Здравствуйте, уважаемые читатели!
Сегодня речь пойдет о своеобразии свойств химического элемента № 15. Фосфор, в переводе с древнегреческого, "светоносный", один из распространенных химических элементов в составе земной коры, входит также в состав важнейших биологически активных соединений. Как активный неметалл, фосфор имеет ряд общих с другими неметаллами свойств. Например: реагирует с активными металлами и неметаллами, образует кислотные оксиды и кислоты, в составе кислотных остатков входит в состав солей.
Но в этой статье мне бы хотелось остановиться на особенностях фосфора, отличающих его от других наиболее близких по свойствам неметаллов. Диапазон этих особенностей сознательно ограничиваю материалом, востребованным при подготовке к ЕГЭ. При рассмотрении особенностей фосфора и его соединений буду придерживаться логики "от простого к сложному" . Итак:
1. Фосфор - простое вещество.
а)Для него, как и для некоторых других элементов, характерна аллотропия. У фосфора более 100 аллотропных модификаций, которые могут быть сведены к основным трем : белый, красный, черный. Особенностью этих модификаций является то, что белый фосфор (Р4) - вещество с молекулярной кристаллической решеткой, а красный и черный фосфор - имеют атомную кристаллическую решетку.
б) Фосфор, один из двух неметаллов, не реагирует с водородом
в) Фосфор, один из трех неметаллов, реагирует с водой (при температуре выше 500 град С)
2. Фосфин.
а)В отличие от аммиака, не реагирует с кислотами (кроме HI). Поэтому, при кислотном гидролизе фосфидов, выделяется в виде газа (аммиак остается в растворе в связанном виде):
Mg3P2+6HCl=3MgCl2+2PH3( газ),
но:
Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl.
б) при сгорании фосфина в избытке кислорода образуется не смесь оксидов (как, например, при сгорании сероводорода или каталитическом окислении аммиака) а ортофосфорная кислота:
PH3+2O2=H3PO4,
но:
2H2S+3O2=2H2O+2SO2
3.Оксид фосфора (V)
Кислотный оксид, фосфор находится в высшей степени окисления. Тем не менее, P2O5 реагирует с азотной кислотой, проявляя при этом водоотнимающие свойства:
6HNO3+P2O5= 3N2O5+2H3PO4
Эта реакция - единственный способ получения N2O5
4. Кислородсодержащие кислоты фосфора ( будут упомянуты не все, а только те, которые встречались в пробниках ЕГЭ по химии).
Ортофосфорная кислота H3PO4, фосфористая кислота Н3РО3, фосфорноватистая кислота Н3РО2.
Несмотря на то, что все эти кислоты содержат по 3 атома водорода, трехосновной является только Н3РО4.
Фосфористая кислота - двухосновная : Н2(НРО3).
Фосфорноватистая кислота - одноосновная : Н(Н2РО2)
Помимо этого, в данных кислотах степень окисления фосфора не совпадает с его валентностью. Вся вышеизложенная информация сведена в таблице:
5. Особенности физических свойств ортофосфорной кислоты и ее поведения в реакциях ионного обмена
а) Н3РО4 - одна из немногих твердых растворимых кислот
б)Н3РО4 - диссоциирует по трем стадиям, причем по первой она - электролит средней силы, по второй и третьей - слабый электролит. Поэтому в РИО, если реакция идет без участия сильных (щелочных и щелочноземельных) металлов, их оксидов или щелочей, следует ожидать образование кислых солей фосфорной кислоты (чаще всего - дигидрофосфатов):
H3PO4+NH3(недостаток)=NH4H2PO4
H3PO4+2NH3(избыток)=(NH4)2HPO4
H3PO4 (тв)+KI (тв)=HI (газ) + КH2PO4 - лабораторный способ получения иодоводорода
При составлении ионных уравнений, согласно рекомендациям ФИПИ, формулу Н3РО4 записывают в недиссоциированном виде (не разлагают на ионы)
в)Если реакция идет с участием сильных (щелочных и щелочноземельных) металлов, их оксидов или щелочей, могут образоваться как средние, так и кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.
6. Особенности солей ортофосфорной кислоты:
а)Отношение к гидролизу:
-растворимые фосфаты гидролизуются по аниону, среда щелочная
-растворимые гидрофосфаты гидролизуются по аниону, среда слабощелочная
-растворимые дигидрофосфаты не гидролизуются , среда слабокислая. Причина в том, что процесс диссоциации дигидрофосфат- анионов протекает быстрее, чем процесс их гидролиза. Количественная характеристика кислотности среды водных растворов - в таблице:
б) Растворимость.
Большинство кислых солей - растворимые в воде вещества. Исключения ми являются нерастворимые гидрофосфаты всех металлов , кроме щелочных (см. таблицу растворимости).
7. Особенности классификации солей фосфористой и фосфорноватистой кислот.
Особенности строения соответствующих кислот обусловили особенности классификации их солей:
а) кислота Н3РО3
Соли: NaH2PO3 - кислая соль, Na2HPO3 - средняя соль
б) кислота Н3РО2
Соль - NaH2PO2- средняя соль.
8. Окисление фосфора и его соединений в ОВР.
Как правило, окисление фосфора и его соединений (P2O3, PH3, H3PO3...) в избытке окислителя идет до наиболее устойчивой степени окисления +5. Причем, в безводной среде это могут быть реакции взаимодействия с более сильными неметаллами или солями - окислителями(нитратами, хлоратами), в растворах - с кислотами окислителями (азотной и серной концентрированной) или с солями - окислителями (перманганатом или дихроматом в кислой среде).
Таким образом, в этой статье я постаралась дать краткий обзор специфических особенностей фосфора и его соединений. Вопросы о них достаточно редко встречаются в формате ЕГЭ по химии и поэтому вызывают определенные затруднения, приводящие к ухудшению результатов экзамена. На самом деле, конечно, своеобразие химии фосфора гораздо богаче указанных аспектов.
Всего доброго!
