Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 5CO + P 2
Fosforånga vid denna temperatur består nästan uteslutande av P2-molekyler, som vid kylning kondenseras till P4-molekyler.
När ånga kondenserar bildas den vit (gul) fosfor, som består av P4-molekyler som har formen av en tetraeder. Det är en mycket reaktiv, mjuk, vaxartad, ljusgul substans, löslig i koldisulfid och bensen. I luften antänds fosfor vid 34 o C. Den har den unika förmågan att lysa i mörker på grund av långsam oxidation till lägre nivåer. Det var vit fosfor som en gång isolerades av Brand.
Om vit fosfor värms upp utan tillgång till luft, blir den röd (den erhölls först 1847). namn röd fosfor hänvisar till flera modifieringar som skiljer sig i densitet och färg: det sträcker sig från orange till mörkrött och till och med lila. Alla sorter av röd fosfor är olösliga i organiska lösningsmedel; jämfört med vit fosfor är de mindre reaktiva (de antänds i luft vid t>200 o C) och har en polymerstruktur: dessa är P4-tetraedrar kopplade till varandra i ändlösa kedjor. "Violett fosfor" skiljer sig något från dem, som består av grupperna P 8 och P 9, arrangerade i långa rörformiga strukturer med ett femkantigt tvärsnitt.
Vid förhöjt tryck förvandlas vit fosfor till svart fosfor, byggda av tredimensionella hexagoner med fosforatomer vid hörnen, kopplade till varandra i lager. Denna omvandling utfördes första gången 1934 av den amerikanske fysikern Percy Williams Bridgman. Strukturen hos svart fosfor liknar grafit, med den enda skillnaden är att de skikt som bildas av fosforatomer inte är platta, utan "korrugerade". Svart fosfor är den minst aktiva modifieringen av fosfor. När den värms upp utan tillgång till luft förvandlas den, som röd, till ånga, från vilken vit fosfor kondenserar.
Vit fosfor är mycket giftig: en dödlig dos är cirka 0,1 g. På grund av faran för spontan förbränning i luft lagras den under ett lager vatten. Röd och svart fosfor är mindre giftiga eftersom de är icke-flyktiga och praktiskt taget olösliga i vatten.
Kemiska egenskaper
Den mest kemiskt aktiva är vit fosfor (i reaktionsekvationerna som involverar vit fosfor, för enkelhets skull, skrivs det som P, inte P 4, särskilt eftersom liknande reaktioner är möjliga med deltagande av röd fosfor, vars molekylära sammansättning är osäker ). Fosfor kombineras direkt med många enkla och komplexa ämnen. I kemiska reaktioner kan fosfor, som , vara både ett oxidationsmedel och ett reduktionsmedel.
Hur oxidationsmedel fosfor reagerar med många och bildar fosfider, till exempel:
2P + 3Ca = Ca3P2
P + 3Na = Na3P
Observera att det praktiskt taget inte kombineras direkt med fosfor.
Hur reduktionsmedel fosfor interagerar med halogener, svavel (dvs med mer elektronegativa icke-metaller). I detta fall, beroende på reaktionsbetingelserna, kan både fosfor (III) föreningar och fosfor (V) föreningar bildas.
a) med långsam oxidation eller med syrebrist oxideras fosfor till fosforoxid (III), eller fosforanhydrid P 2 O 3:
4P + 3O2 = 2P2O3
När fosfor brinner i överskott (eller luft), bildas fosforoxid (V), eller fosforanhydrid P2O5:
4P + 5O2 = 2P2O5
b) beroende på förhållandet mellan reagenser, när fosfor interagerar med halogener och svavel, bildas halogenider och sulfider av tre- respektive femvärt fosfor; Till exempel:
2P + 5Cl 2(g) = 2PCl 5
2P + 3Cl 2(otillräcklig) = 2PCl 3
2P + 5S (g) = P2S5
2P + 3S (otillräckligt) = P 2S 3
Det bör noteras att fosfor endast bildar PI3-föreningen med jod.
