Фосфор

Фосфор

Фосфор

ФОСФОР, Р (лат. Phosphorus * а. phosphorus; н. Phosphor; ф. phosphore; и. fosforo), — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 15, атомная масса 30,97376. Природный фосфор представлен одним стабильным изотопом 31Р. Известно 6 искусственных радиоактивных изотопов фосфора с массовыми числами 28-30 и 32-34.

Способ получения фосфора, возможно, был известен арабским алхимикам ещё в 12 в., но общепринятой датой открытия фосфора считается 1669, когда Х. Бранд (Германия) получил светящееся в темноте вещество, названым “холодным огнём”. Существование фосфора как химического элемента доказал в начале 70-х гг. 18 в. французский химик А. Лавуазье.

Модификации и свойства

Элементарный фосфор существует в виде нескольких аллотропных модификаций — белый, красный, чёрный. Белый фосфор — воскообразное прозрачное вещество с характерным запахом, образуется при конденсации паров фосфора. В присутствии примесей — следов красного фосфора, мышьяка, железа и др. — окрашен в жёлтый цвет, поэтому товарный белый фосфор называется жёлтым.

Существуют 2 модификации белого фосфора а-Р имеет кубическую решётку плотнейшей упаковки а=0,185 нм; плотность 1828 кг/м3; t плавления 44,2°С, t кипения 277°С; теплопроводность 0,56 Вт/(м•К); молярная теплоёмкость 23,82 Дж/(моль•К); температурный коэффициент линейного расширения 125•10-6 К-1 ; по электрическим свойствам белый фосфор близок к диэлектрикам.

При температуре 77,8°С и давлении 0,1 МПа а-Р переходит в b-Р (решётка ромбическая, плотность 1880 кг/м3). Нагрев белого фосфора без доступа воздуха при 250-300°С в течение нескольких часов приводит к образованию красной модификации.

Обычный товарный красный фосфор практически аморфен, однако при длительном нагревании может переходить в одну из кристаллических форм (триклинную, кубическую) с плотностью от 2000 до 2400 кг/м3 и t плавления 585-610°С. При возгонке (t вoзгонки 431°С) красный фосфор превращается в газ, при охлаждении которого образуется в основном белый фосфор.

При нагревании белого фосфора до 200-220°С под давлением 1,2-1,7 ГПа образуется чёрный фосфор. Данный вид превращения можно осуществить и при нормальном давлении (при t 370°С), используя в качестве катализатора ртуть, а также небольшое количество чёрного фосфора для затравки.

Чёрный фосфор — кристаллическое вещество с ромбической решёткой (а=0,331, b=0,438 и с=1,05 нм), плотность 2690 кг/м3, t плавления 1000 °С; по внешнему виду похож на графит; полупроводник, диамагнитен. При нагревании до температуры 560-580°С и давлении насыщенных паров переходит в красный фосфор.

Химический фосфор

Атомы фосфора объединяются в двухатомные (Р2) и четырёхатомные (Р4) полимерные молекулы. Наиболее устойчивы при нормальных условиях молекулы, содержащие длинные цепи связанных между собой тетраэдров Р4. В соединениях фосфор имеет степень окисления +5, +3, -3.

Подобно азоту в химических соединениях образует главным образом ковалентную связь. Фосфор химически активный элемент. Наибольшей активностью отличается его белая модификация, которая при температуре около 40°С самовоспламеняется, поэтому хранится под слоем воды. Красный фосфор воспламеняется при ударе или трении.

Чёрный фосфор малоактивен и с трудом воспламеняется при поджигании. Окисление фосфора обычно сопровождается хемилюминесценцией. При горении фосфора в избытке кислорода образуется P2O5, при недостатке — в основном Р2O3.

Фосфор образует кислоты: орто- (H3PO4), полифосфорные (Hn+2 РО3n+1), фосфористую (H3PO3), фосфорноватую (H4Р2О6), фосфорноватистую (H3PO2), а также надкислоты: надфосфорную (H4Р2О8) и мононадфосфорную (H3PO5).

Фосфор непосредственно реагирует со всеми галогенами с выделением большого количества тепла. Известны сульфиды и нитриды фосфора. При температуре 2000°С фосфор взаимодействует с углеродом, образуя карбид (PC3); при нагревании фосфора с металлами — фосфиды. Белый фосфор и его соединения высокотоксичны, ПДК 0,03 мг/м3.

Фосфор в природе

Среднее содержание фосфора в земной коре (кларк) 9,3•10-2%, в ультраосновных породах 1,7• 10-2%, основных — 1,4•10-2%, кислых — 7• 10-2%, осадочных — 7,7•10-2%. Фосфор участвует в магматических процессах и энергично мигрирует в биосфере.

С обоими процессами связаны его крупные накопления, образующие промышленные месторождения апатитов — Ca5(PO4)3(F, Cl) и фосфоритов — аморфный Ca5(PO4)3(OH, CO3) с различными примесями. Фосфор исключительно важный биогенный элемент, который накапливается многими организмами.

Именно с биогенной миграцией связаны процессы концентрации фосфора в земной коре. Известно свыше 180 минералов, содержащих фосфор.

