Общие характеристики
Фосфор проявляет степени окисления от -3 до +5.
Наиболее устойчивая степень окисления - +5 (в фосфатах).
Фосфор существует в нескольких аллотропных модификациях (белый, красный, черный), которые отличаются по своей химической активности. Белый фосфор наиболее активен, черный - наименее.
Основные химические свойства
1. Взаимодействие с неметаллами
• Фосфор реагирует с кислородом (O₂)
При недостатке кислорода образуется оксид фосфора(III) (P₂O₃ или P₄O₆): P₄ + 3O₂ → P₄O₆ (недостаток O₂, нагревание).
При избытке кислорода образуется оксид фосфора(V) (P₂O₅ или P₄O₁₀):
P₄ + 5O₂ → P₄O₁₀ (избыток O₂, нагревание)
• С галогенами (F₂, Cl₂, Br₂, I₂): фосфор реагирует с образованием галогенидов. Белый фосфор реагирует наиболее бурно.
• С хлором:
2P + 3Cl₂ → 2PCl₃ (недостаток Cl₂, нагревание)
2P + 5Cl₂ → 2PCl₅ (избыток Cl₂, нагревание)
Аналогично с другими галогенами, но с иодом PCl₅ не образуется.
• С серой (S): образуются сульфиды фосфора, состав которых зависит от условий реакции.
2P + 3S → P₂S₃ (нагревание)
2P + 5S → P₂S₅ (нагревание)
2. Взаимодействие с металлами
• Фосфор реагирует с активными металлами (щелочными, щелочноземельными, магнием, алюминием) при нагревании, образуя фосфиды.
3Ca + 2P → Ca₃P₂ (нагревание)
Фосфиды — это соли фосфорной кислоты.
3. Взаимодействие с кислотами
• Фосфор не реагирует с разбавленными кислотами, но реагирует с концентрированными кислотами-окислителями, такими как азотная (HNO₃) и серная (H₂SO₄):
P + 5HNO₃ (конц.) → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O
2P + 5H₂SO₄ (конц.) → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O
4. Взаимодействие с щелочами
• При сплавлении фосфора со щелочами образуется фосфин (PH₃):
P₄ + 3KOH + 3H₂O → PH₃ + 3KH₂PO₂
5. Восстановительные свойства
• Фосфор проявляет восстановительные свойства, так как может отдавать электроны.
Важные соединения фосфора и их свойства
Фосфин (PH₃): бесцветный, очень ядовитый газ с запахом чеснока или тухлой рыбы. Самовоспламеняется на воздухе. Получается при гидролизе фосфидов.
Оксид фосфора(III) (P₂O₃): белое, твердое вещество. Реагирует с водой с образованием фосфористой кислоты (H₃PO₃).
Оксид фосфора(V) (P₂O₅): белое, гигроскопичное вещество. Очень активно поглощает воду, образуя метафосфорную (HPO₃) или ортофосфорную (H₃PO₄) кислоты в зависимости от условий.
Фосфорная кислота (H₃PO₄): сиропообразная, бесцветная жидкость, хорошо растворимая в воде. Образует три ряда солей: дигидрофосфаты, гидрофосфаты и фосфаты.
Фосфаты (PO₄³⁻): соли фосфорной кислоты. Многие фосфаты (например, фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂) нерастворимы в воде. Важные компоненты удобрений.
Особенности различных аллотропных модификаций
Белый фосфор (P₄): очень ядовит, самовоспламеняется на воздухе, светится в темноте (феномен хемилюминесценции), растворяется в сероуглероде. Самая активная модификация.
Красный фосфор (Pₙ): менее ядовит, не самовоспламеняется, менее активен, чем белый фосфор. Получают нагреванием белого фосфора без доступа воздуха.
Черный фосфор: наименее активен. Получают при нагревании белого фосфора под высоким давлением. Имеет слоистую структуру, напоминающую графит.
Важно! Фосфор и его соединения токсичны. Особенно опасен белый фосфор. При работе с ними необходимо соблюдать правила техники безопасности.
Комментарии