- H3po4 — фосфористая кислота
- Валентность фосфора в соединениях
- Вопросы:
- Качественная реакция на анион рo43-
- Кислотные функции
- Н3рo4 — ортофосфорная кислота
- Образование сложных эфиров
- Оксид фосфора (iii)
- Оксид фосфора (v)
- Оксиды фосфора
- Положение в периодической системе химических элементов
- Р2о3 — оксид фосфора (iii)
- Р2о3 — очень сильный восстановитель
- Р2о5 — водоотнимающий агент
- Р2о5 — оксид фосфора (v)
- Соединения фосфора
- Соли фосфорной кислоты — фосфаты
- Способ получения
- Способы получения
- Способы получения фосфидов
- Способы получения фосфина
- Способы получения фосфора
- Строение молекулы и физические свойства
- Таблица валентности химических элементов.
- Таблица характерных значений валентностей некоторых атомов химических соединений.
- Таблица элементов с постоянной валентностью.
- Физические свойства
- Физические свойства и нахождение в природе
- Фосфаты. фосфорные удобрения.
- Фосфиды
- Фосфиты — соли фосфористой кислоты
- Фосфористая кислота
- Химические свойства
- Химические свойства фосфидов
- Химические свойства фосфина
- Химические свойства фосфора
H3po4 — фосфористая кислота
Важная особенность фосфористой кислоты обусловлена строением ее молекул. Один из 3-х атомов водорода связан непосредственно с атомом фосфора, поэтому не способен к замещению атомами металла, вследствие чего эта кислота является двухосновной. Формулу фосфористой кислоты записывают с учетом этого факта следующим образом: Н2[НРО3]
Является слабой кислотой.
Валентность фосфора в соединениях
Фосфор — пятнадцатый по счету элемент Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Он находится в третьем периоде в VA группе. В ядре атома фосфора содержится 15 протонов и 16 нейтронов (массовое число равно 31). В атоме фосфора есть три энергетических уровня, на которых находятся 15 электронов (рис. 1).
Электронная формула атома фосфора в основном состоянии имеет следующий вид:
1s22s22p63s23p3.
А энергетическая диаграмма (строится только для электронов внешнего энергетического уровня, которые по-другому называют валентными):
Наличие трех неспаренных электронов свидетельствует о том, что фосфор способен проявлять валентность III (PIII2O3, Ca3PIII2, PIIIH3и т.д.).
Поскольку на третьем энергетическом слое помимо 3s- и 3p-подуровней есть еще и 3d-подуровень, для атома фосфора характерно наличие возбужденного состояния: пара электронов 3s-подуровня распаривается и один из них занимает вакантную орбиталь 3d-подуровня.
Наличие пяти неспаренных электронов свидетельствует о том, что для фосфора также характерна валентность V (PV2O5, H3PVO4, PVCl5и др.).
Вопросы:
1. Составьте формулы сложных веществ, образованных элементом кислородом и следующими элементами:
Cl(VII), S(VI), As(V), Pb(IV), B(III), Sr(II), Cu(I).
2. Перепишите формулы и обозначьте римскими цифрами валентность элементов в соединениях с водородом, зная, что в данных соединениях он одновалентен:
СH4, H2O, H3N, H2S, HCl, H3Р, SiH4.
3. Фосфор образует с хлором соединения PCl3 и PCl5, в которых хлор проявляет валентность, равную единице. Составьте формулы соединений фосфора с кислородом, в которых фосфор проявляет такое же значение валентности, как и в указанных соединениях с хлором.
Качественная реакция на анион рo43-
Реактивом для обнаружения анионов РO43- (а также НРO42- , Н2РO4-) является раствор AgNO3, при добавлении которого образуется нерастворимый желтый фосфат серебра:
ЗАg РO43- = Аg3РO4↓
Кислотные функции
Примеры реакций:
2Н3РO4 6Na = 2Na3РO4 3H2t
2Н3РO4 ЗСаО = Са3(РO4)2 ЗН2О
в) со щелочами, образуя средние и кислые соли
Н3РO4 3NaOH = Na3PO4 ЗН2О
Н3РO4 2NaOH = Na2HPO4 2Н2О
Н3РO4 NaOH = NaH2PO4 Н2О
Н3РO4 NH3 = NH4H2PO4
Н3РO4 2NH3 = (NH4)2HPO4
В отличие от аниона NO3- в азотной кислоте, анион РO43- окисляющим действием не обладает.