Fosfor spelar rollen som ett reduktionsmedel i reaktioner med oxiderande syror:
3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3P04 + 5NO
— med koncentrerad salpetersyra:
P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O
— med koncentrerad svavelsyra:
2P + 5H2SO4 = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
Fosfor interagerar inte med andra syror.
Vid upphettning med vattenlösningar genomgår fosfor disproportionering, till exempel:
4P + 3KOH + 3H2O = PH3 + 3KH2PO2
8P + 3Ba(OH)2 + 6H2O = 2PH3 + 3Ba(H2PO2)2
Förutom fosfin PH 3, som ett resultat av dessa reaktioner, bildas salter av hypofosforsyra H 3 PO 2 - hypofosfiter, i vilka fosfor har ett karakteristiskt oxidationstillstånd på +1.
Applicering av fosfor
Huvuddelen av världens fosforproduktion används för att producera fosforsyra, som används för att tillverka konstgödsel och andra produkter. Röd fosfor används vid tillverkning av tändstickor, den finns i massan som appliceras på tändsticksasken.
Fosfin
Den mest kända väteföreningen av fosfor är fosfin PH 3. Fosfin är en färglös gas med en vitlökslukt och är mycket giftig. Mycket löslig i organiska lösningsmedel. Till skillnad från ammoniak är den något löslig i vatten. Fosfin har ingen praktisk betydelse.
Mottagande
En metod för att framställa fosfin genom att reagera fosfor med vattenlösningar diskuterades ovan. En annan metod är verkan av saltsyra på metallfosfider, till exempel:
Zn3P2 + 6HCl = 2PH3 + 3ZnCl2
Kemiska egenskaper
- Syra-basegenskaper
Eftersom fosfin är lätt lösligt i vatten bildar det ett instabilt hydrat med det, som uppvisar mycket svaga grundläggande egenskaper:
PH 3 + H 2 O ⇄ PH 3 ∙H 2 O ⇄ PH 4 + + OH —
Fosfoniumsalter bildas endast med:
PH3 + HCl = PH4Cl
PH 3 + HClO 4 = PH 4 ClO 4
- Redoxegenskaper
Hela listan med sammanfattningar kan ses
*inspelningsbilden visar ett fotografi av vit fosfor
Fosfinformel………………………………………………………………………………PH 3
Molekylvikt………………………………………………………………34.04
Färg och utseende........................................................... .... .......Färglös gas.
Smältpunkt................................... - 133,5 °C.
Koktemperatur ................................................... .... -87,7°C.
Avdunstningstryck........................40 mm Hg. Konst. vid -129,4°C.
Löslighet i vatten........................26 volymprocent vid 17°C.
Densitet........................1,18 (0°C, 760 mmHg) (Air-1).
Flampunkt ................................................... ... .....100°C.
Nedre explosionsgräns........... 1,79-1,89 % av volymen;
Lukt uppstår när................................................... .... ......1,3 - 2,6 ppm.
Vid relativt höga koncentrationer är fosfin explosivt.
Nedre antändbarhetsgräns (LCFL) – 1,79-1,89 %
volym eller …………………………..26,15-27,60 g/m 3, eller 17 000-18 900 ml/m 3.
Det latenta förångningsvärmet för fosfin är ………………………………… 102,6 cal/g.
Lösligheten i vatten är 0,52 g/l vid en temperatur på 20 0 C och ett tryck på 34,2 kgf/cm 2.
Fosfin
– en mycket giftig, färglös gas som är 1,5 gånger tyngre än luft, därför tränger den vid användning lätt in i alla sprickor och svåråtkomliga platser i lokalen och förstör effektivt ägg, larver, puppor och vuxna insekter.
Det löser sig dåligt i vatten och reagerar inte med det. Löslig i bensen, dietyleter, koldisulfid. Fosfin är mycket giftigt, påverkar nervsystemet och stör ämnesomsättningen. MPC = 0,1 mg/m³. Lukten är märkbar vid en koncentration av 2-4 mg/m³, långvarig inandning vid en koncentration av 10 mg/m³ är dödlig.
