СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ КРИСТАЛЛОВ - СТРУКТУ́РНЫЕ ТИ́ПЫ КРИСТА́ЛЛОВ, неорганических соединений, закономерное пространственное расположение атомов, ионов (иногда молекул), составляющих кристаллические вещества. Расшифровка структуры кристаллов - одна из основных задач кристаллографии. Основными методами исследования кристаллических структур являются рентгеновский структурный анализ (см. РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ), нейтронография, электронография.

Кристалл с определенной химической формулой имеет присущую ему кристаллическую структуру, обладающую трехмерной периодичностью - кристаллической решеткой (см. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА). Структура кристалла - это конкретное расположение частиц в пространстве. В большинстве неорганических соединений имеет место взаимное проникновение бесконечных укладок из катионов и анионов. Геометрическое описание конкретной кристаллической структуры состоит в указании координат центров атомов в элементарной ячейке кристалла, что позволяет определять межатомные расстояния и изучать геометрические особенности кристаллической структуры. Задача классификации - одна из основных задач кристаллохимии на современном этапе. В настоящее время выделено уже более тысячи структурных типов, однако они охватывают лишь несколько процентов известных кристаллических структур.

В международной классификации по группам структур принята следующая классификация:

А - элементы;

В - соединения типа АВ (например, NaCl, CsI);

С - соединения типа AB₂ (CaF₂, TiO₂);

D - соединения типа AnBm (Al₂O₃);

E - соединения, образованные больше, чем двумя сортами атомов без радикалов или комплексных ионов (например, CuFeS);

F -структуры соединений с двух- или трехатомными ионами (KCNS, NaHF₂);

G - соединения с четырехатомными ионами (CaCO₃, NaClO₃);

H - соединения с пятиатомными ионами (CaSО₄^.2H₂O, CaWO₄);

L - сплавы;

S -силикаты.

Разновидности типов внутри группы различаются номерами.

Основные структурные типы.

Понятие структурный тип - один из критериев сходства или различия строения кристаллов. Обычно структурный тип относят к названию одного из веществ, кристаллизующихся в нём. Структуры кристаллов, принадлежащих к одному структурному типу, одинаковы до подобия. Структурный тип в кристаллографии определяет относительное расположение частиц (атомов или атомных групп) в кристалле, без указаний абсолютных расстояний между ними. Чтобы описать конкретную структуру, надо указать структурный тип и параметры структуры.

К важнейшим и распространенным структурным типам относятся: структура меди (см. МЕДЬ) (тип А), структура вольфрама (см. ВОЛЬФРАМ) (тип А 2), структура магния (см. МАГНИЙ) (тип А 3), структура алмаза (см. АЛМАЗ (минерал)) (тип А 4), структура графита (см. ГРАФИТ) (тип А 9), структура каменной соли (см. КАМЕННАЯ СОЛЬ) (тип В 1), структура перовскита (см. ПЕРОВСКИТ) (тип Е 2), структура шпинели (см. ШПИНЕЛЬ (минерал)) (тип Н 11).

Структура меди

В структурном типе меди кристаллизуются очень многие металлы: золото, серебро, никель, алюминий, кальций, торий, свинец и др. Все эти металлы сравнительно мягкие, пластичные, легко обрабатываются. Многие из них образуют непрерывные ряды твердых растворов (см. ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ), например, Ag-Au, Cu-Au. Структурой типа меди обладают также интерметаллические соединения AuSb, Au₂Bi, Au₂Pb, Cu₂Mg, Bi₂K, ZrH, TiH и др.

Элементарная ячейка меди - кубическая, гранецентрированная. Атомы располагаются в вершинах и центрах граней F -ячейки. На элементарную ячейку приходится 4 атома. Каждый атом окружен 12 ближайшими атомами, координационное число (к.ч.) =12. Координационный многогранник - кубооктаэдр. В структуре имеется одна правильная система точек с кратностью 4. Плотнейшие слои 1 перпендикулярны направлениям . Плотнейшая упаковка кубическая трехслойная ….АВСАВх.Пространственная группа Fm3m.

