Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 5CO + P 2
Фосфорните пари при тази температура се състоят почти изцяло от P2 молекули, които при охлаждане кондензират в P4 молекули.
Когато парата кондензира, тя се образува бял (жълт) фосфор, който се състои от P 4 молекули с формата на тетраедър. Това е силно реактивно, меко, восъчно, бледожълто вещество, разтворимо във въглероден дисулфид и бензен. Във въздуха фосфорът се запалва при 34 o C. Той има уникалната способност да свети на тъмно поради бавното окисляване до по-ниски нива. Беше бял фосфор, който някога беше изолиран от Бранд.
Ако белият фосфор се нагрява без достъп на въздух, той се превръща в червен (за първи път е получен едва през 1847 г.). Име червен фосфорсе отнася до няколко модификации, които се различават по плътност и цвят: варира от оранжево до тъмно червено и дори лилаво. Всички разновидности на червения фосфор са неразтворими в органични разтворители, в сравнение с белия фосфор те са по-малко реактивни (запалват се на въздух при t>200 o C) и имат полимерна структура: това са тетраедри P4, свързани помежду си в безкрайни вериги. Малко по-различен от тях е „виолетовият фосфор“, който се състои от групи P 8 и P 9, подредени в дълги тръбни структури с петоъгълно напречно сечение.
При повишено налягане белият фосфор се превръща в черен фосфор, изграден от триизмерни шестоъгълници с фосфорни атоми във върховете, свързани помежду си на слоеве. Тази трансформация е извършена за първи път през 1934 г. от американския физик Пърси Уилямс Бриджман. Структурата на черния фосфор прилича на графит, с единствената разлика, че слоевете, образувани от фосфорни атоми, не са плоски, а „гофрирани“. Черният фосфор е най-малко активната модификация на фосфора. При нагряване без достъп на въздух той, подобно на червения, се превръща в пара, от която кондензира бял фосфор.
Белият фосфор е много токсичен: смъртоносна доза е около 0,1 г. Поради опасността от спонтанно запалване във въздуха, той се съхранява под слой вода. Червеният и черният фосфор са по-малко токсични, тъй като са нелетливи и практически неразтворими във вода.
Химични свойства
Най-химически активен е белият фосфор (в уравненията на реакциите, включващи бял фосфор, за простота се записва като P, а не P 4, особено след като подобни реакции са възможни с участието на червен фосфор, чийто молекулен състав не е сигурен ). Фосфорът се свързва директно с много прости и сложни вещества. В химичните реакции фосфорът, подобно на , може да бъде както окислител, така и редуциращ агент.
как окислителфосфорът реагира с много, за да образува фосфиди, например:
2P + 3Ca = Ca 3 P 2
P + 3Na = Na 3P
Моля, имайте предвид, че практически не се свързва директно с фосфора.
как редуциращ агентфосфорът взаимодейства с халогени, сяра (т.е. с по-електроотрицателни неметали). В този случай, в зависимост от условията на реакцията, могат да се образуват както фосфорни (III) съединения, така и фосфорни (V) съединения.
а) при бавно окисление или при липса на кислород фосфорът се окислява до фосфорен оксид (III) или фосфорен анхидрид P 2 O 3:
4P + 3O 2 = 2P 2 O 3
Когато фосфорът изгаря в излишък (или въздух), се образува фосфорен оксид (V) или фосфорен анхидрид P2O5:
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
б) в зависимост от съотношението на реагентите, когато фосфорът взаимодейства с халогени и сяра, се образуват съответно халогениди и сулфиди на три- и петвалентен фосфор; Например:
2P + 5Cl 2(g) = 2PCl 5
2P + 3Cl 2 (недостатъчно) = 2PCl 3
2P + 5S (g) = P 2 S 5
2P + 3S (недостатъчно) = P 2 S 3
Трябва да се отбележи, че фосфорът образува само съединението PI3 с йод.
Фосфорът играе ролята на редуциращ агент в реакции с окислителни киселини:
3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
— с концентрирана азотна киселина:
P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O
— с концентрирана сярна киселина:
2P + 5H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
Фосфорът не взаимодейства с други киселини.
При нагряване с водни разтвори фосфорът претърпява диспропорциониране, например:
4P + 3KOH + 3H 2 O = PH 3 + 3KH 2 PO 2
8P + 3Ba(OH) 2 + 6H 2 O = 2PH 3 + 3Ba(H 2 PO 2) 2
В допълнение към фосфина PH 3, в резултат на тези реакции се образуват соли на хипофосфорната киселина H 3 PO 2 - хипофосфити, в които фосфорът има характерно състояние на окисление +1.