Н3рo4 — ортофосфорная кислота
3-основная кислота средней силы. Диссоциация протекает в основном по 1-й ступени:
Н3РO4 → Н Н2РO4-
По 2-й и 3-й ступеням диссоциация протекает в ничтожно малой степени:
Н2РO4- → Н НРO42-
НРO42- → Н РO43-
Образование сложных эфиров
Сложные эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты являются структурными фрагментами природных биополимеров — нуклеиновых кислот.
Фосфатные группы входят также в состав ферментов и витаминов.
Оксид фосфора (iii)
Оксид фосфора (III) – это кислотный оксид. Белые кристаллы при обычных условиях. Пары состоят из молекул P4O6.
Получитьоксид фосфора (III) можно окислением фосфора при недостатке кислорода:
4P 3O2 → 2P2O3
Химические свойства оксида фосфора (III):
Оксид фосфора (III) очень ядовит и неустойчив. Для P2O3 (P4O6) характерны два типа реакций.
1. Поскольку фосфор в оксиде фосфора (III) проявляет промежуточную степень окисления, то он принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, повышая либо понижая степень окисления атома фосфора. Характерны для P2O3 реакции диспропорционирования.
Например, оксид фосфора (III) диспропорционирует в горячей воде:
2Р2О3 6Н2О (гор.) → РН3 3Н3РО4
2. При взаимодействии с окислителямиP2O3 проявляет свойства восстановителя.
Например, N2O окисляется кислородом:
Р2О3 О2 → Р2О5
3. С другой стороны Р2О3 проявляет свойства кислотного оксида (ангидрид фосфористой кислоты), взаимодействуя с водой с образованием фосфористой кислоты:
Р2О3 3Н2О → 2Н3РО3
а со щелочами – с образованием солей (фосфитов):
Р2О3 4KOH → 2K2HРО3 H2O
Оксид фосфора (v)
Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид. В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P4О10. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).
Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.
4P 5O2 → 2P2O5
Химические свойства.
1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.
Например, оксид фосфора (V) дегидратирует серную, азотную и уксусную кислоты:
P2O5 H2SO4 → 2HPO3 SO3
P2O5 2HNO3 → 2HPO3 N2O5
P2O5 2CH3COOH → 2HPO3 (CH3CO)2O
2. Фосфорный ангидрид является типичным кислотным оксидом, взаимодействует с водой с образованием фосфорных кислот:
P2O5 3H2O → 2H3PO4
В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:
P2O5 2H2O → 2H4P2O7
P2O5 H2O → HPO3
Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть здесь.
3.Как кислотный оксид, оксид фосфора (V) взаимодействует с основными оксидами и основаниями.
Например, оксид фосфора (V) взаимодействует с гидроксидом натрия. При этом образуются средние или кислые соли:
P2O5 6NaOH → 2Na3PO4 3H2O
P2O5 2NaOH H2O → 2NaH2PO4
P2O5 4NaOH → 2Na2HPO4 H2O
Еще пример: оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):
P2O5 3BaO → Ba3(PO4)2
Оксиды фосфора
Оксиды азота | Цвет | Фаза | Характер оксида |
P2O3 Оксид фосфора (III), фосфористый ангидрид | белый | твердый | кислотный |
P2O5 Оксид фосфора(V), фосфорный ангидрид | белый | твердый | кислотный |
Положение в периодической системе химических элементов
Фосфор расположен в главной подгруппе V группы (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Р2о3 — оксид фосфора (iii)
При обычной температуре — белая воскообразная масса с т. пл. 23,5’С. Очень легко испаряется, имеет неприятный запах, очень ядовит. Существует в виде димеров Р4О6.