Структура магния

В структурном типе магния кристаллизуются гексагональные металлы: кадмий, бериллий, таллий, титан, никель, хром и др. Эта структура также характерна для интерметаллических соединений AgCd, AgCd₃, AuCd, AuCd₃, CuCd₃, AgZn₃, AuZn₃, NiMo, TiH, W₂С и др.

Элементарная ячейка магния - элементарная примитивная. Центры атомов располагаются по вершинам правильных шестиугольников: в трех вершинах - через одну, - атомы верхнего слоя, в трех других вершинах - атомы нижнего слоя. Элементарная ячейка построена на трех трансляциях, две из которых лежат в плотно упакованном слое атомов и составляют между собой угол = 120^о, третья перпендикулярна этому слою. Элементарную ячейку можно разделить плоскостью на две тригональные призмы. В центре одной из призм расположен атом, другая свободна, заселенные и пустые призмы чередуются между собой. На элементарную ячейку приходится два атома магния.

Каждый атом магния окружен двенадцатью ближайшими атомами: шестью - в том же слое, тремя в соседнем слое сверху и тремя в соседнем слое снизу, к.ч.=12. Плотные слои - плоскости базиса (0001), упаковка гексагональная, двухслойная ….АВАВАВАВ…. Кристаллы металлов с плотно упакованной гексагональной структурой легче всего деформируются по плоскостям (0001) и направлениям , соответствующим наиболее плотной упаковке атомов. Координационный многогранник - гексагональный кубооктаэдр. Пространственная группа магния Р6₃/mmc.

Структура вольфрама

К структурному типу вольфрама (тип ОЦК-металлов) относятся тугоплавкие металлы: хром, ванадий, молибден, ниобий, тантал, -кобальт, -железо, титан, цирконий, гафний, щелочные элементы - литий, натрий, калий, рубидий, цезий, щелочноземельные - кальций, стронций, барий, актиниды - уран, нептуний, плутоний. Из интерметаллических соединений в ОЦК-структуре кристаллизуются AgZn, Cu₃Al, CoAl, Cu₅Sn, LiAg, LiAl, TaH и др.

В объемно-центрированной кубической ячейке вольфрама атомы располагаются по вершинам и в центре ячейки, т.е. на одну ячейку приходится два атома. ОЦК-структура не является плотнейшей упаковкой атомов. Коэффициент компактности равен 0,68. Пространственная группа вольфрама Im3m.

Структура каменной соли

В структуре галита кристаллизируются почти все галогениды щелочных металлов (LiF, LiCI, NaF, RbF, RbCI.), кроме галогенидов цезия, и окислы щелочноземельных элементов (MgO, CaO и др.). Структурой типа NaCl обладают также оксиды переходных элементов TiO, MnO, FeO, NiO, нитриды и карбиды переходных подгрупп Ti и V, галоиды серебра AgCl, AgBr, AgF, сульфиды и селениды свинца и теллура. В структуре NaCl кристаллизуются полупроводниковые соединения группы A^IVB^VI (GeTe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe).

Структуру типа NaCl можно описать как две кубические гранецентрированные решетки, сдвинутые одна относительно другой так, что узел одной ячейки совпадает с узлом 1 другой ячейки. Структура NaCl характеризуется гранецентрированной F- ячейкой Браве (см. БРАВЕ РЕШЕТКИ). В структурном типе галита NaCI и катионы, и анионы расположены по закону кубической плотнейшей упаковки. Каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора, а каждый ион хлора окружен шестью ионами натрия. Координационное число к.ч. NaCl = к.ч. ClNa =6. координационный многогранник - октаэдр. Пространственная группа Fm3m.

Структура алмаза

В структурном типе алмаза кристаллизуются важнейшие элементарные полупроводники - германий, кремний, серое олово.

