Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 5CO + P 2
Ο ατμός φωσφόρου σε αυτή τη θερμοκρασία αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από μόρια P2, τα οποία κατά την ψύξη συμπυκνώνονται σε μόρια P4.
Όταν ο ατμός συμπυκνώνεται, σχηματίζεται λευκό (κίτρινο) φώσφορο, που αποτελείται από μόρια P 4 που έχουν σχήμα τετραέδρου. Είναι μια εξαιρετικά δραστική, μαλακή, κηρώδης, ωχροκίτρινη ουσία, διαλυτή σε δισουλφίδιο του άνθρακα και βενζόλιο. Στον αέρα, ο φώσφορος αναφλέγεται στους 34 o C. Έχει τη μοναδική ικανότητα να λάμπει στο σκοτάδι λόγω αργής οξείδωσης σε χαμηλότερα επίπεδα. Ήταν ο λευκός φώσφορος που κάποτε απομονώθηκε από τον Brand.
Εάν ο λευκός φώσφορος θερμαίνεται χωρίς πρόσβαση στον αέρα, μετατρέπεται σε κόκκινο (λήφθηκε για πρώτη φορά μόνο το 1847). Ονομα κόκκινος φώσφοροςαναφέρεται σε πολλές τροποποιήσεις που διαφέρουν ως προς την πυκνότητα και το χρώμα: κυμαίνεται από πορτοκαλί έως σκούρο κόκκινο και ακόμη και μοβ. Όλες οι ποικιλίες του κόκκινου φωσφόρου είναι αδιάλυτες σε οργανικούς διαλύτες, σε σύγκριση με τον λευκό φώσφορο, είναι λιγότερο αντιδραστικές (αναφλέγονται στον αέρα στους t>200 o C) και έχουν δομή πολυμερούς: είναι P4 τετραέδρα συνδεδεμένα μεταξύ τους σε ατελείωτες αλυσίδες. Ο "ιώδες φώσφορος" είναι κάπως διαφορετικός από αυτούς, ο οποίος αποτελείται από τις ομάδες P 8 και P 9, διατεταγμένες σε μακριές σωληνοειδείς δομές με πενταγωνική διατομή.
Σε αυξημένη πίεση, ο λευκός φώσφορος μετατρέπεται σε μαύρος φώσφορος, κατασκευασμένο από τρισδιάστατα εξάγωνα με άτομα φωσφόρου στις κορυφές, συνδεδεμένα μεταξύ τους σε στρώματα. Αυτός ο μετασχηματισμός πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1934 από τον Αμερικανό φυσικό Percy Williams Bridgman. Η δομή του μαύρου φωσφόρου μοιάζει με γραφίτη, με τη μόνη διαφορά ότι τα στρώματα που σχηματίζονται από άτομα φωσφόρου δεν είναι επίπεδα, αλλά «κυματοειδές». Ο μαύρος φώσφορος είναι η λιγότερο ενεργή τροποποίηση του φωσφόρου. Όταν θερμαίνεται χωρίς πρόσβαση στον αέρα, όπως και το κόκκινο, μετατρέπεται σε ατμό, από τον οποίο συμπυκνώνεται ο λευκός φώσφορος.
Ο λευκός φώσφορος είναι πολύ τοξικός: μια θανατηφόρα δόση είναι περίπου 0,1 γρ. Λόγω του κινδύνου αυθόρμητης καύσης στον αέρα, αποθηκεύεται κάτω από ένα στρώμα νερού. Ο κόκκινος και ο μαύρος φώσφορος είναι λιγότερο τοξικοί επειδή είναι μη πτητικές και πρακτικά αδιάλυτες στο νερό.
Χημικές ιδιότητες
Το πιο χημικά ενεργό είναι ο λευκός φώσφορος (στις εξισώσεις των αντιδράσεων που περιλαμβάνουν λευκό φώσφορο, για λόγους απλότητας, γράφεται ως P, όχι P 4, ειδικά επειδή παρόμοιες αντιδράσεις είναι δυνατές με τη συμμετοχή του κόκκινου φωσφόρου, η μοριακή σύνθεση του οποίου είναι αβέβαιη ). Ο φώσφορος συνδυάζεται άμεσα με πολλές απλές και πολύπλοκες ουσίες. Στις χημικές αντιδράσεις, ο φώσφορος, όπως και το , μπορεί να είναι και οξειδωτικός και αναγωγικός παράγοντας.
Πως οξειδωτήςο φώσφορος αντιδρά με πολλά για να σχηματίσει φωσφίδια, για παράδειγμα:
2P + 3Ca = Ca 3 P 2
P + 3Na = Na 3P
Σημειώστε ότι πρακτικά δεν συνδυάζεται άμεσα με φώσφορο.
