FOSFOR referaat (0)

FOSFOR (nimi tuleneb kreekakeelsest sõnast phosphoros- "valguskandja")
Fosfor on kergesti süttiv mittemetall, mis asub VA rühmas 2. perioodis ja järjenumber on 15. Fosfori ainus looduslik isotoop on massiarvuga 31. Fosfori stabiilseim oksüdatsiooniaste on +5. Teised olulisemad oksüdatsiooniastmed on +3 ja –3. Fosfori sulamistemperatuur on 44,1 °C, keemistemperatuur 277 °C ja agregaatolek toatemperatuuril on tahke.
1669. aastal kui Hennig Brand hakkas uurima uriin, avastas ta katse käigus fosfori. Brand kogus tünnitäie uriini, aurutas seda siirupi konsistensini ning sai pruunika vedeliku, mille nimetas uriiniõliks. Viimase segas ta liiva ja söega ning kuumutas siis tugevasti õhu juurdepääsuta. Äraarvamatu oli alkeemiku rõõm, kui ta avastas anumas omalaadse, nõrgalt küüslaugulõhnalise vahataolise aine, mis pimedas helendab. Tõenäoliselt sai aga fosforit juba 12.saj aarabia alkeemik Alhid Behil.
Leidumine
Fosforit ehedalt looduses ei leidu. Seevastu ühendites on fosfor looduses levinud element ja sisalduselt maakoores on ta orienteeruvalt 11. kohal. Tuntakse umbes 200 fosforimineraali, aga tähtsamateks peetakse kaltsiumfosfaati sisaldavaid mineraale nagu näiteks apatiit (Ca5[PO4]3X ;X on F või Cl), fosforiit (apatiidile sarnase koostisega, sisaldab 5 - 35% P2O5) jt. Ligikaudu pool Maa fosforivarudest leidub Aafrikas.
Ka Eesti fosforivarud on suured (umbes 350 miljonit tonni), tänu Põhja-Eestis leiduva fosforiidi tõttu, mida peetakse Eesti üheks tähtsamaks maavaraks. Fosforiit on tekkinud ordoviitsiumis meres elanud käsijalgsete (Obolos) fosfaatidest koosnevatest karpidest. Kuna fosforiit asub Eestis sügaval maapõues, siis tehnilistel ja ka keskkonnakaitselistel põhjustel meil fosforiiti hetkel ei kaevandata. Fosfor on tähtis bioelement , kuuludes valkude, nukleiinhapete ja organismis energiat andvasse ATP ( adenosiintrifosfaat ) koostise. Lisaks leidub fosforit veel luudes ja hammastes. Fosfor on vajalik element ka taimede jaoks, mõjutades nende arengut ja viljumist.
Saamine
Tööstuslikult toodetakse fosforit (täpsemalt valget fosforit) kuumutades fosforiidi või apatiidi segu liiva ja söega elektriahjudes temperatuuril 1300-1500 °C
4Ca5F(PO4)3 + 21SiO2 + 30C --> 3P4 + 20CaSiO3 + SiF4 + 30CO
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C -->(1500°C) 6CaSiO3 + 10CO + P4
Valge fosfor eraldub seal auruna, mis kondenseeritakse ja kogutakse sulas olekus sooja vee all. Kaasaegne elektriahi fosfori tootmiseks on 12 meetrise läbimõõduga, võimsusega 60-70 MW ning see annab üle 30 tuhande tonni fosforit aastas. Valge fosfori maailmatoodanguks peetakse ligikaudu 1,5 miljonit tonni aastas.
Fosforil on üle 10 erineva allotroobi, kuid neist tähtsamad on kolm – valge, punane ja must fosfor.
VALGE FOSFOR on kõige tavalisem fosfori allotroop , mis tekib alati fosforiaurude kondenseerumisel. See on valge või kollaka värvusega vahataoline aine, millel on küüslaugu lõhn ja ta on õhus nõrgalt suitsev. Vees praktilsielt ei lahustu, hästi lahustub süsinikdisulfiidis (CS2) ja orgaanilistes lahustites ( bensiin , alkohol ) Pimedas valge fosfor helendub, mis on tingitud tema aeglasest oksüdatsioonist. Õhus süttib ta peenestatult juba toatemperatuuril, seepärast säilitatakse ja lõigatakse teda vee all. Valge fosfor on väga mürgine, nahale sattudes põhjustab ta raskesti paranevaid haavu ja organismi mürgitust. Seismisel ta muutub aegamööda punaseks fosforiks.
