фосфор және оның қосылыстары

Тақырыбы: Фосфор және оның қосылыстары.
Мақсаты: Фосфор, оның периодтық жүйедегі орнына сипаттама беру, ашылу тарихымен таныстыру, физикалық, химиялық қасиеттері, қолданылуы жайлы білім алуға жағдай туғызу.
Күтілетін нәтиже:
1. Фосфордың периодтық жүйедегі орнына сипаттама бере алады.
2. Фосфордың ашылу тарихы мен таралуы туралы танысады.
3. Қасиеттері мен қолданылуы жайында біледі.
4. Фосфордың адам ағзасы үшін маңызын айта алады.
5. Тақырыпқа сәйкес тапсырмалар, есептер орындай алады.
Көрнекілігі: Д. И. Менделеевтің периодтық жүйесі, сызба−суреттер.
Сабақтың түрі: конференция сабақ
Сабақтың әдісі: сұрақ - жауап, ізденіс, есеп шығару, ой - қозғау, ойтүрткі,
Пәнаралық байланыс: медицина, биология, тарих, география, математика, физика
Сабақтың барысы:
Конференцияға қатысушылармен таныстыру. Олар: химик, физик, биолог, дәрігер, агроном, тарихшы, геграф.
Қазір бізге тарихшы жұмбақ жасырады.
Тарихшы: Гамбург алхимигі Бранд «философиялық тас» алу жолында көп жұмыс істеді. Брандтың ойынша бұл тас кәріні жасартатын, ауруды тез сауықтыратын, адамның өмірін ұзартатын тас болды. Бранд бұдан басқа барлық металдарды алтынға айналдырғысы келді. Бірде ол жаңа рецепті бойынша зертханада жұмыс істеді. Адам зәрін суалтып, оған көмір мен құмды араластырып ауа қатыстырмай қыздырды. Құтының ішінде жылтыраған бір нәрсенің бар екенін көрді. Сөйтіп, 1669жылы осы зат кездейсоқ ашылды. Алынған зат жарық шығарады, осыны пайдаланып, Бранд байларға сатып ақшаға кенелді. Бұл қандай зат деп ойлайсыңдар?
Ендеше бұл зат фосфор екен. Бұл сабақта фосфор элементіне сипаттама береміз. Алдымен химикке сөз берейік.
Химик: Фосфор химиялық элементтердің Д. И. Менделеевтің ашқан периодтық жүйесінің элементі. Ол үшінші период пен бесінші топтың қиылысқан жеріндегі он бесінші тор көзге орналасқан және реттік нөмірі он бес, атомдық масса салмағы 31. Фосфор – бейметалл.
Оның ядросында 15протон, 16нейтрон бар. Электрондардың жалпы саны да 15 - ке тең. Электрондық құрылысы:
Р 1s22s2 2p6 3s2 3p3
Фосфор қосылыстарында ІІІ, Ү – валенттілік көрсетеді, тотығу дәрежелері - 3, 0,+3,+5.
Алынуы: Са3 (РО4) 3 + SіО2 + 5С → 3СаSіО3 + 5СО↑ + 2Р
Фосфордың қосылыстары
1. Фосфин - РН3 2. Фосфор (ІІІ) оксиді - Р2О3 4. Фосфор қышқылы Н3РО4 3Фосфор(V) оксиді - Р2О5 5. Мета фосфор қышқылы НРО3
Физикалық қасиеттері. Н3РО4
РН3 Р2О3 Р2О5
Фосфин - өте улы, тұрақсыз, түссіз, сарымсақ иісті, күшті тотықсыздандырғыш зат. Фосфор(v) оксиді – өте ылғал тартқыш зат, ақ түсті ұнтақ зат. Фосфор (ІІІ) оксиді балауыз тәрізді кристалдық масса, улы. Фосфор қышқылы - ақ түсті кристалдық зат, суда жақсы ериді.