Πως αναγωγικό μέσοο φώσφορος αλληλεπιδρά με αλογόνα, θείο (δηλαδή με περισσότερα ηλεκτραρνητικά αμέταλλα). Σε αυτή την περίπτωση, ανάλογα με τις συνθήκες της αντίδρασης, μπορούν να σχηματιστούν τόσο ενώσεις φωσφόρου (III) όσο και ενώσεις φωσφόρου (V).
α) με αργή οξείδωση ή με έλλειψη οξυγόνου, ο φώσφορος οξειδώνεται σε οξείδιο του φωσφόρου (III) ή σε ανυδρίτη φωσφόρου P 2 O 3:
4P + 3O 2 = 2P 2 O 3
Όταν ο φώσφορος καίγεται σε περίσσεια (ή αέρα), σχηματίζεται οξείδιο του φωσφόρου (V) ή ανυδρίτης του φωσφόρου P2O5:
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
β) ανάλογα με την αναλογία των αντιδραστηρίων, όταν ο φώσφορος αλληλεπιδρά με αλογόνα και θείο, σχηματίζονται αλογονίδια και σουλφίδια του τρισθενούς και πεντασθενούς φωσφόρου, αντίστοιχα. Για παράδειγμα:
2P + 5Cl 2(g) = 2PCl 5
2P + 3Cl 2 (ανεπαρκές) = 2PCl 3
2P + 5S (g) = P 2 S 5
2P + 3S (ανεπαρκές) = P 2 S 3
Πρέπει να σημειωθεί ότι ο φώσφορος σχηματίζει μόνο την ένωση PI3 με ιώδιο.
Ο φώσφορος παίζει το ρόλο του αναγωγικού παράγοντα σε αντιδράσεις με οξειδωτικά οξέα:
3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
— με πυκνό νιτρικό οξύ:
P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O
— με πυκνό θειικό οξύ:
2P + 5H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
Ο φώσφορος δεν αλληλεπιδρά με άλλα οξέα.
Όταν θερμαίνεται με υδατικά διαλύματα, ο φώσφορος υφίσταται δυσαναλογία, για παράδειγμα:
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
Εκτός από τη φωσφίνη PH 3, ως αποτέλεσμα αυτών των αντιδράσεων, σχηματίζονται άλατα του υποφωσφορικού οξέος H 3 PO 2 - υποφωσφορώδη, στα οποία ο φώσφορος έχει χαρακτηριστική κατάσταση οξείδωσης +1.
Εφαρμογή φωσφόρου
Το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής φωσφόρου χρησιμοποιείται για την παραγωγή φωσφορικού οξέος, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή λιπασμάτων και άλλων προϊόντων. Ο κόκκινος φώσφορος χρησιμοποιείται για την παρασκευή σπίρτων· περιέχεται στη μάζα που εφαρμόζεται στο σπιρτόκουτο.
Φωσφίνη
Η πιο διάσημη ένωση υδρογόνου του φωσφόρου είναι η φωσφίνη PH 3. Η φωσφίνη είναι ένα άχρωμο αέριο με οσμή σκόρδου και είναι πολύ δηλητηριώδες. Εξαιρετικά διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες. Σε αντίθεση με την αμμωνία, είναι ελαφρώς διαλυτή στο νερό. Η φωσφίνη δεν έχει πρακτική σημασία.
Παραλαβή
Μια μέθοδος για την παραγωγή φωσφίνης με αντίδραση φωσφόρου με υδατικά διαλύματα συζητήθηκε παραπάνω. Μια άλλη μέθοδος είναι η δράση του υδροχλωρικού οξέος σε φωσφίδια μετάλλων, για παράδειγμα:
Zn 3 P 2 + 6HCl = 2PH 3 + 3ZnCl 2
Χημικές ιδιότητες
- Οξινοβασικές ιδιότητες
Όντας ελαφρώς διαλυτή στο νερό, η φωσφίνη σχηματίζει μια ασταθή ένυδρη ουσία μαζί της, η οποία παρουσιάζει πολύ αδύναμες βασικές ιδιότητες:
PH 3 + H 2 O ⇄ PH 3 ∙H 2 O ⇄ PH 4 + + OH —
Τα άλατα φωσφονίου σχηματίζονται μόνο με:
PH 3 + HCl = PH 4 Cl
PH 3 + HClO 4 = PH 4 ClO 4
- Ιδιότητες οξειδοαναγωγής
Μπορείτε να δείτε ολόκληρη τη λίστα των περιλήψεων
*η εικόνα εγγραφής δείχνει μια φωτογραφία λευκού φωσφόρου
Φόρμουλα φωσφίνης……………………………………………………….....PH 3
Μοριακό βάρος…………………………………………………… 34,04
Χρώμα και εμφάνιση ..................................................... .... .......Άχρωμο αέριο.
