МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОДА НИЖНИЙ ТАГИЛ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ МБОУ № 40
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ: ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ ПРЕДМЕТЫ: БИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ, ХИМИЯ
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВ ГОРОДА НИЖНИЙ ТАГИЛ И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНОГО ФОСФОРА
ИСПОЛНИТЕЛЬ:
НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:
Н. Тагил
2012
1. Теоретическая часть
1.1. Положение фосфора в периодической системе. Электронноестроение, атомные и химические свойства элемента фосфора. Нахождение в природе.......................................
1.2. Физические и химические свойства простого вещества фосфора. Аллотропные модификации..............................................
1.3. Основные соединения фосфора. Физические и химические свойства фосфина, оксидов фосфора (+3), (+5), ортофосфорной кислоты, солей ортофосфорной кислоты..................................
1.4. Фосфор в почве. Значение для развития растений. Фосфорные удобрения.....................................................................
1.5. Фосфор в организме человека и животных: значение, поступление ..........................................................................
2. Практическая часть
2.1. Краткие теоретические сведения оптических методов анализа...
2.2. Колориметрический метод определения подвижного фосфора
в почве и удобрениях по Кирсанову....................................
2.3. Результаты исследования почв на содержание оксида фосфора (+5)
2.4. Анализ количественного содержания оксида фосфора (+5) в исследуемом образце удобрения суперфосфат простой....................
Заключение..............................................................................
Литература
Фосфор — один из важнейших биогенных элементов, необходимый для жизнедеятельности всех организмов. В тканях растений содержание фосфора составляет от 230 до 330 мг на 100 г сухого вещества. Это — элемент — органоген, он играет исключительно важную роль в обмене веществ. Фосфор входит в состав скелета животных, в состав зубов, содержание его в мышцах -
0.27%, в тканях мозга - 0,38%. В форме фосфата фосфор представляет собой необходимый компонент внутриклеточной аденозитрифосфорной кислоты (АТФ). Гидролиз АТФ сообщает организму необходимый для жизнедеятельности запас энергии. Фосфор входит в состав белков, нуклеиновых кислот, нуклеотидов и других активных соединений [10]. Человек и животные обычно получают достаточное количество фосфора с пищей, растения извлекают его в виде растворимых фосфатов; почва поэтому должна содержать достаточное количество соединений фосфора. Содержание фосфора в земной коре составляет 0,08%. В природе фосфор встречается исключительно в виде соединений, которые являются нерастворимыми в воде. Поэтому для повышения плодородия почв в них вносят фосфорные и другие удобрения. Фосфорные удобрения - это кальциевые и аммонийные соли фосфорной кислоты - составляют половину всех производимых минеральных удобрений.
Актуальность. Выбранная тема не является случайной. Наш город Нижний Тагил находится в черте промышленных предприятий, что влияет на экологическую обстановку. Почва является одним из важнейших объектов окружающей среды, дающей более 90% продуктов питания и сырья для производства самой разнообразной продукции. Почвы сложны и разнообразны по составу. В них содержатся минералы, органические вещества, вода, воздух, различные микроорганизмы, грибки, бактерии и др. В почве происходят сложные физико-химические, биологические и другие процессы. В отличие от других объектов окружающей среды (воздух, вода), где протекают и процессы самоочищения, почва обладает этим свойством в незначительной мере. А для некоторых веществ, в частности для тяжелых металлов, она является ёмким акцептором. Тяжелые металлы прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения. То же может происходить и при внесении фосфорных удобрений в почву. Простой, двойной суперфосфаты будут взаимодействовать с ионами тяжелых металлов и оседать в виде их нерастворимых фосфатов (происходит засоление почв).
Как недостаток, так и избыток фосфора могут неблагоприятно влиять на жизнедеятельность живых организмов - растений, животных и человека.
Цель: проведение исследования почв различных районов города Н. Тагила и экологически чистых районов.
Задачи:
1. По учебной литературе собрать материал по теме, систематизировать, классифицировать информацию по свойствам атомов элементов подгруппы азота, простым и основным сложным веществам, ими образованным.
2. Выяснить роль элемента фосфора для развития растений, жизнедеятельности животных и человека, в виде каких соединений фосфор содержится в почве.
3. Научиться работать с прибором - фотоэлектроколориметром-56 ПМ.
4. Проколориметрировать стандартные растворы фосфатов, определить оптическую плотность, построить график зависимости D (оптической плотности ) от концентрации оксида фосфора (+5).
5. Подготовить вытяжки почв, определить содержание оксида фосфора (+5) (мг/кг воздушно-сухого образца).
1. Теоретическая часть
1.1 Положение фосфора в периодической системе. Электронное строение, атомные и химические свойства элемента фосфора. Нахождение в природе.
Фосфор-элемент 5 группы главной подгруппы периодической системы, находящийся в 3 периоде. Основные свойства элемента фосфора приведены в таблице 1 в сравнении с другими элементами, входящими в эту подгруппу.
Таблица 1. Свойства элементов подгруппы азота [7] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Выводы по таблице.
1. Подгруппу азота составляют 5 элементов: азот, фосфор, сурьма, мышьяк, висмут. Это p-элементы, на внешнем энергетическом уровне их атомы имеют
2 3
по 5 электронов: ns пр. Это полные электронные аналоги.
2. Сверху вниз в подгруппе радиус атомный увеличивается, т. к. увеличивается число энергетических уровней и подуровней в атомах.