Са3Р2+6Н2О = 2РН3+3Са(ОН) 2 Алынуы Р2О5+3Н2О=2Н3РО4
4Р +3О2=2Р2О3 Р2О5+Н2О=2НРО3 (тәжірибе)
4Р +5О2= Р2О5
Химиялық қасиеттері: Фосфин ауада фосфор оксидін түзіп, өздігінен тұтанады: 2РН3+5О2= 2Р2О5 +3Н2О. Фосфин суда аммиактан нашар ериді және сілтілк қасиет көрсетпейді. Бірақ аммиак сияқты өте күшті қыщқылдармен әрекеттесіп, тұз түзеді. Бұл кезде аммоний ионына пайда болады: РН3+НІ=РН4І
Фосфор(V) оксиді - өте ылғал тартқыш болғандықтан, реакция теңдеуін былай жазуға да болады.
РН3+2О2=Н3РО4.
Р2О5 - суда ерігенде температураға байланысты әртүрлі фосфор қышқылындарын түзеді:
Р2О5+Н2О=2НРО3метафосфор қышқылы. Р2О5+3 Н2О= 2 Н3РО4. ортофосфор қышқылы Фосфор (V) оксиді қышқылдық оксид болғандықтан сілтілермен әрекеттеседі: 6NаОН+ Р2О5=2 Na3PO4+3H2O.
Негіздік оксидпен әрекеттеседі: СаО+ Р2О5= Са3(РО4) 2+ 3Н2О
Фосфор қышқылы суда ерігенде сатылап диссоциацияланады:
Н3РО4 ⇆ Н++Н2РО4 - дигидрофосфат ион
Н2РО - 4 ⇆ Н+ +НРО42 - гидрофасфат ион
НРО 2 - 4 ⇆ Н ++РО43 - фосфат ион
Фосфор қышқылы сілтімен сатылап әрекеттеседі: Н3РО4+3NaOH = Na3PO4 +3H2O.
Н3РО4+NaOH = NaH2PO4+ H2O. Н3РО4+2NaOH = Na2HPO4+2 H2O
Табиғи фосфаттар суда ерімейді. Оларды фосфор қышқылымен өңдеп, ерімтал тұздарға айналдырады да, минералдық тыңайтқыш ретінде пайдаланады. Мысалы:
Са3(РО4) 2 +4 Н3РО4 =3Са( Н2РО4) 2кальций дигидрофосфаты.
Фосфат ионға РО43 - сапалық реакция: Н3РО4 +3AgNO3=Ag3PO4+3HNO3
РО4 3 -+3Ag+ =Ag3PO4
Фосфор қышқылының тұздары.
Дигидрофосфаттар NaH2PO4
Фосфаттар Na3PO4 Гидрофосфаттар Na2HPO4
Фосфор қышұылының орта тұздары фосфаттар. Егер сутек иондары металл атомдарымен толық алмаспаса, қышқыл тұздар түзіледі. Олар гидрофосфаттар, дигидрофосфаттар деп аталады.
Ендігі кезекті табиғатта таралуын білу үшін ортаға географ ғалымды шақырайық.
Географ: Фосфордың жер қыртысындағы массалық үлесі 0, 12%. Фосфор табиғатта тек қосылыс күйінде 190 - дай минералдардың құрамында кездеседі. Қазақстанда фосфорға бай кен орындары бар. ХХғ 30жылдарында Ақтөбе облысында фосфорит кені табылған. Ақтөбе кен орындарының негізгі артықшылығы – олардың қабаттары жер бетіне жақын орналасқан және пайдалы қазбаны ешқандай кедергісіз өндіруге болады. Мұнда жалпы қоры жүздеген миллион тоннаға жететін ондаған ірі кен орындары бар.
30 - жылдардың аяғында (1938 - 1940) Қаратау бассейні ашылды. Бассейнде 26кен орны бар. Бассейннің ең бай шикізатында 28 - 34% Р2О5 бар. Фосфордың табиғи қосылыстары фосфорит Са3(РО4) 2 пен апатит Са5(РО4) 3ОН Қаратауда кездеседі.
Оңтүстік Қазақстанда, Аят және Лисаковск кен орындарындағы қоңыр тас көмірдің құрамында фосфордың едәуір қоры бар. Жаңатас, Шымкент пен Таразда фосфор зауытары жұмыс істейді. Фосфор сіріңке және улы химикаттар өндірісінде пайдаланылады.