Σημείο τήξεως................................... - 133,5 °C.
Θερμοκρασία βρασμού................................................ .... -87,7°C.
Πίεση εξάτμισης........................40 mm Hg. Τέχνη. στους -129,4°C.
Διαλυτότητα στο νερό..........................26% κατ' όγκο στους 17°C.
Πυκνότητα........................1,18 (0°C, 760 mmHg) (Αέρας-1).
Σημείο ανάφλεξης................................................ ... .....100°C.
Κατώτερο εκρηκτικό όριο........... 1,79-1,89% του όγκου;
Η μυρωδιά εμφανίζεται όταν ...................................................... .... ......1,3 - 2,6 ppm.
Σε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις, η φωσφίνη είναι εκρηκτική.
Κατώτερο όριο ευφλεκτότητας (LCFL) – 1,79-1,89%
κατ' όγκο ή ………………………………..26,15-27,60 g/m 3, ή 17000-18900 ml/m 3.
Η λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης της φωσφίνης είναι ……………………………………102,6 cal/g.
Η διαλυτότητα στο νερό είναι 0,52 g/l σε θερμοκρασία 20 0 C και πίεση 34,2 kgf/cm 2.
Φωσφίνη
– ένα εξαιρετικά τοξικό, άχρωμο αέριο που είναι 1,5 φορές βαρύτερο από τον αέρα, επομένως, όταν χρησιμοποιείται, διεισδύει εύκολα σε όλες τις ρωγμές και τα δυσπρόσιτα σημεία των εγκαταστάσεων και καταστρέφει αποτελεσματικά τα αυγά, τις προνύμφες, τις νύμφες και τα ενήλικα έντομα.
Διαλύεται ελάχιστα στο νερό και δεν αντιδρά με αυτό. Διαλυτό σε βενζόλιο, διαιθυλαιθέρα, δισουλφίδιο του άνθρακα. Η φωσφίνη είναι εξαιρετικά τοξική, επηρεάζει το νευρικό σύστημα και διαταράσσει το μεταβολισμό. MPC = 0,1 mg/m³. Η οσμή είναι αισθητή σε συγκέντρωση 2-4 mg/m³· η παρατεταμένη εισπνοή σε συγκέντρωση 10 mg/m³ είναι θανατηφόρα.
Εφαρμογή φωσφίνης.Κατά τη διεξαγωγή υποκαπνισμού με φωσφίνη, χρησιμοποιούνται ανόργανα παρασκευάσματα με βάση φωσφίδια αλουμινίου και μαγνησίου. Τα αντικείμενα και η τεχνολογία για τη χρήση παρασκευασμάτων με βάση το φωσφίδιο του μαγνησίου είναι πανομοιότυπα με αυτά που βασίζονται σε φωσφίδιο αλουμινίου. Η είσοδος ατόμων και η φόρτωση των αποθηκών επιτρέπεται μετά από πλήρη αερισμό και εάν η περιεκτικότητα σε φωσφίνη στον αέρα του χώρου εργασίας δεν είναι μεγαλύτερη από τη μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση (0,1 mg/m³). Τα προϊόντα πωλούνται με ένα υπόλειμμα φωσφίνης όχι υψηλότερο από το MRL (0,1 mg/kg για τους κόκκους, 0,01 mg/kg για τα προϊόντα μεταποίησης σιτηρών).
Αέριο φωσφίνη είναι ισχυρό δηλητήριο για τον άνθρωπο και άλλα θερμόαιμα ζώα. Η οξεία δηλητηρίαση από φωσφίνη εμφανίζεται σε συγκέντρωση στον αέρα 568 mg/m3. Η αέρια φωσφίνη είναι εξαιρετικά τοξική για τα έντομα που προσβάλλουν τα αποθέματα σιτηρών. Όταν εργάζεστε με αυτό, καλό είναι να έχετε κατανόηση μέθοδος και μηχανισμός δράσης σε επιβλαβείς οργανισμούς. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση (MPC) φωσφίνης στον αέρα της περιοχής εργασίας είναι 0,1 mg/m3. Ωστόσο, η μυρωδιά του αερίου αρχίζει να γίνεται αισθητή σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις (περίπου 0,03 mg/m3). Το μέγιστο επιτρεπόμενο επίπεδο (ML) φωσφίνης στους κόκκους είναι 0,01 mg/kg· τα υπολείμματα φωσφίνης δεν επιτρέπονται στα προϊόντα δημητριακών. Τα δημητριακά και τα προϊόντα της επεξεργασίας τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τρόφιμα μόνο εάν οι υπολειμματικές ποσότητες φωσφίνης σε αυτά δεν υπερβαίνουν το ΑΟΚ.