Applicering av fosfin. Vid utförande av gasning med fosfin används oorganiska preparat baserade på aluminium- och magnesiumfosfider. Objekten och tekniken för att använda preparat baserade på magnesiumfosfid är identiska med de baserade på aluminiumfosfid. Insläpp av personer och lastning av lager är tillåtet efter fullständig ventilation och om fosfinhalten i luften på arbetsområdet inte är högre än den högsta tillåtna koncentrationen (0,1 mg/m³). Produkter säljs med en fosfinrester som inte är högre än MRL (0,1 mg/kg för spannmål, 0,01 mg/kg för spannmålsbearbetningsprodukter).
Fosfingas är ett starkt gift för människor och andra varmblodiga djur. Akut fosfinförgiftning inträffar vid en koncentration i luften på 568 mg/m3. Fosfingas är mycket giftig för insekter som skadar spannmålsbestånd. När man arbetar med det är det lämpligt att ha förståelse för metod och verkningsmekanism på skadliga organismer. Den högsta tillåtna koncentrationen (MPC) av fosfin i luften i arbetsområdet är 0,1 mg/m3. Men lukten av gas börjar kännas vid lägre koncentrationer (ca 0,03 mg/m3). Den högsta tillåtna halten (ML) av fosfin i spannmål är 0,01 mg/kg, fosfinrester är inte tillåtna i spannmålsprodukter. Spannmål och produkter från dess bearbetning får endast användas för livsmedelsändamål om de kvarvarande mängderna fosfin i dem inte överstiger MRL.
Fosfingas Det absorberas svagt av spannmål och spannmålsprodukter, därför avgasas det lätt. Vid de konsumtionshastigheter som rekommenderas för desinfektion förändrar det inte spannmålens kvalitet och försämrar inte dess fröegenskaper. Den användes första gången 1934 för gasning av spannmålsprodukter. För närvarande, på grund av förbudet mot användning av metylbromid för gasning, är fosfin det huvudsakliga desinfektionsmedel som används för att bekämpa skadliga insekter.
Fosfor(från grekiska fosfor - luminiferous; lat. Fosfor) P, kemiskt element i grupp V i det periodiska systemet; atomnummer 15, atommassa 30,97376. Den har en stabil nuklid 31 P. Det effektiva tvärsnittet för att fånga termiska neutroner är 18 10 -30 m 2. Extern konfiguration elektronskal av atom3 s 2 3sid 3 ; oxidationstillstånd -3, +3 och +5; energi för sekventiell jonisering under övergången från Po till P5+ (eV): 10,486, 19,76, 30,163, 51,36, 65,02; elektronaffinitet 0,6 eV; Pauling-elektronegativitet 2,10; atomradie 0,134 nm, jonradier (koordinationsnummer anges inom parentes) 0,186 nm för P 3-, 0,044 nm (6) för P 3+, (0,01 7), (0,01 7), (0,01 nm), 0,01 nm. 5), 0,038 nm (6) för P5+.
Den genomsnittliga fosforhalten i jordskorpan är 0,105 viktprocent, i vatten och hav 0,07 mg/l. Cirka 200 fosformineraler är kända. de är alla fosfater. Av dessa är den viktigaste apatit, som är grunden fosforiter. Också av praktisk betydelse är monazit CePO 4 , xenotime YPO 4 , amblygonit LiAlPO 4 (F, OH), triphyllin Li(Fe, Mn)PO 4 , torbernit Cu(UO 2) 2 (PO 4) 2 12H 2 O, utunite Ca. ( UO 2) 2 (PO 4) 2 x x 10H 2 O, vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, pyromorfit Pb 5 (PO 4) 3 C1, turkos CuA1 6 (PO 4) 4 (OH) 8 5H 2 OM.
