Iii. Xulosa IV. Foydalanilgan adabiyotlar Kirish

1.2. Fosforning tabiatda uchrashi
Tabiatda tarqalishi va tabiiy minerallari.
Fosfor faqat bog‘langan holda organizmlarda va minerallarda uchraydi. Tirik organizmlarda fosfor fosfolipidlar shaklida (masalan, lesitin nerv va miya moddalarida) fosfoproteidlar (fermentlar) ortofosfat kislotaning har xil efirlari va kalsiy fosfatlar (suyak va tishda) holida uchraydi. Qushlarning tezaklari tabiiy fosfor tutgan modda guanoni hosil qiladi.
Minerallari:
3Ca₃(PO₄)₂ ∙ Ca(OH)₂ – fosforit;
Ca₃(PO4)₂ ∙ Ca(Cl,OH,F)₂- apatit yoki Ca₅X(PO₄)₃ – X- =F-,Cl- OH-;
CepO₄ – monasit.
Fosfatlar ayrim temir ma’danlari tarkibiga ham kiradi. Fosfatlar tabiatda tarqalishi bо‘yicha (8∙10-2 massa %), azot, oltingugurt va xromdan oldinda turadi.
Fosfor – hamma tirik organizmlar uchun hayotiy zarur element. U oqsil moddalar tarkibiga kiradi, о‘simliklarda, hayvonlar va insonlar organizmida uchraydi.
Fosforning olinishi
Fosfor–tabiiy fosforli birikmalarni yuqori temperaturada (15000S) qum (SiO2) ishtirokida koks bilan qaytarib olinadi. Qum kalsiy oksidni shlak–kalsiy silikatga bog‘laydi. Qaytarish uchun fosforit olinganda summar reaksiya tenglamasi quyidagicha ifodalanadi:
Ca₃(PO₄)₂ + 5C + 3SiO₂ = 3CaSiO₃ + P₂ + 2CO
Gazsimon aralashmani (fosfor bug‘lari va is gazi) sovuq suvdan о‘tkaziladi, bunda oq fosfor kondensasiyalanadi.
Aslida bu jarayon borishini quyidagicha tassavvur qilish mumkin:
A) dastlab koks fosforitni kalsiy fosforidgacha qaytaradi.
Sa₃(RO₄)₂ + 8S = Sa₃R₂ + 8SO
B) hosil bо‘lgan Sa₃R₂ fosforit bilan oksidlanish – qaytarilish reaksiyasiga kirishadi.
5Sa₃R₂ + 3Sa₃(RO₄)₂ = 24SaO + 4R₄
V) hosil bо‘lgan SaO qum bilan bog‘lanib shlak hosil qiladi:
Bu jarayonlarni soddalashtirilgan yig‘ma reaksiyasi yuqorida keltirilgan
Fosforning allotropik shakllari.
Fosforning allotropik shakllari xossalari quyidagi jadvalda keltirilgan.
Xossalari Oq fosfor Qizil fosfor Qora fosfor
1 2 3 4
Ranggi Oq Qizildan to binafshagacha Kulrang – qora
Hidi Chisnok Hidsiz Hidsiz
1 2 3 4
Qattiqligi bо‘yicha Mumsimon Qattiq Nisbatan yumshoq
Xarakterli shakli Metalmas Metalmas Metallik
Suyuqlanish temperaturasi 0S
440S Faqat yuqori bosim ostida suyuqlanadi. 2800C dan yuqorida oq fosfor parlariga о‘tadi.
Sublimasiyalanish t0C ~ 60 400 dan yuqorida 200S da zichligi
r =g/sm3
1,82 2,36 2,70
Eruvchanligi Suvda juda kam,
Fosforning allotropik shakllari orasida quyidagi о‘tishlar mavjud:
A) oq fosfor qizil fosfor; jarayon uy temperaturasida sekin, yopiq idishda 3300 S da tezlashadi;
B) qizil fosfor oq fosfor, 2800 S dan yuqori temperaturada, oddiy atmosfera bosimida haydaladi va oq fosfor holida kondensasiyalanadi.
