ЕXAMCHEMISTRY

Готовимся к сдаче ЕГЭ по химии

Фосфор

Характеристика элемента

₁₅P 1s²2s²2p⁶3s²3p³

Ar = 30,9738

Один устойчивый изотоп ³¹Р, ЭО = 2,1

Кларк фосфора в земной коре 10,5 • 10^-2 % по массе.

Наиболее важные минералы фосфора - апатит Са₅(РO₄)₃Х (Х-фтор, реже хлор и гидроксильная группа) и фосфорит, основой которого является Са₃(РO₄)₂

Важнейшие Р-содержащие неорганические вещества

Свободный фосфор. Аллотропные модификации.

Белый фосфор (Р_б)

Имеет молекулярное строение. Во всех фазовых состояниях содержит тетраэдрические молекулы Р₄.

При обычной температуре - твердое вещество, нерастворимо в Н₂О. Хорошо растворяется в сероуглероде. Очень ядовит.

Химически активен, светится в темноте.

Красный фосфор (P_кр.)

Неорганический полимер (-Р-Р-Р-Р)_n. Открытые цепи и циклы.

Твердое вещество, нерастворимо в Н₂О и в сероуглероде. Не ядовит.

Химически малоактивен. Не светится в темноте.

Черный фосфор (Р_ч)

Неорганический полимер. Сходен с графитом, но практически негорюч. Обладает электро- и теп лопроводностью.

Химические свойства и получение фосфора

Наибольшей химической активностью отличается белый фосфор, который окисляется кислородом воздуха уже при обычной температуре, что сопровождается выделением энергии в виде тепла и света. Возможно самовоспламенение фосфора на воздухе.

Красный фосфор проявляет те же химические свойства, что и белый, но реакции протекают с малыми скоростями.

Черный фосфор отличается низкой химической активностью.

Р - восстановитель:

Восстановительная функция фосфора проявляется в реакциях:

а) с простыми веществами, образованными более электроотрицательными неметаллами. При наличии избытка окислителя образуются соединения фосфора (V), при недостатке - соединения фосфора (III):

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅; 4Р + 3О₂ = 2Р₂О₃

2Р + 5Сl₂ = 2PCl₂; 2Р + ЗСl₂ = 2РСl₃

2Р + 5S = P₂S₅; 2Р + 3S = P₂S₃

б) со сложными веществами - сильными окислителями:

Р + 5HNО₃(конц.) = Н₃РО₄ + 5NО₂ + Н₂О

ЗР + 5HNО₃(разб.) + 2Н₂О = ЗН₃РО₄ + 5NO

2Р + 5H₂SО₄(конц.) = 2Н₃РО₄ + 5SО₂ + 2Н₂О

8Р+ 10NО₂ = 4P₂О₅ + 5N₂

Р - окислитель:

1. Окислительная функция фосфора проявляется только в реакциях с активными металлами:

2Р + ЗСа = Са₃Р₂ фосфид кальция

Р + 3Na = Na₃P фосфид натрия

2. С водородом фосфор при обычных условиях непосредственно не взаимодействует.

3. Диспропорционирование в щелочных растворах

4Р + ЗКОН + 3Н₂О = RH₃↑ + ЗКН₂PО₂ гипофосфит калия

8Р + ЗВа(ОН)₂ + 6Н₂О = 2PH₃↑ + ЗВа(Н₂PО₂)₂гипофосфит бария

Получение фосфора

Основным сырьем служат природные минералы, содержащие Са₃(РО₄)₂ методом вакуум-термического восстановления получают фосфор в газообразном состоянии по реакции:

Са₃(РО₄)₂ + 5С + 3SiО₂ = 2P↑ + 5СО↑ + 3CaSiО₃↓

Фосфин РН₃

Аналог аммиака. При обычной температуре - бесцветный газ с характерным чесночным запахом, крайне ядовит. В отличие от аммиака, малорастворим в воде. Образует неустойчивые гидраты РН₃ • Н₂О. Катион фосфония РН₄⁺ почти отсутствует в нейтральных водных растворах.

Способы получения

РН₃ не может быть получен прямым синтезом из простых веществ.

Косвенные способы получения:

1. Взаимодействие фосфидов металлов с водой и кислотами:

Са₃Р₂ + 6Н₂О = ЗСа(ОН)₂ + 2РН₃↑

Zn₃P₂ + 6HCl = 3ZnCl₂ + 2PH₃↑

2. Разложение солей фосфония

PH₄I → HI + РН₃

3. Взаимодействие фосфора со щелочами (см. выше)

Химические свойства

РН₃ - очень сильный восстановитель (сильнее, чем NH₃). При Т ~ 150°С происходит его самовозгорание, иногда со взрывом. Образуется фосфорная кислота:

РН₃ + 2О₂ = Н₃РО₄

С сильными безводными кислотами фосфин образует соли:

РН₃ + HI = PH₄I йодид фосфония

Фосфиды Ме_xР_y

Являются продуктами взаимодействия фосфора с металлами. Фосфиды щелочных и щелочноземельных Me имеют ионное строение, характерное для солей, но они очень неустойчивы, легко подвергаются необратимому гидролизу с образованием РН₃ (см. выше).