Фосфор и его соединения

Фосфор: общая характеристика

Электронная конфигурация: ${1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}}$

Фосфор может проявлять следующие степени окисления: -3, 0, +5.

При обычных условиях существует в виде целого ряда аллотропных модификаций, главными из которых являются: белый, красный и черный фосфор. В любой модификации фосфор химически активен, поэтому в природе он не существует в свободном состоянии, только в составе минералов апатитов ${3Ca_3(PO_4)_2 \cdot CaF_2}$ и фосфатов ${Ca_3(PO_4)_2}$

Фосфор получают путем восстановления фосфата кальция:

${Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C = 2P + 5CO + 3CaSiO_3}$

Химические свойства фосфора

Фосфор может взаимодействовать со следующими соединениями:

1. С металлами:

   ${2Ca + 2P = Ca_3P_2}$

   ${6Mg + P_4 = 2Mg_3P_2}$

2. С неметаллами:

   ${P_4 + 5O_2 = P_4O_{10}}$

   ${P_4 + 3O_2 = 2P_2O_3}$

   ${P_4 + 6Cl_2 = 4PCl_3}$

   ${P_4 + 10Cl_2 = 4PCl_5}$

   ${P_4 + 6Br_2 = 4PBr_3}$

   ${P_4 + 6S = 2P_2S_3}$

3. С щелочами:

   ${P_4 + 3KOH + 3H_2O = 3KH_2PO_2 + PH_3}$

4. С кислотами:

   ${P + 5HNO_3 = H_3PO_4 + 5NO_2 + H_2}$

Соединения фосфора и их химические свойства

Фосфин ${PH3}$.

Получение:

${P_4 + 3KOH + 3H_2O = 3KH_2PO_2 + PH_3}$ или ${Ca_3P_2 + 6H_2O = 3Ca(OH)_2 + 2PH_3}$

Свойства:

${PH_3 + 2O_2 = H_3PO_4}$

Галогениды фосфора.

Получение:

${P_4 + 6Cl_2 = 4PCl_3}$ или ${P_4 + 10Cl_2 = 4PCl_5}$

Свойства:

${PCl_3 + 3H_2O = H_3PO_3 + 3HCl}$

${PCl_5 + 4H_2O = H_3PO_4 + 5HCl}$

${CH_3CHO + PCl_5 = CH_3CHCl_2 + POCl_3}$

${CH_3 \! - \! CO \! - \! CH_3 + PCl_5 = CH_3 \! - \! CCl_2 \! - \! CH_3 + POCl_3}$

Оксиды фосфора.

Получение:

${P_4 + 5O_2 = P_4O_{10}}$ или ${P_4 + 3O_2 = 2P_2O_3}$

Свойства:

${P_4O_6 + 6H_2O = 4H_3PO_3}$

${P_4O_6 + 6HCl = 2H_3PO_3 + 2PCl_3}$

Фосфорная кислота.

Получение:

${Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 = 3CaSO_4 + 2H_3PO_4}$

${PCl_5 + 4H_2O = H_3PO_4 + 5HCl}$

${P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4}$

${P_4 + 5O_2 + 6H_2O = 4H_3PO_4}$

Свойства - реагирует с металлами до водорода в ряде активности металлов:

${3Mg + 2H_3PO_4 = Mg_3(PO_4)_2 + 3H_2}$

${3CaO + 2H_3PO_4 = Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2O}$

${H_3PO_4 + NaOH = NaH_2PO_4 + H_2O}$

${H_3PO_4 + 2NaOH = Na_2HPO_4 + 2H_2O}$

${H_3PO_4 + 3NaOH = Na_3PO_4 + 3H_2O}$

${H_3PO_4 + 2NH_3 = (NH_4)_2HPO_4}$