Получение и применение

В промышленных масштабах фосфор извлекают из природных фосфатов электротермическим восстановлением коксом при температурах 1400-1600°С в присутствии кремнезёма (кварцевого песка); газообразный фосфор после очистки от пыли направляется в конденсационные установки, где под слоем воды собирают жидкий технический белый фосфор.

Основная масса производимого фосфора перерабатывается в фосфорную кислоту и получаемые на её основе фосфорные удобрения и технические соли. Широко применяются соли фосфорных кислот — фосфаты, в несколько меньшей степени — фосфиты и гипофосфиты.

Белый фосфор используется при изготовлении зажигательных и дымовых снарядов; красный — в спичечном производстве.

Источник: http://www.mining-enc.ru/f/fosfor

Аллотропные модификации фосфора

Красный и белый фосфор Р. Известно несколько аллотропных форм фосфора в свободном виде, главные — это белый фосфор Р4 и красный фосфор Pn. В уравнениях реакций аллотропные формы представляют как Р (красн.) и Р (бел.).

Красный фосфор состоит из полимерных молекул Pn разной длины. Аморфный, при комнатной температуре медленно переходит в белый фосфор. При нагревании до 416 °С возгоняется (при охлаждении пара конденсируется белый фосфор). Нерастворим в органических растворителях. Химическая активность ниже, чем у белого фосфора. На воздухе загорается только при нагревании.

Применяется как реагент (более безопасный, чем белый фосфор) в неорганическом синтезе, наполнитель ламп накаливания, компонент намазки коробка при изготовлении спичек. Не ядовит.

Белый фосфор состоит из молекул Р4. Мягкий как воск (режется ножом). Плавится и кипит без разложения (tпл 44,14 °С, tкип 287,3 °С, р 1,82 г/см3). Окисляется на воздухе (зеленое свечение в темноте), при большой массе возможно самовоспламенение.

В особых условиях переводится в красный фосфор. Хорошо растворим в бензоле, эфирах, сероуглероде. Не реагирует с водой, хранится под слоем воды. Чрезвычайно химически активен. Проявляет окислительно-восстановительные свойства.

Восстанавливает благородные металлы из растворов их солей.

Применяется в производстве Н3Р04 и красного фосфора, как реагент в органических синтезах, раскислитель сплавов, зажигательное средство. Горящий фосфор следует гасить песком (но не водой!). Чрезвычайно ядовит.

Получение в промышленности фосфора

— восстановление фосфорита раскаленным коксом (песок добавляют для связывания кальция):

Ca3(PО4)2 + 5С + 3SiО2 = 3CaSiO3 + 2Р + 5СО (1000 °С)

Пар фосфора охлаждают и получают твердый белый фосфор.

Красный фосфор готовят из белого фосфора (см. выше), в зависимости от условий степень полимеризации n (Pn) может быть различной.

Соединения фосфора

Фосфин РН3. Бинарное соединение, степень окисления фосфора равна — III. Бесцветный газ с неприятным запахом. Молекула имеет строение незавершенного тетраэдра [: Р(Н)3] (sр3-гибридизация).

Мало растворим в воде, не реагирует с ней (в отличие от NH3). Сильный восстановитель, сгорает на воздухе, окисляется в HNО3 (конц.). Присоединяет HI. Применяется для синтеза фосфорорганических соединений.

Сильно ядовит.

Уравнения важнейших реакций фосфина:

Получение фосфина в лаборатории:

СазP2 + 6НСl (разб.) = ЗСаСl + 2РНз

Оксид фосфора (V) P2O5. Кислотный оксид. Белый, термически устойчивый. В твердом и газообразном состояниях димер Р4О10 со строением из четырех тетраэдров [O=Р(O)3], связанных по трем вершинам (Р — О-P).

При очень высоких температурах мономеризуется до P2O5. Существует также стеклообразный полимер (Р205)п. Чрезвычайно гигроскопичен, энергично реагирует с водой, щелочами. Восстанавливается белым фосфором.

Отнимает воду у кислородсодержащих кислот.

Применяется как весьма эффективный дегидратирующий агент для осушения твердых веществ, жидкостей и газовых смесей, реагент в производстве фосфатных стекол, катализатор полимеризации алкенов. Ядовит.

Уравнения важнейших реакций оксида фосфора +5:

Получение: сжигание фосфора в избытке сухого воздуха.

Ортофосфорная кислота Н3Р04. Оксокислота. Белое вещество, гигроскопичное, конечный продукт взаимодействия P2O5 с водой.

Молекула имеет строение искаженного тетраэдра [Р(O)(OН)3] (sр3-гибридизадия), содержит ковалентные σ-связи Р — ОН и σ, π-связь Р=O. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Хорошо растворяется в воде (548 г/100 г Н20).

Слабая кислота в растворе, нейтрализуется щелочами, не полностью — гидратом аммиака. Реагирует с типичными металлами. Вступает в реакции ионного обмена.

Качественная реакция — выпадение желтого осадка ортофосфата серебра (I). Применяется в производстве минеральных удобрений, для осветления сахарозы, как катализатор в органическом синтезе, компонент антикоррозионных покрытий на чугуне и стали.

Уравнения важнейших реакций ортофосфорной кислоты:

Получение фосфорной кислоты в промышленности:

кипячение фосфоритной руды в серной кислоте:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 (конц.) = 2Н3РО4 + 3CaSO4

Ортофосфат натрия Na3PO4. Оксосоль. Белый, гигроскопичный. Плавится без разложения, термически устойчивый. Хорошо растворим в воде, гидролизуется по аниону, создает в растворе сильнощелочную среду. Реагируется в растворе с цинком и алюминием.

