Какие свойства проявляют атомы фосфора

Какие свойства проявляют атомы фосфора thumbnail

Полный курс химии вы можете найти на моем сайте CHEMEGE.RU. Чтобы получать актуальные материалы и новости ЕГЭ по химии, вступайте в мою группу в ВКонтакте или на Facebook. Если вы хотите подготовиться к ЕГЭ по химии на высокие баллы, приглашаю на онлайн-курс “40 шагов к 100 баллам на ЕГЭ по химии“.  

Создать карусель Добавьте описание

Фосфор

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.

Электронное строение фосфора

Электронная конфигурация фосфора в основном состоянии:

Создать карусель Добавьте описание

Атом фосфора содержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом фосфора может образовывать 3 связи по обменному механизму. Однако, в отличие от азота, за счет вакантной 3d орбитали атом фосфора может переходить в возбужденное энергетическое состояние. 

Электронная конфигурация фосфора в возбужденном состоянии:

Создать карусель Добавьте описание

При этом один электрон из неподеленной электронной пары на 3s-орбитали переходит на переходит на 3d-орбиталь. Для атома фосфора в возбужденном энергетическом состоянии характерна валентность V.

Таким образом, максимальная валентность фосфора в соединениях равна (в отличие от азота). Также характерная валентность фосфора в соединениях — III.

Степени окисления атома фосфора – от -3 до +5. Характерные степени окисления -3, 0, +1, +3, +5.

Физические свойства и нахождение в природе

Фосфор образует различные простые вещества (аллотропные модификации).

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

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).

Покрытие бумаги раствором белого фосфора в сероуглероде

Белый фосфор можно расплавить в ёмкости с тёплой водой, поскольку он имеет температуру плавления в 44,15 °C.

Плавление белого фосфора

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

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.

Создать карусель Добавьте описание

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.

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

Соединения фосфора

Типичные соединения фосфора:

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

Способы получения фосфора

1. Белый фосфор получают из природных фосфатов, прокаливая их с коксом и песком в электрической печи:

2. Вместо фосфатов можно использовать другие неорганические соединения фосфора, напримерметафосфорную кислоту.

Создать карусель Добавьте описание

3. Красный и черный фосфор получают из белого фосфора.

Создать карусель Добавьте описание

Химические свойства фосфора

При нормальных условиях фосфор довольно химически активен.

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 кислородом воздуха образуются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:

Горение белого фосфора

Горение красного фосфора

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

Создать карусель Добавьте описание

1.3. При взаимодействии фосфора с серой образуются сульфиды:

Создать карусель Добавьте описание

1.4. При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Напримеркальций и магний реагируют с фосфором с образованием фосфидов кальция и магния:

Создать карусель Добавьте описание

Еще примернатрий взаимодействует с фосфором с образованием фосфида натрия:

1.5. С водородом фосфор непосредственно не взаимодействует.

Читайте также:  Какое свойство отличает монокристалл от

2. Со сложными веществами фосфор реагирует, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Фосфор диспропорционирует при взаимодействии с некоторыми веществами.

2.1. При взаимодействии с окислителями фосфор окисляется до оксида фосфора (V) или до фосфорной кислоты.

Напримеразотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

Создать карусель Добавьте описание

Реакция красного фосфора с бертолетовой солью.

Этот процесс заложен в принципе возгорания спички при трении её о шершавую поверхность коробка.

Красный фосфор + бертолетова соль

2.2. При растворении в щелочах фосфор диспропорционирует до гипофосфита и фосфина.

Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия:

Создать карусель Добавьте описание

Или с гидроксидом кальция:

Источник

Фосфор (греч. phos – свет + phoros – несущий) – химический элемент, принадлежащий к Vа группе и 3 периоду. Простое желтоватое вещество,
легко воспламеняющееся и светящееся.

Фосфор

Основное и возбужденное состояние фосфора

При возбуждении атома фосфора электроны на s-подуровне распариваются и переходят на d-подуровень.

Основное и возбужденное состояние атома фосфора

Природные соединения

В природе фосфор встречается в виде следующих соединений:

  • 3Ca3(PO4)2*CaCO3*Ca(OH,F)2 – фосфорит
  • Ca10(PO4)6(F,Cl,OH)2 – апатит

Фосфорит и апатит

Получение

В промышленности фосфор получают в ходе сплавления фосфата кальция, песка и угля.

Ca3(PO4)2 + SiO2 + C → (t) CaSiO3 + P + CO

Химические свойства

Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Активность также определяется аллотропной модификацией: наиболее активен белый
фосфор, излучающий видимый свет из-за окисления кислородом.