V) oq fosfor qora fosfor; jarayon 10000 MPa (100000 atm) yoki oddiy atmosfera bosimida 3800S da katalizator (mayda disperslangan, simob) ishtirokida olib boriladi.
Oq fosfor 4 atomli molekula R4 holida bо‘ladi. Oq fosfor qorong‘ida havoda yashil shulalanadi (lyuminessensiya) issiqlik chiqishi bilan kuzatiladi, bu hodisa fosforning sekin oksidlanishi (R4O6) bilan bog‘liq bо‘lib, ajralib chiqadigan issiqlikda oq fosfor erib ketishi va uni alanganlanishi sodir bо‘lishi mumkin (shu sababli oq fosfor suv ostida saqlanadi).²
R4 – molekulasi tetraedr shaklga ega:
10000S dan yuqori temperaturada R4 molekulasi termik dissosiyalanadi. R4 ↔ 2R₂
P P
P
P
0,22nM
Oq fosforni reaksion qobiliyati kuchli, u kislorod, galogenlar, oltingugurt va metallar bilan kuchli ta’sirlashadi. Oq fosfor juda zaharli, inson uchun о‘ldiradigan miqdori 0,15 g.
N₃RO₂ – gipofosfit kislotasi erkin holda mavjud emas, faqat eritmadagina mavjud bо‘la oladi.
Qizil fosfor
Qizil fosfor–oq fosforga nisbatan barqaror, reaksiyaga kirishish qobiliyati past. Qizil fosfor zaharsiz, biroq sotiladigan qizil fosfor namunasida sezilarli darajada oq fosfor bо‘ladi, shu sababli qizil fosfor bilan ishlaganda ehtiyot choralariga qattiq rioya qilishlozim.
Qizil fosfor oq fosforga nisbatan qiyinroq oksidlanadi, qorong‘ulikda shula sochmaydi va 2500 S dan yuqori temperaturada alangalanadi.
Qora fosfor
Fosforning eng beqaror modifikasiyasi qora fosfordir. Qora fosfor oq fosfordan olinadi. Qora fosfor о‘zining tashqi kо‘rinishi jihatdan metalni eslatadi ham deyiladi, chunki temir kabi rangli, metallik yaltiroqlikka ega, u metallar kabi qattiq, elektr toki vaissiqlikni yaxshi о‘tkazadi.
Faqat 25000 dan yuqori temperaturada fosfor molekulasi atomlarga dissosiyalanadi.
Oq fosfor molekulyar kristallik panjarada bо‘ladi va tugunlarda R₄ hamda molekulalararo kuch kuchsiz bо‘lgani uchun oq fosfor uchuvchan oson suyuqlanuvchan, pichoq bilan kesiladi, CS₂ da eriydi.
Qora fosfor tashqi kо‘rinishi bilan grafitni eslatadi. Qora fosforning kristallik strukturasi gofrirlangan qatlamlardan iborat. Huddi qizil fosfordagidek bu yerda fosfor atomlari uchta qо‘shni atomlararo bog‘ kovalent bog‘langan.
Ikkita bog‘ qatlam ichiga sarflanadi, bittasi qо‘shni qatlamdagi fosfor atomiga.
Oq va qizil fosforlar dielektrik, qora fosfor yarim о‘tkazgich (YE= 0,33 ev). Qora fosfor kimyoviy jihatdan eng kam aktiv (passiv) 4000Sdan yuqori temperaturada alanganadi. Qora fosfor zaharsiz. Qora fosfor qо‘lda ishqalanganda grafitdek moysimon silliqlik beradi (grafitga о‘xshashligi).
Kimyoviy xossalari. Fosforning kimyoviy xossasi qizil fosforga nisbatan о‘rganiladi.
Fosfor oksidlovchi xossasini metallar bilan reaksiyaga kirishganda namoyon qiladi.
