जलता है। बहुत जहरीला और जानलेवा। रासायनिक गतिविधि बहुत अधिक है, इसलिए इसे शुद्ध पानी की एक परत के नीचे प्राप्त और संग्रहीत किया जाता है। यह ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशीलता के कारण संभव है। इस सफेद फास्फोरस के लिए कार्बन डाइसल्फ़ाइड और कार्बनिक पदार्थ सबसे उपयुक्त हैं। गर्म होने पर, यह अगले एलोट्रोपिक रूप - लाल फास्फोरस में बदलने में सक्षम है। वाष्प को संघनित और ठंडा करते समय, यह परतें बनाने में सक्षम होता है। स्पर्श करने के लिए तैलीय, नरम, आसानी से चाकू से काटा, सफेद (थोड़ा पीला)। गलनांक 44⁰C. इसकी रासायनिक गतिविधि के कारण इसका उपयोग संश्लेषण में किया जाता है। लेकिन इसकी विषाक्तता के कारण, इसका व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग नहीं है।
2. पीला। यह सफेद फास्फोरस का खराब शुद्ध रूप है। यह और भी जहरीला होता है, इसमें लहसुन की भी अप्रिय गंध आती है। एक चमकदार चमकदार हरी लौ के साथ प्रज्वलित और जलता है। ये पीले या भूरे रंग के क्रिस्टल पानी में बिल्कुल भी नहीं घुलते हैं; जब पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाते हैं, तो वे सफेद धुएं के गुबार को रचना के साथ छोड़ते हैं P₄O₁₀.
3. लाल फास्फोरस और इसके यौगिक उद्योग में इस पदार्थ का सबसे आम और सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला संशोधन है। चिपचिपा लाल द्रव्यमान, जो बढ़े हुए दबाव में हो सकता हैबैंगनी क्रिस्टल के रूप में पारित करने के लिए, रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। यह एक बहुलक है जो केवल कुछ धातुओं में ही घुल सकता है और कुछ नहीं। 250⁰С के तापमान पर, यह एक सफेद संशोधन में बदल जाता है। पिछले रूपों की तरह विषाक्त नहीं। हालांकि, लंबे समय तक शरीर के संपर्क में रहना विषाक्त है। इसका उपयोग माचिस की डिब्बियों पर आग लगाने वाला लेप लगाने में किया जाता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि यह अनायास प्रज्वलित नहीं हो सकता है, लेकिन यह निरूपण और घर्षण के दौरान विस्फोट (प्रज्वलित) करता है।
4. काला। बाहरी आंकड़ों के अनुसार, यह ग्रेफाइट के समान है, यह स्पर्श करने के लिए भी चिकना है। यह एक विद्युत अर्धचालक है। डार्क क्रिस्टल, चमकदार, जो किसी भी सॉल्वैंट्स में बिल्कुल भी घुलने में सक्षम नहीं होते हैं। आग पकड़ने के लिए, बहुत अधिक तापमान और प्रारंभिक ताप की आवश्यकता होती है।

फास्फोरस - धात्विक का हाल ही में खोजा गया रूप भी दिलचस्प है। यह एक चालक है और इसमें एक घन क्रिस्टल जालक है।

रासायनिक गुण

फॉस्फोरस के रासायनिक गुण इस बात पर निर्भर करते हैं कि यह किस रूप में है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सबसे सक्रिय पीला और सफेद संशोधन। सामान्य तौर पर, फास्फोरस के साथ बातचीत करने में सक्षम है:

• धातुएं, फॉस्फाइड बनाती हैं और ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करती हैं;
• गैर-धातु, एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करना और विभिन्न प्रकार के वाष्पशील और गैर-वाष्पशील यौगिकों का निर्माण करना;
• मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट, फॉस्फोरिक एसिड में बदलना;
• सांद्र कास्टिक क्षार के साथ प्रकारअनुपातहीनता;
• बहुत अधिक तापमान पर पानी के साथ;
• विभिन्न ऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ।

फॉस्फोरस के रासायनिक गुण नाइट्रोजन के समान ही होते हैं। आखिरकार, वह pnictogen समूह का हिस्सा है। हालांकि, एलोट्रोपिक संशोधनों की विविधता के कारण गतिविधि अधिक परिमाण के कई क्रम है।