Вступает в реакции ионного обмена.

Качественная реакция на ион РО43-

— образование желтого осадка ортофосфата серебра(I).

Применяется для устранения «постоянной» жесткости пресной воды, как компонент моющих средств и фотопроявителей, реагент в синтезе каучука. Уравнения важнейших реакций:

Получение: полная нейтрализация Н3Р04 гидроксидом натрия или по реакции:

Гидроортофосфат натрия Na2HPO4. Кислая оксосоль. Белый, при умеренном нагревании разлагается без плавления. Хорошо растворим в воде, гидролизуется по аниону. Реагирует с Н3Р04 (конц.), нейтрализуется щелочами. Вступает в реакции ионного обмена.

Качественная реакция на ион НРО42- — образование желтого осадка ортофосфата серебра (I).

Применяется как эмульгатор при сгущении коровьего молока, компонент пищевых пастеризаторов и фотоотбеливателей.

Уравнения важнейших реакций:

Получение: неполная нейтрализация Н3Р04 гидроксидом натрия в разбавленном растворе:

2NaOH + Н3РО4 = Na2HPO4 + 2H2O

Дигидроортофосфат натрия NaH2PO4. Кислая оксосоль. Белый, гигроскопичный. При умеренном нагревании разлагается без плавления. Хорошо растворим в воде, анион Н2Р04 подвергается обратимой диссоциации. Нейтрализуется щелочами. Вступает в реакции ионного обмена.

Качественная реакция на ион Н2Р04 — образование желтого осадка ортофосфата серебра(1).

Применяется в производстве стекла, для защиты стали и чугуна от коррозии, как умягчитель воды.

Уравнения важнейших реакций:

Получение: неполная нейтрализация H3PО4 едким натром:

Н3РО4 (конц.) + NaOH (разб.) = NaH2PO4 + H2O

Ортофосфат кальция Са3(PO4)2— Оксосоль. Белый, тугоплавкий, термически устойчивый. Нерастворим в воде. Разлагается концентрированными кислотами. Восстанавливается коксом при сплавлении. Основной компонент фосфоритных руд (апатиты и др.).

Применяется для получения фосфора, в производстве фосфорных удобрений (суперфосфаты), керамики и стекла, осажденный порошок — как компонент зубных паст и стабилизатор полимеров.

Уравнения важнейших реакций:

Фосфорные удобрения

Смесь Са(Н2Р04)2 и CaS04 называется простым суперфосфатом, Са(Н2Р04)2 с примесью СаНР04 — двойным суперфосфатом, они легко усваиваются растениями при подкормке.

Наиболее ценные удобрения — аммофосы (содержат азот и фосфор), представляют собой смесь аммонийных кислых солей NH4H2PO4 и (NH4)2HPO4.

Хлорид фосфора (V) PCI5. Бинарное соединение. Белый, летучий, термически неустойчивый. Молекула имеет строение тригональной бипирамиды (sp3 d-гибридизация).

В твердом состоянии димер P2Cl10 с ионным строением РСl4+[РСl6]—. «Дымит» во влажном воздухе. Весьма реакционноспособный, полностью гидролизуется водой, реагирует со щелочами. Восстанавливается белым фосфором.

Применяется как хлорагент в органическом синтезе. Ядовит.

Уравнения важнейших реакций:

Получение: хлорирование фосфора.

Источник: http://himege.ru/fosfor/

Продукты питания богатые фосфором

Фосфор

Фосфор – металлоид, в переводе с греческого означает «светоносный». В человеческом организме соединение занимает 1 % от массы тела и на 85 % сосредоточено в зубах, костной ткани. Общее содержание элемента в женском организме – 400 грамм, в мужском – 500 – 600.

Впервые фосфор получен в 1669 году алхимиком Гамбургом Хеннигом Брандом в процессе выпаривания человеческой мочи с целью получения философского камня.

Образовавшиеся в ходе эксперимента вещество визуально напоминало воск, горело, было ярким с характерным мерцанием.

Новое соединение получило название «Phosphorus mirabilis», что в переводе с латинского означает «Чудотворный носитель огня». Принятое обозначение фосфора – P.

Различают четыре модификации микроэлемента: белый (наиболее химически активный, максимально токсичный), красный, металлический, черный (наименее активный), которые отличаются по внешнему виду, физическим, химическим свойствам.

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, белков, жиров, лицетина, обеспечивает человека энергией, активирует физическую, умственную деятельность, участвует в окислительно-восстановительных реакциях.

Несмотря на то, что содержание элемента в морской воде составляет 0,07 миллиграмм на литр, а в земной коре – 0,1 % от ее веса, соединение в свободном состоянии в природе не встречается. При этом, насчитывается 200 минералов, в состав которых входит фосфор. Самые распространенные из них – фосфорит, апатит.

Основную ценность для жизнедеятельности человека представляет фосфорная кислота, которая нужна для обмена жиров, построения ферментов, синтеза и распада углеводов. Совместно с кальцием элемент формирует зубную эмаль, костный скелет.

