Положення елемента в періодичній системі
Фосфор належить до p-елементів, його атом має три енергетичних рівня. На останньому з них розташовано п'ять електронів, три з яких є неспаренными. У збудженому стані атом P містить п'ять вільних електронів. Цей факт пояснює появу сполук фосфору, у яких він не трехвалентен, але має валентність, рівну п'яти, наприклад, P 2 O 5 – п'ятиокис фосфору. Металоїд, внаслідок своєї високої активності, в природі відсутня у вільному стан і зустрічається лише у вигляді сполук. Природний елемент має єдиний стабільний ізотоп з відносною атомною масою, що дорівнює 31. Фосфор входить до складу багатьох гірських порід і мінералів, його вміст у складі земної кори становить 008%.
Алотропні модифікації
Різне розташування атомів в кристалічних решітках речовини приводить до появи деяких видозмін. Наприклад, чорний фосфор дуже нагадує графіт. Він такий самий жирний на дотик і виявляє напівпровідникові властивості. У промисловості матеріал отримують з білого фосфору, нагріваючи останній до 200°С і піддаючи тиску в 12000 атм. Червоний фосфор – це порошкоподібна неотруйне речовина. При його детальному вивченні було встановлено, що з'єднання являє собою суміш видозміни фосфору, які різняться між собою певними ознаками, наприклад, кольором.Ще одна аллотропная модифікація – білий фосфор. Металом або неметаллом він є? Це речовина виявляє типові неметалічні властивості, крім того, воно дуже токсична. Отримують його, концентруючи пари фосфору. На відміну від червоного виду, він може розчинятися в сірковуглеці. Якщо білий фосфор довго піддавати слабкого нагрівання, він переходить в модифікацію червоного фосфору.
Хімічна характеристика
У своїх сполуках з іншими елементами P може проявляти наступні ступені окиснення: +3 +5 -3. В пароподібному стані при температурі нижче 800°, а також у рідкій фазі молекула речовини має формулу P 4 . Різні модифікації речовини мають несхожі хімічні ознаки. Як відповісти на питання, чим є фосфор – металом чи ні? Потрібно звернутися до будови його атома, який в збудженому стані має п'ять валентних електронів. Найбільш активний в хімічному плані неметаллом буде білий фосфор, який вже при звичайній температурі легко окислюється, в процесі чого починає світитися, а також може самозайматися. З цих причин його рекомендується зберігати покритих водою. Червоний фосфор за своїми властивостями є менш активною речовиною, ніж його біла модифікація.
Бінарні сполуки
Як метал або металоїд, фосфор може реагувати з киснем: 4P + 3O 2 -> 2P 2 O 3 Продуктом реакції є газоподібний фосфін – дуже токсична речовина, що застосовується в якості хімічної зброї. Його легко распознаеть за специфічним запахом часнику. Гідрид фосфору здатний приєднувати галогеноводороды, наприклад, такі, як йодоводород, утворюючи з'єднання – йодид фосфония PH 4 I. Взаємодія з металами призводить до появи фосфидов:2P + 3Ca = Ca 3 P 2 . Як метал, фосфор реагує і з неметалами, наприклад, із сіркою, вуглецем, хлором: 2P + 3Cl 2 = 2PCl 3 Фосфіди легко вступають в реакцію з водою, розкладаючись до фосфіну: Mg 3 P 2 + 6H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2PH 3 (фосфін)
Оксиди
Серед бінарних сполук елемента з киснем найбільш важливими є його оксиди: P 2 O 5 і P 2 O 3 . Триокись фосфору, інакше звана фосфорним ангідридом, являє собою кристалічне з'єднання, температура плавлення якого – 225°. У звичайних умовах воно має вигляд воскоподібна маси. У лабораторії його отримують спалюванням фосфору в атмосфері бідній киснем. Хоча цей оксид і проявляє властивості сильного відновника, він застосовується вкрай рідко із-за високої токсичності. Які ж властивості, металу або неметалів, фосфор оксид виявляє у своїх реакціях? Він може реагувати з водою, утворюючи ортофосфорну кислоту і фосфін. Речовина взаємодіє з хлороводнем, в результаті виходять фосфатна кислота та хлорид фосфору. Інше з'єднання – п'ятиокис фосфору, має ознаки типового кислотного оксиду. Його можна отримати в результаті спалювання порції фосфору в атмосфері з надлишком кисню. У звичайних умовах з водою з'єднання реагує дуже активно і утворює метафосфорную, а при нагріванні – ортофосфорну кислоту. Крім того, п'ятиокис фосфору забирає вологу, тому може застосовуватися в якості осушувача для рідких речовин і газів.
Фосфорні кислоти
Найбільш відомі фосфорні кислоти – це метафосфорная, ортофосфорна і пирофосфорная, формула якої H 4 P 2 O 7 . Остання з них утворюється при нагріванні H 3 PO 4 . Найбільше практичне значення має ортофосфорна кислота, солі якої застосовують як сировину для одержання мінеральних добрив. Вона являє собою тверду речовину білого кольору, дуже добре розчинна у воді. Будучи кислотою середньої сили, вона не має яскраво виражених окисних властивостей. Як електроліт, дисоціює ступінчато, тому утворює два ряди солей: середні – фосфати, кислі – гидрофосфаты і дигидрофосфаты. У промисловості фосфатну кислоту отримують термічним і екстракційним способом. Так як оксидам фосфору відповідають кислоти, то на питання, чим є фосфор – металом або неметаллом, відповідь буде однозначною: це активний неметалевий елемент.
Поширення в природі
Найбільш важливий мінерал, що містить високу концентрацію фосфору – це апатит. Він має багато різновидів, найпоширеніша з яких – фторапатит. Ще один вид мінералу, що складається із з'єднань фосфору – осадова порода фосфор. Елемент входить до десяти найважливіших для живих організмів хімічних елементів. Найбільший його вміст виявлено у формі фосфоліпідів – органічних сполук, які входять до складу клітинних мембран, гормонів та інших біологічно активних речовин. Високий вміст елемента (близько 038%) реєструється у нервовій тканині, утворює центральний і периферичний відділи нервової системи людини та інших хребетних тварин. Крім цього, сполуки фосфору входять в м'язову і кісткову тканину. В останній присутній фосфат кальцію – сіль, надає дентину зубів і кісток міцність і високу твердість. В обміні речовин рослинних організмів, поряд з магнієм і залізом, фосфор відіграє важливу роль в якості регулятора процесів формування і дозрівання плодів і насіння. Саме тому, разом з азотом і калієм, фосфор вважається основним живильним елементом рослин.