3Li + P = Li3P
3Ca + 2P = Ca₃P₂
Al + P = AlP
Fosforning metallar bilan hosil qilgan birikmalariga fosforidlar yoki fosfidlar deyiladi. Kо‘pchilik fosforidlar suv va kislotalar bilan shiddatli reaksiyaga kirishadi va fosfin hosil bо‘ladi:
Ca₃P₂ + 6H₂O = 3Ca(OH)₂ + 2PH₃↑
AlP + 3HCl = AlCl₃ + PH₃↑
Fosfor qaytaruvchi sifatida aktiv metallmaslar kislorod, galogenlar, oltingugurt hamda kuchli oksidlovchi kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi:
4P + 3O₂ = 2P₂O₃ 4P + 5O₂ = 2P₂O₅
2P + 5F₂ = 2PF₅ (PF₃)
2P + 3Cl₂ = 2PCl₃ 2P + 5Cl₂ = 2PCl₅
2P + 3S = P₂S₃ 2P + 5S = P₂S₅
P + 5HNO₃ = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O
Qora fosforning kristallik strukturasi
Fosforni galogenlar bilan hosil qilgan birikmalari (RG₃ va RG₅) hamma galogenlar uchun ma’lum. Ularning hammasi tо‘g‘ridan–tо‘g‘ri sintez usulida olinadi. RG₃ –lari RG₅ – larga nisbatan barqaror, shu bilan birga galogenni atom massasi ortishi bilan birikmaning barqarorligi kamayadi.
RG₃–molekulalari tetraedr, markazida fosfor atomi bо‘lib, sp₃–gibridlanish holatida bо‘ladi. RG_‘3 – rangsiz gaz.
PCl₃ va PBr₃ – rangsiz suyuqliklar bо‘lsa, PJ₃ – qizil kristallar.
Qattiq holatda RG₃ lar molekulyar kristallik panjara hosil qiladilar.
RG₅ – trigonal bipiramida strukturasiga ega, markazida fosfor atomi bо‘lib, sp₃d – gibridlanish holatida.
Ular о‘zaro ionlashadilar:
2RG₅↔ RG
4 +RG₆
Fosfor pentaxloridi (PCl₅) kristallarida tetraedrik konfigurasiyadagi [PCl₄]+ kationlari va oktaedrik [PCl₆]+ anionlari hajmiy markazlashgan kub strukturasida k.s- 8 teng holda joylashadilar POCl₃ molekulasi buzilgan tetraedr, unda dPO=0,45 nm , dPCl = 0,199 nm .
Fosforni galloidli birikmalaridan eng ahamiyatlisi PCl3 va PCl5 dir. Ularning hammasi kislota hosil qiluvchi birikmalardir.³
Masalan: PJ₃ + 3H₂O = 3HJ + H₃PO₃
RG₃ – da elektron juftlari mavjud bо‘lgani uchun donor xossasiga ega va neytral komplekslarda ligandlar rolini о‘ynaydi.
Fosfin. Oddiy modda holida fosfor va vodorod bir–birlari bilan amalda birikmaydi. Fosforning vodorodli hosilalari bilvosita usulda olinadi.
Masalan Ca₃P₂ + 6H₂O = 3CaCl₂ + 2PH₃↑
RN₃ – fosfin, rangsiz kuchli zaharli, sasigan baliq hidli gaz. U suvda о‘rtacha eriydi, shu bilan birga suvdagi eritmada muvozanat qaror topadi:
N₃O+ + RN
2 ↔ RN₃ + N₂O↔ RN
4 + ON-rKkisl= 28,7 va rKasos= 28,4 amalda teng, shu sababli RN₃ suvdagi eritmada ideal amfolit deyish mumkin. Suyuq RN₃ da о‘z – о‘zidan ionlanishi juda kichik:
2RN₃↔ RN
4 +RN₂
Fosfin molekulasi ammiak (NH₃) molekulasiga о‘xshaydi, biroq N–R–N orasidagi burchak (93,70) ammiakdagiga nisbatan (1070) ancha kichik. Bu hol s- bulutlarni fosfinda gibrid bog‘lar hosil bо‘lishida hissasi juda kichikligidan dalolat beradi. Bundan tashqari R–N bog‘i N–H bog‘iga nisbatan ancha kuchsiz, ammiakning dipol momenti, fosfinning dipol momentiga nisbatan deyarli 3 marta katta. RN₃ – da donor xossasi, ammiakka nisbatan kuchsiz ifodalangan. RN₃–molekulasining kichik qutbliligi, protonga akseptorlik hossasini passivligi nafaqat suyuq holatda mavjud emasligi, uni suv bilan birikmasligiga RN₄ fosfoniy ioni juda kichik barqarorlikka ega.
