Фосфор: строение и свойства

Строение атома фосфора

0 285 P + = 15 ē = 15 n = 16 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 3 3d 0 Валентные возможности: Краткая электронная запись - 1S 2 2S22S2 2p62p6 3S 2 3p 3 3S 1 3d 1 P III ;V

Общая характеристика. неметалл, неметалл, Ar=31 Ar=31 V группа, главная подгруппа V группа, главная подгруппа 3 период, 3 ряд 3 период, 3 ряд степени окисления -3.0,+1,+3,+5. степени окисления -3.0,+1,+3,+5. оксиды Р2О3 и Р2О5 - оба оксида кислотные оксиды Р2О3 и Р2О5 - оба оксида кислотные Кислоты: Кислоты: H 3PO3 –фосфористая кислота H3PO4 –фосфорная кислота H 3PO3 –фосфористая кислота H3PO4 –фосфорная кислота летучее водородное соединение РН3-газ фосфин ( связь ковалентная почти неполярная) летучее водородное соединение РН3-газ фосфин ( связь ковалентная почти неполярная) Р Фосфор Р Фосфор ( Phosphorus- Cветоносец) ( Phosphorus- Cветоносец)

t C Р МПа кат. - Hg t C Р МПа кат. - Hg t C Конденсация паров.

Кристаллические решётки Рис. 1 Строение белого и красного фосфора Рис. 2 Строение фиолетового (1) и чёрного (2,3 – разные проекции) фосфора

Воскообразное, прозрачное вещество с характерным запахом, в присутствии примесей - следов красного Фосфора, мышьяка, железа и т. п. - окрашен в желтый цвет. Температура плавления 44,1 °С. Медленно окисляется кислородом воздуха уже при комнатной температуре и светится (бледно-зелёное свечение). Белый фосфор активен химически и весьма ядовит.

Темно-малиновый порошок. Нерастворим в воде и сероуглероде. Химическая активность значительно ниже, чем у белого. На воздухе окисляется медленно, не светится в темноте. Самовоспламеняется при трении или ударе. При нагревании превращается в пар, при охлаждении которого образуется в основном белый фосфор. Ядовитость красного фосфора в тысячи раз меньше, чем у белого..

Чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит. Не растворим в воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор можно, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400 °С. Удивительным свойством чёрного фосфора является его способность проводить электрический ток и свойства полупроводника. Температура плавления чёрного фосфора 1000 °С под давлением 18·10 5 Па БОРТНИКОВА Г.В.

В одно колено сосуда Ландольта поместим немного красного фосфора. Закроем отверстие сосуда плотным комком ваты. Закрепим сосуд Ландольта в штативе. Нагреем колено. Через некоторое время наблюдаем, как белый фосфор конденсируется на холодных стенках второго колена. Цвет фосфора не белый, а оранжевый, что обусловлено примесями красного фосфора. После остывания сосуда опускаем в него металлическую проволоку. Частицы белого фосфора загораются на воздухе. Оборудование: сосуд Ландольта, горелка, штатив, вата. Техника безопасности. Опыт следует проводить под тягой. Соблюдать правила обращения с белым фосфором. Не допускать попадания белого фосфора на кожу. После проведения опыта залить сосуд Ландольта насыщенным раствором медного купороса.