В жидком и газообразном состоянии до 800 °C фосфор состоит из молекул P4. Свыше 800 °C молекулы P4 распадаются до
P2.

  • Реакции с неметаллами
  • C неметаллами фосфор часто проявляет себя как восстановитель и окислитель. Легко окисляется кислородом.

    4P + 3O2 → 2P2O3 (недостаток кислорода)

    4P+ 5O2 → 2P2O5 (избыток кислорода)

    Схожим образом происходит взаимодействие фосфора и хлора.

    2P + 3Cl2 → 2PCl3 (недостаток хлора)

    2P + 5Cl2 → 2PCl5 (избыток хлора)

    P + S → P2S3

    Реакции с водородом крайне затруднена. Тем не менее, в ходе разложения фосфидов металлов можно получить ядовитый газ – фосфин – боевое
    отравляющее вещество.

    Ca3P2 + H2O → Ca(OH)2 + PH3↑

    Фосфин

  • Реакции с металлами
  • 2P + 3Ca → Ca3P2 (фосфид кальция)

  • Реакция с водой
  • При взаимодействии с водой фосфор вступает в реакцию диспропорционирования (так называются реакции, в которых одно и то же вещество
    является и окислителем, и восстановителем).

    P + H2O → (t) PH3 + H3PO4

  • Реакция с щелочами
  • При добавлении фосфора в растворы щелочей также происходит реакция диспропорционирования.

    P + LiOH + H2O → LiH2PO2 + PH3↑ (LiH2PO2 – гипофосфит лития)

  • Восстановительные свойства
  • При поджигании спичек происходит реакция между фосфором и бертолетовой солью, которая выступает в качестве окислителя.

    KClO3 + P → KCl + P2O5

    Реакция при поджигании спички

Оксид фосфора V – P2O5

Кислотный оксид, пары которого имеют формулу P4O10. Твердый оксид характеризуется белым цветом.

Получение

P + O2 → P2O5

Химические свойства

  • Кислотные свойства
  • Активно реагирует с водой с образованием фосфорной кислоты. При недостатке воды образует метафосфорную кислоту.

    P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

    P2O5 + H2O = HPO3 (при недостатке воды)

    Реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли фосфорной кислоты. Какая именно получится соль – определяет соотношение основного
    оксида/основания и кислотного оксида.

    P2O5 + Na2O → Na3PO4

    6KOH + P2O5 = 2K3PO4 + 3H2O (фосфат калия, избыток щелочи – соотношение 6:1)

    4KOH + P2O5 = 2K2HPO4 + H2O (гидрофосфат калия, незначительный избыток кислотного оксида – соотношение 4:1)

    2KOH + P2O5 = 2KH2PO4 + H2O (дигидрофосфат калия, избыток кислотного оксида – соотношение 2:1)

    Фосфат калия

  • Дегидратационные свойства
  • Обладает выраженным водоотнимающим (дегидратационным) свойством: легко извлекает воду из других соединений.

    HClO4 + P2O5 → HPO3 + Cl2O7 (HPO3 – метафосфорная кислота)

    HNO3 + P2O5 → HPO3 + N2O5

Фосфорные кислоты

Существует несколько кислородсодержащих фосфорных кислот:

  • Ортофосфорная кислота – H3PO4 (соли – фосфаты PO43-)
  • Метафосфорная кислота – HPO3 (соли – метафосфаты PO3-)
  • Фосфористая – H3PO3 (соли – фосфиты PO33-)
  • Фосфорноватистая – H3PO2 (соли гипофосфиты – PO23- )

Фосфорноватистая кислота способна вытеснять из солей малоактивные металлы, при этом превращаясь в ортофосфорную кислоту.

CuSO4 + H3PO2 + H2O → Cu + H2SO4 + H3PO4

Ортофосфорная кислота

В твердом виде представляет собой кристаллы белого цвета, хорошо растворимые в воде.

Получение

Читайте также:  Какое свойство придают костной ткани неорганические вещества

Фосфорную кислоту получают из фосфатов, воздействуя на них серной кислотой. Также известны способы гидролиза пентахлорида фосфора,
взаимодействия оксида фосфора V с водой.

Ca3(PO4)2 + H2SO4 → CaSO4 + H3PO4

P2O5 + H2O → H3PO4

PCl5 + H2O → H3PO4 + HCl

Фосфорная кислота может образоваться при окислении фосфора сильной кислотой:

P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO

Фосфор и азотная кислота

Химические свойства

  • Кислотные свойства
  • За счет кислотных свойств отлично реагирует с основными оксидами, основаниями. При различных соотношениях кислоты и основания получаются различные
    соли (фосфаты, гидрофосфаты и дигидрофосфаты).

