Фосфор и его соединения
кисления - 3:
2P0 + 3Mg ( Mg3P2-3
(фосфид магния легко разлагается водой Mg3P2 + 6H2O ( 3Mg(OH)2 + 2PH3
(фосфин))
3Li + P ( Li3P-3
5. Со щелочью:
4P + 3NaOH + 3H2O ( PH3 + 3NaH2PO2
В реакциях (1,2,3) - фосфор выступает как восстановитель, в реакции (4) -
как окислитель; реакция (5) - пример реакции диспропорционирования.
Фосфор может быть как восстановителем, так и окислителем.
Аллотропные изменения
В свободном состоянии фосфор образует несколько аллотропных
видоизменений. Это объясняется тем, что атомы фосфора способны, взаимно
соединяясь, образовывать кристаллические решетки различного типа.
Таблица 1
Физические свойства фосфора
|Аллотропна|Плотность,|tпл, |Tкип, |Внешний вид и характерные |
|я | |0C |0C |признаки |
|модификаци|г/см3 | | | |
|я | | | | |
|Белый |1,73 |44,1 |280,5 |Белый кристаллический |
| | | | |порошок, ядовит, |
| | | | |самовозгорается на воздухе.|
| | | | |При 280—300°С переходит в |
| | | | |красный |
|Красный |2,3 |590 |Возгоняетс|Красный кристаллический или|
| | | |я около |аморфный порошок, неядовит.|
| | | |400°С |При 220°С и 12 ( 108 Па |
| | | | |переходит в черный фосфор. |
| | | | |Загорается на воздухе |
| | | | |только при поджигании |
|Черный |2,7 |При нагревании |Графитоподобная структура. |
| | |переходит в красный |При нормальных условиях — |
| | |фосфор |полупроводник, под |
| | | |давлением проводит |
| | | |электрический ток как |
| | | |металл |
Белая модификация фосфора, получающаяся при конденсации паров, имеет
молекулярную кристаллическую решетку, в узлах которой дислоцированы
молекулы Р4 (рис.1). Из-за слабости межмолекулярных сил белый фосфор летуч,
легкоплавок, режется ножом и растворяется в неполярных растворителях,
например в сероуглероде. Белый фосфор весьма реакционноспособное вещество.
Он энергично взаимодействует с кислородом, галогенами, серой и металлами.
Окисление фосфора на воздухе сопровождается разогреванием и свечением.
Поэтому белый фосфор хранят под водой, с которой он не реагирует. Белый
фосфор очень токсичен.
Около 80% от всего производства белого фосфора идет на синтез чистой
ортофосфорной кислоты. Она в свою очередь используется для получения
полифосфатов натрия (их применяют для снижения жесткости питьевой воды) и
пищевых фосфатов. Оставшаяся часть белого фосфора расходуется для создания
дымообразующих веществ и зажигательных смесей.
Техника безопасности. В производстве фосфора и его соединений требуется
соблюдение особых мер предосторожности, т.к. белый фосфор – сильный яд.
Продолжительная работа в атмосфере белого фосфора может привести к
заболеванию костных тканей, выпадению зубов, омертвению участков челюстей.
Воспламеняясь, белый фосфор вызывает болезненные, долго не заживающие
ожоги. Хранить белый фосфор следует под водой, в герметичных сосудах.
Горящий фосфор тушат двуокисью углерода, раствором CuSO4 или песком.
Обоженную кожу следует промыть раствором KmnO4 или CuSO4. Противоядием при
отравлении фосфором является 2%-ый раствор CuSO4.
При длительном хранении, а также при нагревании белый фосфор переходит
в красную модификацию (впервые его получили лишь 1847 году). Название
красный фосфор относится сразу к нескольким модификациям, различающихся по
плотности и окраске: она колеблется от оранжевой до темно-красной и даже
фиолетовой. Все разновидности красного фосфора нерастворимы в органических
растворителях, и по сравнению с белым фосфором они менее реакционноспособны
и имеют полимерное строение: это тетраэдры Р4, связанные друг с другом в
бесконечные цепи (рис.2).
Красный фосфор находит применение в металлургии, производстве
полупроводниковых материалов и ламп накаливания, используется в спичечном
производстве.