Приложение на фосфор
По-голямата част от световното производство на фосфор се използва за производство на фосфорна киселина, която се използва за производство на торове и други продукти. Червеният фосфор се използва при производството на кибрит, той се съдържа в масата, която се нанася върху кибритената кутия.
Фосфин
Най-известното водородно съединение на фосфора е фосфинът PH 3. Фосфинът е безцветен газ с мирис на чесън и е много отровен. Силно разтворим в органични разтворители. За разлика от амоняка, той е слабо разтворим във вода. Фосфинът няма практическо значение.
Касова бележка
По-горе беше обсъден метод за получаване на фосфин чрез взаимодействие на фосфор с водни разтвори. Друг метод е действието на солна киселина върху метални фосфиди, например:
Zn 3 P 2 + 6HCl = 2PH 3 + 3ZnCl 2
Химични свойства
- Киселинно-основни свойства
Тъй като е слабо разтворим във вода, фосфинът образува с него нестабилен хидрат, който показва много слаби основни свойства:
PH 3 + H 2 O ⇄ PH 3 ∙H 2 O ⇄ PH 4 + + OH —
Фосфониеви соли се образуват само с:
PH 3 + HCl = PH 4 Cl
PH 3 + HClO 4 = PH 4 ClO 4
- Редокс свойства
Целият списък с резюмета може да се види
*записаното изображение показва снимка на бял фосфор
Фосфинова формула…………………………………………………………….....PH 3
Молекулно тегло…………………………………………………………34,04
Цвят и външен вид..................................................... .... .......Безцветен газ.
Точка на топене..................................... - 133,5 °C.
Температура на кипене................................................. .... -87,7°C.
Налягане на изпарение........................40 mm Hg. Изкуство. при -129.4°С.
Разтворимост във вода 26% обемни при 17°C.
Плътност ........................1,18 (0°C, 760 mmHg) (Въздух-1).
Пламна точка ................................................ ... .....100°C.
Долна граница на експлозивност........... 1,79-1,89% от обема;
Миризмата се появява, когато................................................. .... ......1,3 - 2,6 ppm.
При относително високи концентрации фосфинът е експлозивен.
Долна граница на запалимост (LCFL) – 1,79-1,89%
по обем или ………………………………..26,15-27,60 g/m 3, или 17000-18900 ml/m 3.
Скритата топлина на изпарение на фосфин е ……………………………………102,6 cal/g.
Разтворимостта във вода е 0,52 g / l при температура 20 0 C и налягане 34,2 kgf / cm 2.
Фосфин
– силно токсичен, безцветен газ, който е 1,5 пъти по-тежък от въздуха, поради което при употреба лесно прониква във всички пукнатини и труднодостъпни места в помещенията и ефективно унищожава яйца, ларви, какавиди и възрастни насекоми.
Разтваря се слабо във вода и не реагира с нея. Разтворим в бензен, диетилов етер, въглероден дисулфид. Фосфинът е силно токсичен, засяга нервната система и нарушава метаболизма. MPC = 0,1 mg/m³. Миризмата се усеща при концентрация от 2-4 mg/m³; продължителното вдишване при концентрация от 10 mg/m³ е фатално.
Приложение на фосфин.При извършване на фумигация с фосфин се използват неорганични препарати на базата на алуминиеви и магнезиеви фосфиди. Обектите и технологията за използване на препарати на базата на магнезиев фосфид са идентични с тези на базата на алуминиев фосфид. Допускането на хора и товаренето на складовете се разрешава след пълно проветряване и ако съдържанието на фосфин във въздуха на работната зона не е по-високо от ПДК (0,1 mg/m³). Продуктите се продават с фосфинов остатък не по-висок от МДГОВ (0,1 mg/kg за зърно, 0,01 mg/kg за продукти от зърнопреработка).
Фосфин газ е силна отрова за хора и други топлокръвни животни. Остро отравяне с фосфин възниква при концентрация във въздуха 568 mg/m3. Фосфиновият газ е силно токсичен за насекоми, които вредят на зърнените запаси. Когато работите с него, е препоръчително да имате разбиране за метод и механизъм на действие върху вредните организми. Пределно допустимата концентрация (ПДК) на фосфин във въздуха на работната зона е 0,1 mg/m3. Миризмата на газ обаче започва да се усеща при по-ниски концентрации (около 0,03 mg/m3). Максимално допустимото ниво (ML) на фосфин в зърното е 0,01 mg/kg, остатъците от фосфин не се допускат в зърнените продукти. Зърното и продуктите от неговата преработка могат да се използват за хранителни цели само ако остатъчните количества фосфин в тях не надвишават МДГОВ.