3. Закономерно без нарушений от азота к висмуту уменьшается энергия ионизации, т. к. увеличивается атомный радиус. Это означает, что неметаллические свойства ослабевают, а металлические увеличиваются.
4. Закономерно уменьшается электроотрицательность-способность атомов в соединении притягивать к себе связывающую пару электронов.
5. Высшая степень окисления для всех элементов равна +5, низшая -3, характерна и +3. Сверху вниз увеличивается устойчивость низшей положительной степени окисления.
6. Характерные валентности: 3; 4; 5. Подробнее рассмотрим валентные возможности фосфора.
8. Общее содержание фосфора в земной коре составляет 0,08 %. В природе фосфор встречается только в виде соединений, важнейшее из них-фосфат кальция-минерал апатит. Известно много разновидностей апатита, из которых более известен фторапатит. Разновидности апатита составляют осадочные горные породы - фосфориты. Фосфориты так же входят в состав белковых веществ в виде различных соединений. Содержание фосфора в тканях мозга-0,38 %, в мышцах - 0,27 %.
Самые богатые в мире залежи апатитов находятся близ города Кировска на Кольском полуострове. Фосфориты широко распространены на Урале, в Сибири, Казахстане, Эстонии, Белоруссии и др. Большие месторождения фосфоритов находятся в Северной Африке, Сирии и США. Дополнительные сведения об основных природных минералах, содержащих рассматриваемые элементы, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Природные минералы, содержащие элементы 5А подгруппы [7] | ||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||
1.2 Физические и химические свойства простого вещества фосфора. Аллотропные модификации. |
Уменьшение неметалличности элемента фосфора по сравнению с азотом сказывается на свойствах его простых веществ. Так, фосфор в отличие от азота
имеет несколько аллотропных модификаций: белый, красный, черный и другие. ^
БЕЛЫЙ ФОСФОР. Воскообразное, бесцветное вещество молекулярного строения. Тетраэдрическая форма - причина высокой внутренней напряженности в молекуле - любой валентный угол равен 60°, а не 90°. Отсюда и высокая химическая активность модификации. Так, белый фосфор самовоспламеняется на воздухе и является очень ядовитым. Как и все вещества с молекулярной кристаллической решеткой, белый фосфор легко плавится и летуч. Он хорошо растворяется в органических растворителях и сероуглероде.
КРАСНЫЙ ФОСФОР. Порошок красно-бурого цвета, не ядовит. Не растворим в воде и сероуглероде. Установлено, что красный фосфор представляет собой смесь нескольких аллотропных модификаций, которые отличаются друг от друга цветом (от алого до фиолетового) и некоторыми другими свойствами. Красный фосфор имеет полимерное строение, что резко уменьшает химическую активность и способствует повышению температуры плавления - у белого этот параметр +44°С, у красного +590°С.
|
Рис. 1. Строение молекулы белого фосфора и строение красного фосфора |
ЧЕРНЫЙ ФОСФОР. По внешнему виду похож на графит, жирный на ощупь, обладает полупроводниковыми свойствами. Черный фосфор еще менее активен, т. к. имеет слоистую структуру с валентными углами 90°, а отсюда гораздо меньше напряженность связей. Между слоями связь существенно слабее, поэтому черный фосфор и напоминает графит.
Фосфор взаимодействует со многими простыми веществами - кислородом, галогенами, серой и некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Например:
2Р + 3S = P2S3 2Р + ЗСа = Са3Р2
Р°-Зе = Р- восстановитель S°+2e = S'2 3 | Са° - 2е = Са+2 3 Р° + Зе = Р’3 2 - окислитель |
Реакции с белым фосфором идут легче, чем с красным. Фосфор взаимодействует с некоторыми сложными веществами, например: ЗР +5HN03 + 2Н20 = ЗН3Р04 + 5NO
Р° - 5е = Р5 3 - восстановитель N+5 + Зе = IST2 5
1.3 Основные соединения фосфора. Физические, химические свойства фосфина, оксидов фосфора (+3) и (+5), ортофосфорной кислоты.
ФОСФИН, РН3. При обычных условиях газ с очень неприятным запахом. По сравнению с аналогичным соединением азота (NH3) менее устойчив, поскольку радиус атомный фосфора больше, чем у азота, длина связи Р-Н больше, чем N-H, поэтому энергия связи уменьшается. На воздухе фосфин самовоспламеняется: 2РН3 + 402 = Р2О5+ ЗН20. Молекула фосфина пирамидальна, угол между связями 93,6°.
Фосфин является сильным восстановителем. За счет неподеленной пары электронов у фосфора фосфин может участвовать в реакциях с сильными кислотами: РН3 + HJ = PH4J. Из-за неустойчивости связи Р-Н фосфин прямым способом не получают, а получают действием воды на фосфиды:
Са3Р2 + 6Н20 = ЗСа(ОН)2 + 2РН3 f.
ОКСИД ФОСФОРА (+3), Р203 или, вернее, Р406. Воскообразная кристаллическая масса, плавящаяся при +22,5°С. Получают оксид при сжигании фосфора в недостатке кислорода: 4Р + 302 = 2Р203 (Р4Об). Степень окисления +3 для фосфора менее устойчивая, чем +5. Поэтому Р203 - сильный восстановитель. Так, на воздухе при +50-60°С он самоокисляется:
Р203 + 02 = Р205 (Р4Ою). Оксид фосфора (+3) очень ядовит. С холодной водой он медленно реагирует с образованием двухосновной ортофосфорис-той кислоты: Р203 + ЗН20 = 2Н3Р03.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