Р2о3 — очень сильный восстановитель
1. Окисление кислородом воздуха:
Р2О3 О2 = Р2О5
2. Окисление галогенами:
Р2О3 2Cl2 5Н2О = 4HCl 2H3PO4
Р2о5 — водоотнимающий агент
Фосфорный ангидрид отнимает у других веществ не только гигроскопическую влагу, но и химически связанную воду. Он способен даже дегидратировать оксокислоты:
Р2О5 2HNО3 = 2HPO3 N2О5
Р2О5 2НСlО4 = 2HPO3 Сl2О7
Это используется для получения ангидридов кислот.
Р2о5 — оксид фосфора (v)
При обычной температуре — белая снегоподобная масса, не имеет запаха, существует в виде димеров Р4О10. При соприкосновении с воздухом расплывается в сиропообразную жидкость (НРO3). Р2О5 — самое эффективное осушающее средство и водоотнимающий агент. Применяется для осушения нелетучих веществ и газов.
Соединения фосфора
Типичные соединения фосфора:
Степень окисления | Типичные соединения |
5 | оксид фосфора (V) P2O5 ортофосфорная кислота H3PO4 метафосфорная кислота HPO3 пирофосфорная кислота H4P2O7 фосфаты MePO4 Гидрофосфаты MeНРО4 Дигидрофосфаты MeН2РО4 Галогенангидриды: PОCl3, PCl5 |
3 | Оксид фосфора (III) P2O3 Фосфористая кислота H3PO3 Фосфиты MeHPO3 Галогенангидриды: PCl3 |
1 | Фосфорноватистая кислота H3PO2 Соли фосфорноватистой кислоты — гипофосфиты: MeH2PO2 |
-3 | Фосфин PH3 Фосфиды металлов MeP |
Соли фосфорной кислоты — фосфаты
Фосфорная кислота образует разные типы солей: средние – фосфаты, кислые – гидрофосфаты, дигидрофосфаты.
1. Качественная реакция на фосфаты — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется желтый осадок фосфата серебра.
K3PO4 3AgNO3 → Ag3PO4↓ 3KNO3
2. Нерастворимые фосфаты растворяются под действием сильныхкислот, либо под действием фосфорной кислоты.
Например, фосфат кальция реагирует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата кальция:
Ca3(PO4)2 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2
Фосфат кальция растворяется под действием серной кислоты:
Ca3(PO4)2 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 2CaSO4
3. За счет фосфора со степенью окисления 5 фосфаты проявляют слабые окислительныесвойстваи могут взаимодействовать с восстановителями.
Например, фосфат кальция при сплавлении реагирует с углеродом с образованием фосфида кальция и угарного газа:
Ca3(PO4)2 8C → Ca3P2 8CO
Фосфат кальция также восстанавливается алюминием при сплавлении:
3Ca3(PO4)2 16Al → 3Ca3P2 8Al2O3
4. Гидрофосфаты могут взаимодействовать и с более сильными кислотами, и с щелочами. Под действием фосфорной кислоты гидрофосфаты переходят в дигидрофосфаты.
Например, гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата калия:
K2HPO4 H3PO4 → 2KH2PO4
Под действием едкого кали гидрофосфат калия образует более среднюю соль — фосфат калия:
K2HPO4 KOH → K3PO4 H2O
5.Дигидрофосфаты могут взаимодействовать с более сильными кислотами и щелочами, но не реагируют с фосфорной кислотой.
Например, дигидрофосфат натрия взаимодействует с избытком гидроксида натрия с образованием фосфата:
NaH2PO4 2NaOH → Na3PO4 2H2O
Способ получения
Р2О3 образуется при медленном окислении фосфора или при его горении в недостатке кислорода:
4Р 3О2 = 2Р2О3
Способы получения
Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет орто-фосфорная кислота.
1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:
P2O5 3H2O → 2H3PO4
2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.).
Промышленныйспособ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:
Ca3(PO4)2(тв) 3H2SO4(конц) → 2H3PO4 3CaSO4
3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.
