Structura oxidului de fosfor 5. Oxid de fosfor: preparare și interacțiune

2,39 g/cm³ Proprietati termice T. plutitor. 420 o C (forma H), 569 (forma O) T. kip. se sublimează la 359 (forma H) ° C Entalpia de formare -3010,1 kJ/mol Proprietăți chimice Solubilitatea apei reactioneaza Clasificare Reg. numar CAS (P 2 O 5)
(P 4 O 10) Datele se bazează pe condiții standard (25 ° C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.

pentaoxid de fosfor, de asemenea oxid de fosfor (V). (anhidridă fosforică, pentoxid de fosfor) este un compus chimic anorganic din clasa oxizilor acizi cu formulele P 4 O 10 și P 2 O 5.

Structura

Vaporii de oxid de fosfor (V) au compoziţia P 4 O 10. Oxidul solid este predispus la polimorfism. Există în stare sticloasă amorfă și cristalină. Pentru starea cristalină, sunt cunoscute două modificări metastabile ale pentoxidului de fosfor - forma H hexagonală (a = 0,744 nm, = 87 °, spații, grupa R3C) și forma O ortorombică (a = 0,923 nm, b = 0,718 nm). , c = 0,494 nm, spații, grupa Ppat), precum și o formă O ortorombic stabilă (a = 1,63 nm, b = 0,814 nm, c = 0,526 nm, grup spațial Fdd2). Moleculele P 4 O 10 (forma H) sunt construite din 4 grupe PO 4 sub forma unui tetraedru, ale căror vârfuri sunt ocupate de atomi de fosfor, 6 atomi de oxigen sunt localizați de-a lungul marginilor și 4 - de-a lungul celui de-al treilea- axa de ordine a tetraedrului. Această modificare sublimează ușor (360 ° C) și interacționează activ cu apa. Alte modificări au o structură de polimer stratificat de tetraedre PO4 combinate în inele cu 10 membri (forma O) și 6 membri (forma O ") Aceste modificări au o temperatură de sublimare mai mare (~ 580 ° C) și sunt mai puțin reactive. Forma H se transformă în forma O la 300-360 ° C.

Proprietăți

P 4 O 10 interacționează foarte activ cu apa (forma H absoarbe apa chiar și la explozie), formând un amestec de acizi fosforici, a cărui compoziție depinde de cantitatea de apă și de alte condiții:

$\backslash \; mathsf\; (P\_4O\_\; (10)\; +\; 6H\_2O\; \backslash \; rightarrow\; 4H\_3PO\_4)$

Cu o încălzire puternică, se descompune în:

$\backslash \; mathsf\; (P\_4O\_\; (10)\; \backslash \; rightarrow\; P\_4O\_6\; +\; 2O\_2)$

De asemenea, este capabil să extragă apă din alți compuși, oferind un puternic agent de deshidratare:

$\backslash \; mathsf\; (4HNO\_3\; +\; P\_4O\_\; (10)\; \backslash \; săgeată\; la\; dreapta\; 4HPO\_3\; +\; 2N\_2O\_5)$ $\backslash \; mathsf\; (4HClO\_4\; +\; P\_4O\_\; (10)\; \backslash \; săgeată\; la\; dreapta\; (HPO\_3)\; \_4\; +\; 2Cl\_2O\_7)$

Oxidul de fosfor (V) este utilizat pe scară largă în sinteza organică. Reacționează cu amide, transformându-le în nitrili:

$\backslash \; mathsf\; (P\_4O\_\; (10)\; +\; RCONH\_2\; \backslash \; rightarrow\; P\_4O\_9\; (OH)\; \_2\; +\; RCN)$ $\backslash \; mathsf\; (P\_4O\_\; (10)\; +\; 12RCOOH\; \backslash \; rightarrow\; 4H\_3PO\_4\; +\; 6\; (RCO)\; \_2O)$

Oxidul de fosfor (V) interacționează și cu alcooli, eteri, fenoli și alți compuși organici. În acest caz, legăturile P-O-P sunt rupte și se formează compuși organofosforici. Reacționează cu NH3 și cu halogenuri de hidrogen pentru a forma fosfați de amoniu și oxihalogenuri de fosfor:

$\backslash \; mathsf\; (P\_4O\_\; (10)\; +\; 8PCl\_3\; +\; O\_2\; \backslash \; rightarrow\; 12POCl\_3)$

Scrieți o recenzie la articolul „Oxid de fosfor (V)”

Literatură

• Akhmetov N. S. „Chimie generală și anorganică” M.: Școala superioară, 2001
• Remy G. „Curs de chimie anorganică” M .: Literatură străină, 1963
• F. Cotton, J. Wilkinson „Chimie anorganică modernă” M.: Mir, 1969
• Zefirov N.S. si etc. v.5 Tri-Yatr // Enciclopedie chimică. - M .: Marea Enciclopedie Rusă, 1998 .-- 783 p. - ISBN 5-85270-310-9.