Αέριο φωσφίνη Προσροφάται ασθενώς από δημητριακά και προϊόντα δημητριακών, επομένως απαερώνεται εύκολα. Με τους συνιστώμενους ρυθμούς κατανάλωσης για απολύμανση, δεν αλλάζει την ποιότητα του κόκκου και δεν αλλοιώνει τις ιδιότητες των σπόρων του. Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1934 για τον υποκαπνισμό προϊόντων σιτηρών. Επί του παρόντος, λόγω της απαγόρευσης της χρήσης του μεθυλοβρωμιδίου για σκοπούς υποκαπνισμού, η φωσφίνη είναι το κύριο υποκαπνιστικό που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των επιβλαβών εντόμων.
Φώσφορος(από το ελληνικό phosphoros - φωτεινό· λατ. Phosphorus) P, χημικό στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος. ατομικός αριθμός 15, ατομική μάζα 30,97376. Έχει ένα σταθερό νουκλίδιο 31 P. Η αποτελεσματική διατομή για τη σύλληψη θερμικών νετρονίων είναι 18 10 -30 m 2. Εξωτερική διαμόρφωση ηλεκτρονιακό κέλυφος του ατόμου3 μικρό 2 3Π 3 ; καταστάσεις οξείδωσης -3, +3 και +5; ενέργεια διαδοχικού ιονισμού κατά τη μετάβαση από P 0 σε P 5+ (eV): 10.486, 19.76, 30.163, 51.36, 65.02; συγγένεια ηλεκτρονίων 0,6 eV, Ηλεκτραρνητικότητα Pauling 2,10, ατομική ακτίνα 0,134 nm, ιοντικές ακτίνες (οι αριθμοί συντεταγμένων υποδεικνύονται σε παρενθέσεις) 0,186 nm για P 3-, 0,044 nm (6) για P 3+, 0,07 nm (2,07 ) 5), 0,038 nm (6) για Ρ5+.
Η μέση περιεκτικότητα σε φώσφορο στον φλοιό της γης είναι 0,105% κατά μάζα, στα νερά και στους ωκεανούς 0,07 mg/l. Είναι γνωστά περίπου 200 ορυκτά φωσφόρου. είναι όλα φωσφορικά άλατα. Από αυτά, το πιο σημαντικό είναι απατίτης,που είναι η βάση φωσφορίτες.Πρακτικής σημασίας είναι επίσης ο μοναζίτης CePO 4 , η ξενοτίμη YPO 4 , ο αμβλυγονίτης LiAlPO 4 (F, OH), η τριφυλλίνη Li(Fe, Mn)PO 4 , ο τορβερνίτης Cu(UO 2) 2 (PO 4) 2 12H 2 O, ο ουνίτης Ca ( UO 2) 2 (PO 4) 2 x x 10H 2 O, βιβιανίτης Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, πυρομορφίτης Pb 5 (PO 4) 3 C1, τυρκουάζ CuA1 6 (PO 4) 4 (OH) 8 5H 2 ΠΕΡΙΠΟΥ.
Ιδιότητες.Είναι γνωστό ότι ο Αγ. 10 τροποποιήσεις του φωσφόρου, οι σημαντικότερες από τις οποίες είναι ο λευκός, ο κόκκινος και ο μαύρος φώσφορος (ο τεχνικός λευκός φώσφορος ονομάζεται κίτρινος φώσφορος). Δεν υπάρχει ενιαίο σύστημα ονομασίας για τροποποιήσεις φωσφόρου. Ορισμένες ιδιότητες των πιο σημαντικών τροποποιήσεων συγκρίνονται στον Πίνακα. Ο κρυσταλλικός μαύρος φώσφορος (PI) είναι θερμοδυναμικά σταθερός υπό κανονικές συνθήκες. Ο λευκός και ο κόκκινος φώσφορος είναι μετασταθεροί, αλλά λόγω του χαμηλού ρυθμού μετασχηματισμού μπορούν να διατηρηθούν για σχεδόν απεριόριστο χρόνο υπό κανονικές συνθήκες.