Тип ячейки Браве - гранецентрированная кубическая (ГЦК). Атомы углерода занимают все узлы ГЦК-ячейки, а также центры половины октантов, на которые можно разѐؑ‘̠куб, причем заполненные и незаполненные октанты чередуются в шахматном порядке. Это выглядит так, как если бы в элементарную ГЦК-ячейку вдвинули вторую такую же ячейку, так, что узел одной ячейки совпадает с узлом 4144 другой ячейки. Каждый атом окружен четырьмя такими же атомами, располагающимися по вершинам тетраэдра. Расположение атомов таково, что каждый из них окружен четырьмя равноотстоящими ближайшими атомами, к.ч. = 4, к.м. - тетраэдр. На одну элементарную ячейку приходится восемь атомов. Все атомы относятся к одной правильной системе точек. Ковалентные связи направлены вдоль направления . Коэффициент компактности решетки алмаза равен 0,34, т. е. вдвое меньше, чем у ОЦК. Междоузлия представляют собой тетраэдрические пустоты. Радиус сферы, вписанный в междоузлия велик и близок к радиусу атома 0,885Rат. Такая рыхлость решетки, обусловленная направленностью связей, существенно сказывается на особенностях образования точечных дефектов, растворимости и диффузии примесей в алмазоподобных полупроводниках. Пространственная группа структуры алмаза Fd3m.

Структура графита

Графит - гексагональная модификация углерода. Структура графита слоистая, причем каждый из чередующихся слоев (0001) построен по одному и тому же закону из гексагональных ячеек. Каждый слой смещен по отношению к двум соседним, точно повторяющим друг друга, на половину большой диагонали гексагона. Структура двухслойная с чередованием слоев,….АВАВАВ… Каждый из слоев состоит из гексагональных ячеек. Под незаполненным слоем одного гексагона лежит вершина гексагона следующего слоя. Третий слой повторяет первый. В элементарной ячейке содержатся четыре атома. В структуре графита есть две правильные системы точек с кратностью 2. Пространственная группа структуры графита P6₃/mmc.

В кристаллах со слоистой структурой очень сильно различие физических свойств вдоль и поперек главной оси симметрии.

Структура сфалерита и вюрцита

Сульфид цинка ZnS кристаллизуется в виде кубического сфалерита (цинковой обманки) или гексагонального вюрцита. Такие структуры характерны для многих полупроводниковых кристаллов A^IIIB^V (GaAs, InAs, GaP, lnP, InSb, AlN, BN и др.), A^IIB^VI (CdS, CdSe, ZnSe, HgSe, CdTe, ZnTe, HgTe).

Структура сфалерита относится к гексатетраэдрическому классу кубической сингонии. По расположению атомов в пространстве она подобна структуре алмаза, однако из-за наличия атомов двух сортов не содержит центра инверсии. Это гранецентрированная кубическая решетка, в которой заселена половина тетраэдрических пустот. В сфалерите атомы одного сорта (например, серы) занимают узлы ГЦК-ячейки, а атомы другого (например, цинка) - центры четырех октантов. Структуру сфалерита можно описать как две ГЦК-решетки - серы и цинка, смещенные друг относительно друга на четверть диагонали кубической ячейки, или как плотнейшую упаковку ионов серы, смещенную на такое же расстояние от аналогичной упаковки ионов цинка. Атомы цинка и серы находятся во взаимозаменяемых положениях и образуют две правильные системы точек, каждая имеет кратность 4. В структуре сфалерита ряд кристаллографических плоскостей и направлений полярен. Поверхности А 1 и В в алмазоподобных полупроводниковых фазах характеризуются различными поверхностными химическими связями. Возможные простые формы - куб, ромбический додекаэдр и тетраэдр. Пространственная группа сфалерита Fm. Этот структурный тип характерен для соединений с ковалентными связями; в нём кристаллизируются также CuCI, Cul, HgS.