Extras care caracterizează oxidul de fosfor (V).

„Ce naiba face, merenina grea”, au spus ei despre el.
Odată, un francez, pe care îl luase Tikhon, l-a împușcat cu un pistol și l-a lovit în carnea spatelui. Această rană, de la care Tikhon a fost tratat doar cu vodcă, intern și extern, a făcut obiectul celor mai vesele glume din tot detașarea și glume la care Tikhon a cedat de bunăvoie.
- Ce, frate, nu? Ali s-a răsucit? - Cazacii râdeau de el, iar Tihon, ghemuindu-se voit și făcându-se, prefăcându-se supărat, îi certa pe francezi cu cele mai ridicole blesteme. Acest incident a avut doar efectul asupra lui Tihon că, după rana sa, aducea rareori prizonieri.
Tikhon a fost cea mai utilă și curajoasă persoană din petrecere. Nimeni altcineva nu a descoperit niciun caz de atac, nimeni altcineva nu l-a luat sau nu i-a bătut pe francezi; și ca urmare, a fost un bufon al tuturor cazacilor, husarii și el însuși a cedat de bunăvoie la acest rang. Acum Tihon a fost trimis de Denisov, încă noaptea, la Shamshevo pentru a lua limba. Dar, fie pentru că nu era mulțumit de un singur francez, fie pentru că a dormit noaptea, ziua se urca în tufișuri, chiar în mijlocul francezilor și, după cum a văzut din Muntele Denisov, a fost descoperit de ei.

După ce a mai vorbit ceva timp cu esaul despre atacul de mâine, pe care acum, uitându-se la apropierea francezilor, Denisov părea să se fi hotărât în ​​sfârșit, a întors calul și s-a întors.
- Ei bine, bg "at, tepeg" hai să mergem să ne usucăm, - i-a spus lui Pete.
Apropiindu-se de paza pădurii, Denisov se opri, uitându-se în pădure. Un bărbat în jachetă, încălțăminte și pălărie Kazan, cu un pistol pe umăr și un secure la brâu, mergea prin pădure, printre copaci, cu pași mari, ușori, pe picioare lungi, cu brațele lungi atârnate. Văzându-l pe Denisov, acest om a aruncat în grabă ceva în tufiș și, scoțându-și pălăria umedă cu borurile căzute, s-a dus la șef. Era Tihon. Fața lui, zdrobită de variolă și încrețită, cu ochi mici și îngusti, strălucea de amuzament mulțumit de sine. A ridicat capul sus și, de parcă s-ar abține să nu râdă, se uită la Denisov.
„Ei bine, unde a căzut pg?”, a spus Denisov.
- Unde ai fost? M-am dus după francezi, - răspunse Tikhon cu îndrăzneală și grabă într-un bas răgușit, dar melodios.
- De ce ai urcat după-amiaza? Fiară! Ei bine, nu ai luat-o?...
„Am luat-o”, a spus Tikhon.
- Unde este el?
- Da, l-am luat în primul rând în zorii zilei, - a continuat Tikhon, rearanjează picioarele mai late, plate, răsucite în pantofi, - și l-am condus în pădure. vad ca nu e in regula. Cred, dă-mi drumul, o să iau altul mai atent decât ce.
- Uite, necinstiule, este, - i-a spus Denisov esaulului. - De ce nu ai făcut asta?
„Dar de ce să-l conduci”, îl întrerupse Tikhon furios și grăbit, „nu-i este foame. Nu știu pe care le vrei?
- Ce fiară! .. Ei bine? ..
- M-am dus după altul, - continuă Tikhon, - M-am târât în ​​pădure în așa fel și m-am culcat. - Tikhon s-a întins în mod neașteptat și flexibil pe burtă, imaginându-și pe fețele lor cum a făcut-o. „Una și fii sigur”, a continuat el. - Îl jefuiesc în așa fel. - Tikhon a sărit repede, ușor. - Să mergem, zic eu, la colonel. Cum să zagald. Și sunt patru. S-au repezit la mine cu frigarui. Eu la ei în așa fel cu toporul: că tu, se zice, Hristos este cu tine, - strigă Tihon, fluturând brațele și încruntându-se amenințător, dezvăluindu-și pieptul.
„Acum am văzut de pe munte cum ai cerut întinderea prin bălți”, a spus esaul, îngustându-și ochii strălucitori.
Petya își dorea foarte mult să râdă, dar a văzut că toată lumea se abținea să râdă. Și-a întors repede privirea de la fața lui Tihon la fața lui Esaul și a lui Denisov, neînțelegând ce înseamnă toate acestea.
- Ai săpat „aka nu te închipui”, a spus Denisov, tușind furios.
Tikhon a început să se scarpină pe spate cu o mână, cu capul cu cealaltă și, deodată, toată fața i s-a întins într-un zâmbet strălucitor, prost, care a scos la iveală lipsa unui dinte (pentru care a fost supranumit Shcherbaty). Denisov a zâmbit, iar Petya a izbucnit într-un râs vesel, căruia s-a alăturat însuși Tihon.
- Da, complet nedrept, - spuse Tihon. - Haine proaste pe el, unde să-l duc atunci. Da, și un om nepoliticos, onoare. De ce, spune el, eu însumi sunt un fiu Anaralian, nu voi merge, spune el.
- Ce brută! – spuse Denisov. - Trebuie sa intreb...
- Da, l-am întrebat, - spuse Tihon. - Spune: cunoștințe slabe. Ai noștri, spune el, sunt mulți, dar toți sunt rele; numai, spune un nume. Ahnete, spune el, ei bine, îi vei lua pe toți ”, a concluzionat Tikhon, privind vesel și hotărât în ​​ochii lui Denisov.
- Aici voi turna acele sute de gogi "yachih, vei fi arcuit" alias acel kog "chit", a spus Denisov sever.