Ενώσεις φωσφόρου με αμέταλλα
Ο φώσφορος και το υδρογόνο με τη μορφή απλών ουσιών πρακτικά δεν αλληλεπιδρούν. Τα παράγωγα υδρογόνου του φωσφόρου λαμβάνονται έμμεσα, για παράδειγμα:
Ca 3 P 2 + 6HCl = 3CaCl 2 + 2PH 3
Η φωσφίνη PH 3 είναι ένα άχρωμο, εξαιρετικά τοξικό αέριο με τη μυρωδιά του σάπιου ψαριού. Ένα μόριο φωσφίνης μπορεί να θεωρηθεί ως μόριο αμμωνίας. Ωστόσο, η γωνία μεταξύ των δεσμών H-P-H είναι πολύ μικρότερη από αυτή της αμμωνίας. Αυτό σημαίνει μείωση του μεριδίου συμμετοχής των s-clouds στο σχηματισμό υβριδικών δεσμών στην περίπτωση της φωσφίνης. Οι δεσμοί φωσφόρου-υδρογόνου είναι λιγότερο ισχυροί από τους δεσμούς αζώτου-υδρογόνου. Οι ιδιότητες δότη της φωσφίνης είναι λιγότερο έντονες από αυτές της αμμωνίας. Η χαμηλή πολικότητα του μορίου της φωσφίνης και η ασθενής δραστηριότητα αποδοχής πρωτονίων οδηγούν στην απουσία δεσμών υδρογόνου όχι μόνο σε υγρές και στερεές καταστάσεις, αλλά και με μόρια νερού σε διαλύματα, καθώς και στη χαμηλή σταθερότητα του ιόντος φωσφονίου PH 4 + . Το πιο σταθερό άλας φωσφονίου στη στερεά κατάσταση είναι το ιωδιούχο PH 4 I. Τα άλατα φωσφονίου αποσυντίθενται έντονα με το νερό και ιδιαίτερα τα αλκαλικά διαλύματα:
PH 4 I + KOH = PH 3 + KI + H 2 O
Τα άλατα φωσφίνης και φωσφονίου είναι ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες. Στον αέρα, η φωσφίνη καίγεται σε φωσφορικό οξύ:
PH 3 + 2O 2 = H 3 PO 4
Όταν τα φωσφίδια των ενεργών μετάλλων αποσυντίθενται από οξέα, η διφωσφίνη P 2 H 4 σχηματίζεται ταυτόχρονα με τη φωσφίνη ως πρόσμειξη. Η διφωσφίνη είναι ένα άχρωμο πτητικό υγρό, παρόμοια σε μοριακή δομή με την υδραζίνη, αλλά η φωσφίνη δεν παρουσιάζει βασικές ιδιότητες. Αναφλέγεται αυθόρμητα στον αέρα και αποσυντίθεται όταν αποθηκεύεται στο φως ή όταν θερμαίνεται. Τα προϊόντα διάσπασής του περιέχουν φώσφορο, φωσφίνη και μια κίτρινη άμορφη ουσία. Αυτό το προϊόν ονομάζεται στερεό υδροφωσφίδιο και ο τύπος P 12 H 6 του αποδίδεται.
Με τα αλογόνα, ο φώσφορος σχηματίζει τρι- και πεντααλογονίδια. Αυτά τα παράγωγα φωσφόρου είναι γνωστά για όλα τα ανάλογα, αλλά οι ενώσεις χλωρίου είναι πρακτικά σημαντικές. Τα RG 3 και RG 5 είναι τοξικά και λαμβάνονται απευθείας από απλές ουσίες.
RG 3 - σταθερές εξώθερμες ενώσεις. Το PF 3 είναι άχρωμο αέριο, το PCl 3 και το PBr 3 είναι άχρωμα υγρά και το PI 3 είναι κόκκινοι κρύσταλλοι. Στη στερεά κατάσταση, όλα τα τριαλογονίδια σχηματίζουν κρυστάλλους με μοριακή δομή. Τα RG 3 και RG 5 είναι ενώσεις που σχηματίζουν οξύ:
PI 3 + 3H 2 O = 3HI + H 3 PO 3
Και τα δύο νιτρίδια του φωσφόρου είναι γνωστά, που αντιστοιχούν στις τρι- και πεντακοσθενείς καταστάσεις: PN και P 2 N 5 . Και στις δύο ενώσεις, το άζωτο είναι τρισθενές. Και τα δύο νιτρίδια είναι χημικά αδρανή και ανθεκτικά στο νερό, τα οξέα και τα αλκάλια.