Структура вюрцита - гексагональная. Гексагональная призма составлена из шести элементарных тригональных призм. Ионы одного элемента располагаются в вершинах гексагональной призмы, в центрах ее базисных граней и в центрах трех тригональных призм, а ионы второго элемента - в тех же трех тригональных призмах и на всех вертикальных ребрах гексагональной призмы. Плотнейшая упаковка в структуре вюрцита образована параллельными слоями анионов. Каждый анион окружен анионами. Катионы находятся между четырьмя анионами на равных расстояниях от них, заполняя половину тетраэдрических пустот. Пространственная группа структуры 6mm, ось 6 - полярное, единичное направление. Поэтому в кристаллах со структурой вюрцита анизотропия свойств выражена сильнее, чем в сфалерите.

Структура перовскита

Структура типа перовскита CaTiO₃ и изоморфных ему соединений BaTiO₃, CaZrO₃, PbTiO₃ характерна для многих сегнетоэлектрических кристаллов (см. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ). Структура типа перовскита характерна для высокотемпературной параэлектрической фазы обширного семейства соединений АВХ3 в тех случаях, когда размеры иона В позволяют ему разместиться в октаэдрах из ионов Х, а большой катион А по своим размерам близок к ионам Х.

В элементарной ячейке перовскита ионы титана занимают вершины, ионы кислорода помещаются в серединах ребер, а ион кальция - внутри ячейки. Несмотря на то, что внутри ячейки имеется ион, решетка не объемно-центрированная, а примитивная, трансляций внутри объема нет, ион кальция принадлежит ячейке целиком.

В структуре имеются три правильные системы точек: титана с кратностью 1, кальция с кратностью 1, кислорода с кратностью 3. Ионы титана связываются друг с другом трансляциями a, b, c, ионы кислорода - плоскостями зеркального отражения.

В структуре перовскита на 4N шаров плотнейшей упаковки (1 ион кальция и 3 иона кислорода) приходится N катионов титана, которые располагаются в октаэдрических пустотах между кислородно-титановыми октаэдрами. Пространственная группа Pm3m.

Структура шпинели

Структура шпинели MgAl2O4 характерна для соединений типа X²⁺₂Y²⁺₂O^2-₄, где X и Y - катионы, из которых хотя бы один элемент принадлежит к группе переходных элементов, O - кислород (известны также шпинели, в которых анионами являются F^-, Cl^-, CN^-, S^-₂, Se^-₂, Te^-₂). В обычных шпинелях катион X является двухвалентым (Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺), катион Y - трехвалентным (Al³⁺, V³⁺, Cr³⁺, Mn³⁺). Структура шпинели характерна для ферритов (см. ФЕРРИТЫ).

Кристалл шпинели имеет ГЦК-решетку, в узлах которой расположены анионы, образующие плотнейшую кубическую трехслойную упаковку. Катионы расположены в междоузлиях, заполняя их частично. Элементарная ячейка шпинели - куб с удвоенным ребром: она состоит из 8 катионов X, 16 катионов Y и 32 анионов, т.е. на элементарную ячейку приходится восемь формульных единиц. Каждый анион окружен одним X- и тремя Y-катионами. В структуре шпинели имеются две различные катионные подрешетки: тетраэдрическая или А-подрешетка, и октаэдрическая, или В-подрешетка. Координационное число аниона в решетке шпинели равно 12, координационное число катиона в тетраэдрическом положении 4, в октаэдрическом положении 6. Катионное распределение по подрешеткам А и В определяется типом химических связей, которые возникают между атомами катионов и атомами кислорода, т.е. природой катиона.

Существуют разновидности структуры шпинели: нормальные и обращенные. В нормальных шпинелях катионы Х²⁺ занимают тетраэдрические А- , а катионы Y³⁺ октаэдрические В-междоузлия, так что общая формула X²⁺Y³⁺₂O^2-₄, в обращенных шпинелях октаэдрические междоузлия заняты двумя сортами катионов: все катионы Х²⁺ занимают В-положения, половина катионов Y³⁺ тоже находится в В-положениях, а вторая половина - в А-положениях, так что общая формула будет X⁴⁺₄Y²⁺₂O^2-₄. К обращенным шпинелям относятся MgFe₂O₄, CoFe₂O₄, Fe₃O₄(Fe^.Fe₂O₄), NiFe₂O₄. Существует ряд шпинелей, промежуточный между нормальными и обращенными. Пространственная группа для структуры шпинелей Fd3m.