RN ₄ ioni ammoniy ioniga о‘xshash, bog‘larning tetraedrik joylanishi bilan xarakterlanadi. Fosfin suvda bir muncha yaxshi erishiga qaramasdan suv bilan birikmaydi va RN₄ON hosil bо‘lmaydi (ammiakdan farqi).
Fosfin kislotalar bilan ta’sirlashganda RN ₄ -kationi va fosfoniy tuzlari hosil bо‘ladi (ammiakka о‘xshashligi):
RN₃ + HCl = PH₄Cl
PH₃ + HJ = PH₄J
Qattiq holatda eng barqaror tuzi fosfoniy yodiddir (PH₄J). Suv ayniqsa ishqorlar ta’siridan fosfoniy tuzlari kuchli parchalanadi:
RN₄J + KOH = KJ + PH₃↑ + H₂O
Ushbu reaksiyada eng toza fosfin olinadi.
Fosfin va fosfoniy tuzlari kuchli qaytaruvchilardir. Havoda fosfin fosfat kislota hosil qilib yonadi.
RN₃ + 2O₂ = N₃RO₄
Ishqor eritmalarida fosfinning standart potensiali manfiy qiymatga ega (YE⁰=-1,12 V) shu sababli fosfin kо‘pgina metallarning ionlarini: oltin, kumush, mis, qо‘rg‘oshin va boshqalar qaytariladi.
AuCl₃ + PH₃ = Au↓ + 3HCl + P
Fosfidlarni suv bilan parchalanishida, RN₃–bilan bir qatorda oz miqdorda gidrazin tarkibiga о‘xshash suyuq difosfin R₂N₄ hosil bо‘ladi. R₂N₄ – rangsiz suyuqlik, tq= 51,70S havoda о‘z–о‘zidan alangalanadi va fosfinni ham alangalantiradi. Kuchli qaytaruvchi. Biroq u asoslik xossasini namoyon qilmaydi, kislotalar bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Demak: NH₃ – PH₃- AsH₃ – SbH₃ qatori bо‘yicha barqarorliklari kamayadi, qaytaruvchi xossalari ortadi, bog‘ning zaifligi ortadi, asoslik xossasi ortib boradi.
Fosfor (V) oksid, fizikaviy va kimyoviy xossalari, fosfat kislota va uning tuzlari. Fosforli о‘g‘itlar.
Fosforni kam kislorod bilan ta’sirlashishidan R₂O₃ va kislorod mо‘l bо‘lganda R₂O₅ hosil bо‘ladi. Oksidlanish jarayoni mexanizmi zanjirli, oksidlanish mahsulotlari dimer yoki yanada murakkabroq polimerlar bо‘ladi. Fosfor +3 oksidi bir qancha allotropik shaklda uchraydi. Ulardan biri molekulyar panjaraga ega bо‘lib, tugunlarida dimer molekulalar R₄O₆ holida turadi.
Dimerlangan hamda R₂O₃ ni polimerlangan molekulalarining strukturalari quyidagicha:
R₄O₆ – molekulasi kislorod atomlari bilan bog‘langan tо‘rtta piramida (tugallanmagan tetraedr) tuzilgan.
R₄O₆ – allotropik shakli, uchuvchan, CS₂ da juda kam eriydi, oson suyuqlanuvchan. Polimer strukturasi uchlamchi tо‘r hosil qiladi, piramidal RO₃ guruppalanishi takrorlanadi, ya’ni tugallanmagan tetraedrlar, tetraedrning bitta uchi juftlangan elektronlar bilian band, piramidalar kislorod atomlari orqali bog‘langan. Ikkala holda ham fosfor atomlari sp₃ – gibridlangan holatda bо‘ladi.
R2O3 oksidi kimyoviy jihatdan kislotalik xossasini namoyon qiladi:
R₂O₃ + 3N₂O = 2N₃RO₃
Fosfit kislotasi rangsiz oson suyuqlanuvchan, suvda yaxshi eriydigan kristallar. Kimyoviy tuzilishi bо‘yicha u buzilgan tetraedr bо‘lib, markazida sp₃ gibridlangan holatda fosfor atomi turadi.