प्रकृति में होना

पोषक तत्व के रूप में फास्फोरस बहुत प्रचुर मात्रा में होता है। पृथ्वी की पपड़ी में इसका प्रतिशत 0.09% है। यह काफी बड़ा संकेतक है। यह परमाणु प्रकृति में कहाँ पाया जाता है? नाम रखने के लिए कई मुख्य स्थान हैं:

• पौधों का हरा भाग, उनके बीज और फल;
• पशु ऊतक (मांसपेशियों, हड्डियों, दाँत तामचीनी, कई महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक);
• क्रस्ट;
• मिट्टी;
• चट्टानें और खनिज;
• समुद्र का पानी।

इस मामले में, हम केवल संबंधित रूपों के बारे में बात कर सकते हैं, लेकिन एक साधारण पदार्थ के बारे में नहीं। आखिरकार, वह बेहद सक्रिय है, और यह उसे मुक्त होने की अनुमति नहीं देता है। फास्फोरस से भरपूर खनिजों में हैं:

• अंग्रेज़ी;
• फ्लोरापेटाइट;
• स्वानबर्गाइट;
• फॉस्फोराइट और अन्य।

इस तत्व के जैविक महत्व को कम करके आंका नहीं जा सकता है। आखिरकार, यह यौगिकों का हिस्सा है जैसे:

• प्रोटीन;
• फॉस्फोलिपिड्स;
• डीएनए;
• आरएनए;
• फॉस्फोप्रोटीन;
• एंजाइम।

अर्थात वे सभी जो महत्वपूर्ण हैं और जिनसे पूरे जीव का निर्माण हुआ है। एक औसत वयस्क के लिए दैनिक भत्ता लगभग 2 ग्राम है।

फॉस्फोरस और उसके यौगिक

अत्यधिक सक्रिय होने के कारण यह तत्व कई अलग-अलग पदार्थों का निर्माण करता है। आखिरकार, यह फॉस्फाइड भी बनाता है, और स्वयं एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है। इसके कारण किसी ऐसे तत्व का नाम बताना मुश्किल है जो इसके साथ प्रतिक्रिया करते समय निष्क्रिय हो जाएगा। इसलिए, फास्फोरस यौगिकों के सूत्र अत्यंत विविध हैं। पदार्थों के कई वर्ग हैं जिनके निर्माण में वह सक्रिय भागीदार है।

1. बाइनरी यौगिक - ऑक्साइड, फॉस्फाइड, वाष्पशील हाइड्रोजन यौगिक, सल्फाइड, नाइट्राइड और अन्य। उदाहरण के लिए: P₂O₅, PCL₃, P_{2 S}3_{, PH}3 _{और अन्य।}
2. जटिल पदार्थ: सभी प्रकार के लवण (मध्यम, अम्लीय, क्षारीय, द्वि, जटिल), अम्ल। उदाहरण: एन₃पीओ₄, ना₃पीओ₄, एच₄पी₂ओ₆, सीए(एच_{2 पीओ}4₎2_{, (एनएच}4₎2 HPO₄ और अन्य।
3. ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक यौगिक: प्रोटीन, फॉस्फोलिपिड, एटीपी, डीएनए, आरएनए और अन्य।

अधिकांश निर्दिष्ट प्रकार के पदार्थ महान औद्योगिक और जैविक महत्व के हैं। फॉस्फोरस और उसके यौगिकों का उपयोग चिकित्सा उद्देश्यों और काफी सामान्य घरेलू वस्तुओं के निर्माण के लिए संभव है।

धातुओं के साथ यौगिक

फास्फोरस के धातुओं और कम विद्युत ऋणात्मक अधातुओं के साथ द्विआधारी यौगिकों को फॉस्फाइड कहा जाता है। ये नमक जैसे पदार्थ होते हैं जो विभिन्न एजेंटों के संपर्क में आने पर बेहद अस्थिर होते हैं। तेजी से अपघटन (हाइड्रोलिसिस) भी कारण बनता हैसादा पानी।

इसके अलावा, गैर-सांद्रित एसिड की क्रिया के तहत, पदार्थ भी संबंधित उत्पादों में टूट जाता है। उदाहरण के लिए, यदि हम कैल्शियम फॉस्फाइड के हाइड्रोलिसिस के बारे में बात करते हैं, तो उत्पाद धातु हाइड्रॉक्साइड और फॉस्फीन होंगे:

Ca₃P₂ + 6H₂O=3Ca(OH) 2 _{+ 2PH}3_↑

और एक खनिज एसिड की क्रिया के तहत फॉस्फाइड को अपघटन के अधीन करने से, हमें संबंधित नमक और फॉस्फीन मिलता है:

Ca₃P₂ + 6HCL=3CaCL₂ + 2PH ₃↑

सामान्य तौर पर, विचाराधीन यौगिकों का मूल्य ठीक इस तथ्य में निहित है कि परिणामस्वरूप फास्फोरस का एक हाइड्रोजन यौगिक बनता है, जिसके गुणों पर नीचे विचार किया जाएगा।

फास्फोरस पर आधारित वाष्पशील पदार्थ

दो मुख्य हैं:

• सफेद फास्फोरस;
• फॉस्फीन।

हमने पहले ही ऊपर उल्लेख किया है और विशेषताओं को दिया है। उन्होंने कहा कि यह सामान्य परिस्थितियों में गाढ़ा सफेद धुंआ, अत्यधिक जहरीला, दुर्गंधयुक्त और स्वयं प्रज्वलित करने वाला था।

लेकिन फॉस्फीन क्या है? यह सबसे आम और प्रसिद्ध वाष्पशील पदार्थ है, जिसमें विचाराधीन तत्व शामिल है। यह द्विआधारी है, और दूसरा भागीदार हाइड्रोजन है। फास्फोरस के हाइड्रोजन यौगिक का सूत्र है pH₃, नाम है फॉस्फीन।

इस पदार्थ के गुणों का वर्णन इस प्रकार किया जा सकता है।

1. वाष्पशील रंगहीन गैस।
2. बहुत जहरीला।
3. इसमें सड़ी हुई मछली जैसी गंध आती है।
4. पानी के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता और उसमें बहुत खराब तरीके से घुल जाता है। में अच्छी तरह से घुलनशीलऑर्गेनिक्स।
5. सामान्य परिस्थितियों में, बहुत प्रतिक्रियाशील।
6. हवा में आत्म-प्रज्वलित।
7. धातु फॉस्फाइड के अपघटन से उत्पादित।

दूसरा नाम फॉस्फेन है। इससे प्राचीन काल की कहानियाँ जुड़ी हुई हैं। यह सब "भटकती रोशनी" के बारे में है जिसे लोग कभी-कभी कब्रिस्तानों और दलदलों में देखते और देखते हैं। इधर-उधर दिखाई देने वाली गोलाकार या मोमबत्ती जैसी रोशनी, जो आंदोलन का आभास देती हैं, एक अपशकुन माना जाता था और अंधविश्वासी लोग उनसे बहुत डरते थे। इस घटना का कारण, कुछ वैज्ञानिकों के आधुनिक विचारों के अनुसार, फॉस्फीन का स्वतःस्फूर्त दहन माना जा सकता है, जो प्राकृतिक रूप से पौधों और जानवरों दोनों के कार्बनिक अवशेषों के अपघटन के दौरान बनता है। गैस बाहर निकलती है और हवा में ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर प्रज्वलित होती है। लौ का रंग और आकार भिन्न हो सकता है। अक्सर, ये हरी-भरी चमकदार रोशनी होती हैं।

जाहिर है, सभी वाष्पशील फास्फोरस यौगिक जहरीले पदार्थ होते हैं जिन्हें तेज अप्रिय गंध से पता लगाना आसान होता है। यह संकेत विषाक्तता और अप्रिय परिणामों से बचने में मदद करता है।

अधातु के साथ यौगिक

अगर फास्फोरस एक कम करने वाले एजेंट के रूप में व्यवहार करता है, तो हमें गैर-धातुओं के साथ द्विआधारी यौगिकों के बारे में बात करनी चाहिए। सबसे अधिक बार, वे अधिक विद्युतीय होते हैं। तो, हम इस तरह के कई प्रकार के पदार्थों को अलग कर सकते हैं:

• फॉस्फोरस और सल्फर का यौगिक - फॉस्फोरस सल्फाइड P₂S₃;
• फास्फोरस क्लोराइड III, वी;
• ऑक्साइड और एनहाइड्राइड;
• ब्रोमाइड और आयोडाइड औरअन्य।