Fosfor- element al perioadei a 3-a și grupa VA a sistemului periodic, număr de serie 15. Formula electronică a atomului [10 Ne] 3s 2 3p 3, stare de oxidare stabilă în compuși + V.

Scala de oxidare a fosforului:

Electronegativitatea fosforului (2.32) este semnificativ mai mică decât cea a nemetalelor tipice și puțin mai mare decât cea a hidrogenului. Formează diferiți acizi, săruri și compuși binari care conțin oxigen, prezintă proprietăți nemetalice (acide). Majoritatea fosfaților sunt insolubili în apă.

În natură - treisprezeceleaîn ceea ce privește abundența chimică, elementul (al șaselea dintre nemetale), se găsește doar într-o formă legată chimic. Element vital.

Lipsa fosforului din sol este compensată prin introducerea de îngrășăminte cu fosfor - în principal superfosfați.

Modificări alotropice ale fosforului

Fosfor roșu și alb P... Există mai multe forme alotrope cunoscute de fosfor în formă liberă, principalele sunt fosfor alb P 4 și fosfor roșu P n. În ecuațiile de reacție, formele alotrope sunt reprezentate ca P (roșu) și P (bel.).

Fosforul roșu este format din molecule polimerice P n de lungimi diferite. Amorf, se transformă încet în fosfor alb la temperatura camerei. Când este încălzit la 416 ° C, se sublimează (când vaporii sunt răciți, fosforul alb se condensează). Insolubil în solvenți organici. Activitatea chimică este mai mică decât cea a fosforului alb. Se aprinde în aer numai când este încălzit.

Este folosit ca reactiv (mai sigur decât fosforul alb) în sinteza anorganică, umplutură pentru lămpi cu incandescență, componentă a unei cutii de împrăștiere la fabricarea chibriturilor. Nu otrăvitoare.

Fosforul alb este compus din molecule P4. Moale ca ceara (tăiată cu un cuțit). Se topește și fierbe fără descompunere (punct de topire 44,14 ° C, punctul de fierbere 287,3 ° C, p 1,82 g / cm 3). Se oxidează în aer (strălucire verde în întuneric), cu o masă mare, este posibilă arderea spontană. În condiții speciale, este transformat în fosfor roșu. Să ne dizolvăm bine în benzen, eteri, disulfură de carbon. Nu reacționează cu apa, se păstrează sub un strat de apă. Extrem de reactiv. Afișează proprietăți redox. Recuperează metalele prețioase din soluțiile sărurilor acestora.

Este folosit la producerea Н 3 Р0 4 și a fosforului roșu, ca reactiv în sinteze organice, ca agent dezoxidant pentru aliaje și ca incendiar. Arderea fosforului trebuie stins cu nisip (dar nu cu apă!). Extrem de otrăvitoare.

Ecuații ale celor mai importante reacții ale fosforului:

Producția de fosfor în industrie

- reducerea fosforitului cu cocs fierbinte (se adauga nisip pentru a lega calciul):

Ca 3 (PO4) 2 + 5C + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2 R+ 5CO (1000 ° C)

Vaporii de fosfor sunt răciți pentru a da fosfor alb solid.

Fosforul roșu se prepară din fosfor alb (vezi mai sus), în funcție de condiții, gradul de polimerizare n (P n) poate fi diferit.

Compuși ai fosforului

Fosfină RN 3... Compus binar, starea de oxidare a fosforului este - III. Un gaz incolor cu miros neplăcut. Molecula are structura unui tetraedru incomplet [: P (H) 3] (sp 3 -hibridare). Puțin solubil în apă, nu reacționează cu ea (spre deosebire de NH 3). Agent reducător puternic, arde în aer, se oxidează la HNO 3 (conc.). Se alătură HI. Este folosit pentru sinteza compușilor organofosforici. Puternic otrăvitor.