Наиболее стабильной модификацией фосфора является черный фосфор. Его
получают аллотропным превращением белого фосфора при t=2200C и повышенным
давлением. По внешнему виду он напоминает графит. Кристаллическая структура
черного фосфора слоистая, состоящая из гофрированных слоев (рис.3). Черный
фосфор – это наименее активная модификация фосфора. При нагревании без
доступа воздуха он, как и красный, переходит в пар, из которого
конденсируется в белый фосфор.
Оксид фосфора (V)
|Фосфор образует несколько оксидов. |[pic] |
|Важнейшим из них является оксид фосфора (V)| |
|P4O10 (Рис.4). Часто его формулу пишут в | |
|упрощенном виде – P2O5. В структуре этого | |
|оксида сохраняется тетраэдрическое | |
|расположение атомов фосфора. | |
P2+5O5 Фосфорный ангидрид (оксид фосфора (V))
Белые кристаллы, t0пл.= 5700С, t0кип.= 6000C, ( = 2,7 г/см3. Имеет
несколько модификаций. В парах состоит из молекул P4H10, очень
гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).
Получение
4P + 5O2 ( 2P2O5
Химические свойства
Все химические свойства кислотных оксидов: реагирует с водой,
основными оксидами и щелочами
1) P2O5 + H2O (2HPO3 (метафосфорная
кислота)
P2O5 + 2H2O ( H4P2O7 (пирофосфорная кислота)
P2O5 + 3H2O ( 2H3PO4 (ортофосфорная кислота)
2) P2O5 + 3BaO ( Ba3(PO4)2
В зависимости от избытка щелочи образует средние и кислые соли:
[pic]
[pic] гидрофосфат натрия
[pic] дигидрофосфат натрия
Благодаря исключительной гигроскопичности оксид фосфора (V)
используется в лабораторной и промышленной технике в качестве осушающего и
дегидратирующего средства. По своему осушающему действию он превосходит все
остальные вещества. От безводной хлорной кислоты отнимает химически
связанную воду с образованием ее ангидрида:
[pic]
Ортофосфорная кислота. Известно несколько кислот, содержащих фосфор.
Важнейшая из них — ортофосфорная кислота Н3РО4 (Рис.5).
Безводная ортофосфорная кислота представляет собой светлые прозрачные
кристаллы, при комнатной температуре расплывающиеся на воздухе. Температура
плавления 42,350С. С водой фосфорная кислота образует растворы любых
концентраций.
Ортофосфорной кислоте соответствует следующая структурная формула:
НО ОН
Р
О ОН
В лаборатории ортофосфорную кислоту получают окислением фосфора 30%-ной
азотной кислотой:
[pic]
В промышленности ортофосфорную кислоту получают двумя способами:
экстракционным и термическим.
1. В основе экстракционного метода лежит обработка измельченных
природных фосфатов серной кислотой:
[pic]
Ортофосфорная кислота затем отфильтровывается и концентрируется
упариванием.
2. Термический метод состоит в восстановлении природных фосфатов до
свободного фосфора с последующим его сжиганием до Р4О10 и растворением
последнего в воде. Производимая по данному методу ортофосфорная кислота
характеризуется более высокой чистотой и повышенной концентрацией (до 80%
массовых).
Физические свойства. Ортофосфорная кислота — твердое, бесцветное,
кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.
Химические свойства ортофосфорной кислоты представлены в табл.2:
Таблица 2
Химические свойства ортофосфорной кислоты
|Общие с другими кислотами |Специфические |
|1. Водный раствор кислоты изменяет |При нагревании постепенно |
|окраску индикаторов. Диссоциация |превращается в метафосфорную |
|происходит ступенчато: |кислоту: |
|[pic] |[pic] |
|[pic] |двуфосфорная |
|[pic] |кислота |
|Легче всего идет диссоциация по | |
|первой ступени и труднее всего – по |[pic] |
|третьей |2. При действии раствора нитрата |
|2. Реагирует с металлами, |серебра (I) появляется желтый |
|расположенными в вытеснительном ряду|осадок:
| |  скачать работу |
Фосфор и его соединения |