Egenskaper. Det är känt att St. 10 modifieringar av fosfor, varav de viktigaste är vit, röd och svart fosfor (teknisk vit fosfor kallas gul fosfor). Det finns inget enhetligt beteckningssystem för fosformodifieringar. Vissa egenskaper hos de viktigaste modifieringarna jämförs i tabell. Kristallin svart fosfor (PI) är termodynamiskt stabil under normala förhållanden. Vit och röd fosfor är metastabila, men på grund av den låga omvandlingshastigheten kan de bevaras under en nästan obegränsad tid under normala förhållanden.
Fosforföreningar med icke-metaller
Fosfor och väte i form av enkla ämnen interagerar praktiskt taget inte. Vätederivat av fosfor erhålls indirekt, till exempel:
Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3
Fosfin PH 3 är en färglös, mycket giftig gas som luktar ruttet fisk. En fosfinmolekyl kan ses som en ammoniakmolekyl. Vinkeln mellan H-P-H-bindningarna är dock mycket mindre än för ammoniak. Detta innebär en minskning av andelen deltagande av s-moln i bildningen av hybridbindningar när det gäller fosfin. Fosfor-vätebindningar är mindre starka än kväve-vätebindningar. Fosfinets donatoregenskaper är mindre uttalade än ammoniakens. Fosfinmolekylens låga polaritet och svaga protonaccepterande aktivitet leder till frånvaron av vätebindningar inte bara i flytande och fasta tillstånd, utan även med vattenmolekyler i lösningar, såväl som till den låga stabiliteten hos fosfoniumjonen PH 4 + . Det mest stabila fosfoniumsaltet i fast tillstånd är dess jodid PH 4 I. Fosfoniumsalter sönderdelas kraftigt med vatten och särskilt alkaliska lösningar:
PH4I + KOH = PH3 + KI + H2O
Fosfin- och fosfoniumsalter är starka reduktionsmedel. I luften brinner fosfin till fosforsyra:
PH 3 + 2O 2 = H 3 PO 4
När fosfider av aktiva metaller sönderdelas av syror, bildas difosfin P 2 H 4 samtidigt med fosfin som en förorening. Difosfin är en färglös flyktig vätska, som liknar hydrazins molekylära struktur, men fosfin uppvisar inte grundläggande egenskaper. Den antänds spontant i luft och sönderdelas när den förvaras i ljus eller vid uppvärmning. Dess nedbrytningsprodukter innehåller fosfor, fosfin och ett gult amorft ämne. Denna produkt kallas fast vätefosfid, och formeln P 12 H 6 är tilldelad den.
Med halogener bildar fosfor tri- och pentahalider. Dessa fosforderivat är kända för alla analoger, men klorföreningar är praktiskt taget viktiga. RG 3 och RG 5 är giftiga och erhålls direkt från enkla ämnen.
RG 3 - stabila exoterma föreningar; PF 3 är en färglös gas, PCl 3 och PBr 3 är färglösa vätskor och PI 3 är röda kristaller. I fast tillstånd bildar alla trihalider kristaller med en molekylstruktur. RG 3 och RG 5 är syrabildande föreningar:
PI3 + 3H2O = 3HI + H3PO3
Båda fosfornitriderna är kända, motsvarande de tri- och pentakovalenta tillstånden: PN och P 2 N 5 . I båda föreningarna är kväve trivalent. Båda nitriderna är kemiskt inerta och resistenta mot vatten, syror och alkalier.
Smält fosfor löser svavel bra, men den kemiska reaktionen sker vid höga temperaturer. Av fosforsulfiderna är P 4 S 3 , P 4 S 7 och P 4 S 10 de bäst studerade. Dessa sulfider kan omkristalliseras i en naftalensmälta och isoleras i form av gula kristaller. Vid upphettning antänds sulfider och brinner för att bilda P 2 O 5 och SO 2 . Med vatten sönderfaller de alla långsamt med frisättning av svavelväte och bildandet av fosforsyresyror.