Польза фосфора: нормализует энергетический обмен; регулирует кислотно-щелочной баланс; укрепляет кости, зубы; снижает болезненные ощущения при артрите; благоприятствует росту организма; содействует делению клеток; улучшает метаболизм, усвоение глюкозы; участвует в кодировании и хранении генетической информации, мышечном сокращении, проведении нервных импульсов.

Креатинфосфат и Аденозинтрифосфорная кислота выступают аккумуляторами энергии, необходимой для жизнедеятельности организма. Снижение количества данных соединений ведет к парализации любого вида деятельности – от умственного до физического.

Витамины A, D, F, соляная кислота, железо, марганец, калий, кальций, белки усиливают усвоение фосфора. Кальциферол, кортикостероиды, тироксин, паратгормон, эстрогены, андрогены, магний и алюминий, совместно с чрезмерным употреблением сахара, наоборот, снижают концентрацию микроэлемента в организме.

Суточная потребность в фосфоре для взрослого человека – 800 миллиграмм. При этом, ежедневно в обычном меню людей присутствует 1200 миллиграмм соединения. Интенсивные занятия спортом, беременность, недостаточное поступление белков вызывает повышенную потребность организма в микроэлементе, которая достигает 1600 – 2000 миллиграмм в день.

Всасывание фосфора зависит от содержания кальция в рационе, идеальное соотношение соединений равняется 1: 1. Дополнительный прием микроэлемента ускоряет вымывание молочной кислоты из мышечной ткани, что особенно важно для спортсменов.

Недостаток фосфора

Типичные причины развития дефицита микроэлемента в организме:

  1. Голодание.
  2. Пищевые отравления.
  3. Нарушение обмена веществ из-за дисфункции почечных канальцев, околощитовидных желез, сахарного диабета, алкоголизма.
  4. Беременность, кормление грудью, фаза роста, повышенная физическая нагрузка.
  5. Недостаточное поступление микроэлемента с продуктами питания. Дефицит вещества зачастую наблюдается у лиц, питающихся растительной пищей, которая росла в почве с низким содержанием соединений фосфора.
  6. Злоупотребление газированными напитками.
  7. Поступление в организм кальция, бария, магния, алюминия. Ионы данных металлов вступая в реакцию с фосфором образуют нерастворимые соединения, которые выводят микроэлемент Р из обмена веществ.
  8. Хронические заболевания почек.
  9. Искусственное вскармливание.

Симптомы нехватки фосфора в организме:

  • ослабление иммунитета, частые простудные заболевания;
  • пародонтоз, рахит;
  • геморрагические высыпания на кожных покровах, поверхности слизистой;
  • истощение, отсутствие аппетита;
  • ожирение печени;
  • психические заболевания;
  • слабость, ощущение разбитости;
  • слабая концентрация внимания;
  • боли в мышечной, костной тканях, суставах;
  • дистрофические изменения миокарда;
  • нарушения памяти;
  • неритмичное дыхание;
  • тревога, чувство страха;
  • изменения в весе;
  • онемение или повышенная чувствительность кожи;
  • раздражительность, депрессия.

Длительный недостаток фосфора в организме провоцирует развитие артрита, вызывает апатию, судороги, дрожь, проблемы с дыханием, снижает работоспособность, приводит к нервному истощению, размягчению костей.

Восполнить дефицит микроэлемента лучше при помощи продуктов питания или пищевых добавок. Хроническая фосфорная недостаточность устраняется по средствам введения в организм больного следующих лекарственных препаратов: АТФ, фитина, фосфоколина, рибоксина, фосфрена, лецитина, натрия фосфата или фитоферролактола.

Избыток фосфора

Передозировка микроэлемента в организме «бьет» по почкам: запускается процесс образования камней в них, помимо этого развивается анемия, лейкопения, слабеют кости, возникает угроза остеопороза.

Наибольшую опасность для человека представляет излишек белого фосфора. Повышенное содержание соединения в организме вызывает головную боль, рвоту, чувство жжения в желудке, ротовой полости, желтуху, слабость. При хроническом отравлении поражается нервная, сердечно-сосудистая системы, нарушается кальциевой обмен.

В отличие от белого, красный фосфор безвреден. Хронический излишек вещества в организме вызывает пневмонию.

Причины передозировки фосфором:

  • чрезмерное употребление газированных напитков (лимонадов), консервированных продуктов;
  • несбалансированная диета, перенасыщенная белковыми компонентами;
  • нарушение обмена веществ.

Сегодня избыток фосфора в организме человека встречается гораздо чаще, чем его недостаток. Причина данной статистики заключается в широком использовании соединений микроэлемента в пищевой промышленности (Е338, Е340 – Е343).

Данные фосфаты препятствуют слеживанию, скомкиванию сыпучих продуктов питания (сухих сливок и молока, кофе, какао).

Помимо этого, соединения обеспечивают мягкую консистенцию плавленым сырам, не допускают кристаллизацию сгущенки, увеличивают срок хранения изделий из мяса и молока, подкисляют безалкогольные напитки, повышая массу, объем колбас.

Признаки передозировки фосфора в организме:

  • кровоизлияния, понижение свертываемости крови;
  • отложение солей;
  • снижение иммунитета (лейкопения);
  • развитие остеопороза;
  • мелкие кровоизлияния на сетчатке глаз;
  • болезни органов пищеварительного тракта, особенно печени;
  • малокровие.