Например, концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:
5HNO3 P → H3PO4 5NO2↑ H2O
Способы получения фосфидов
Фосфиды получают при взаимодействии фосфора с металлами. При этом фосфор проявляет свойства окислителя.
Например, фосфор взаимодействует с магнием и кальцием:
2P 3Mg → Mg3P2
2P 3Ca → Ca3P2
Фосфор взаимодействует с натрием:
P 3Na → Na3P
Способы получения фосфина
В лаборатории фосфин получают водным или кислотным гидролизом фосфидов – бинарных соединений фосфора и металлов.
Например, фосфин образуется при водном гидролизе фосфида кальция:
Ca3P2 6H2O → 3Са(ОН)2 2PH3
Или при кислотном гидролизе, например, фосфида магния в соляной кислоте:
Mg3P2 6HCl → 3MgCl2 2PH3↑
Еще один лабораторныйспособ получения фосфина – диспропорционирование фосфора в щелочах.
Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия с образованием гипофосфита калия и фосфина:
4P 3KOH 3H2O → 3KH2PO2 PH3↑
Способы получения фосфора
1. Белый фосфор получают из природных фосфатов, прокаливая их с коксом и песком в электрической печи:
Ca3(PO4)2 3SiO2 5C → 3CaSiO3 5CO 2P
2. Вместо фосфатов можно использовать другие неорганические соединения фосфора, например, метафосфорную кислоту.
4HPO3 10C → P4 2H2O 10 CO
3.Красный и черный фосфор получают из белого фосфора.
Строение молекулы и физические свойства
Фосфор в степени окисления 5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H3PO4, мета-фосфорную HPO3, пиро-фосфорную H4P2O7.
Фосфорная кислота H3PO4 – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.
Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.
При температуре выше 213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H4P2O7.
При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO3, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.
Таблица валентности химических элементов.
Порядковый номер химического элемента, он же: атомный номер, он же: зарядовое число атомного ядра, он же: атомное число | Русское / Английское наименование | Химический символ | Валентность |
1 | Водород / Hydrogen | H | (-1), 1 |
2 | Гелий / Helium | He | 0 |
3 | Литий / Lithium | Li | 1 |
4 | Бериллий / Beryllium | Be | 2 |
5 | Бор / Boron | B | -3, 3 |
6 | Углерод / Carbon | C | ( 2), 4 |
7 | Азот / Nitrogen | N | -3, -2, -1, ( 1), 2, 3, 4, 5 |
8 | Кислород / Oxygen | O | -2 |
9 | Фтор / Fluorine | F | -1, ( 1) |
10 | Неон / Neon | Ne | 0 |
11 | Натрий / Sodium | Na | 1 |
12 | Магний / Magnesium | Mg | 2 |
13 | Алюминий / Aluminum | Al | 3 |
14 | Кремний / Silicon | Si | -4, ( 2), 4 |
15 | Фосфор / Phosphorus | P | -3, 1, 3, 5 |
16 | Сера / Sulfur | S | -2, 2, 4, 6 |
17 | Хлор / Chlorine | Cl | -1, 1, ( 2), 3, ( 4), 5, 7 |
18 | Аргон / Argon | Ar | 0 |
19 | Калий / Potassium | K | 1 |
20 | Кальций / Calcium | Ca | 2 |
21 | Скандий / Scandium | Sc | 3 |
22 | Титан / Titanium | Ti | 2, 3, 4 |
23 | Ванадий / Vanadium | V | 2, 3, 4, 5 |
24 | Хром / Chromium | Cr | 2, 3, 6 |
