Поширеність в природі. Масова частка фосфору в земній корі становить 0,08%. Найважливішими мінералами фосфору, що зустрічаються в природі, є фторапатит Ca5 (PO4) 3F і фосфорит Ca3 (PO4) 2.
Властивості. Фосфор утворює кілька аллотропних модифікацій, які помітно різняться за властивостями. Білий фосфор - м'яке кристалічна речовина. Складається з молекул P4. Плавиться при температурі 44,1 ° С. Дуже добре розчинний в сероуглероде CS2. Надзвичайно отруйний і легко спалахує.
При нагріванні білого фосфору утворюється Червоний фосфор. Він являє собою суміш декількох модифікацій, які мають різну довжину молекул. Колір червоного фосфору в залежності від способу і умов отримання може змінюватися від світло-червоного до фіолетового і темно-коричневого. Температура його плавлення 585-600 °.
Чорний фосфор - найбільш стійка модифікація. За зовнішнім виглядом він схожий на графіт. На відміну від білого фосфору червоний і чорний фосфор не розчиняються в сірковуглецю, вони не отруйні і не вогненебезпечні.
Фосфор хімічно активніший, ніж азот. Хімічна активність фосфору залежить від аллотропной модифікації, в якій він знаходиться. Так, найбільш активний білий фосфор, а наімнее активний чорний фосфор.
У рівняннях хімічних реакцій білий фосфор зазвичай записують формулою P4, яка відповідає складу його молекул. Червона і чорна модифікації фосфору зазвичай записуються формулою P. Цей же символ використовують, якщо модифікація невідома чи може бути будь-хто.
1. Взаємодія з простими речовинами - неметалами. Фосфор може реагувати з багатьма неметалами: киснем, сіркою, галогенами, з воднем фосфор не реагує. Залежно від того, знаходиться фосфор в надлишку або нестачі, утворюються сполуки фосфору (III) і (V), наприклад:
2P + 3Br2 = 2PBr3 або 2P + 5Br2 = 2PBr5
2. Взаємодія з металами. При нагріванні фосфору з металами утворюються Фосфіди:
Фосфіди деяких металів можуть розкладатися водою з утворенням газоподібного фосфіну PH3:
Mg3P2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2PH3
Фосфін PH3 за хімічними властивостями схожий на аміак NH3.
3. Взаємодія з лугами. При нагріванні білого фосфору в розчині лугу він диспропорционирует:
P4 + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2
Отримання. Фосфор в промисловості отримують з фосфату кальцію Ca3 (PO4) 2, який виділяють з фосфоритів і фторапатитов. Метод отримання заснований на реакції відновлення Ca3 (PO4) 2 до фосфору.
В якості відновника сполук фосфору використовують кокс (вуглець). Для зв'язування сполук кальцію в реакційну систему додають кварцовий пісок SiO2. Процес проводять в електопечах (виробництво відносять до електротермічним). Реакція протікає за рівнянням:
2Ca3 (PO4) 2 + 6SiO2 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO
Продукт реакції - білий фосфор. Через наявність домішок технічний фосфор має жовтий колір, тому в промисловості його називають жовтим фосфором.
Фосфорні добрива. Фосфор, так само як і азот, є важливим елементом для забезпечення росту і життєдіяльності рослин. Рослини витягають фосфор з грунту, тому його запаси необхідно заповнювати, періодично додаючи фосфорні добрива. Фосфорні добрива виробляють з фосфату кальцію, який входить до складу природних фосфоритів і фторапатитов.
Найпростіше фосфорне добриво - фосфоритне борошно являє собою перемелений фосфорит Ca3 (PO4) 2. Це добриво важкорозчинних, воно може засвоюватися рослинами тільки на кислих грунтах.
Дією сірчаної кислоти на фосфат кальцію отримують простий суперфосфат, основним компонентом якого є дигідрофосфат кальцію Ca (H2PO4) 2. Це - розчинна речовина, і воно добре засвоюється рослинами. Метод отримання простого суперфосфату заснований на реакції
Ca3 (PO4) 2 + 2H2SO4 = Ca (H2PO4) 2 + 2CaSO4
Крім основного компонента суперфосфат містить до 50% сульфату кальцію, що є баластом. З метою підвищення вмісту фосфору в добриві проводять обробку фосфориту фосфорною кислотою:
Ca3 (PO4) 2 + 4H3PO4 = 3Ca (H2PO4) 2
Висококонцентровані фосфорні добрива готують на основі суперфосфорної кислоти - суміші поліфосфорних кислот H4P2O7, H5P3O10, H6P4O13 і ін. Ці кислоти утворюються при нагреавніі фосфорної кислоти H3PO4 у вакуумі.
При взаємодії поліфосфорних кислот з аміаком утворюються поліфосфати амонію, які використовуються як комплексні азотно-фосфорні добрива.
Разом з азотом фосфор входить до складу деяких інших комплексних добрив, наприклад амофосу NH4H2PO4 і диаммофоса (NH4) 2HPO4.