Помните, избыток фосфора вызывает недостаток кальция, кроме того, ухудшает всасывание магния. Поэтому для устранения симптомов, последствий передозировки врачи назначают прием гидроокиси алюминия, который связывает и замедляет всасывание фосфатов.

Продукты питания, содежащие фосфор

Фосфор – легкоусвояемый микроэлемент. 75 % соединения, поступающего с едой, вовлекается в обмен веществ.

При этом, микроэлемент, содержащийся в морепродуктах, рыбе всасывается на 99%, в злаковых и бобовых – на 20%, фруктах, соках – на 10%. Как видно, фосфор из растительных продуктов сложно усваивается организмом. Это связано с тем, что он образует фитиновые соединения и не высвобождается.

Основные источники фосфора – животные продукты (творог, сыр, рыба, яичный желток, мясо). Соединение микроэлемента из зерновых и бобовых культур плохо усваиваются в организме человека, по причине отсутствия фермента в кишечнике, расщепляющего их.

Таблица № 1 «Источники фосфора»

Наименование продукта фосфора в 100 граммах, миллиграмм
Сушеные подберезовики1750
Дрожжи сухие1290
Семена тыквы1233
Отруби пшеничные1200
Запеченная тыква1172
Зародыши пшеницы1100
Мак900
Цельное сухое молоко790
Соевые бобы700
Подсолнечник660
Какао порошок650
Кунжут629
Плавленый сыр600
Кешью593
Икра осетровая590
Кедровый орех572
Грецкий орех558
Сыр Российский, Голландский539
Овес521
Фасоль500
Фисташки490
Яичный желток485
Миндаль483
Гречиха422
Камбала400
Брынза375
Печень свиная347
Рис323
Печень говяжья314
Сардина280
Тунец280
Скумбрия280
Осетр270
Краб260
Ставрида250
Кальмар250
Мойва240
Минтай240
Креветки225
Творог220
Фундук220
Треска210
Баранина202
Колбаса докторская178
Яйца170
Зеленый горошек157
Курица157
Чеснок152
Фасоль146
Кефир143
Изюм114
Йогурт94
Молоко92
Брокколи65
Шпинат50
Цветная капуста43
Свекла40
Зеленая фасоль37
Киви34
Помидоры30
Морковь24
Баклажаны24
Сельдерей23
Бананы22
Слива16
Клюква14
Яблоки11

Обогащая рацион продуктами, содержащими фосфор, помните, что допустимая норма микроэлемента в крови для новорожденных составляет 1,19 – 2,78 миллимоль на литр, для взрослых людей – 0,81 – 1,45.

Снижение концентрации приводит к развитию гипофосфатемии, повышение – гиперфосфатемии.

Поэтому питание должно быть сбалансированным, подбирайте меню так, чтобы исключить вероятность нехватки и передозировки незаменимого микроэлемента.

Помните, соединения фосфора очень важны для сохранения здоровья. Они участвуют в энергообмене, построении ферментов (фосфатаз), деятельности почек, сердца, мозга, развитии и сохранении здоровья зубов, костной ткани. В настоящее время учеными доказано, что микроэлемент благоприятно воздействует на либидо.

Источник: https://FoodandHealth.ru/mineraly/produkty-pitaniya-bogatye-fosforom/

Фосфор в организме человека

Фосфор

 → 

Питание

 → 

Фосфор в организме человека

Фосфор (phosphorus) – это один из самых распространенных химических элементов на нашей планете. Фосфор составляет 0,08 – 0,09 % от массы Земной коры.

Фосфор играет важную биологическую роль и служит строительным материалом для многих клеток живых организмов. В растительном мире он содержится во всех растениях. Наибольшая концентрация наблюдается в плодах и семенах растений.

В животном мире, фосфор входит в состав белков и многих жизненно важных органических соединений, включая ферменты, нуклеиновые кислоты и так далее. Фосфор содержится в тканях и органах живых организмов, но наибольшее его количество содержится в костной ткани и зубной эмали.

В организме человека в среднем содержится от 500 до 750 грамм фосфора, при этом 90% (фосфат кальция) сконцентрировано в костной ткани.

В сочетании с кальцием, фосфор образует минеральные структуры, которые обеспечивают прочность костной ткани и зубной эмали.

Фосфор играет важную роль в формировании мышечной ткани и тканей головного мозга, и входит в их состав в качестве строительного материала.

Одна из важных функций фосфора – это его участие в энергетических процессах, протекающих в организме человека.

В тканях живого организма и пищевых продуктах, фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений фосфорной кислоты (фосфатов).