25 | Марганец / Manganese | Mn | 2, ( 3), 4, ( 6), 7 |
26 | Железо / Iron | Fe | 2, 3, ( 4), ( 6) |
27 | Кобальт / Cobalt | Co | 2, 3, ( 4) |
28 | Никель / Nickel | Ni | ( 1), 2, ( 3), ( 4) |
29 | Медь / Copper | Сu | 1, 2, ( 3) |
30 | Цинк / Zinc | Zn | 2 |
31 | Галлий / Gallium | Ga | ( 2). 3 |
32 | Германий / Germanium | Ge | -4, 2, 4 |
33 | Мышьяк / Arsenic | As | -3, ( 2), 3, 5 |
34 | Селен / Selenium | Se | -2, ( 2), 4, 6 |
35 | Бром / Bromine | Br | -1, 1, ( 3), ( 4), 5 |
36 | Криптон / Krypton | Kr | 0 |
37 | Рубидий / Rubidium | Rb | 1 |
38 | Стронций / Strontium | Sr | 2 |
39 | Иттрий / Yttrium | Y | 3 |
40 | Цирконий / Zirconium | Zr | ( 2), ( 3), 4 |
41 | Ниобий / Niobium | Nb | ( 2), 3, ( 4), 5 |
42 | Молибден / Molybdenum | Mo | ( 2), 3, ( 4), ( 5), 6 |
43 | Технеций / Technetium | Tc | 6 |
44 | Рутений / Ruthenium | Ru | ( 2), 3, 4, ( 6), ( 7), 8 |
45 | Родий / Rhodium | Rh | ( 2), ( 3), 4, ( 6) |
46 | Палладий / Palladium | Pd | 2, 4, ( 6) |
47 | Серебро / Silver | Ag | 1, ( 2), ( 3) |
48 | Кадмий / Cadmium | Cd | ( 1), 2 |
49 | Индий / Indium | In | ( 1), ( 2), 3 |
50 | Олово / Tin | Sn | 2, 4 |
51 | Сурьма / Antimony | Sb | -3, 3, ( 4), 5 |
52 | Теллур / Tellurium | Te | -2, ( 2), 4, 6 |
53 | Иод / Iodine | I | -1, 1, ( 3), ( 4), 5, 7 |
54 | Ксенон / Xenon | Xe | 0 |
55 | Цезий / Cesium | Cs | 1 |
56 | Барий / Barium | Ba | 2 |
57 | Лантан / Lanthanum | La | 3 |
58 | Церий / Cerium | Ce | 3, 4 |
59 | Празеодим / Praseodymium | Pr | 3 |
60 | Неодим / Neodymium | Nd | 3, 4 |
61 | Прометий / Promethium | Pm | 3 |
62 | Самарий / Samarium | Sm | ( 2), 3 |
63 | Европий / Europium | Eu | ( 2), 3 |
64 | Гадолиний / Gadolinium | Gd | 3 |
65 | Тербий / Terbium | Tb | 3, 4 |
66 | Диспрозий / Dysprosium | Dy | 3 |
67 | Гольмий / Holmium | Ho | 3 |
68 | Эрбий / Erbium | Er | 3 |
69 | Тулий / Thulium | Tm | ( 2), 3 |
70 | Иттербий / Ytterbium | Yb | ( 2), 3 |
71 | Лютеций / Lutetium | Lu | 3 |
72 | Гафний / Hafnium | Hf | 4 |
73 | Тантал / Tantalum | Ta | ( 3), ( 4), 5 |
74 | Вольфрам / Tungsten | W | ( 2), ( 3), ( 4), ( 5), 6 |
75 | Рений / Rhenium | Re | (-1), ( 1), 2, ( 3), 4, ( 5), 6, 7 |
76 | Осмий / Osmium | Os | ( 2), 3, 4, 6, 8 |
77 | Иридий / Iridium | Ir | ( 1), ( 2), 3, 4, 6 |
78 | Платина / Platinum | Pt | ( 1), 2, ( 3), 4, 6 |
79 | Золото / Gold | Au | 1, ( 2), 3 |
80 | Ртуть / Mercury | Hg | 1, 2 |
81 | Талий / Thallium | Tl | 1, ( 2), 3 |
82 | Свинец / Lead | Pb | 2, 4 |
83 | Висмут / Bismuth | Bi | (-3), ( 2), 3, ( 4), ( 5) |
84 | Полоний / Polonium | Po | (-2), 2, 4, ( 6) |
85 | Астат / Astatine | At | нет данных |
86 | Радон / Radon | Rn | 0 |
87 | Франций / Francium | Fr | нет данных |
88 | Радий / Radium | Ra | 2 |
89 | Актиний / Actinium | Ac | 3 |
90 | Торий / Thorium | Th | 4 |
91 | Проактиний / Protactinium | Pa | 5 |
92 | Уран / Uranium | U | ( 2), 3, 4, ( 5), 6 |
Чего не указано в таблице валентности, это то, что валентность элемента может быть постоянной и переменной.