Составить слова из слова структурные типы кристаллов

ФО́СФОР -а; м. [от греч. phōsphoros - светоносный] Химический элемент (P), играющий важную роль в жизнедеятельности животных и растений (содержится в некоторых минералах, в костях животных, в животных и растительных тканях). Красный ф. Чёрный ф. В рыбе много фосфора. Ф. нужен для укрепления костей. Белый ф. (легковоспламеняющееся и светящееся в темноте вещество). Море светится, сияет фосфором (светится ночью зеленоватым светом из-за обилия микроорганизмов).

◁ Фо́сфорный (см.).

* * *

фо́сфор (лат. Phosphorus), химический элемент V группы периодической системы. Назван от греч. phōsphóros - светоносный. Образует несколько модификаций - белый фосфор (плотность 1,828 г/см³, t_пл 44,14°C), красный фосфор (плотность 2,31 г/см³, t_пл 593°C), и др. Белый фосфор легко самовоспламеняется, светится в темноте (отсюда название), ядовит; красный менее активен химически, ядовит. Добывают из апатитов и фосфоритов. Главный потребитель - сельское хозяйство (фосфорные удобрения); применяется в спичечном производстве, металлургии (раскислитель и компонент некоторых сплавов), в органическом синтезе и др. Присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот и их производных.

* * *

ФОСФОР - ФО́СФОР (лат. - Phosphopus), Р (читается «пэ»), химический элемент с атомным номером 15, атомная масса 30,973762. Расположен в группе VA в 3 периоде периодической системы. Имеет один стабильный нуклид ³¹Р. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s²р³. В соединениях проявляет степени окисления от -3 до +5. Валентности от III до V. Самая устойчивая степень окисления в соединениях +5.

Радиус нейтрального атома P 0,134 нм, радиус ионов: Р^3- 0,186 нм, Р³⁺ 0,044 нм (координационное число 6) и Р⁵⁺- 0,017 нм (координационное число 4) и 0,038 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома P равны 10,486, 19,76, 30,16, 51,4 и 65 эВ. Сродство к электрону 0,6 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 2,10. Неметалл.

История открытия

Первым в свободном состоянии фосфор получил в 1669 гамбургский алхимик Х. Бранд (есть сведения, что аналогичное по свойствам вещество было получено еще в 12 веке арабским алхимиком Бехилем). В поисках философского камня (см. ЭЛИКСИР) он прокалил в закрытом сосуде сухой остаток от выпаривания мочи с речным песком и древесным углем. После прокаливания сосуд c реагентами начал светиться в темноте белым светом (это светился фосфор, восстановленный из его соединений, содержащихся в моче).

В 1680 светящийся в темноте фосфор (от греческого «фосфорос» - светоносный) получил англичанин Р. Бойль. (см. БОЙЛЬ Роберт) В последующие годы было установлено, что фосфор содержится не только в моче, но и в тканях головного мозга, в костях скелета. Наиболее простой метод получения фосфора прокаливанием костяной золы с углем был предложен в 1771 К. Шееле (см. ШЕЕЛЕ Карл Вильгельм). Элементарную природу фосфора установил в конце 18 века А. Л. Лавуазье. (см. ЛАВУАЗЬЕ Антуан Лоран)

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 0,105% по массе, что значительно превосходит содержание, например, азота (см. АЗОТ). В морской воде 0,07 мг/л. В свободном виде в природе фосфор не встречается, но он входит в состав 200 различных минералов. Наиболее известны фосфорит (см. ФОСФОРИТЫ) кальция Са₃(РО₄) ₃, апатиты (см. АПАТИТЫ) (фторапатит 3Са₃ (РО₄ ) ₃ ·СаF₂, или, Ca₅ (PO ₄ )₃F), монацит (см. МОНАЦИТ),бирюза (см. БИРЮЗА). Фосфор входит в состав всех живых организмов.