R atomi bilan tо‘g‘ridan–tо‘g‘ri bog‘langan vodorod atomi almashinishga qodir emas, shu sababli fosfit kislotasi maksimum ikki negizli, uni kо‘pincha H2(HPO3) formulasi bilan ifodalaydilar.
N3RO3 о‘rtacha kuchdagi kislota: rK₁=2,8, rK₂=6,2 teng. Uning tuzlari – fosfitlarni R₂O₃ ni ishqorlarga ta’sir ettirib olinadi.
R₂O₃ + 2KON + N₂O = 2KN₂RO₃ kaliy digidrofosfit;
R₂O₃ + 4KON = 2K₂NRO₃ + N₂O kaliy gidrofosfit.
Ishqoriy metallarning va kalsiyning fosfitlari suvda eriydi. Fosfit kislotasi qizdirilganda disproporsionirlash reaksiyasiga kirishadi.
Fosfit kislotasi va fosfitlar qaytaruvchi oksidlovchilar va galogenlar ta’siridan oksidlanadilar;
Qizig‘i shundaki, N₃RO₃ eritmasini havo kislorodi faqat yod izlari borligida oksidlaydi.
Fosfit kislotasi odatda fosfor uch galogenidlarni gidroliz qilib olinadi:
RG₃ + 3N₂O = 3NG + N₃RO₃
Fosfor uchun eng xarakterli oksidlardan biri R₂O₅ – difosfor pentaoksiddir. R₂O₅– qattiq modda, uni shishasimon holda ham osonlikcha olish mumkin. Fosfor +5 oksidi bug‘ holida R₄O₁₀ tarkibga tо‘g‘ri keladi. R4O10 –kimyoviy tuzlishi quyidagi rasmda keltirilgan.
R₄O⁴ molekulasi tо‘rta buzilgan tetraedr [PO ₃ ] lardan tuzilgan, har bir fosfor atomi 4 ta kislorod atomlari bilan bog‘langan, 10 ta kislorod atomlaridan 6 tasi kо‘prik rolida, qolgan hamma atomlarni bog‘laydi. 4 ta kislorod atomlari 4 – fosfor atomlari bilan qisqa qо‘sh bog‘lar orqali bog‘langan.³
4 ta fosfor atomlari katta tetraedrni hosil qiladi (punktr –chiziq).
Qattiq R₂O₅ bir qancha shaklda bо‘ladi. Ulardan biri molekulyar tuzilishga ega, panjara tugunlarida R₄O₁₀ molekulasi turadi. Tashqi kо‘rinishi bilan bu modifikasiya muzga о‘xshaydi. U katta bо‘lmagan zichlikka ega, osonlik bilan bug‘ holiga о‘tadi, suvda yaxshi eriydi, reaksiyaga kirish qobiliyati yaxshi, molekulyar shakldagi qattiq fosfor +5 oksidini uzoq qizdirilganda ikkita polimer strukturali, katta zichlikdagi, reaksion qobiliyati va oquvchanligi kam bо‘lgan moddalar hosil bо‘ladi. Bunda R₄O₁₀ molekulasidagi juftlashgan bog‘lar yakka bog‘larga aylanadi, shunda hamma kislorod atomlari kо‘prikli bog‘lanadi va buzilgan tetraedrlardan tuzilgan fazoviy karkas yuzaga keladi. Bu tetraedrlarning har ikkala polimer modifikasiyani hosil bо‘lishiga olib keladi. Biroq qattiq molekulyar panjarasi R₄O₁₀ molekulasi bilan ikkita polimer strukturalar orasida kuchsiz Van-derVaals kuchlari ta’sir etsa, ikkinchisida kovalent kimyoviy bog‘ mavjud.
R₂O₅–eng kuchli degidratlovchi (suvsizlantiruvchi) agent kimyoviy bog‘langan suvni tortib oladi. R₂O₅ qurituvchanligi bо‘yicha SaCl₂,NaOH, H₂SO₄ va h.k. lardan ustun turadi.