Ecuații ale celor mai importante reacții ale fosfinei:

Introducerea fosfinei laboratoare:

CazP2 + 6HCl (dil.) = ЗСаСl + 2 RNz

Oxid de fosfor (V) P 2 O 5... Oxid acid. Alb, stabil termic. În starea solidă și gazoasă, dimerul P 4 O 10 are o structură de patru tetraedre legate prin trei vârfuri (P - O - P). La temperaturi foarte ridicate se monomerizează la P 2 O 5. Exista si un polimer sticlos (P 2 0 5) n. Este extrem de higroscopic, reactioneaza viguros cu apa si alcalii. Restaurat cu fosfor alb. Preia apa din acizii care contin oxigen.

Este folosit ca agent de deshidratare foarte eficient pentru uscarea solidelor, lichidelor și amestecurilor de gaze, un reactiv în producerea sticlelor de fosfat, un catalizator pentru polimerizarea alchenelor. Otrăvitoare.

Ecuații ale celor mai importante reacții ale oxidului de fosfor +5:

Primirea: arderea fosforului în exces de aer uscat.

Acid fosforic H3PO4. Oxo acid. Substanță albă, higroscopică, produsul final al interacțiunii P 2 O 5 cu apa. Molecula are structura unui tetraedru distorsionat [Р (O) (OH) 3] (sp 3 -hibridisadiu), conține legături σ covalente Р - ОН și σ, legături π Р = O. Se topește fără descompunere, se descompune la încălzire ulterioară. Se dizolvă bine în apă (548 g / 100 g H 2 0). Acid slab în soluție, neutralizat cu alcalii, nu complet cu hidrat de amoniac. Reacționează cu metalele tipice. Intră în reacții de schimb ionic.

O reacție calitativă este precipitarea unui precipitat galben de ortofosfat de argint (I). Se folosește la producerea îngrășămintelor minerale, pentru limpezirea zaharozei, ca catalizator în sinteza organică, ca componentă a acoperirilor anticorozive pe fontă și oțel.

Ecuații ale celor mai importante reacții ale acidului fosforic:

Obținerea acidului fosforic în industrie:

fierbere minereu de fosforit în acid sulfuric:

Ca3 (PO4)2 + 3H2SO4 (conc.) = 2 Н3РО4+ 3CaSO4

Ortofosfat de sodiu Na3PO4... Oxosol. Alb, higroscopic. Se topește fără descompunere, stabil termic. Să ne dizolvăm bine în apă, se hidrolizează prin anion, creează un mediu puternic alcalin în soluție. Reacționează în soluție cu zinc și aluminiu.

Intră în reacții de schimb ionic.

Reacția calitativă la ionul PO 4 3-

- formarea unui precipitat galben de ortofosfat de argint (I).

Este folosit pentru eliminarea durității „constante” a apei proaspete, ca componentă a detergenților și fotodezvoltatorilor, ca reactiv în sinteza cauciucului. Ecuațiile celor mai importante reacții:

Primirea: neutralizarea completă a Н 3 Р0 4 cu hidroxid de sodiu sau prin reacție:

Fosfat acid de sodiu Na2HP04... Oxosală acidă. Alb, se descompune fără a se topi la încălzire moderată. Să ne dizolvăm bine în apă, hidrolizată de anion. Reacționează cu Н 3 Р0 4 (conc.), Neutralizat cu alcalii. Intră în reacții de schimb ionic.

Reacția calitativă la ionul НРО 4 2-- formarea unui precipitat galben de ortofosfat de argint (I).

Este folosit ca emulgator pentru îngroșarea laptelui de vacă, o componentă a pasteurizatoarelor alimentare și a foto-înălbitori.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

Primirea: neutralizarea incompletă a Н 3 Р0 4 cu hidroxid de sodiu într-o soluție diluată:

2NaOH + Н3РО4 = Na2HPO4 + 2H2O

Fosfat dihidrogen de sodiu NaH2PO4... Oxosală acidă. Alb, higroscopic. Se descompune fără a se topi la încălzire moderată. Să ne dizolvăm bine în apă, anionul Н 2 Р0 4 suferă o disociere reversibilă. Neutralizat cu alcalii. Intră în reacții de schimb ionic.

Reacția calitativă la ionul Н 2 Р0 4 - formarea unui precipitat galben de ortofosfat de argint (1).

Este folosit în producția de sticlă, pentru a proteja oțelul și fonta de coroziune, ca dedurizator de apă.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

Primirea: neutralizarea incompletă a H 3 PO 4 cu sodă caustică:

Н3РО4 (conc.) + NaOH (dil.) = NaH2PO4+ H2O

Ortofosfat de calciu Ca 3 (PO 4) 2- Oxosol. Alb, refractar, stabil termic. Insolubil în apă. Se descompune cu acizi concentrați. Se recuperează cu cocs la fuziune. Componenta principală a minereurilor de fosforit (apatite etc.).