PUNANE FOSFOR on tuntud 7 erineva vormina, nendest levinuim on amorfne punane fosfor. See tekib valge fosfori pikaajalisel kuumutamisel (üle 180 °C) õhu juurdepääsuta. Praktikas ta esineb tavaliselt tumepunase pulbri või tükikeste kujul. Ta ei lahustu vees ega süsinikdisulfiidis. ta pole nii tuleohtlik( süttimistemp. 210 °C) kui valge fosfor, ei helendu ega ole mürgine. Kuumutamisel. Punane fosfor lendub 400 °C juures õhu juurdepääsuta ning tema aurude jahtumisel saadakse valge fosfor.
MUST FOSFOR on keemiliselt kõige püsivam ja vähemaktiivsem ning ka vähimlevinud. Teda saadakse valge fosfori pikaajalisel kuumutamisel (7-8 päeva) kõrgel rõhul ja temperatuuril. Ta on mustjashall värvusega grafiiti meenutava struktuuriga kristallne aine,hea soojusjuht , kuumutamisel atmosfäärirõhul ta sublimeerub (läheb tahkest olekust otse gaasilisse üle). Keemilistelt omadustelt on sarnane punase fosforiga.
ÜHENDID
P4O10 – tetrafosfordekaoksiid ehk fosfor(V) oksiid
On fosfori tähtsaim ja ka püsivaim oksiid. Ta tekib tiheda valge suitsuna fosfori põlemisel hapniku või õhu liias. Fosfor(V)oksiid on valge tahke, amorfne, klaasjas või kristalliline aine. Kristalne P4O10 on molekulvõrega ühend, kus molekulid asuvad kristalvõre sõlmpunktides. Ta on sööbiv ja erakordselt
hügroskoopne, mis seob tugevasti õhuniiskust ja vett ka teiste ainete koostisest. Seepärast võivad orgaanilised lahustid ja paber kokkupuutel fosfor(V)oksiidiga
süttida.Veega kokkupuutel toimub tormiline reaktsioon, sageli lausa väike plahvatus ja leek ning moodustub rida fosforhappeid.
PH3 – fosfaan (fosfori vesinikuühend)
Fosfaani molekul on trigonaalse püramiidi kujuline. Ta on ebapüsiv, värvusetu, roiskunud kala või küüslaugu lõhnaga, väga mürgine, vees ja orgaanilistes lahustites lahustuv gaas . Fosfaan ja fosfooniumsoolad on tugevad redutserijad,
redutseerides metallisooladest välja vaba metalli:
8AgNO3 + PH3 + 4H2O --> 8Ag + H3PO4 + HNO3
Temperatuuril üle 100 °C süttib fosfaan õhus. Soo- ja virvatulude teket soodes ja kalmistutel seostataksegi just organismide kõdunemisel eralduva fosfaani isesüttimisega. Fosfaani saadakse fosfiidide reageerimisel veega või hapetega, valge fosfori reageerimisel leeliste lahustega või fosfooniumjodiidi reageerimisel
kaaliumhüdroksiidiga.