Фосфин газ Слабо се сорбира от зърно и зърнени продукти, поради което лесно се дегазира. При препоръчителните разходни норми за дезинсекция не променя качеството на зърното и не влошава семенните му свойства. За първи път е използван през 1934 г. за фумигация на зърнени продукти. В момента, поради забраната за използване на метилбромид за целите на фумигацията, фосфинът е основният фумигант, използван за контрол на вредните насекоми.
Фосфор(от гръцки phosphoros - светещ; лат. Phosphorus) P, химичен елемент от V група на периодичната система; атомен номер 15, атомна маса 30,97376. Има един стабилен нуклид 31 P. Ефективното напречно сечение за улавяне на топлинни неутрони е 18 10 -30 m 2. Външна конфигурация електронна обвивка на атома3 с 2 3стр 3 ; степени на окисление -3, +3 и +5; енергия на последователна йонизация по време на прехода от P 0 към P 5+ (eV): 10.486, 19.76, 30.163, 51.36, 65.02; електронен афинитет 0,6 eV; електроотрицателност на Полинг 2,10; атомен радиус 0,134 nm, йонни радиуси (координационните числа са посочени в скоби) 0,186 nm за P 3-, 0,044 nm (6) за P 3+, 0,017 nm (4), 0,029 nm ( 5), 0.038 nm (6) за P5+.
Средното съдържание на фосфор в земната кора е 0,105% от масата, във водите и океаните 0,07 mg/l. Известни са около 200 фосфорни минерала. всички те са фосфати. От тях най-важното е апатит,което е основата фосфорити.Също така от практическо значение са монацит CePO 4, ксенотим YPO 4, амблигонит LiAlPO 4 (F, OH), трифилин Li (Fe, Mn)PO 4, торбернит Cu (UO 2) 2 (PO 4) 2 12H 2 O, утунит Ca ( UO 2) 2 (PO 4) 2 x x 10H 2 O, вивианит Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, пироморфит Pb 5 (PO 4) 3 C1, тюркоаз CuA1 6 (PO 4) 4 (OH) 8 5H 2 ЗА.
Имоти.Известно е, че Св. 10 модификации на фосфора, най-важните от които са бял, червен и черен фосфор (техническият бял фосфор се нарича жълт фосфор). Няма единна система за обозначаване на фосфорни модификации. Някои свойства на най-важните модификации са сравнени в табл. Кристалният черен фосфор (PI) е термодинамично стабилен при нормални условия. Белият и червеният фосфор са метастабилни, но поради ниската скорост на трансформация могат да се съхраняват почти неограничено време при нормални условия.
Фосфорни съединения с неметали
Фосфорът и водородът под формата на прости вещества практически не взаимодействат. Водородните производни на фосфора се получават индиректно, например:
Ca 3 P 2 + 6HCl = 3CaCl 2 + 2PH 3
Фосфинът PH 3 е безцветен, силно токсичен газ с мирис на гнила риба. Молекулата на фосфин може да се разглежда като молекула амоняк. Въпреки това, ъгълът между H-P-H връзките е много по-малък от този на амоняка. Това означава намаляване на дела на участието на s-облаците в образуването на хибридни връзки в случая на фосфин. Връзките фосфор-водород са по-малко силни от връзките азот-водород. Донорните свойства на фосфина са по-слабо изразени от тези на амоняка. Ниската полярност на фосфиновата молекула и слабата протон-приемаща активност водят до липсата на водородни връзки не само в течни и твърди състояния, но и с водни молекули в разтвори, както и до ниска стабилност на фосфониевия йон PH 4 + . Най-стабилната фосфониева сол в твърдо състояние е неговият йодид PH 4 I. Фосфониевите соли се разлагат енергично с вода и особено с алкални разтвори:
PH 4 I + KOH = PH 3 + KI + H 2 O
Фосфинът и фосфониевите соли са силни редуциращи агенти. Във въздуха фосфинът изгаря до фосфорна киселина:
PH 3 + 2O 2 = H 3 PO 4
Когато фосфидите на активните метали се разлагат с киселини, дифосфинът P 2 H 4 се образува едновременно с фосфин като примес. Дифосфинът е безцветна летлива течност, подобна по молекулна структура на хидразина, но фосфинът не проявява основни свойства. Запалва се спонтанно във въздуха и се разлага при съхранение на светлина или при нагряване. Продуктите от разпада му съдържат фосфор, фосфин и жълто аморфно вещество. Този продукт се нарича твърд водороден фосфид и му е приписана формулата P 12 H 6.