Se folosește la obținerea fosforului, la producerea îngrășămintelor fosfatice (superfosfați), ceramică și sticlă, pulbere precipitată - ca componentă a pastelor de dinți și stabilizator pentru polimeri.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

Îngrășăminte fosfatice

Un amestec de Ca (H 2 P0 4) 2 și CaS0 4 se numește superfosfat simplu, Ca (H 2 P0 4) 2 cu un amestec de CaHP0 4 - superfosfat dublu, sunt ușor absorbiți de plante atunci când se hrănesc.

Cele mai valoroase îngrășăminte sunt ammofos(conțin azot și fosfor) sunt un amestec de săruri ale acidului de amoniu NH 4 H 2 PO 4 și (NH 4) 2 HPO 4.

Clorura de fosfor (V) PCI5... Conexiune binară. Alb, volatil, instabil termic. Molecula are o structură bipiramidală trigonală (hibridare sp 3 d). În stare solidă, dimerul P 2 Cl 10 cu structură ionică РСl 4 + [РСl 6] -. „Fumează” în aer umed. Foarte reactiv, complet hidrolizat cu apa, reactioneaza cu alcalii. Restaurat cu fosfor alb. Este folosit ca agent de clor în sinteza organică. Otrăvitoare.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

Primirea: clorurarea fosforului.

Fosforul formează un număr foarte mare de diferite și. Dintre acestea, cele mai stabile sunt oxidul de fosfor (V) și cel corespunzător acid ortofosforic sau fosforic H3PO4.

Oxid de fosfor (V) sau anhidridă fosforică Р 2 О 5- pulbere albă, inodoră. Este tipic în natură. Când este dizolvat în apă, se hidratează pentru a forma următorii acizi:

P205 + H20 = 2HP03

P2O5 + 2H2O = H4P2O7

P2O5 + 3H20 = 2H3PO4

Cum interacționează oxidul acid Р 2 О 5 cu oxizii bazici, de exemplu:

P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3H2O

P 2 O 5 + 3BaO = Ba 3 (PO 4) 2

Când Р 2 О 5 interacționează cu alcalii, în funcție de raportul de reactivi, se pot forma nu numai medii, ci și acizi:

P2O5 + 4NaOH = 2Na2HP04 + H2O

P2O5 + 2NaOH + H2O = 2NaH2PO4

Deși în P 2 O 5 fosforul are cea mai mare stare de oxidare de +5, oxidul de fosfor (V) nu prezintă proprietăți de oxidare pronunțate, deoarece această stare de oxidare a fosforului este foarte stabilă.

Oxidul de fosfor (V) este un excelent agent de absorbție și deshidratare a apei. Aceasta stă la baza utilizării sale în desicatoare (vase de uscare a substanțelor), în timpul reacțiilor de deshidratare etc.

Acid fosforic (ortofosforic) H3PO4- o substanță cristalină incoloră, care se topește la o temperatură de 42 ° C, foarte bine solubilă în apă. Acidul fosforic este de putere medie.

În laborator, se obține prin oxidarea fosforului diluat.

În industrie, H 3 PO 4 se obține prin metoda de extracție, tratând fosfații naturali cu acid sulfuric:

Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4

și, de asemenea, prin metoda termică, reducând fosfații naturali la liber, care apoi este ars și Р 2 О 5 rezultat este dizolvat în apă.

Acidul fosforic are toate proprietățile generale ale acizilor, dar este mult mai slab decât acizii care conțin oxigen, cum ar fi acidul sulfuric și. Spre deosebire de acești acizi, acidul fosforic nu posedă nici măcar proprietăți oxidante semnificative, în ciuda stabilității stării de oxidare +5.

Utilizarea acidului fosforic

Pe lângă producerea de îngrășăminte, acidul fosforic este folosit la fabricarea de reactivi, multe substanțe organice, pentru obținerea de catalizatori, pentru crearea de acoperiri de protecție, în industria farmaceutică etc.

Săruri de acid fosforic

Ca acid tribazic, H 3 PO 4 formează trei rânduri: săruri medii (normale) - fosfati; saruri acide - hidrogen fosfați și dihidrogenofosfați.

De exemplu, la neutralizarea acidului fosforic, în funcție de raportul molar, pot apărea următoarele reacții:

H3P04 + 3NaOH = Na3P04 + 3H2O

H3P04 + 2NaOH = Na2HP04 + 2H20

H3P04 + NaOH = NaH2P04 + H2O

Majoritatea sărurilor medii - fosfații - sunt insolubile în apă. Singurele excepții sunt fosfații și. Multe săruri acide ale acidului fosforic sunt ușor solubile în apă, fosfații dihidrogenați fiind cei mai solubili.

Îngrășăminte fosfatice

* imaginea prezinta apatita minerala

Р 2 О 3 - oxid de fosfor (III).