    3K2O + H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O

    3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O

    2KOH + H3PO4 = K2HPO4 + H2O

    KOH + H3PO4 = KH2PO4 + H2O

  • Реакции с солями
  • Реакции идут, если выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода). Например, характерный осадок
    желтого цвета – фосфат серебра – образуется в результате реакции с нитратом серебра.

    AgNO3 + H3PO4 → Ag3PO4 + HNO3

    В реакции с карбонатами образуется нестойкая угольная кислота, которая распадается на воду и углекислый газ.

    K2CO3 + H3PO4 → K3PO4 + H2O + CO2

  • Реакции с металлами
  • Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из фосфорной кислоты.

    Mg + H3PO4 → Mg3(PO4)2 + H2↑

  • Дегидратация
  • При сильном нагревании ортофосфорная кислота теряет воду и переходит в метафосфорную кислоту.

    H3PO4 → (t) HPO3 + H2O

Соли фосфорной кислоты

Соли фосфорной кислоты получаются в ходе реакции ортофосфорной кислоты и оснований.

3Ca(OH)2 + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6H2O

Фосфаты являются хорошими удобрениями, которые повышают урожайность. Перечислим наиболее значимые:

  • Фосфоритная мука – Ca3(PO4)2
  • Простой суперфосфат – смесь Ca(H2PO4)2*H2O и CaSO4
  • Двойной суперфосфат – Ca(H2PO4)2*H2O
  • Преципитат – CaHPO4*2H2O
  • Костная мука – продукт переработки костей домашних животных Ca3(PO4)2
  • Аммофос – в основном состоит из моноаммонийфосфата – NH4H2PO4

Аммофос удобрение

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

СТРОЕНИЕ АТОМА ФОСФОРА

Фосфор расположен в III периоде, в 5 группе главной подгруппе «А», под порядковым номером №15. Относительная атомная масса Ar(P) = 31.

Р +15)2 )8 )5

1S22S22P63S23P3, фосфор: p– элемент, неметалл

Какие свойства проявляют атомы фосфора

Тренажёр №1. “Характеристика фосфора по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева”

Валентные возможности фосфора шире, чем у атома азота, так как в атоме фосфора имеются свободные d-орбитали. Поэтому может произойти распаривание 3S2 – электронов и один из них может перейти на 3d–
орбиталь. В этом случае на третьем энергетическом уровне фосфора
окажется пять неспаренных электронов и фосфор сможет проявлять
валентность V.

АЛЛОТРОПИЯ ФОСФОРА

В свободном состоянии фосфор образует несколько аллотропных видоизменений: белый, красный и чёрный фосфор

Какие свойства проявляют атомы фосфора

“Свечение белого фосфора в темноте”

“Превращение красного фосфора в белый”

Подробнее вы можете о них узнать прочитав в приложениях к уроку. Из -за большой химической активности фосфор в природе встречается только в виде соединений.

Нахождение в природе

Общее содержание фосфора в земной
коре составляет 0,08%. В связанном виде он входит в состав многих минералов,
главным образом апатитов 3Ca3(РО4)2 хСаF2
и фосфатов Са3(РO4)2. Разновидности апатита
слагают осадочные горные породы — фосфориты, фосфор входит также в состав белковых
веществ в виде различных соединений. Содержание фосфора в тканях мозга
составляет 0,38%, в мышцах – 0,27%.

Самые богатые в мире залежи апатитов находятся близ г.
Кировска на Кольском полуострове. Фосфориты широко распространены на Урале, в
Поволжье, в Сибири, Казахстане, Эстонии, Белоруси и др. Большие месторождения
фосфоритов имеются в Северной Африке, Сирии и США. Фосфор необходим для жизни
растений. Поэтому почва всегда должна содержать достаточное количество
соединений фосфора.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА

Фосфор
присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот,
входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов,
фосфолипидов, коферментов, ферментов. Кости человека состоят из
гидроксилапатита 3Са3(РО4)3·CaF2.
В состав зубной эмали входит фторапатит. Основную роль в превращениях
соединений фосфора в организме человека и животных играет печень. Обмен
фосфорных соединений регулируется гормонами и витамином D. Суточная
потребность человека в фосфоре 800-1500 мг. При недостатке фосфора в
организме развиваются различные заболевания костей.