Участие фосфора в биологических процессах организма

Фосфор не только входит в состав живых клеток в виде строительного материала, он еще принимает участие во многих жизненно важных биологических процессах, протекающих в организме человека:

  • Деление клеток. Фосфор участвует в процессах деления живых клеток и их роста. Он входит в состав нуклеиновых кислот, а также структуру мембран клеток в виде фосфолипидов и фосфопротеинов.
  • Синтез энергии. Фосфор принимает участие в формировании и транспортировки молекул аденозин трифосфата (ATФ), запасающих энергию в нашем организме.
  • Обмен веществ. Фосфор принимает участие в метаболизме и продуцирование углеводов и белков.
  • ЦНС.Фосфор участвует в биологических процессах, обеспечивающих передачу электрических импульсов по волокнам нервов и тканям головного мозга.
  • Баланс фосфора и кальция. Фосфор и кальций тесно взаимодействуют в организме человека и участвуют в формировании одних и тех же биологических структур. В организме человека, с помощью гормонов паращитовидной железы, поддерживается определенный баланс между содержанием фосфора и кальция в тканях и органах. Этот баланс составляет – 2 к 1, две части кальция на одну часть фосфора.
  • Другие функции. Фосфор находится во взаимодействии со многими ферментами, активирует работу витамина D и витаминов группы B. 

Фосфор в продуктах питания

Норма фосфора в сутки – 800 мг, максимально допустимое количество потребления – 1600 мг.

Биодоступность (способность усваиваться организмом) фосфора, поступающего с продуктами питания, не более 70%. Только фосфор рыбы всасывается в кишечнике фактически полностью.

Фосфор содержится в продуктах:

  • молоко, молочные продукты (сыры)
  • мясо, субпродукты (говяжья печень), птица, яйца
  • рыба, икра осетровых
  • хлеб, овсяная и гречневая крупы
  • орехи грецкие, семечки
  • овощи, зелень (тыква, петрушка, капуста, шпинат, чеснок, морковь).

Недостаток фосфора в организме человека

Причины недостатка фосфора:

  • нарушения обмена фосфора
  • неудовлетворительное количество поступления макроэлемента в организм (низкое количество потребления белка)
  • избыточный уровень в организме соединений магния, кальция, бария, алюминия
  • чрезмерное потребление синтетических напитков (газированных и пр.)
  • продолжительные хронические болезни
  • отравления, наркозависимость, алкоголизм
  • патологии щитовидной железы, околощитовидных желез
  • болезни почек
  • вскармливание грудного ребенка искусственными смесями

Симптомы недостатка фосфора:

  • общая слабость, утрата аппетита, истощение
  • боли в мышцах и костях
  • снижается сопротивляемость к инфекциям, простудным заболеваниями; 
  • уменьшается синтез белка печенью
  • появляются дистрофические изменения миокарда, геморрагические высыпания на слизистых оболочках и коже
  • в ряде случаев – нарушения психики
  • рахит, пародонтоз

Когда в организме больше фосфора, чем кальция, организм человека будет использовать кальций, который хранится в костях.

Избыток фосфора в организме человека

Фосфор и фосфаты являются нетоксичными. Летальной дозой для человека считается 60 мг фосфора. Высокой токсичностью обладает ряд соединений фосфора (фосфин). Отравления соединениями фосфора провоцируют нарушения работы почек и печени, сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта, а также других систем и органов.

Причины избытка фосфора:

  • чрезмерное количество поступления фосфора (избыток белков в продуктах)
  • употребление большого количества консервированной продукции, лимонадов
  • продолжительное взаимодействие с фосфорорганическими соединениями
  • нарушения обмена фосфора

Симптомы избытка фосфора:

  • отложение малорастворимых фосфатов в тканях
  • поражения пищеварительного тракта и печени
  • декальцинация костей (остеопороз)
  • кровоизлияния и кровотечения
  • лейкопения, анемия

Вред фосфатов, применяющихся в пищевой промышленности

В пищевой промышленности применяются фосфаты в продуктах в следующих целях:

  • В качестве подкислителя в газированных напитках
  • Фосфаты сохраняют воду в продуктах питания, повышая его вес и объем, предупреждая формирование бульонно-жировых отёков, в процессе хранения предотвращают высыхание. В основном применяются в продукции из рыбы, птицы и мяса (вареные, варено-копченые колбасы, сардельки)
  • Фосфаты добавляются в сгущенное молоко, помогая предотвратить кристаллизацию продукта.
  • Добавляются в сухие сыпучие продукты, не допуская слеживания и формирования комков в порошке. Применяется в сухих сливках, сухом молоке, порошках, содержащих какао в сухом виде.
  • Добавляются в плавленые сырки, обеспечивая их консистенцию
  • Используются при температурной обработке молока и молочных продуктов 
  • При изготовлении мороженого и других продуктов из сухих смесей фосфаты повышают скорость их растворения при производстве. 
  • Применятся для увеличения срока годности сливочного масла и маргарина

На этикетках можно найти следующие обозначения:

  • Е 340 – фосфаты калия
  • Е 338 – ортофосфорная кислота (или просто фосфорная)
  • Е 343 – фосфаты магния
  • Е 341 – фосфаты кальция
  • Е 342 – фосфаты аммония

Последствия вредного воздействия фосфатов:

  • Избыточное поступление фосфатов в организм человека, нарушает баланс в тканях между фосфором и кальцием, что приводит к нарушению структуры костной ткани и нарушению обменных процессов в организме человека. Избыток фосфора приводит к заболеваниям костной ткани в виде остеопороза.
  • Избыток фосфора приводит к повышению риска сердечно сосудистых заболеваний, повышению риска инфарктов. Это происходит за счет отложения кальция на внутренних стенках сосудов, что приводит к их закупорке. Все это происходит из-за нарушения кальцево-фосфорного баланса.