Получение

Производство фосфора осуществляется электротермическим восстановлением его из фосфоритов и апатитов при 1400-1600°C коксом в присутствии кремнезема:

2Са₃(РО₄)₂ + 6SiO₂ + 10C = P₄ + 6CaSiO₃ + 10CO

4Са₅(РО₄)₃F +21SiO₂ +30C = 3P₄ + 20CaSiO₃ + 30CO + SiF₄

Выделяющиеся пары Р₄ далее обрабатывают перегретым водяным паром для получения термической фосфорной кислоты Н₃РО₄:

Р₄ + 14Н₂О = 4Н₃РО₄ + 8Н₂

При десублимации паров Р₄ образуется белый фосфор. Его перерабатывают в красный фосфор нагреванием без доступа воздуха при температуре 200-300°C в реакторах, снабженных шнековым измельчителем реакционной массы.

Особенности строения аллотропных модификаций и их физические свойства

Элементарный фосфор существует в нескольких аллотропных модификациях, главные из которых: белая (фосфор III), красная (фосфор II) и черная (фосфор I).

Белый фосфор - воскообразное, прозрачное вещество, с характерным запахом. Состоит из тетраэдрических молекул Р₄, которые могут свободно вращаться. Белый фосфор обладает кубической кристаллической решеткой молекулярного типа, параметр ячейки а = 1,851 нм. Плотность 1,828 кг/дм³. Температура плавления 44,14°C, температура кипения 287°C. Существует две формы белого фосфора: a-модификация, с кубической кристаллической решеткой, при -76,9°C переходит в b-модификацию, кристаллическая решетка которой не установлена и отсутствует свободное вращение молекул Р₄. Диэлектрик. Растворяется в этиловом спирте, бензоле, сероуглероде CS₂.

Нагревая белый фосфор без доступа воздуха при 250-300°C получают красный фосфор. Примеси натрия, иода и селена и УФ-лучи ускоряют переход одной модификации в другую.

Красный фосфор аморфен, имеет цвет от алого до темно-коричневого и фиолетового. Существует несколько кристаллических форм с различными свойствами. Кристаллический красный фосфор (фосфор Гитторфа) получают охлаждая насыщенный при температуре 600°C раствор красного фосфора в расплавленном свинце. Он обладает моноклинной решеткой, параметры элементарной ячейки а = 1,02 нм, в = 0,936 нм, с = 2,51 нм, угол b 118,8°. Плотность красного фосфора 2,0-2,4 кг/дм³. Диэлектрик. При нагревании красный фосфор испаряется в виде молекул Р₄, конденсация которых приводит к образованию белого фосфора.

При нагревании белого фосфора до 200-220°C под давлением 1,2 ГПа образуется кристаллический черный фосфор. Решетка построена из волокнистых слоев с пирамидальным расположением атомов. Наиболее устойчивая разновидность черного фосфора имеет орторомбическую решетку, параметры а = 0,3314 нм, в = 0,4376 нм, с = 1,0478 нм. Плотность черного фосфора 2,702 кг/дм³. Внешне похож на графит; полупроводник, диамагнитен. При нагревании до 560-580°C превращается в красный фосфор. Черный фосфор малоактивен, с трудом воспламеняется.

Химические свойства

Фосфор в соединениях главным образом ковалентен. Фосфор обладает свободными 3d-орбиталями, что приводит к образованию донорно-акцепторных связей. Наиболее активен белый фосфор. Он окисляется на воздухе. Окисление происходит по механизму цепных реакций и сопровождается хемолюминесценцией. При горении фосфора в избытке кислорода получается P₂O₅, который образует димеры Р₄О₁₀ и тетрамеры Р₈О₂₀. При недостатке кислорода получается P₂O₃. Самовоспламеняется на воздухе за счет выделяющейся при окислении теплоты. Красный фосфор на воздухе окисляется медленно, не самовоспламеняется. Черный фосфор на воздухе не окисляется.