Ο τηγμένος φώσφορος διαλύει καλά το θείο, αλλά η χημική αντίδραση συμβαίνει σε υψηλές θερμοκρασίες. Από τα σουλφίδια του φωσφόρου, τα P 4 S 3 , P 4 S 7 και P 4 S 10 είναι τα καλύτερα μελετημένα. Αυτά τα σουλφίδια μπορούν να ανακρυσταλλωθούν σε τήγμα ναφθαλίνης και να απομονωθούν με τη μορφή κίτρινων κρυστάλλων. Όταν θερμαίνονται, τα σουλφίδια αναφλέγονται και καίγονται για να σχηματίσουν P 2 O 5 και SO 2 . Με το νερό όλα αποσυντίθενται αργά με την απελευθέρωση υδρόθειου και το σχηματισμό οξέων φωσφόρου οξυγόνου.
Ενώσεις φωσφόρου με μέταλλα
Με τα ενεργά μέταλλα, ο φώσφορος σχηματίζει φωσφίδια που μοιάζουν με αλάτι, τα οποία υπακούουν στους κανόνες του κλασικού σθένους. Τα p-Μέταλλα, καθώς και τα μέταλλα της υποομάδας του ψευδαργύρου, δίνουν τόσο φυσιολογικά όσο και πλούσια σε ανιόντα φωσφίδια. Οι περισσότερες από αυτές τις ενώσεις εμφανίζουν ημιαγωγικές ιδιότητες, δηλ. ο κυρίαρχος δεσμός σε αυτά είναι ομοιοπολικός. Η διαφορά μεταξύ αζώτου και φωσφόρου, λόγω μεγέθους και ενεργειακών παραγόντων, εκδηλώνεται πιο χαρακτηριστικά στην αλληλεπίδραση αυτών των στοιχείων με τα μέταλλα μετάπτωσης. Για το άζωτο, όταν αλληλεπιδρά με το τελευταίο, το κύριο πράγμα είναι ο σχηματισμός νιτριδίων που μοιάζουν με μέταλλα. Ο φώσφορος σχηματίζει επίσης φωσφίδια που μοιάζουν με μέταλλα. Πολλά φωσφίδια, ειδικά αυτά με κυρίως ομοιοπολικούς δεσμούς, είναι πυρίμαχα. Έτσι, το AlP τήκεται στους 2197 βαθμούς Κελσίου και το φωσφίδιο του γαλλίου έχει σημείο τήξης 1577 βαθμούς Κελσίου. Τα φωσφίδια των αλκαλίων και των μετάλλων των αλκαλικών γαιών αποσυντίθενται εύκολα από το νερό, απελευθερώνοντας φωσφίνη. Πολλά φωσφίδια δεν είναι μόνο ημιαγωγοί (AlP, GaP, InP), αλλά και σιδηρομαγνήτες, για παράδειγμα CoP και Fe 3 P.
Φωσφίνη(υδροφωσφίδιο, υδρίδιο του φωσφόρου, σύμφωνα με την ονοματολογία IUPAC - φωσφάνη PH 3) - ένα άχρωμο, πολύ τοξικό, μάλλον ασταθές αέριο με μια συγκεκριμένη μυρωδιά σάπιου ψαριού.
Άχρωμο αέριο. Διαλύεται ελάχιστα στο νερό και δεν αντιδρά με αυτό. Σε χαμηλές θερμοκρασίες σχηματίζει ένα στερεό κλαθρικό 8РН 3 ·46Н 2 О. Διαλυτό σε βενζόλιο, διαιθυλαιθέρα, δισουλφίδιο του άνθρακα. Στους -133,8 °C σχηματίζει κρυστάλλους με ένα κυβικό πλέγμα με επίκεντρο την όψη.
Το μόριο της φωσφίνης έχει σχήμα τριγωνικής πυραμίδας με μοριακή συμμετρία C 3v (d PH = 0,142 nm, HPH = 93,5 o). Η διπολική ροπή είναι 0,58 D, σημαντικά χαμηλότερη από αυτή της αμμωνίας. Ο δεσμός υδρογόνου μεταξύ των μορίων PH 3 πρακτικά δεν παρατηρείται και επομένως η φωσφίνη έχει χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού.
Η φωσφίνη είναι πολύ διαφορετική από την αντίστοιχη αμμωνία. Η χημική του δράση είναι υψηλότερη από αυτή της αμμωνίας· είναι ελάχιστα διαλυτή στο νερό, καθώς η βάση είναι πολύ πιο αδύναμη από την αμμωνία. Το τελευταίο εξηγείται από το γεγονός ότι οι δεσμοί H-P είναι ασθενώς πολωμένοι και η δραστηριότητα του μοναδικού ζεύγους ηλεκτρονίων στον φώσφορο (3s 2) είναι χαμηλότερη από αυτή του αζώτου (2s 2) στην αμμωνία.