Uchuvchan modifikasiyadagi R₂O₅ gidratlanganda dastlab tetrametafosfat kislotasi hosil bо‘ladi:
R₄O₁₀ + 2N₂O = (NRO₃)₄
Keyinchalik gidratlanganda tetrapolifosfat (tridekaoksotetrafosfat) kislotasi hosil bо‘ladi:
(NRO₃₎₄ + N₂O = N₆R₄O₁₃
Gidratlanish jarayonining keyingi bosqichida N₃RO₄ va polifosfat kislotalari aralashmasi hosil bо‘ladi va jarayonning oxirgi bosqichida alohida N₃RO₄ molekulasi hosil bо‘ladi:
N₆R₄O₁₃ + N₂O = N₃RO₄ + N₅R₃O₁₀ - uch polifosfat kislota
N₅R₃O₁₀ + N₂O = N₃RO₄ + N₄R₂O₇ pirofosfat kislota
N₄R₂O₇+N₂O=2N₃RO₄ ortofosfat kislota Ushbu reaksiyalarni soddalashtirilgan holda quyidagicha yozish mumkin:
R₂O₅ + N₂O = 2NRO₃ – metafosfat kislota
R₂O₅ + 2N₂O = N₄R₂O₇ – pirofosfat kislota
R₂O₅ + 3N₂O = 2N₃RO₄ – ortofosfat kislota
Orto fosfat yoki oddiy fosfat kislotasi +5 fosfor hosilalaridan eng muhimdir.
Bu rangsiz oson suyuqlanuvchan, havoda suyuqlanadigan kristallar suv bilan istalgan nisbatda aralashadi. Qattiq kislotada va konsentrlangan eritmalarida molekulalararo vodorod bog‘lanish mavjud. Shu sababli N₃RO₄ ning kuchli eritmalari yuqori qovushqoq. Suyultirilgan eritmalarida (50% mass. kamroq) suv molekulasi bilan kislota orasida vodorod bog‘lanish yuzaga keladi.
Kimyoviy tuzilishi bо‘yicha N3RO4 molekulasi buzilgan tetraedr,fosfor atomi sp₃-gibridlanishda, unda uchta burchak gidroksil guruppasi bilan, tо‘rtinchisi esa kislorod atomi bilan band:
N₃RO₄ – suvdagi eritmasida о‘rtacha kuchdagi kislota rK1=22,rK2=7,3 va rK3=12,4 uch bosqichda dissosilanadi:
1. N₃RO₄↔ N+ + N₂RO
4 birlamchi fosfatlar;
2. N₂RO
4 ↔ N+ + NRO-24
ikkilamchi fosftalar;
3. NRO -24
↔ N+ + RO ₃
4 uchlamchi fosfatlar.
Fosforning hamma kislotalarini hamda 3–chi, 2–chi va 1–chi tuzlari ham ma’lum.
Ortofosfatlar.
Ortofosfatlar fosfat kislotani bosqichli neytrallab olinadi.
NaH₂PO₄ natriydigidroortofosfat yoki oddiy natriy digidrofosfat
NaHPO₄ - natriy gidroortofosfat natriy gidrofosfat;
Na₃PO₄ - natriy ortofosfat – natriy fosfat;
Ca(H₂PO₄) - kalsiy digidroortofosfat;
CaHPO₄ - kalsiy gidroortofosfat;
Ca₃(PO₄)₂ - kalsiy ortofosfat – kalsiy fosfat
Quyidagi ortofosfatlar suvda yaxshi eriydi:
ishqoriy metallarning hamma ortofosfatlari (litiy va ammoniydan boshqalari), ishqoriy-ep metallarning monogidroortofosftalari,digidroortofosfatlari. Qolgan hamma fosfatlar suvda amalda erimaydi.
Ortofosfatlarning ishlatilish sohalari xilma-xildir, mineral о‘g‘itlar, suvni yumshatuvchi sifatida (Na₃PO₄), issiqlikka chidamli materiallarga yuttirishda farmasivtik va kosmetik preparatlar olishda, xamirturishlar olishda oziqlanuvchi muhitning tarkibiy qismiga kiradi va (pishloq) pishirishda va metall sirtini fosfatlash jarayonida ishlatiladi.
Ortofosfat kislotasining tuzilishi