Оксид фосфора(V) - кислотный оксид. Он реагирует с водой с выделением большого количества теплоты. При этом сначала образуется полимерная метафосфорная кислота (НРО₃)_n. При обработке горячей водой она превращается в трехосновную ортофосфорную кислоту средней силы Н₃РО₄:

Р₄О₁₀ + 2Н₂О = (НРО₃)₄; (НРО₃)₄ + 4Н₂О = 4Н₃РО₄

или Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

Фосфор взаимодействует с галогенами с выделением большого количества тепла. С F, Cl, Br образует тригалогениды и пентагалогениды, с I - только триодид РI₃. Все галогениды фосфора легко гидролизуются до ортофосфорной Н₃РО₄, фосфористой Н₃РО₃ и галогеноводородной кислот:

РСl₅ + 4Н₂О = Н₃РО₄ + 5НСl

PI₃ + 3H₂O = H₃PO₃ + 3HI

Тригалогениды фосфора представляют собой трехгранную пирамиду, в основании которой расположены атомы галогенов, а в вершине находится атом фосфора. Молекула пентагалогенида представляет собой две трехгранные пирамиды, имеющие общую грань. Получены оксигалогениды фосфора РОF₃, РОСl₃ и РОBr₃.

С серой фосфор образует сульфиды Р₄S₃, Р₄S₅, Р₄S₇, Р₄S₁₀. Известны оксисульфиды фосфора: P₂O₃S₂, P₂O₂S₃, P₄O₄S₃, P₆O₁₀S₅, P₄O₄S₃. Реагирует фосфор с Se и Te, образует соединения с Si и C (PC₃).

С водородом непосредственно в реакцию не вступает. При взаимодействии с разбавленным раствором гидроксида калия КОН образуется газообразный фосфин РН₃:

4Р + 3КОН +3Н₂О = 3КН₂РО₂ + РН₃

Как примесь при этом образуется также дифосфин Р₂Н₄. Оба фосфина имеют характерный запах тухлой рыбы.

Фосфин РН₃ по химическим свойствам напоминает аммиак NH₃, но менее устойчив.

Фосфор при сплавлении реагирует с металлами. С щелочноземельными образует ионные фосфиды М₃Р₂,разлагающиеся при контакте с водой:

Mg₃P₂ + 6H₂O = 3Mg(OH)₂+ 2PH₃,

Са₃Р₂ + 6Н₂О = 3Са(ОН)₂ + 2РН₃

Со переходными металлами фосфор образует металлоподобные фосфиды Mn₃P, FeP, Ni₂P.

Фосфор входит в состав неорганических кислот. Это ортофосфорная кислота Н₃РО₄ (ее соли - ортофосфаты, моногидрофосфаты, Na₂HPO₄ и дигидрофосфаты, Са(Н₂РО₄)₂); метафосфорная кислота (НРО₃)_n (ее соли - метафосфаты), одноосновная фосфорноватистая кислота Н₃РО₂ (ее соли - гипофосфиты, NaН₂РО₂), двухосновная фосфористая кислота Н₃РО₃ (ее соли - фосфиты, Na₂HPO₃).

Фосфор входит в состав органических эфиров, спиртов и кислот: фосфиновых RRP(O)OH, фосфонистых RH₂PO₂ и фосфоновых RP(O)(OH)₂, где R и R - органические радикалы.

Применение

Белый фосфор используется при изготовлении фосфорной кислоты Н₃РО₄ (для получения пищевых фосфатов и синтетических моющих средств). Применяется при изготовлении зажигательных и дымовых снарядов, бомб.

Красный фосфор используют в изготовлении минеральных удобрений, спичечном производстве. Фосфор применяется в производстве сплавов цветных металлов как раскислитель, служит легирующей добавкой. Используется в производстве магнитомягких сплавов, при получении полупроводниковых фосфидов. Соединения фосфора служат исходными веществами для производства медикаментов.