Аллотропное видоизменение Строение веществаСвойства вещества Фосфор белый (жёлтый) Имеет молекулярную кристаллическую решетку кубического типа, состоящую из молекул Р4, которые могут свободно вращаться, связаны очень непрочными связями и имеют форму тетраэдра. В чистом виде совершенно бесцветен и прозрачен, продажный продукт окрашен в желтоватый цвет и по внешнему виду похож на воск. На холоду хрупок, мягкий при темп. выше 15 градусов Цельсия, с характерным запахом. Легоплавок и летуч. Очень ядовит. Не растворяется в воде, но хорошо растворяется в сероуглероде. Светится в темноте. В порошке самовоспламеняется. При темп. 34оС. Поэтому его хранят под водой. Фосфор красный Имеет аморфное строение или атомную кристаллическую решетку, полимерное строение: тетраэдры Р4 связаны в бесконечные цепи. Несколько отличен «фиолетовый фосфор», состоящий из группировок Р8 и Р9, уложенных в длинные трубчатые структуры с пятиугольным сечением. Порошок красно-бурого цвета (название красный относится сразу к нескольким модификациям, отличающимся по плотности и окраске от оранжевой до тёмнокрасной и даже фиолетовой), не ядовит. Не растворяется ни в воде, ни в сероуглероде. Не светится в темноте. Загорается лишь при поджигании, а самовоспламеняется при темп. более 200оС Фосфор чёрный Кристаллическая форма. Построен из объёмных шестиугольников с атомами фосфора в вершинах, связанных друг с другом в слои (напоминает графит) Наименее активная форма. Внешне похож на графит. При нагревании без доступа воздуха переходит в пар, из которого конденсируется белый фосфор

Итоги торгов Название предприятия ВеществоСвойствоПрименение Спичечная фабрика Красный фосфор Способность воспламеняться при трении Входит в состав смеси, которую наносят на спичку и боковые поверхности спичечного коробка. При трении фосфор воспламеняется, поджигает состав головки, а от него загорается дерево. Завод по производству пироматериа лов Белый фосфор Легко загорается, образуя мельчайшие частички Р2О5. Производство дымовых завес, зажигательных и дымовых снарядов, бомб. Завод цветных металлов Красный фосфор Легко вступает в реакции с различными простыми и сложными веществами при нагревании. В производстве сплавов цветных металлов как раскислитель, как легирующая добавка (оловянистая бронза). Производство магнитомягких сплавов и полупроводниковых фосфидов. Завод по производству фосфорной кислоты Белый фосфор РеакционноспособностьПроизводят фосфорную кислоту, минеральные удобрения, полифосфаты натрия (для умягчения воды) и красный фосфор

Нахождение в природе. Нахождение в природе. Содержание фосфора в земной коре составляет 9,3·10-2 (по массе). В природе фосфор встречается только в виде соединений. Основными минералами фосфора являются фосфорит Ca 3 (PO 4 ) 2 и аппатит 3Ca 3 (PO 4 ) 2 ·CaF 2. Содержание фосфора в земной коре составляет 9,3·10-2 (по массе). В природе фосфор встречается только в виде соединений. Основными минералами фосфора являются фосфорит Ca 3 (PO 4 ) 2 и аппатит 3Ca 3 (PO 4 ) 2 ·CaF 2. Кроме того, фосфор входит в состав белковых веществ, а также костей и зубов. Кроме того, фосфор входит в состав белковых веществ, а также костей и зубов.

Апатит Формула Са 5 [PO 4 ] 3 (F,Cl,ОН) Цвет белый, зеленый, сине-зеленый, голубой, фиолетовый, редко красный Блеск Стеклянный до жирного Прозрачность Прозрачный, просвечивающий Плотность 3,23,4 г/см³.

Формула (Са5(РО4)3Сl или Са5(РО4)3F Цвет беловатый, сероватый, желтоватый или бурый Прозрачность Непрозрачный, Плотность 5 г/см³

Получение. Получение. Фосфор получают в электрических печах по реакции: Фосфор получают в электрических печах по реакции: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 5C+ 3SiO 2 = 2P+ 3CaSiO 3 + 5CO, Ca 3 (PO 4 ) 2 + 5C+ 3SiO 2 = 2P+ 3CaSiO 3 + 5CO, (t=1500 °C). (t=1500 °C). При быстрой конденсации паров под водой образуется белый фосфор. Красный фосфор образуется из белого при длительном нагревании его без доступа воздуха: При быстрой конденсации паров под водой образуется белый фосфор. Красный фосфор образуется из белого при длительном нагревании его без доступа воздуха: P (бел.) P (красн.), P (бел.) P (красн.), (t = °C) (t = °C)

Черный фосфор получают из белого нагреванием при 200 °C и давлении 1,2·106 кПа или в присутствии Hg (катализатора) при обычном давлении. Черный фосфор получают из белого нагреванием при 200 °C и давлении 1,2·106 кПа или в присутствии Hg (катализатора) при обычном давлении.