Ελλείψει οξυγόνου, όταν θερμαίνεται, αποσυντίθεται σε στοιχεία:
αναφλέγεται αυθόρμητα στον αέρα (παρουσία ατμού διφωσφίνης ή σε θερμοκρασίες άνω των 100 °C):
Παρουσιάζει ισχυρές αναπλαστικές ιδιότητες:
Όταν αλληλεπιδρά με ισχυρούς δότες πρωτονίων, η φωσφίνη μπορεί να παράγει άλατα φωσφονίου που περιέχουν το ιόν PH 4 + (παρόμοιο με το αμμώνιο). Τα άλατα φωσφονίου, άχρωμες κρυσταλλικές ουσίες, είναι εξαιρετικά ασταθή και υδρολύονται εύκολα.
Όπως και η ίδια η φωσφίνη, τα άλατά της είναι ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες.
Η φωσφίνη λαμβάνεται με αντίδραση λευκού φωσφόρου με ζεστό αλκάλιο, για παράδειγμα:
Μπορεί επίσης να ληφθεί με επεξεργασία φωσφιδίων με νερό ή οξέα:
Η σύνθεση απευθείας από στοιχεία είναι δυνατή:
Όταν θερμαίνεται, το υδροχλώριο αντιδρά με τον λευκό φώσφορο:
Αποσύνθεση ιωδιούχου φωσφονίου:
Αποσύνθεση φωσφονικού οξέος:
ή την αποκατάστασή του.
Εάν εντοπίσετε κάποιο σφάλμα σε μια σελίδα, επιλέξτε το και πατήστε Ctrl + Enter
Παρασκευή φωσφίνης
Όταν ο λευκός φώσφορος θερμαίνεται με ένα ισχυρό αλκαλικό διάλυμα, ο φώσφορος είναι δυσανάλογος, με αποτέλεσμα το σχηματισμό φωσφορικών και φωσφίνης PH 3. Ταυτόχρονα με τη φωσφίνη, σχηματίζεται μια μικρή ποσότητα διφωσφίνης P 2 H 4 (φωσφορούχο ανάλογο της υδραζίνης), η οποία αναφλέγεται εύκολα στον αέρα. Ταυτόχρονα σχηματίζεται υδρογόνο. Εάν ο σωλήνας εξόδου αερίου κατευθύνεται κάτω από το νερό, οι φυσαλίδες φωσφίνης φουντώνουν μέχρι την επιφάνεια. Αυτό παράγει δακτυλίους λευκού καπνού.
Ακολουθεί μια περιγραφή της εμπειρίας από το εργαστήριο Ripan R. Ceteanu I. Οδηγός πρακτικής εργασίας στην ανόργανη χημεία .
Παρασκευή υδροφωσφιδίου με θέρμανση λευκού φωσφόρου με διάλυμα υδροξειδίου του καλίου 30-50%. Εξίσωση αντίδρασης:
4P + 3KOH + 3H 2 O = PH 3 + 3KH 2 PO 2
Με αυτή τη μέθοδο παραγωγής, εκτός από το αέριο υδροφωσφίδιο, σχηματίζονται επίσης υγρό υδροφωσφίδιο, αέριο υδρογόνο και όξινο υποφωσφορώδες κάλιο σύμφωνα με τις εξισώσεις:
6P + 4KOH + 4H 2 O = P 2 H 4 + 4KH 2 PO 2
2P + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + 2KH 2 PO 2
Το υγρό υδροφωσφίδιο, που αλληλεπιδρά με το υδροξείδιο του καλίου σε υδατικό περιβάλλον, σχηματίζει αέριο όξινο φωσφίδιο, υδρογόνο και όξινο υποφωσφορώδες κάλιο σύμφωνα με τις εξισώσεις:
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
Το όξινο υποφωσφορώδες κάλιο σε αλκαλικό περιβάλλον μετατρέπεται σε ορθοφωσφορικό κάλιο με την απελευθέρωση υδρογόνου:
KH 2 PO 2 + 2KOH = 2H 2 + K 3 PO 4
Σύμφωνα με τις παραπάνω εξισώσεις αντίδρασης, όταν ο λευκός φώσφορος θερμαίνεται με υδροξείδιο του καλίου, σχηματίζονται αέριο όξινο φωσφίδιο, υδρογόνο και ορθοφωσφορικό κάλιο.
Η φωσφίνη που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο αναφλέγεται αυθόρμητα. Αυτό συμβαίνει επειδή περιέχει μερικούς ατμούς αυτοαναφλεγόμενου υγρού υδροφωσφιδίου (διφωσφίνη) και υδρογόνου.