La temperatura obișnuită - o masă ceară albă cu un astfel de pl. 23,5 "C. Se evaporă foarte uşor, are un miros neplăcut, este foarte toxic. Există sub formă de dimeri P 4 O 6.

Metoda de obținere

Р 2 О 3 se formează în timpul oxidării lente a fosforului sau în timpul arderii acestuia în lipsă de oxigen:

4P + 3O 2 = 2P 2 O 3

Proprietăți chimice

Р 2 О 3 - oxid acid

Ca oxid acid, atunci când interacționează cu apa, formează acid fosforic:

Р 2 О 3 + ЗН 2 О = 2H 3 PO 3

Dar atunci când este dizolvat în apă fierbinte, are loc o reacție foarte violentă de disproporționare a Р 2 О 3:

2Р 2 О 3 + 6Н 2 О = РН 3 + ЗH 3 PO 4

Interacțiunea P 2 O 3 cu alcalii duce la formarea de săruri de acid fosforic:

Р 2 О 3 + 4NaOH = 2Na 2 HPO 3 + Н 2 О

Р 2 О 3 - agent reducător foarte puternic

1. Oxidarea cu oxigen în aer:

P 2 O 3 + O 2 = P 2 O 5

2. Oxidarea cu halogeni:

Р 2 О 3 + 2Cl 2 + 5Н 2 О = 4HCl + 2H 3 PO 4

Р 2 О 5 - oxid de fosfor (V).

La temperaturi obișnuite, este o masă albă, asemănătoare zăpezii, fără miros, care există sub formă de dimeri P 4 O 10. La contactul cu aerul, se răspândește într-un lichid siropos (HPO 3). P 2 O 5 este cel mai eficient agent de uscare și agent de deshidratare. Este folosit pentru uscarea substanțelor și gazelor nevolatile.

Metoda de obținere

Anhidrida fosforică se formează prin arderea fosforului în exces de aer:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

Proprietăți chimice

Р 2 О 5 - oxid acid tipic

Cum interacționează oxidul acid Р 2 О 5:

a) cu apă, formând în același timp diverși acizi

Р 2 О 5 + Н 2 О = 2HPO 3 metafosforic

Р 2 О 5 + 2Н 2 О = Н 4 Р 2 О 7 pirofosfor (difosforic)

Р 2 О 5 + ЗН 2 О = 2H 3 PO 4 ortofosforic

b) cu oxizi bazici, formând fosfați Р 2 О 5 + ЗВаО = Ва 3 (PO 4) 2

Р 2 О 5 + 6NaOH = 2Na 3 PO 4 + ЗН 2 О

Р 2 О 5 + 4NaOH = 2Na 2 HPO 4 + Н 2 О

Р 2 О 5 + 2NaOH = 2NaH 2 PO 4 + Н 2 О

Р 2 О 5 - agent de deshidratare

Anhidrida fosforică ia de la alte substanțe nu numai umiditatea higroscopică, ci și apa legată chimic. Este capabil chiar să deshidrateze oxoacizii:

Р 2 О 5 + 2HNО 3 = 2HPO 3 + N 2 О 5

Р 2 О 5 + 2HClО 4 = 2HPO 3 + Сl 2 О 7

Acesta este folosit pentru a produce anhidride acide.

Acizi fosforici

Fosforul formează doar 2 oxizi stabili, dar un număr mare de acizi, în care se află în stările de oxidare +5, +4, +3, +1. Structura celor mai faimoși acizi este exprimată prin următoarele formule

După cum se poate observa din aceste formule, fosforul formează în toate cazurile cinci legături covalente, adică are o valență egală cu V. În același timp, diferă stările de oxidare ale fosforului și bazicitatea acizilor.

Acizii ortofosforici (fosforici) și ortofosforici (fosforici) au cea mai mare importanță practică.

H3PO4 - acid fosforic

O caracteristică importantă a acidului fosforic se datorează structurii moleculelor sale. Unul dintre cei 3 atomi de hidrogen este legat direct de atomul de fosfor, prin urmare nu este capabil de substituție cu atomi de metal, drept urmare acest acid este dibazic. Ținând cont de acest fapt, formula acidului fosforic se scrie după cum urmează: H 2 [HPO 3]

Este un acid slab.

Metode de obținere

1. Dizolvarea Р 2 О 3 în apă (vezi mai sus).

2. Hidroliza halogenurilor de fosfor (III): PCl 3 + 3H 2 O = H 2 [HPO 3] + 3HCl

3. Oxidarea fosforului alb cu clor: 2P + 3Cl 2 + 6H 2 O = 2H 2 [HPO 3] + 6HCl

Proprietăți fizice

La temperatura normala H 3 PO 3 - cristale incolore cu so pl. 74 ° С, bine solubil în apă.