Содержание в организме

Фосфор присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот, входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, коферментов, ферментов. Кости человека состоят из гидроксилапатита 3Са₃(РО₄)₃·СаF₂. В состав зубной эмали входит фторапатит. Основную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека и животных играет печень. Обмен фосфорных соединений регулируется гормонами и витамином D. Суточная потребность человека в фосфоре 1-2 г. При недостатке фосфора в организме развиваются различные заболевания костей.

Физиологическое действие

Соединения фосфора токсичны. Смертельная доза белого фосфора - 50-150 мг. Попадая на кожу, белый фосфор дает тяжелые ожоги. Боевые отравляющие вещества зарин, зоман, табун являются соединениями фосфора. Острые отравления фосфором проявляются жжением во рту и желудке, головной болью, слабостью, рвотой. Через 2-3 суток развивается желтуха. Для хронических форм характерны нарушение кальциевого обмена, поражение сердечно-сосудистой и нервной систем. Первая помощь при остром отравлении - промывание желудка, слабительное, очистительные клизмы, внутривенно растворы глюкозы. При ожогах кожи обработать пораженные участки растворами медного купороса или соды. ПДК паров фосфора в воздухе 0,03 мг/м³. Пыль красного фосфора, попадая в легкие, вызывает пневмонию.

Составить слова из слова фосфор

Феррошпине́ли - ферриты с кристаллической структурой минерала шпинели и общей формулой MO·Fe₂O₃, где М - двухвалентный металл, например Ni, Zn, Со, Mn.

* * *

ФЕРРОШПИНЕЛИ - ФЕРРОШПИНЕ́ЛИ, ферриты с кристаллической структурой шпинели (см. ШПИНЕЛЬ (минерал)) (см. Структурные типы кристаллов (см. СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ КРИСТАЛЛОВ)).

Химическая формула ферритов со структурой шпинели MgAl₂O₄ и магнетита (см. МАГНЕТИТ) Fe3O4 записывается в виде MeFe₂O₄ = MeО^.Fe₂O₃, где Mе - один из двухвалентных ионов переходных металлов Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, а также ионы Mg и Cd. Возможна комбинация из ионов, средняя валентность которых равна двум. Для структуры шпинели характерна анионная плотная упаковка и две катионные подрешетки. Число занятых октаэдрических и тетраэдрических пустот в структуре неодинаково. Из 64 тетраэдрических и 32 октаэдрических мест, имеющихся в такой ячейке, в структуре шпинели заняты только 8 тетраэдрических (а-места) и 16 октаэдрических мест (b-места). Магнитные ионы в a- и b-местах образуют соответственно две магнитные подрешетки (см. ПОДРЕШЕТКА МАГНИТНАЯ). Магнитные свойства ферритов определяются нескомпенсированными магнитными спинами d-электронов ионов переходных (см. ПЕРЕХОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ) металлов. В решетке шпинели ионы переходных металлов не соприкасаются: они разделены ионами кислорода и поэтому взаимодействуют друг с другом через взаимодействие с электронной оболочкой ионов кислорода (косвенное или сверхобменное взаимодействие). В результате сверхобменного взаимодействия спины d-электронов ориентируются антипараллельно. Между катионами, находящимися в узлах каждой из этих двух подрешеток, существует сильное обменное взаимодействие. В большинстве ферритов ионы разных сортов в b-местах распределены статистически. Магнитная структура представляет собой две намагниченные a- и b-подрешетки с антипараллельными магнитными моментами, но внутри каждой из подрешеток магнитные моменты ориентированы параллельно. При этом магнитные моменты двух катионных подрешеток тоже неодинаковы, и суммарный магнитный момент в одном направлении может оказаться больше, чем в антипараллельном направлении. Результирующая спонтанная намагниченность будет равна разности между намагниченностями a- и b-подрешеток. Это простейший случай ферримагнетизма, когда основную роль играет отрицательное взаимодействие между ионами, размещенными в А- и В-подрешетках.

Для обращенной шпинели результирующая намагниченность равна магнитному моменту иона двухвалентного металла в b-подрешетке.

Большинство ферритов со структурой шпинели имеют ось легкого намагничивания типа .

Составить слова из слова феррошпинели