Αντί για υδροξείδιο του καλίου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε υδρίτες νατρίου, ασβεστίου ή οξειδίου του βαρίου. Οι αντιδράσεις μαζί τους προχωρούν με παρόμοιο τρόπο.
Η συσκευή είναι μια φιάλη με στρογγυλό πάτο χωρητικότητας 100-250 ml, ερμητικά κλεισμένη με ελαστικό πώμα, μέσα από το οποίο πρέπει να περάσει σφιχτά ένας σωλήνας, κατευθύνοντας τα αέρια προϊόντα σε κρυσταλλοποιητή με νερό.
Η φιάλη γεμίζεται στα 3/4 του όγκου της με διάλυμα καυστικού καλίου 30-50%, μέσα στο οποίο ρίχνονται 2-3 κομμάτια λευκού φωσφόρου, μεγέθους μπιζελιού. Η φιάλη στερεώνεται σε ένα τρίποδο σφιγκτήρα και, χρησιμοποιώντας ένα σωλήνα εξόδου αερίου, συνδέεται με έναν κρυσταλλωτή γεμάτο με νερό (βλ. εικόνα).
Όταν η φιάλη θερμαίνεται, το υδροξείδιο του καλίου αντιδρά με τον λευκό φώσφορο σύμφωνα με τις παραπάνω εξισώσεις.
Ο υγρός υδροφώσφορος (διφωσφίνη), μόλις φτάσει στην επιφάνεια του υγρού στη φιάλη, αναφλέγεται αμέσως και καίγεται με τη μορφή σπινθήρων. Αυτό συμβαίνει μέχρι να καταναλωθεί το υπόλοιπο οξυγόνο στη φιάλη.
Όταν η φιάλη θερμαίνεται έντονα, το υγρό υδροφωσφίδιο αποστάζεται και το αέριο υδροφωσφίδιο και το υδρογόνο αναφλέγονται πάνω από το νερό. Το υδρογόνο του φωσφόρου καίγεται με μια κίτρινη φλόγα, παράγοντας ανυδρίτη φωσφόρου με τη μορφή λευκών δακτυλίων καπνού.
Στο τέλος του πειράματος, μειώστε τη φλόγα κάτω από τη φιάλη, αφαιρέστε το βύσμα με τον σωλήνα εξόδου, σταματήστε τη θέρμανση και αφήστε τη συσκευή κάτω από το βύθισμα μέχρι να κρυώσει εντελώς.
Ο αχρησιμοποίητος φώσφορος πλένεται καλά με νερό και αποθηκεύεται για επόμενα πειράματα.
Αποφασίσαμε να πάρουμε φωσφίνη. Η καυστική σόδα χύθηκε σε δοκιμαστικό σωλήνα και γέμισε κατά το ήμισυ με νερό. Μερικά από τα αλκάλια παρέμειναν στο ίζημα. Ο δοκιμαστικός σωλήνας στερεώθηκε λοξά σε βάση, τοποθετήθηκε σε αυτό ένα κομμάτι κίτρινου φωσφόρου σε μέγεθος μπιζελιού και κλείστηκε με πώμα με σωλήνα εξόδου αερίου, το άκρο του οποίου κατέβηκε σε κρυσταλλοποιητή με νερό. Ξεκίνησε τη θέρμανση.
Οι φυσαλίδες αερίου άρχισαν να βγάζουν φυσαλίδες στον κρυσταλλοποιητή. Με την πάροδο του χρόνου, άρχισαν κίτρινες λάμψεις, συνοδευόμενες από ήχους που σκάνε: οι φυσαλίδες έσκασαν και πήραν φωτιά στον αέρα. Μετά τα ξεσπάσματα, συχνά σχηματίστηκαν όμορφοι λευκοί δακτύλιοι καπνού και ανέβαιναν προς τα πάνω.
Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις μας, το πείραμα λειτούργησε καλύτερα όταν το υγρό στον δοκιμαστικό σωλήνα έβραζε ενεργά και μέρος του υγρού μεταφέρθηκε στο νερό του κρυσταλλοποιητή. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αποδείχθηκε ότι οι αναλαμπές εμφανίζονταν λιγότερο συχνά και πιο αδύναμες εάν το άκρο του σωλήνα εξόδου αερίου χαμηλώνονταν πολύ βαθιά στο νερό.
Γενικά, τα «πυροτεχνήματα με δαχτυλίδια καπνού» διήρκεσαν έως και αρκετά λεπτά. Είναι ασφαλές να πούμε ότι αυτή είναι μια από τις πιο όμορφες εμπειρίες.
________________________________________