Proprietăți chimice

Funcții acide

Acidul fosforos prezintă toate proprietățile caracteristice clasei de acizi: interacționează cu metalele cu eliberarea de H 2; cu oxizi metalici si alcalii. În acest caz, se formează fosfiți substituiți unul și doi, de exemplu:

Н 2 [НРО 3] + NaOH = NaH + Н 2 О

Н 2 [НРО 3] + 2NaOH = Na 2 + 2Н 2 О

Proprietăți de restaurare

Acidul și sărurile sale sunt agenți reducători foarte puternici; intră în reacții redox atât cu oxidanți puternici (halogeni, H 2 SO 4 conc., K 2 Cr 2 O 2) cât și cu alții destul de slabi (de exemplu, reduc Au, Ag, Pt, Pd din soluțiile sărurilor lor). .. În acest caz, acidul fosforic este transformat în acid fosforic.

Exemple de reacții:

H 3 PO 3 + 2AgNO 3 + H 2 O = H 3 PO 4 + 2Ag ↓ + 2HNO 3

H3PO3 + CI2 + H2O = H3PO4 + 2HCI

Când este încălzit în apă, H3PO3 este oxidat la H3PO4 cu degajare de hidrogen:

H3P03 + H20 = H3P04 + H2

Proprietăți de restaurare

Reacție de disproporționare

Când acidul anhidru este încălzit, are loc disproporționarea: 4H 3 PO 3 = 3H 3 PO 4 + PH 3

Fosfiți - săruri ale acidului fosforic

Acidul fosforic dibazic formează două tipuri de săruri:

a) fosfiți monosubstituiți (săruri acide), în moleculele cărora atomii de metal sunt legați cu anionii H2PO3.

Exemple: NaH2PO3, Ca (H2PO3)

b) fosfiți disubstituiți (săruri medii), în moleculele cărora atomii de metal sunt legați cu 2-1 anioni HPO 3 .

Exemple: Na2HP03, CaHP03.

Majoritatea fosfiților sunt slab solubili în apă, doar fosfiții metalelor alcaline și calciul sunt ușor solubili.

H3PO4 - acid fosforic

Acid 3-bazic de putere medie. Disocierea are loc în principal prin prima etapă:

H3PO4 → H + + H2PO4 -

În a 2-a și a 3-a etapă, disocierea are loc într-un grad neglijabil:

Н 2 РО 4 - → Н + + НРO 4 2-

НРО 4 2- → Н + + РO 4 3-

Proprietăți fizice

La temperaturi obișnuite, H 3 PO 4 anhidru este o substanță cristalină transparentă, foarte higroscopică și fuzibilă (p.t. 42 ° "C). Miscibilă cu apa în orice raport.

Metode de obținere

Materia primă inițială pentru producția industrială de Н 3 РО 4 este fosfatul natural Ca 3 (РO 4) 2:

I. Sinteză în 3 etape:

Ca 3 (PO 4) 2 → P → P 2 O 5 → H 3 PO 4

II. Schimb descompunerea fosforitului cu acid sulfuric

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4 ↓

Acidul produs prin această metodă este contaminat cu sulfat de calciu.

III. Oxidarea fosforului cu acid azotic (metoda de laborator):

ЗР + 5HNO 3 + 2Н 2 О = ЗН 3 РO 4 + 5NO

Proprietăți chimice

Н 3 РО 4 arată toate proprietățile generale ale acizilor - interacționează cu metalele active, cu oxizi și baze bazice, formează săruri de amoniu.

Funcții acide

Exemple de reacții:

2H3PO4 + 6Na = 2Na3PO4 + 3H2t

2Н 3 РО 4 + ЗСаО = Са 3 (РO 4) 2 + ЗН 2 О

c) cu alcalii, formând săruri medii și acide

Н 3 РО 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + ЗН 2 О

Н 3 РО 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2Н 2 О

H3P04 + NaOH = NaH2P04 + H2O

H3P04 + NH3 = NH4H2P04

H3P04 + 2NH3 = (NH4)2HP04

Spre deosebire de anionul NO 3 - din acidul azotic, anionul PO 4 3 - nu are efect de oxidare.

Reacția calitativă la anionul PO 4 3-

Reactivul pentru detectarea anionilor PO 4 3- (precum și HPO 4 2-, H 2 PO 4 -) este o soluție de AgNO 3, a cărei adăugare formează un fosfat de argint galben insolubil:

ZAg + + PO 4 3- = Ag 3 PO 4 ↓

Formarea esterilor

Esterii nucleozidelor și acidului fosforic sunt fragmente structurale ale biopolimerilor naturali - acizi nucleici.

Grupele de fosfat se găsesc și în enzime și vitamine.

Fosfați. Îngrășăminte fosfatice.

H 3 PO 4 ca acid 3-bazic formează 3 tipuri de săruri, care sunt de mare importanță practică.