Келесі сөз кезегі физикке беріледі.
физик: Фосфордың үш аллотропиялық түр өзгерісі бар: ақ, қызыл, қара (Р4).
Осындай физикалық қасиеттеріне сүйене отырып, оның қолданылуына тоқталайық. Ол үшін химикті ортаға шақырайық.
Химик: Фосфор - тыңайтқыш, дәрі - дәрмек, улы химикаттар, сіріңке дайындау үшін қолданылады.
Ендігі кезекте күнделікті қолданылып жүрген сіріңкенің қала йпайда болғанына тоқталсақ:
Сіріңкені 1831 жылы 19жасар Шарл Сориа алғаш ойлап тапқан. Бірақ ол сіріңкеге патент ала алмады, себебі ол қымбат болатын. 1832жылы неміс мұғалімі Камерер сіріңкеге патент алып, оны өндіре бастады. Бірақ оның сіріңкесі ақ фосфордан жасалғандықтан өте қауіпті болды. Қауіпсіз сіріңкені 1848 жылы швед химигі Бетгер алды. Бұл өзіміздің кәдімгі сіріңкеміз, ол қызыл фосфордан жасалады.
Биолог: Фосфор адам және басқа тірі ағзалар тіршілігі үшін қажет элемент. Кальций ортофосфаты қаңқаға беріктік қасиет береді. Ол бұлшықет, жүйке, кемік ұлпаларының құрамына кіреді. Ол туралы атақты геохимик, ақадемик А. Е. Ферсман «фосфор - тіршілік пен ақыл - ой элементі» деген болатын. Себебі, мидың қызмет, бұлшықеттің қимылы фосфор қосылыстарының химиялық өзгерістеріне байланысты. Фосфор ет ұлпасында 56 грамм кездеседі. Адам сүйегінде 600 грамм фосфор бар. Адам мен жануарлар фосфорды өсімдіктен алады.
Агроном: Фосфор тыңайтқыштары егіс дақылдарында зерттелінді. Қаратау фосфоритінен жасалған поли және ортофосфаттар тұзды топырақтарға қолданғанда, тұздылық әсерін азайтатын және ауыр металдардың қозғалысын тежеп, өсімдік тамырына зиянсыз жағдайға жеткізетін механизмдерінің бары және олардың тиімді тыңайтқыштар екені дәлелденді. Фосфор элементі азоттан кейін керекті екінші элемент болғанымен, тұзды топырақта өсімдікке қорек ретінде жетіспесе, биохимиялық реакция - ларға қуат беру көзі кеміп, қиындықтар туындайды. Яғни, өсу, даму процестерін жеделдету үшін жүретін реакцияларға қуат жетіспейді де, даму жағдайы күйзеліске ұшырап, өнімге өнім сапасына кері әсерін тигізеді.
Фосфордың химиялық қасиеттерін білі үшін химикті ортаға шақырамыз.
Химик: Фосфор жай және күрделі заттармен әрекеттеседі.
Оттегімен оксид түзеді: 4Р+5О2 → 2Р2О5
Галогендермен галогенидтер береді: 2Р+3СІ2 → 2РСІ3
Күкіртпен сульфид түзеді: 2Р+3S → Р2S3
Металмен фосфид түзеді: 3Са + 2Р →Са3Р2
Фосфор адам ағзасына қажетті элемент екенін білдік. Тереңірек білу үшін ортаға дәрігерді шақырайық.
Дәрігер: Фосфор жануар мен адам сүйегінде, бұлшықетте, ми ұлпаларында болатыны анықталды. Фосфор адамның жадын жақсартады, оны біз наннан, ас бұршақтан, балықтан, ірімшіктен аламыз. Массасы 70кг адамның денесінде шамамен 800г фосфор болады. Сондықан балық пен сүт тағамдарын ас мәзіріне күнделікті кіргізіп отыру керек.
Сабақты қорытындылау, оқушыларды бағалау.
Үйге тапсырма:§18 1 - 8 жаттығу.