Fosforföreningar med metaller
Med aktiva metaller bildar fosfor saltliknande fosfider, som följer reglerna för klassisk valens. p-metaller, såväl som metaller från zinkundergruppen, ger både normala och anjonrika fosfider. De flesta av dessa föreningar uppvisar halvledaregenskaper, dvs. den dominerande bindningen i dem är kovalent. Skillnaden mellan kväve och fosfor, på grund av storlek och energifaktorer, är mest karakteristiskt manifesterad i interaktionen mellan dessa element och övergångsmetaller. För kväve, när det interagerar med det senare, är det viktigaste bildandet av metallliknande nitrider. Fosfor bildar även metallliknande fosfider. Många fosfider, särskilt de med övervägande kovalenta bindningar, är eldfasta. Således smälter AlP vid 2197 grader C och galliumfosfid har en smältpunkt på 1577 grader C. Fosfider av alkali- och jordalkalimetaller bryts lätt ned av vatten och frigör fosfin. Många fosfider är inte bara halvledare (AlP, GaP, InP), utan också ferromagneter, till exempel CoP och Fe3P.
Fosfin(vätefosfid, fosforhydrid, enligt IUPAC-nomenklaturen - fosfan PH 3) - en färglös, mycket giftig, ganska instabil gas med en specifik lukt av ruttet fisk.
Färglös gas. Det löser sig dåligt i vatten och reagerar inte med det. Vid låga temperaturer bildar det ett fast klatrat 8РН 3 ·46Н 2 О. Lösligt i bensen, dietyleter, koldisulfid. Vid -133,8 °C bildar den kristaller med ett ansiktscentrerat kubiskt gitter.
Fosfinmolekylen har formen av en trigonal pyramid med molekylär symmetri C 3v (d PH = 0,142 nm, HPH = 93,5 o). Dipolmomentet är 0,58 D, betydligt lägre än för ammoniak. Vätebindningen mellan PH 3-molekyler observeras praktiskt taget inte och därför har fosfin lägre smält- och kokpunkter.
Fosfin skiljer sig mycket från sin motsvarighet ammoniak. Dess kemiska aktivitet är högre än ammoniak, den är dåligt löslig i vatten, eftersom en bas är mycket svagare än ammoniak. Det senare förklaras av att H-P-bindningarna är svagt polariserade och aktiviteten hos det ensamma elektronparet i fosfor (3s 2) är lägre än för kväve (2s 2) i ammoniak.
I frånvaro av syre, när det värms upp, sönderdelas det till element:
antänds spontant i luft (i närvaro av difosfinånga eller vid temperaturer över 100 °C):
Visar starka återställande egenskaper:
När fosfin interagerar med starka protondonatorer kan fosfin producera fosfoniumsalter som innehåller PH 4+-jonen (liknande ammonium). Fosfoniumsalter, färglösa kristallina ämnen, är extremt instabila och hydrolyserar lätt.
Liksom fosfin i sig är dess salter starka reduktionsmedel.
Fosfin erhålls genom att reagera vit fosfor med varm alkali, till exempel:
Det kan också erhållas genom att behandla fosfider med vatten eller syror:
Syntes direkt från element är möjlig:
Vid uppvärmning reagerar väteklorid med vit fosfor:
Nedbrytning av fosfoniumjodid:
Nedbrytning av fosfonsyra:
eller dess restaurering.
Om du hittar ett fel på en sida, välj det och tryck på Ctrl + Enter
Beredning av fosfin
När vit fosfor värms upp med en stark alkalilösning blir fosforn oproportionerad, vilket resulterar i att fosfat och fosfin PH 3 bildas. Samtidigt med fosfin bildas en liten mängd difosfin P 2 H 4 (en fosforanalog av hydrazin), som lätt blossar upp i luften. Samtidigt bildas väte. Om gasutloppsröret riktas under vatten, blossar fosfinbubblor upp till ytan; Detta ger ringar av vit rök.
Här är en beskrivning av upplevelsen från workshopen Ripan R. Ceteanu I. Guide till praktiskt arbete i oorganisk kemi .