Взаимодействие фосфора с другими элементами и лекарствами

Фосфор в чистом виде является химически не устойчивым элементом, поэтому легко вступает во взаимодействие с другими веществами. В природе и в нашем организме фосфор содержится в основном в виде химических соединений с другими веществами.

На содержание фосфора и его соединений в нашем организме, могут оказывать влияния различные внешние факторы и другие вещества, поступающие с пищей.

Рассмотрим вещества, которые могут оказать значимое влияние на содержание фосфора в организме человека:

  • Алкоголь может выщелачивать фосфор из костей и снижать его общий уровень в организме
  • Антациды (снижают кислотность желудка), содержащие алюминий, кальций или магний, могут связывать фосфаты в кишечнике. При долгосрочном использовании, эти лекарственные препараты могут привести к снижению содержания фосфора в организме человека (гипофосфатемии).
  • Противосудорожные препараты могут снизить уровень фосфора и увеличение уровня щелочной фосфатазы, фермента, который помогает удалить фосфат из организма.
  • Препараты желчной кислоты снижают уровень холестерина в крови. Они могут уменьшить пероральную абсорбция фосфатов с пищей или добавками. Оральные добавки фосфата должны быть приняты, по крайней мере, за 1 час до или через 4 часа после этих препаратов.
  • Кортикостероиды, в том числе повышают уровень фосфора в моче
  • Калий или препараты с его высоки содержанием, могут привести к слишком большому уровню калия в крови (гиперкалиемия). Гиперкалиемия может вызвать опасные нарушения сердечного ритма (аритмии). Заменители соли, в которых также содержится высокий уровень калия и фосфора, могут привести к снижению их уровня при использовании в долгосрочной перспективе.
  • Ингибиторы АПФ (лекарство от кровяного давления). Это препараты, называемые ангиотензин-превращающим ферментом (АПФ), используемые для лечения высокого кровяного давления, они могут снизить уровень фосфора.
  • Другие медикаменты также могут тоже снижать уровень фосфора. К таким препаратам относятся: циклоспорин (используется для подавления иммунной системы), сердечные гликозиды (дигоксин или Lanoxin), гепарины (разжижающие кровь препараты), а также нестероидные противовоспалительные препараты (например, ибупрофен).

Источник: https://woman.best/art/phosphorus

Фосфор (P)

Фосфор

  • Обозначение – P (Phosphorus);
  • Период – III;
  • Группа – 15 (Va);
  • Атомная масса – 30,973761;
  • Атомный номер – 15;
  • Радиус атома = 128 пм;
  • Ковалентный радиус = 106 пм;
  • Распределение электронов – 1s22s22p63s23p3;
  • t плавления = 44,14°C;
  • t кипения = 280°C;
  • Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 2,19/2,06;
  • Степень окисления: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
  • Плотность (н. у.) = 1,82 г/см3 (белый фосфор);
  • Молярный объем = 17,0 см3/моль.

Соединения фосфора:

Фосфор (несущий свет) впервые был получен арабским алхимиком Ахад Бехилем в 12 веке. Из европейских ученых первым открыл фосфор немец Хенниг Брант в 1669 г.

, во время проведения опытов с человеческой мочой в попытках извлечь из нее золото (ученый полагал, что золотистый цвет мочи вызван присутствием частичек золота). Несколько позже фосфор был получен И. Кункелем и Р.

Бойлем – последний описал его в своей статье «Способ приготовления фосфора из человеческой мочи» (14.10.1680; работа была опубликована в 1693 г.). Позже Лавуазье доказал, что фосфор является простым веществом.

фосфора в земной коре составляет 0,08% по массе – это один из самых распространенных химических элементов на нашей планете. По причине своей высокой активности, фосфор в свободном состоянии в природе не встречается, но входит в состав почти 200 минералов, самыми распространенными из которых являются апатит Ca5(PO4)3(OH) и фосфорит Ca3(PO4)2.

Фосфор играет немаловажную роль в жизни животных, растений и человека – он входит в состав такого биологического соединения, как фосфолипид, также присутствует в белковых и других таких важнейших органических соединениях, как ДНК и АТФ.

Фосфор в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева, стоит под номером “15”, относится к 15(Va) группе (См. Атомы 15(Va) группы).

Рис. Строение атома фосфора.

Атом фосфора содержит 15 электронов, и имеет схожую с азотом электронную конфигурацию внешнего валентного уровня (3s23p3), но у фосфора по сравнению с азотом менее выражены неметаллические свойства, что объясняется наличием свободной d-орбитали, большим радиусом атома и меньшей энергией ионизации.

Вступая в реакции с другими химическими элементами, атом фосфора может проявлять степень окисления от +5 до -3 (наиболее характерна степень окисления +5, остальные встречаются достаточно редко).

  • +5 – оксид фосфора P2O5(V); фосфорная кислота (H3PO4); фосфаты, галогениды, сульфиды фосфора V (соли фосфорной кислоты);
  • +3 – P2O3(III); фосфористая кислота (H3PO3); фосфиты, галогениды, сульфиды фосфора III (соли фосфористой кислоты);
  • 0 – P;
  • -3 – фосфин PH3; фосфиды металлов.