Sărurile solubile ale acidului fosforic în soluții apoase sunt supuse hidrolizei.

Fosfații și hidrofosfații de calciu și amoniu sunt utilizați ca îngrășăminte cu fosfor.

1. Rocă fosfatică - fosfat natural de calciu Ca 3 (PO 4) 2 fin măcinat

2. Superfosfat simplu - Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca (H 2 PO 4) 2 + 2CaSO 4

3. Superfosfat dublu - Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 = 3Ca (H 2 PO 4) 2

4. Precipitat - Ca (OH) 2 + H 3 PO 4 = CaHPO 4 + 2H 2 O

5. Ammofos - NH3 + H3P04 = NH4H2P04;

2NH3 + H3P04 = (NH4)2HP04

6. Ammofoska - Ammophos + KNO 3

Definiția și formula oxidului de fosfor 5

DEFINIȚIE

Oxid de fosfor (V).(anhidrida fosforică) în condiții normale este cristale albe, foarte higroscopice (cel mai puternic agent de deshidratare) (Fig. 1)

De asemenea, există în stare amorfă (fulg) și sticloasă. Când este încălzit, oxidul de fosfor cristalin (V) sublimează. Se topește numai sub presiune excesivă, se transformă într-un lichid ușor mobil.

Orez. 1. Oxid de fosfor (V). Aspect.

La încălzire suplimentară, se polimerizează; la răcirea lichidului, se formează un produs sticlos. Punct de topire 422 o C, punctul de fierbere 591 o C.

Prezinta proprietati acide, reactioneaza energic cu apa si alcalii.

Formula chimică a oxidului de fosfor 5

Formula chimică a oxidului de fosfor (V) P 2 O 5. Arată că această moleculă conține doi atomi de fosfor (Ar = 31 amu) și cinci atomi de oxigen (Ar = 16 amu). Prin formula chimică, puteți calcula greutatea moleculară a oxidului de fosfor (V):

Mr (P 2 O 5) = 2 × Ar (P) + 5 × Ar (O);

Mr (P 2 O 5) = 2 × 31 + 5 × 16 = 62 + 80 = 142

Formula grafică (structurală) a oxidului de fosfor 5

Formula structurală (grafică) a oxidului de fosfor (V) este mai ilustrativă. Acesta arată modul în care atomii sunt conectați între ei în interiorul unei molecule (Fig. 2). Oxidul de fosfor (V) poate fi dimerizat (corespunde cu formula chimică P 4 O 10) și existența lui în această formă este cel mai de preferat.

Orez. 2. Formula grafică a oxidului de fosfor (V).

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	Faceți o formulă pentru compusul de sodiu, fosfor și oxigen, dacă fracțiile de masă ale elementelor din acesta: ω (Na) = 34,6%, ω (P) = 23,3%, ω (O) = 42,1%.
Soluţie	Fracția de masă a elementului X dintr-o moleculă cu compoziția HX se calculează folosind următoarea formulă: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% Să desemnăm numărul de moli de elemente care alcătuiesc compusul prin „x” (sodiu), „y” (fosfor), „z” (oxigen). Apoi, raportul molar va arăta astfel (valorile maselor atomice relative, luate din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev, vor fi rotunjite la numere întregi): x: y: z = ω (Na) / Ar (Na): ω (P) / Ar (P): ω (O) / Ar (O); x: y: z = 34,6 / 23: 23,3 / 31: 42,1 / 16; x: y: z = 1,5: 0,75: 2,63 = 2: 1: 3 Aceasta înseamnă că formula compusului de sodiu, fosfor și oxigen va avea forma Na2PO3.
Răspuns	Na2PO3

EXEMPLUL 2

Exercițiu	Care este formula moleculară a alcoolului dacă raporturile de masă m (C): m (H): m (O) = 3: 1: 4 și greutatea moleculară relativă Mr = 32?
Soluţie	Pentru a afla în ce relații se află elementele chimice în compoziția moleculei, este necesar să găsim cantitatea lor de substanță. Se știe că pentru a găsi cantitatea de substanță, ar trebui să utilizați formula: Să găsim masele molare de carbon, hidrogen și oxigen (valorile maselor atomice relative luate din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev, rotunjite la numere întregi). Se știe că M = Mr, ceea ce înseamnă M (C) = 12 g / mol, M (H) = 1 g / mol și M (O) = 16 g / mol. Apoi, cantitatea de substanță a acestor elemente este egală cu: n (C) = m (C) / M (C); n (C) = 3/12 = 0,25 mol n (H) = m (H) / M (H); n (H) = 1/1 = 1 mol n (O) = m (O) / M (O); n (O) = 4/16 = 0,25 mol Să găsim raportul molar: n (C): n (H): n (O) = 0,25: 1: 0, 25 = 1: 4: 1, acestea. formula compusului alcoolic este CH3OH. Acesta este metanol
Răspuns	CH30H