С халогените фосфорът образува три- и пентахалиди. Тези фосфорни производни са известни за всички аналози, но хлорните съединения са практически важни. RG 3 и RG 5 са токсични и се получават директно от прости вещества.
RG 3 - стабилни екзотермични съединения; PF 3 е безцветен газ, PCl 3 и PBr 3 са безцветни течности, а PI 3 са червени кристали. В твърдо състояние всички трихалогениди образуват кристали с молекулярна структура. RG 3 и RG 5 са киселинно образуващи съединения:
PI 3 + 3H 2 O = 3HI + H 3 PO 3
Известни са и двата фосфорни нитрида, съответстващи на три- и петковалентните състояния: PN и P 2 N 5 . И в двете съединения азотът е тривалентен. И двата нитрида са химически инертни и устойчиви на вода, киселини и основи.
Разтопеният фосфор разтваря добре сярата, но химическата реакция протича при високи температури. От фосфорните сулфиди най-добре проучени са P 4 S 3 , P 4 S 7 и P 4 S 10 . Тези сулфиди могат да бъдат прекристализирани в нафталинова стопилка и изолирани под формата на жълти кристали. При нагряване сулфидите се запалват и изгарят, за да образуват P 2 O 5 и SO 2 . С водата всички те бавно се разлагат с отделяне на сероводород и образуване на фосфорни кислородни киселини.
Фосфорни съединения с метали
С активните метали фосфорът образува солеподобни фосфиди, които се подчиняват на правилата на класическата валентност. р-металите, както и металите от подгрупата на цинка, дават както нормални, така и богати на аниони фосфиди. Повечето от тези съединения проявяват полупроводникови свойства, т.е. доминиращата връзка в тях е ковалентна. Разликата между азота и фосфора, дължаща се на размера и енергийните фактори, се проявява най-характерно при взаимодействието на тези елементи с преходните метали. За азота, при взаимодействие с последния, основното е образуването на металоподобни нитриди. Фосфорът също образува металоподобни фосфиди. Много фосфиди, особено тези с преобладаващо ковалентни връзки, са огнеупорни. Така AlP се топи при 2197 градуса C, а галиевият фосфид има точка на топене 1577 градуса C. Фосфидите на алкалните и алкалоземните метали лесно се разлагат от вода, като се отделя фосфин. Много фосфиди са не само полупроводници (AlP, GaP, InP), но и феромагнетици, например CoP и Fe 3 P.
Фосфин(фосфид водород, фосфорен хидрид, съгласно номенклатурата на IUPAC - фосфан PH 3) - безцветен, силно токсичен, доста нестабилен газ със специфична миризма на гнила риба.
Безцветен газ. Разтваря се слабо във вода и не реагира с нея. При ниски температури образува твърд клатрат 8РН 3 ·46Н 2 О. Разтворим в бензен, диетилов етер, въглероден дисулфид. При −133,8 °C образува кристали с лицево-центрирана кубична решетка.
Молекулата на фосфина има формата на тригонална пирамида с молекулярна симетрия C 3v (d PH = 0,142 nm, HPH = 93,5 o). Диполният момент е 0,58 D, значително по-нисък от този на амоняка. Водородната връзка между молекулите PH 3 практически не се наблюдава и следователно фосфинът има по-ниски точки на топене и кипене.
Фосфинът е много различен от своя аналог амоняк. Неговата химическа активност е по-висока от тази на амоняка, той е слабо разтворим във вода, тъй като основата е много по-слаба от амоняка. Последното се обяснява с факта, че H-P връзките са слабо поляризирани и активността на несподелената двойка електрони във фосфора (3s 2) е по-ниска от тази на азота (2s 2) в амоняка.
При липса на кислород, когато се нагрява, той се разлага на елементи:
спонтанно се запалва във въздуха (в присъствието на дифосфинови пари или при температури над 100 °C):
Показва силни възстановителни свойства:
Когато взаимодейства със силни протонни донори, фосфинът може да произведе фосфониеви соли, съдържащи PH 4 + йон (подобно на амония). Фосфониевите соли, безцветни кристални вещества, са изключително нестабилни и лесно се хидролизират.
Подобно на самия фосфин, неговите соли са силни редуциращи агенти.
Фосфинът се получава чрез взаимодействие на бял фосфор с гореща основа, например:
Може да се получи и чрез третиране на фосфиди с вода или киселини:
Възможен е синтез директно от елементи:
При нагряване хлороводородът реагира с бял фосфор:
Разлагане на фосфониев йодид:
Разлагане на фосфонова киселина:
или неговото възстановяване.