H3PO4 – ortofosforhape
Ortofosforhape on kõikidest fosfori hapetest praktilisest seisukohast tähtsaim. Esmakordselt sai fosforhapet 17. sajandi lõpul inglise keemik Robert Boyle . Fosforhape on valge kristalne aine, sulamistemperatuuriga 42,5 °C, keskmise tugevusega hape, mis lahustub hästi vees. Kontsentreeritud fosforhape võib olla ligi 85 %-line. Puhta ehk termilise fosforhappe saamiseks kasutatakse lähteainena valget fosforit
Kasutusala
Valge fosfor leidis kasutust süütepommides. Fosforühendeid tarvitatakse taimekaitse vahenditena, näriliste hävitusvahenditena. Fosforhapete, eriti aga tema soolade kasutusalasid on väga palju. Suur osa fosforhapet läheb fosforhappesoolade ja fosforväetiste tootmiseks, lisaks leiab ta kasutust ka karboniseeritud jookides (pepsi cola , coca cola, mõningad õlled) ja veinides. Karastusjookidesse ja veinidesse lisatakse fosforhapet happesuse reguleerimiseks, sogastumise takistamiseks, maitseomaduste parandamiseks, vahutuvuse suurendamiseks ning karastusjookides aitab fosforhape kaasa tekitamaks joomisel suus jahedust. Leelismetallide fosfaatide lahuseid ja polüfosfaate kasutatakse väga suurtes kogustes pesemis - ja puhastusvahendites parandades nende pesemisvõimet ja pehmendades vett. Nad seovad veest kaltsium - ja magneesiumioone, muutes sellega vee pehmemaks. Difosfaadid leiavad kasutust toiduainelisanditena. Näiteks leivaküpsetamisel, pudingusegudes. Kasutatakse ka abrasiivina hambapastades. Fosfaate lisatakse toiduainetesse ka nende konserveerimisel ja vorstide valmistamisel, kuna ta seob fosfaadid seovad endasse niiskust ja aitavad lihal säilitada parema värvuse, lõhna ning maitse. Veel kasutatakse fosforit olmevee pH korrigeerimisel ja lahtistina ja punast fosforit tikukarbi süütepinna koostises, kusjuures seda ainet sisaldav tuletikupea süttib hõõrdumisel igasuguse kardeda pinna vastu.
Seos elusorganismiga
Fosforit leidub kõikides elusorganismides ja tema tähtsus eluslooduses on erakordselt suur. Sel põhjusel peetakse fosforit ka elu ja mõtlemise elemendiks. Kaltsiumi järel on ta teine põhiline element, mis kuulub inimorganismis iga raku koostisesse. Seega kokkuvõtlikult annab fosfor koos kaltsiumi ja magneesiumiga luudele tugevuse, osaleb peaaegu kõigis organismis toimuvais reaktsioonides, energia tootmisel ja mõtlemisprotsessidel. Fosfori vaegust esineb harva, sest seda sisaldub väga paljudes toiduainetes, isegi enam kui kaltsiumi. Lisaks fosforivaeguse vähest esinemist saab seostada ka sellega, et organism omastab fosforit hästi ja isegi kaltsiumist paremini. Fosforivaegusel tekib lihasnõrkus, luuvalu, rahhiit ning osteoporoos . Inimkehas on fosfor elementide levikult 5. kohal. Inimkehas on fosforit keskmiselt kokku 1,5 kg. Sellest 1,4 kg paiknevad luudes ja hammastes, 130 g lihastes ning 12 g ajus ja närvisüsteemis. Soovituslikuks ööpäevaseks fosforivajaduseks erinevate allikate põhjal on 0,5-1,7 g. Tuntumateks fosforit sisaldavateks toiduallikateks on: kuivpärm, piim, liha, munad, nisukliid, teraviljad , kaunviljad, suitsu- ja määrdejuustud, kõrvitsa- ja päevalille- ja seesamiseemned, pähklid, munakollane , mandlid.
Fosforiringe
Fosforiringel puudub atmosfääri faas, fosfori varud esinevad sedimentaarsel kujul kivimites ja setetes. Kivimite erodeerumisel satub fosfor keskkonda ja ühtlasi aineringlusesse. Taimed omastavad fosforit fosfaatidena, absorbeerides (neelates) fosfaate juurte kaudu. Loomsed organismid omastavad seda elutähtsat elementi toiduga ja annavad seda oma ekskrementidega uuesti loodusesse tagasi.Organismide surres ja lagunedes, vabaneb fosfor mikroorganismide tegevuse tulemusel anorgaanilisel kujul ning on taimedele kohe ka uuesti omastatav. Taimede poolt kasutamata jäänud fosfor läheb sedimentaarsesse faasi.Erinevalt lämmastikust pole fosfor vees kergesti lahustuv, vaatamata sellele tekitab ka fosfori üleküllus veekogude eutrofeerumist. Väga mürgise saaste võivad tekitada fosfororgaanilised ühendid, mida kasutatakse mitmesugustes mürkides, pesu- ja taimekaitsevahendites.
Põhilised fosforisaaste allikad on kodumajapidamised, tööstused ja aasta-aastalt aina vähem põllumajandus.