Beredning av vätefosfid genom att värma vit fosfor med en 30-50% lösning av kaliumhydroxid. Reaktionsekvation:
4P + 3KOH + 3H2O = PH3 + 3KH2PO2
Med denna produktionsmetod bildas förutom gasformig vätefosfid också flytande vätefosfid, gasformig väte och sur kaliumhypofosfit enligt ekvationerna:
6P + 4KOH + 4H2O = P2H4 + 4KH2PO2
2P + 2KOH + 2H2O = H2 + 2KH2PO2
Flytande vätefosfid, som interagerar med kaliumhydroxid i en vattenhaltig miljö, bildar gasformig vätefosfid, väte och sur kaliumhypofosfit enligt ekvationerna:
2P2H4 + KOH + H2O = 3PH3 + KH2PO2
P2H4 + 2KOH + 2H2O = 3H2 + 2KH2PO2
Sur kaliumhypofosfit i en alkalisk miljö omvandlas till kaliumortofosfat med frisättning av väte:
KH2PO2 + 2KOH = 2H2 + K3PO4
Enligt ovanstående reaktionsekvationer, när vit fosfor värms upp med kaliumhydroxid, bildas gasformig vätefosfid, väte och kaliumortofosfat.
Fosfinet som erhålls på detta sätt antänds spontant. Detta beror på att det innehåller en del ångor av självantändande flytande vätefosfid (difosfin) och väte.
Istället för kaliumhydroxid kan du använda natrium-, kalcium- eller bariumoxidhydrater. Reaktioner med dem går på liknande sätt.
Enheten är en rundbottnad kolv med en kapacitet på 100-250 ml, tätt försluten med en gummipropp, genom vilken ett rör måste passera tätt och leda gasformiga produkter in i en kristallisator med vatten.
Kolven fylls till 3/4 av sin volym med en 30-50% lösning av kaustikt kalium, i vilken 2-3 bitar vit fosfor, storleken på en ärta, kastas. Kolven är fastsatt i en stativklämma och, med hjälp av ett gasutloppsrör, ansluten till en kristallisator fylld med vatten (se figur).
När kolven värms upp reagerar kaliumhydroxid med vit fosfor enligt ovanstående ekvationer.
Flytande vätefosfor (difosfin), när den når ytan av vätskan i kolven, antänds omedelbart och brinner i form av gnistor; detta sker tills det återstående syret i kolven är förbrukat.
När kolven värms upp kraftigt destilleras flytande vätefosfid och gasformig vätefosfid och väte antänds ovanför vattnet. Fosforväte brinner med en gul låga och producerar fosforanhydrid i form av vita rökringar.
I slutet av experimentet, minska lågan under kolven, ta bort pluggen med utloppsröret, stoppa uppvärmningen och lämna enheten under draget tills den svalnar helt.
Oanvänd fosfor tvättas noggrant med vatten och lagras för efterföljande experiment.
Vi bestämde oss för att köpa fosfin. Kaustiksoda hälldes i ett provrör och fylldes till hälften med vatten. En del av alkaliet blev kvar i sedimentet. Provröret fixerades snett i ett stativ, en bit gul fosfor i ärtstorlek lades däri och stängdes med en propp med ett gasutloppsrör, vars ände sänktes ned i en kristallisator med vatten. Börjat värma.
Gasbubblor började bubbla i kristallisatorn. Med tiden började gula blixtar, åtföljda av poppande ljud: bubblorna sprack och fattade eld i luften. Efter utbrotten bildades ofta vackra vita rökringar som steg uppåt.
Enligt våra observationer fungerade experimentet bäst när vätskan i provröret aktivt kokade och en del av vätskan överfördes till kristallisatorns vatten. I vissa fall visade det sig att blinkningar förekom mer sällan och svagare om änden av gasutloppsröret sänktes för djupt ner i vattnet.
I allmänhet varade "fyrverkerierna med rökringar" upp till flera minuter. Det är säkert att säga att detta är en av de vackraste upplevelserna.
________________________________________