Физические свойства. Физические свойства. Белый фосфор Белый фосфор Он чрезвычайно Он чрезвычайно ядовит ! ядовит ! Мягкое, бесцветное, воскообразное вещество. Он легкоплавок (температура плавления 44,1 °C, температура кипения Мягкое, бесцветное, воскообразное вещество. Он легкоплавок (температура плавления 44,1 °C, температура кипения 275 °C), летуч, растворяется в сероуглероде и в ряде органических растворителей, светится в темноте 275 °C), летуч, растворяется в сероуглероде и в ряде органических растворителей, светится в темноте (в результате медленного окисления - хемилюминесценция). (в результате медленного окисления - хемилюминесценция).

Красный фосфор Красный фосфор Не ядовит! Не ядовит! в зависимости от способов получения обладает различными свойствами. Например, его плотность изменяется в интервале в зависимости от способов получения обладает различными свойствами. Например, его плотность изменяется в интервале 2-2,4 г/см 3, температура плавления °C, цвет от темно-коричневого до красного и фиолетового. Красный фосфор практически не растворяется ни в одном растворителе, 2-2,4 г/см 3, температура плавления °C, цвет от темно-коричневого до красного и фиолетового. Красный фосфор практически не растворяется ни в одном растворителе, в темноте не светится в темноте не светится

Белый фосфор горит в кислороде. Удивительно, что это может происходить и под водой. Нагреем фосфор в пробирке с водой до начала плавления фосфора. Подадим кислород в пробирку с расплавленным фосфором. Соприкоснувшись с пузырьками кислорода, белый фосфор загорается. P 4 + 5O 2 = 2 P 2 O 5 Оборудование: газометр, стакан химический, пробирка. Техника безопасности. Опыт следует проводить под тягой. Соблюдать правила обращения с белым фосфором. Не допускать попадания белого фосфора на кожу..

Безводная азотная кислота – сильный окислитель. Поэтому она легко взаимодействует с красным и белым фосфором. Реакция с белым фосфором протекает очень бурно. Иногда она сопровождается взрывом. В небольшую пробирку осторожно нальем немного азотной кислоты. В целях безопасности поместим пробирку в стакан. Осушим кусочек белого фосфора и бросим в пробирку с кислотой. Через несколько секунд белый фосфор расплавляется и энергично сгорает. Продуктами взаимодействия белого фосфора с кислотой являются метафосфорная кислота, оксиды азота и вода. Р НNО 3 = 4 НРО NО Н 2 О Оборудование: стакан толстостенный, закрепленная в стакане пробирка, пинцет, скальпель, фильтровальная бумага. Техника безопасности. Опыт должен проводиться под тягой и в защитных перчатках. Соблюдать правила обращения с концентрированными кислотами и с белым фосфором. Не допускать попадания фосфора на кожу..

Красный фосфор при нагревании взаимодействует с активными металлами. Смешаем опилки кальция с порошком красного фосфора. Поместим смесь в стеклянную трубку. Нагреем смесь. Взаимодействие фосфора с кальцием сопровождается вспышками. В результате реакции образуется фосфид кальция – твердое вещество светло-коричневого цвета. 3Ca + 2P = Ca 3 P 2 Часть красного фосфора при нагревании и от теплоты протекающей реакции превращается в белый фосфор. Пары белого фосфора загораются при выходе из трубки. Оборудование: штатив, трубка стеклянная, горелка, палочка стеклянная. Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с белым фосфором. Не допускать попадания белого фосфора на кожу. Опыт проводить под тягой.