Виды валентности | ||
Постоянная (у металлов главных подгрупп) | Переменная (у неметаллов и металлов побочных подгрупп) | |
Высшая (равна номеру группы) | Низшая (равна разности между числом 8 и номером группы) |
Знание валентности элементов необходимы для правильного составления химических формул соединений.
Таблица характерных значений валентностей некоторых атомов химических соединений.
Элементы | Валентность | Примеры соединений |
H, F, Li, Na, K | I | H2, HF, Li2O, NaCl, KBr |
O, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn | II | H2O, MgCl2, CaH2, SrBr2, BaO, ZnCl2 |
B, Al | III | BCl3, AlBr3 |
C, Si | IV | CO2, CH4, SiO2, SiCl4 |
Cu | I, II | Cu2O, CuO |
Fe | II, III | FeCl2, FeCl3 |
Cr | II, III, VI | CrCl2, CrCl3, CrO3 |
S | II, IV, VI | H2S, SO2, SO3 |
N | III, IV | NH3, NH4Cl, HNO3 |
P | III, V | PH3, P2O5, H3PO4 |
Sn, Pb | II, IV | SnCl2, SnCl4, PbO, PbO2 |
Cl, Br, I | I, III, V, VII | HCl, ClF3, BrF5, IF7 |
Таблица элементов с постоянной валентностью.
Валентности | Элементы |
I | H, Na, Li, K, Rb, Cs |
II | O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd |
III | B, Al, Ga, In |
Физические свойства
При обычной температуре безводная Н3РO4 представляет собой прозрачное кристаллическое вещество, очень гигроскопичное и легкоплавкое (т. пл. 42°’С). Смешивается с водой в любых соотношениях.
Физические свойства и нахождение в природе
Фосфор образует различные простые вещества (аллотропные модификации).
Белый фосфор — это вещество состава P4. Мягкий, бесцветный, ядовитый, имеет характерный чесночный запах. Молекулярная кристаллическая решетка, а следовательно, невысокая температура плавления (44°С), высокая летучесть. Очень реакционно способен, самовоспламеняется на воздухе.
Белый фосфор:
Покрытие бумаги раствором белого фосфора в сероуглероде. Спустя некоторое время, когда сероуглерод испаряется, фосфор воспламеняет бумагу (процесс лег в основу различных фокусов с самовозгоранием или получением огня из ничего):
Белый фосфор можно расплавить в ёмкости с тёплой водой, поскольку он имеет температуру плавления в 44,15 °C.
Красный фосфор – это модификация с атомной кристаллической решеткой. Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой. Твердое вещество без запаха, красно-бурого цвета, не ядовитое.
Черный фосфор – то наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Чёрный фосфор — это чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, полностью нерастворимое в воде или органических растворителях.
Черный фосфор:
Известны также такие модификации, как желтый фосфор и металлический фосфор. Желтый фосфор – это неочищенный белый фосфор. При очень высоком давлении фосфор переходит в новую модификацию – металлический фосфор, который очень хорошо проводит электрический ток.
В природе фосфор встречается только в виде соединений. В основном это апатиты (например, Ca3(PO4)2), фосфориты и др. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений —фосфолипидов.
Фосфаты. фосфорные удобрения.
Н3РO4 как 3-основная кислота образует 3 типа солей, которые имеют большое практическое значение.
Растворимые соли фосфорной кислоты в водных растворах подвергаются гидролизу.
Фосфаты и гидрофосфаты кальция и аммония используются в качестве фосфорных удобрений.