फॉस्फोरस और उसके यौगिकों का रसायन विविध है, इसलिए उनमें से सबसे महत्वपूर्ण की पहचान करना मुश्किल है। यदि हम विशेष रूप से उन पदार्थों के बारे में बात करते हैं जो फास्फोरस और अधातुओं से बनते हैं, तो विभिन्न यौगिकों के ऑक्साइड और क्लोराइड का सबसे बड़ा महत्व है। उनका उपयोग रासायनिक संश्लेषण में निर्जलीकरण एजेंटों के रूप में, उत्प्रेरक के रूप में, और इसी तरह किया जाता है।

तो, सबसे शक्तिशाली सुखाने वाले एजेंटों में से एक उच्चतम फास्फोरस ऑक्साइड है - P₂O₅। यह पानी को इतनी मजबूती से आकर्षित करता है कि इसके सीधे संपर्क में आने पर तेज आवाज के साथ एक हिंसक प्रतिक्रिया होती है। पदार्थ अपने आप में एक सफेद बर्फ जैसा द्रव्यमान है, जो एकत्रीकरण की स्थिति में अनाकार के करीब है।

फॉस्फोरस के साथ ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक यौगिक

यह ज्ञात है कि कार्बनिक रसायन यौगिकों की संख्या के मामले में अकार्बनिक रसायन विज्ञान से कहीं अधिक है। यह आइसोमेरिज्म की घटना और कार्बन परमाणुओं की विभिन्न संरचनाओं के परमाणुओं की श्रृंखला बनाने की क्षमता, एक दूसरे के साथ बंद होने से समझाया गया है। स्वाभाविक रूप से, एक निश्चित क्रम है, अर्थात् एक वर्गीकरण, जिसके अधीन सभी कार्बनिक रसायन हैं। कनेक्शन वर्ग अलग हैं, हालांकि, हम एक विशिष्ट में रुचि रखते हैं, जो सीधे संबंधित तत्व से संबंधित है। ये फॉस्फोरस के साथ ऑक्सीजन युक्त यौगिक हैं। इनमें शामिल हैं:

• कोएंजाइम - एनएडीपी, एटीपी, एफएमएन, पाइरिडोक्सल फॉस्फेट और अन्य;
• प्रोटीन;
• न्यूक्लिक एसिड, क्योंकि फॉस्फोरिक एसिड अवशेष न्यूक्लियोटाइड का हिस्सा है;
• फॉस्फोलिपिड और फॉस्फोप्रोटीन;
• एंजाइम और उत्प्रेरक।

आयन का प्रकार जिसमेंफास्फोरस इन यौगिकों के एक अणु के निर्माण में शामिल होता है, अगला है PO₄^3-, अर्थात यह एक अम्ल अवशेष है फॉस्फोरिक एसिड की। यह कुछ प्रोटीनों में एक मुक्त परमाणु या एक साधारण आयन के रूप में मौजूद होता है।

हर जीव के सामान्य कामकाज के लिए यह तत्व और उससे बनने वाले कार्बनिक यौगिक अत्यंत महत्वपूर्ण और आवश्यक हैं। दरअसल, प्रोटीन अणुओं के बिना शरीर का एक भी संरचनात्मक हिस्सा बनाना असंभव है। और डीएनए और आरएनए वंशानुगत जानकारी के मुख्य वाहक और ट्रांसमीटर हैं। सामान्य तौर पर, सभी कनेक्शन बिना किसी असफलता के मौजूद होने चाहिए।

उद्योग में फास्फोरस का उपयोग

उद्योग में फास्फोरस और इसके यौगिकों के उपयोग को कई बिंदुओं में वर्णित किया जा सकता है।

1. माचिस, विस्फोटक यौगिक, आग लगाने वाले बम, कुछ ईंधन, स्नेहक के निर्माण में उपयोग किया जाता है।
2. गैस अवशोषक के रूप में और गरमागरम लैंप के निर्माण में।
3. धातुओं को जंग से बचाने के लिए।
4. कृषि में मिट्टी की खाद के रूप में।
5. पानी सॉफ़्नर के रूप में।
6. विभिन्न पदार्थों के उत्पादन में रासायनिक संश्लेषण में।

जीवित जीवों में भूमिका दांतों के इनेमल और हड्डियों के निर्माण में भागीदारी तक कम हो जाती है। एना- और अपचय की प्रतिक्रियाओं में भागीदारी, साथ ही कोशिका और जैविक तरल पदार्थों के आंतरिक वातावरण के बफरिंग को बनाए रखना। यह डीएनए, आरएनए, फास्फोलिपिड्स के संश्लेषण का आधार है।