Читайте также:  Какие свойства характера ярослава выявились в ходе борьбы

ТОКСИКОЛОГИЯ ФОСФОРА

·Красный фосфор практически нетоксичен. Пыль красного фосфора, попадая в легкие, вызывает пневмонию при хроническом действии.

·Белый фосфор
очень ядовит, растворим в липидах. Смертельная доза белого фосфора —
50-150 мг. Попадая на кожу, белый фосфор дает тяжелые ожоги.

Острые
отравления фосфором проявляются жжением во рту и желудке, головной
болью, слабостью, рвотой. Через 2-3 суток развивается желтуха. Для
хронических форм характерны нарушение кальциевого обмена, поражение
сердечно-сосудистой и нервной систем. Первая помощь при остром
отравлении — промывание желудка, слабительное, очистительные клизмы,
внутривенно растворы глюкозы. При ожогах кожи обработать пораженные
участки растворами медного купороса или соды. ПДК паров фосфора в
воздухе 0,03 мг/м³.

ПОЛУЧЕНИЕ ФОСФОРА

Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и кремнезёмом при температуре 1600 °С:

Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 → 2P + 5CO + 3CaSiO3.

Образующиеся
пары белого фосфора конденсируются в приёмнике под водой. Вместо
фосфоритов восстановлению можно подвергнуть и другие соединения,
например, метафосфорную кислоту:

4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОСФОРА

Окислитель

Восстановитель

1. С металлами — окислитель, образует фосфиды:

2P + 3Ca → Ca3P2

Опыт “Получение фосфида кальция”

2P + 3Mg → Mg3P2.

Фосфиды разлагаются кислотами и водой с образованием газа фосфина

Mg3P2 + 3H2SO4(р-р)= 2PH3 + 3MgSO4

Опыт “Гидролиз фосфида кальция”

Свойства фосфина

PH3 + 2O2 = H3PO4.

PH3 + HI = PH4I

1. Фосфор легко окисляется кислородом:

“Горение фосфора”

“Горение белого фосфора под водой”

“Сравнение температур воспламенения белого и красного фосфора”

4P + 5O2 → 2P2O5 (с избытком кислорода),

4P + 3O2 → 2P2O3 (при медленном окислении или при недостатке кислорода).

2. С неметаллами — восстановитель:

2P + 3S → P2S3,

2P + 3Cl2 → 2PCl3.

! Не взаимодействует с водородом.

3. Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:

3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO;

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O.

4. Реакция окисления также происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:

6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

ПРИМЕНЕНИЕ ФОСФОРА

Какие свойства проявляют атомы фосфора

Фосфор является важнейшим биогенным элементом и в то же время находит очень широкое применение в промышленности.

Пожалуй,
первое свойство фосфора, которое человек поставил себе на службу, — это
горючесть. Горючесть фосфора очень велика и зависит от аллотропической
модификации.

Наиболее активен
химически, токсичен и горюч белый («жёлтый») фосфор, потому он очень
часто применяется (в зажигательных бомбах и пр.).

Красный
фосфор
— основная модификация, производимая и потребляемая
промышленностью. Он применяется в производстве спичек, его вместе с
тонко измельчённым стеклом и клеем наносят на боковую поверхность
коробка, при трении спичечной головки в состав который входят хлорат
калия и сера, происходит воспламенение. Так же красный фосфор
используется при производстве взрывчатых веществ, зажигательных
составов, топлив.

Фосфор
(в виде фосфатов) — один из трёх важнейших биогенных элементов,
участвует в синтезе АТФ. Большая часть производимой фосфорной кислоты
идёт на получение фосфорных удобрений — суперфосфата, преципитата, и др.

№1. Красный
фосфор — основная модификация, производимая и потребляемая
промышленностью. Он применяется в производстве спичек, его вместе с
тонко измельчённым стеклом и клеем наносят на боковую поверхность
коробка, при трении спичечной головки в состав который входят хлорат
калия и сера, происходит воспламенение.
Происходит реакция :
P + KClO3 = KCl + P2O5
Расставьте
коэффициенты с помощью электронного баланса, укажите окислитель, и
восстановитель, процессы окисления и восстановления.

№2. Осуществите превращения по схеме:
P -> Ca3P2 -> PH3 -> P2O5
Для последней реакции PH3 -> P2O5 составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

№3. Осуществите превращения по схеме:
Ca3(PO4)2 -> P -> P2O

5

№4. расставьте коэффициенты:  P + KOH + H2O = PH3 +
KH2PO3

Источник