1. Фосфоритная мука — тонкоизмельченный природный фосфат кальция Са3(РO4)2
2. Простой суперфосфат — Са3(РO4)2 2H2SO4 = Са(Н2РO4)2 2CaSO4
3. Двойной суперфосфат — Са3(РO4)2 4Н3РO4 = ЗСа(Н2РO4)2
4. Преципитат — Са(ОН)2 Н3РO4 = СаНРO4 2Н2О
5. Аммофос — NH3 Н3РO4 = NH4Н2РO4;
2NH3 Н3РO4 = (NH4)2HРO4
6. Аммофоска — Аммофос KNO3
Фосфиды
Фосфиды – это бинарные соединения фосфора и металлов или некоторых неметаллов.
Фосфиты — соли фосфористой кислоты
Двухосновная фосфористая кислота образует два типа солей:
а) однозамещенные фосфиты (кислые соли), в молекулах которых атомы металлов связаны с анионами Н2Р03.
Примеры: NaH2PO3, Са(H2PO3)
б) двухзамещенные фосфиты (средние соли), в молекулах которых атомы металлов связаны с 2- 1 анионами HPO3.
Примеры: Na2HPO3, СаHPO3.
Большинство фосфитов плохо растворимы в во-де, хорошо растворяются только фосфиты щелочных металлов и кальция.
Фосфористая кислота
Фосфористая кислота H3PO3 — это двухосновная кислородсодержащая кислота. При нормальных условиях бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.
Валентность фосфора в фосфористой кислота равна V, а степень окисления 3.
Получение фосфористой кислоты.
Фосфористую кислоту можно получить гидролизом галогенидов фосфора (III).
Например, гидролизом хлорида фосфора (III):
PCl3 3H2O → H3PO3 3HCl
Фосфористую кислоту можно получить также взаимодействием оксида фосфора (III) с водой:
Р2О3 3Н2О → 2Н3РО3
Химические свойства.
1.Фосфористая кислота H3PO3 в водном растворе — двухосновная кислота средней силы. Взаимодействует с основаниями с образованием солей-фосфитов.
Например, при взаимодействии с гидроксидом натрия фосфористая кислота образует фосфит натрия:
H3PO3 2NaOH → Na2HPO3 2H2O
2. При нагревании фосфористая кислота разлагаетсяна фосфин (Р-3) и фосфорную кислоту (Р 5):
4H3PO3 → 3H3PO4 PH3
3.За счет фосфора в степени окисления 3 фосфористая кислота проявляет восстановительные свойства.
Например, H3PO3 окисляется перманганатом калия в кислой среде:
5H3PO3 2KMnO4 3H2SO4 → 5H3PO4 K2SO4 2MnSO4 3H2O
Еще пример: фосфористая кислота окисляется соединениями ртути (II):
H3PO3 HgCl2 H2O → H3PO4 Hg 2HCl
Химические свойства
Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая).
1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциируетв водном растворе.
H3PO4 ⇄ H H2PO4–
H2PO4– ⇄ H HPO42–
HPO42– ⇄ H PO43–
2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например, фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:
2H3PO4 3MgO → Mg3(PO4)2 3H2O
Еще пример: при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:
H3PO4 КОН → KH2РО4 H2O
H3PO4 2КОН → К2НРО4 2H2O
H3PO4 3КОН → К3РО4 3H2O
3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.
Например, фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:
Н3PO4 3NaHCO3 → Na3PO4 CO2 3H2O
4. При нагревании H3PO4 до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислотыH2P2O7:
2H3PO4 → H2P2O7 H2O
5.Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.
Например, фосфорная кислота реагирует с магнием:
2H3PO4 3Mg → Mg3(PO4)2 3H2
Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиакомс образованием солей аммония:
2H3PO4 3NH3 → NH4H2PO4 (NH4)2HPO4
7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:
Н3PO4 3AgNO3 → Ag3PO4↓ 3НNO3
Видеоопытвзаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.
Химические свойства фосфидов
1. Фосфиды легко разлагаются водойили кислотамис образованием фосфина.