Ако намерите грешка на страница, изберете я и натиснете Ctrl + Enter
Получаване на фосфин
Когато белият фосфор се нагрява със силен алкален разтвор, фосфорът диспропорционира, което води до образуването на фосфат и фосфин PH 3. Едновременно с фосфина се образува малко количество дифосфин P 2 H 4 (фосфорен аналог на хидразин), който лесно пламва във въздуха. В същото време се образува водород. Ако изходната тръба за газ е насочена под вода, мехурчетата фосфин пламват на повърхността; Това произвежда пръстени от бял дим.
Ето описание на опита от семинара Ripan R. Ceteanu I. Ръководство за практическа работа по неорганична химия .
Получаване на фосфороводород чрез нагряване на бял фосфор с 30-50% разтвор на калиев хидроксид. Уравнение на реакцията:
4P + 3KOH + 3H 2 O = PH 3 + 3KH 2 PO 2
При този метод на производство, в допълнение към газообразния фосфид, течен фосфид, газообразен водород и кисел калиев хипофосфит също се образуват съгласно уравненията:
6P + 4KOH + 4H 2 O = P 2 H 4 + 4KH 2 PO 2
2P + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + 2KH 2 PO 2
Течният фосфористоводород, взаимодействайки с калиев хидроксид във водна среда, образува газообразен фосфористоводород, водород и кисел калиев хипофосфит съгласно уравненията:
2P 2 H 4 + KOH + H 2 O = 3PH 3 + KH 2 PO 2
P 2 H 4 + 2KOH + 2H 2 O = 3H 2 + 2KH 2 PO 2
Киселинният калиев хипофосфит в алкална среда се превръща в калиев ортофосфат с отделяне на водород:
KH 2 PO 2 + 2KOH = 2H 2 + K 3 PO 4
Съгласно горните реакционни уравнения, когато белият фосфор се нагрява с калиев хидроксид, се образуват газообразен фосфид, водород и калиев ортофосфат.
Полученият по този начин фосфин се самозапалва. Това е така, защото съдържа някои изпарения от самозапалващ се течен фосфорист водород (дифосфин) и водород.
Вместо калиев хидроксид можете да използвате хидрати на натриев, калциев или бариев оксид. Реакциите при тях протичат по подобен начин.
Устройството представлява колба с кръгло дъно с вместимост 100-250 ml, плътно затворена с гумена запушалка, през която трябва да се прокара плътно тръба, насочваща газообразните продукти в кристализатор с вода.
Колбата се напълва до 3/4 от обема й с 30-50% разтвор на каустик калий, в който се хвърлят 2-3 парчета бял фосфор с големината на грахово зърно. Колбата е закрепена в скоба за статив и с помощта на тръба за изпускане на газ е свързана към кристализатор, пълен с вода (виж фигурата).
Когато колбата се нагрее, калиевият хидроксид реагира с бял фосфор съгласно горните уравнения.
Течният фосфорист водород (дифосфин), при достигане на повърхността на течността в колбата, веднага се запалва и изгаря под формата на искри; това се случва, докато се изразходва останалият кислород в колбата.
Когато колбата се нагрее силно, течният фосфористоводород се дестилира и газообразният фосфористоводород и водородът се запалват над водата. Фосфорният водород гори с жълт пламък, произвеждайки фосфорен анхидрид под формата на бели димни пръстени.
В края на експеримента намалете пламъка под колбата, отстранете щепсела с изходната тръба, спрете нагряването и оставете устройството на течение, докато се охлади напълно.
Неизползваният фосфор се измива старателно с вода и се съхранява за последващи експерименти.
Решихме да вземем фосфин. Сода каустик се изсипва в епруветка и се напълва наполовина с вода. Част от алкалите остават в утайката. Епруветката се фиксира наклонено в стойка, в нея се поставя парче жълт фосфор с размер на грахово зърно и се затваря със запушалка с изпускателна тръба за газ, чийто край се спуска в кристализатор с вода. Започна отопление.
В кристализатора започнаха да бълбукат мехурчета газ. С течение на времето започнаха жълти светкавици, придружени от пукащи звуци: мехурчетата се спукаха и се запалиха във въздуха. След огнищата често се образуваха красиви бели димни пръстени и се издигаха нагоре.
Според нашите наблюдения експериментът работи най-добре, когато течността в епруветката кипи активно и част от течността се прехвърля във водата на кристализатора. В някои случаи се оказа, че светкавиците се появяват по-рядко и по-слабо, ако краят на тръбата за изпускане на газ е спуснат твърде дълбоко във водата.
Като цяло „фойерверките с димни пръстени“ продължиха до няколко минути. Може да се каже, че това е едно от най-красивите преживявания.
________________________________________