ОКСИДЫ ФОСФОРА P2O5 - оксид фосфора (V) (фосфорный ангидрид), в парообразном состоянии имеет состав P 4 O 10. Он представляет собой белый порошок, температура плавления 422 °C, температура кипения 591 °C. Оксид фосфора (V) гигроскопичен. в парообразном состоянии имеет состав P 4 O 10. Он представляет собой белый порошок, температура плавления 422 °C, температура кипения 591 °C. Оксид фосфора (V) гигроскопичен. Получают его сжиганием фосфора в избытке сухого воздуха. Получают его сжиганием фосфора в избытке сухого воздуха. 4P + 5O 2 (изб.) = 2P 2 O 5 4P + 5O 2 (изб.) = 2P 2 O 5 Это кислотный оксид ( вспомни свойства кислотных оксидов). При соединении с водой образует две кислоты:

P 2 O 5 +H 2 O = 2 HPO 3 P 2 O 5 +H 2 O = 2 HPO 3 метафосфорная кислота метафосфорная кислота P 2 O 5 +3H 2 O = 2H 3 PO 4 P 2 O 5 +3H 2 O = 2H 3 PO 4 ортофосфорная кислота ортофосфорная кислота

применение Применяют оксид фосфора (V) для осушки газов и жидкостей, не реагирующих с ним, для получения фосфорных кислот, оксид фосфора является компонентом фосфатных стекол. Применяют оксид фосфора (V) для осушки газов и жидкостей, не реагирующих с ним, для получения фосфорных кислот, оксид фосфора является компонентом фосфатных стекол.

P 2 O 3 (P 4 O 6 ) - оксид фосфора (III) (фосфористый ангидрид), температура плавления -23,9 °C, температура плавления -23,9 °C, температура кипения- 175,4 °C, температура кипения- 175,4 °C, плотность - плотность - 2,135 г/см 3. 2,135 г/см 3. Получают его окислением фосфора кислородом воздуха: Получают его окислением фосфора кислородом воздуха: P 4 + 3O 2 (нед.) = P 2 O 6. P 4 + 3O 2 (нед.) = P 2 O 6. Это кислотный оксид: Это кислотный оксид: P 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 PO 3. P 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 PO 3.

ОРТОФОСФОРНАЯ КИСЛОТА H 3 РO 4 - трехосновная минеральная H 3 РO 4 - трехосновная минеральная кислота. кислота. 2.Физические свойства: 2.Физические свойства: Безводная ортофосфорная кислота - это бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при t = 42,35 °C, хорошо растворима в воде. Безводная ортофосфорная кислота - это бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при t = 42,35 °C, хорошо растворима в воде.

Качественная реакция на 3- фосфат ион - PO 4 H3PO4 + 3AgNO3 =>Ag3PO4 +3HNO3 H3PO4 + 3AgNO3 =>Ag3PO4 +3HNO3 жёлтый осадок жёлтый осадок PO4 + 3Ag => Ag3PO4 PO4 + 3Ag => Ag3PO4 жёлтый осадок жёлтый осадок

4.Применение. H 3 PO 4 используют для получения фосфорных удобрений, для создания защитных покрытий на металлах, в фармацевтической промышленности, в органическом синтезе.H 3 PO 4 используют для получения фосфорных удобрений, для создания защитных покрытий на металлах, в фармацевтической промышленности, в органическом синтезе. Ортофосфорная кислота играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений.Ортофосфорная кислота играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений. Её остатки входят в состав аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ, при разложенииЕё остатки входят в состав аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ, при разложении которой выделяется большое количество энергии. Остатки ортофосфорной кислоты входят так же в состав рибонуклеиновых (РНК) и дезоксирибонуклеиновых кислот(ДНКкоторой выделяется большое количество энергии. Остатки ортофосфорной кислоты входят так же в состав рибонуклеиновых (РНК) и дезоксирибонуклеиновых кислот(ДНК