Например, фосфид кальция разлагается водой:
Ca3P2 6H2O → 3Са(ОН)2 2PH3↑
Фосфид магния разлагается соляной кислотой:
Mg3P2 6HCl → 3MgCl2 2PH3↑
2. Фосфиды металлов проявляют сильные восстановительныесвойства за счет фосфора в степени окисления -3.
Химические свойства фосфина
1.В водном растворе фосфин проявляет очень слабые основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H ), он превращается в ион фосфония. Основные свойства фосфина гораздо слабее основных свойств аммиака. Проявляются при взаимодействии с безводными кислотами.
Например, фосфин реагирует с йодоводородной кислотой:
PH3 HI → PH4I
Соли фосфония неустойчивые, легко гидролизуются.
2.Фосфин PH3 – сильный восстановительза счет фосфора в степени окисления -3. На воздухе самопроизвольно самовоспламеняется:
2PH3 4O2 → P2O5 3H2O
PH3 2O2 → H3PO4
3. Как сильный восстановитель, фосфин легко окисляется под действием окислителей.
Например, азотная кислота окисляет фосфин. При этом фосфор переходит в степень окисления 5 и образует фосфорную кислоту.
PH3 8HNO3 → H3PO4 8NO2 4H2O
Серная кислота также окисляет фосфин:
PH3 3H2SO4 → H3PO4 3SO2 3H2O
С фосфином также реагируют другие соединения фосфора, с более высокими степенями окисления фосфора.
Например, хлорид фосфора (III) окисляет фосфин:
2PH3 2PCl3 → 4P 6HCl
Химические свойства фосфора
При нормальных условиях фосфор довольно химически активен.
1. Фосфор проявляет свойства окислителя(с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя(с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому фосфор реагирует с металлами и неметаллами.
1.1. При взаимодействии с кислородомвоздуха образу
ются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:
4P 3O2 → 2P2O3
4P 5O2 → 2P2O5
Горение белого фосфора:
Горение красного фосфора:
1.2. При взаимодействии фосфора с галогенамиобразуются галогениды с общей формулой PHal3 и PHal5:
2P 3Cl2 → 2PCl3
2P 5Cl2 → 2PCl5
Фосфор реагирует с бромом:
1.3. При взаимодействии фосфора ссеройобразуются сульфиды:
2P 3S → P2S3
2P 5S → P2S5
1.4. При взаимодействии с металламифосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.
Например, кальций и магний реагируют с фосфором с образованием фосфидов кальция и магния:
2P 3Ca → Ca3P2
2P 3Mg → Mg3P2
Ещепример: натрий взаимодействует с фосфором с образованием фосфида натрия:
P 3Na → Na3P
1.5. С водородомфосфор непосредственно не взаимодействует.
2.Со сложными веществамифосфор реагирует, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Фосфор диспропорционирует при взаимодействии с некоторыми веществами.
2.1.При взаимодействии сокислителямифосфор окисляется до оксида фосфора (V) или до фосфорной кислоты.
Например, азотная кислотаокисляет фосфор до фосфорной кислоты:
5HNO3 P → H3PO4 5NO2↑ H2O
5HNO3 3P 2H2O → 3H3PO4 5NO↑
Серная кислотатакже окисляет фосфор:
2P 5H2SO4 → 2H3PO4 5SO2 2H2O
Соединения хлора,например, бертолетова соль, также окисляют фосфор:
6P 5KClO3 → 3P2O5 5KCl
Реакция красного фосфора с бертолетовой солью. Этот процесс заложен в принципе возгорания спички при трении её о шершавую поверхность коробка.
Некоторые металлы-сильные окислители также окисляют фосфор.Например, оксид серебра (I):
2P 5Ag2O → P2O5 10Ag
2.2.При растворении вщелочахфосфор диспропорционирует до гипофосфита и фосфина.
Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия:
4P 3KOH 3H2O → 3KH2PO2 PH3↑ или
P4 3KOH 3H2O → 3KH2PO2 PH3↑
Или с гидроксидом кальция:
8P 3Ca(OH)2 6H2O → 3Ca(H2PO2)2 2PH3↑