В основном (невозбужденном) состоянии у атома фосфора на внешнем энергетическом уровне находится два спаренных электрона на s-подуровне + 3 неспаренных электрона на p-орбиталях (d-орбиталь свободна). В возбужденном состоянии один электрон с s-подуровня переходит на d-орбиталь, что расширяет валентные возможности атома фосфора.

Рис. Переход атома фосфора в возбужденное состояние.

P2

Два атома фосфора объединяются в молекулу P2 при температуре порядка 1000°C.

При более низких температурах фосфор существует в четырехатомных молекулах P4, а также в более устойчивых полимерных молекулах P∞.

Аллотропные модификации фосфора:

  • Белый фосфор – чрезвычайно ядовитое (летальная доза белого фосфора для взрослого человека составляет 0,05—0,15 г) воскоподобное вещество с запахом чеснока, без цвета, люминисцирующее в темноте (процесс медленного окисления в P4O6); высокая реакционная способность белого фосфора объясняется некрепкими связями Р-Р (у белого фосфора молекулярная кристаллическая решетка с формулой P4, в узлах которой расположены атомы фосфора), которые достаточно легко разрываются, в результате чего белый фосфор при нагревании или в процессе длительного хранения переходит в более устойчивые полимерные модификации: красный и черный фосфор. По этим причинам белый фосфор хранят без доступа воздуха под слоем очищенной воды или в специальных инертных средах.
  • Желтый фосфор – огнеопасное, сильно ядовитое вещество, в воде не растворяется, легко окисляется на воздухе и самовозгорается, при этом горит ярко-зеленым ослепительным пламенем с выделением густого белого дыма.
  • Красный фосфор – полимерное, нерастворимое в воде вещество со сложной структурой, обладающее наименее реакционной способностью. Красный фосфор широко применяется в промышленном производстве, т. к. не так сильной ядовит. Поскольку на открытом воздухе красный фосфор, впитывая влагу, постепенно окисляется с образованием гигроскопичного оксида (“отсыревает”), образует вязкую фосфорную кислоту, поэтому, красный фосфор хранится в герметически закрытой таре. В случае отмокания красный фосфор очищают от остатков фосфорной кислоты путем промывания водой, затем высушивают и используют по назначению.
  • Черный фосфор – жирное на ощупь графитоподобное вещество серо-черного цвета, обладающее полупроводниковыми свойствами – наиболее устойчивая модификация фосфора со средней реакционной способностью.
  • Металлический фосфор получают из черного фосфора под высоким давлением. Металлический фосфор очень хорошо проводит электрический ток.

Химические свойства фосфора

Из всех аллотропных модификаций фосфора самой активной является белый фосфор (P4). Зачастую в уравнении химических реакций пишут просто P, а не P4. Поскольку, фосфор, как и азот, имеет много вариантов степеней окисления, то в одних реакциях он является окислителем, в других – восстановителем, в зависимости от веществ, с которыми он взаимодействует.

Окислительные свойства фосфор проявляет в реакциях с металлами, которые протекают при нагревании с образованием фосфидов:
3Mg + 2P = Mg3P2.

Фосфор является восстановителем в реакциях:

  • с более электроотрицательными неметаллами (кислородом, серой, галогенами):
    • соединения фосфора (III) образуются при недостатке окислителя
      4P + 3O2 = 2P2O3
    • соединения фосфора (V) – при избытке: кислорода (воздуха)
      4P + 5O2 = 2P2O5
  • с галогенами и серой фосфор образует галогениды и сульфид 3-х или 5-ти валентного фосфора, в зависимости от соотношения реагентов, которые берутся в недостатке или избытке:
    • 2P+3Cl2(нед.) = 2PCl3 – хлорид фосфора (III)
    • 2P+3S(нед.) = P2S3 – сульфид фосфора (III)
    • 2P+5Cl2(изб.) = 2PCl5 – хлорид фосфора (V)
    • 2P+5S(изб.) = P2S5 – сульфид фосфора (V)
  • с концентрированной серной кислотой:
    2P+5H2SO4 = 2H3PO4+5SO2↑+2H2O
  • с конецнтрированной азотной кислотой:
    P+5HNO3 = H3PO4+5NO2↑+H2O
  • с разбавленной азотной кислотой:
    3P+5HNO3+2H2O = 3H3PO4+5NO↑

Фосфор выступает одновременно и окислителем, и восстановителем в реакциях диспропорционирования с водными растворами щелочей при нагревании, образуя (кроме фосфина) гипофосфиты (соли фосфорноватистой кислоты), в которых проявляет нехарактерную для себя степень окисления +1:
4P0+3KOH+3H2O = P-3H3↑+3KH2P+1O2

НАДО ЗАПОМНИТЬ: с другими кислотами, кроме указанных выше реакций, фосфор не реагирует.

Получение и применение фосфора

Промышленным способом фосфор получают путем его восстановления коксом из фосфоритов (фторапататиов), в состав которых входит фосфат кальция, прокаливая в электропечах при температуре 1600°C с добавлением кварцевого песка:
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2P + 5CO.

На первом этапе реакции под действием высокой температуры оксид кремния (IV) вытесняет оксид фосфора (V) из фосфата:
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5.

Затем оксид фосфора (V) восстанавливается углём до свободного фосфора:
P2O5+5C = 2P+5CO.

Применение фосфора:

Источник: https://prosto-o-slognom.ru/chimia/505_fosfor_P.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть