ОКСИДЫ И КИСЛОТЫ ФОСФОРА
ПРОДОЛЖЕНИЕ
Фосфор по числу типов оксокислот превосходит любой другой элемент. В этих кислотах фосфор может иметь различные степени окисления, валентность его обычно равна пяти:
Молекулы фосфорноватистой, фосфористой, ортофосфорной кислот имеют тетраэдрическое строение. Диссоциировать и замещаться в этих кислотах могут только атомы водорода, связанные с кислородом. Поэтому фосфорноватистая кислота - одноосновная, фосфористая - двухосновная, а ортофосфорная - трехосновная. Дифосфорная кислота - четырехосновная кислота, молекула которой построена из сдвоенных тетраэдров.
В ряду H3PO4 - H3PO3 - H3PO2 сила кислот возрастает, так как электроноакцепторное влияние атома кислорода, связанного двойной связью, делится на меньшее число ОН - групп. По мере уменьшения степени окисления фосфора в кислотах уменьшается их устойчивость и усиливаются восстановительные свойства.
Фосфорноватистая кислота легко получается при обработке гипофосфита бария серной кислотой:
Ba(H2PO2)2+H2SO4=BaSO4(осадок)+2H3PO2
Фосфористая кислота образуется при растворении оксида фосфора (III) в воде или при гидролизе PCI3:
- PCI3+3H2O=H3PO3+3HCI
Кислоты со связью P-H являются сильными восстановителями.
Наибольшее значение имеет ортофосфорная кислота, H3PO4, - бесцветное кристаллическое вещество (t плавления = 45С), хорошо смешивается с водой.
ПОЛУЧЕНИЕ ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ
1. В промышленности ортофосфорную кислоту получают обработкой фосфорита концентрированной серной кислотой:
- Ca3(PO4)2+3H2SO4(конц)=3CaSO4(осадок)+2H3PO4 при t
2. В лаборатории можно использовать только несколько способов:
- P+5HNO3(конц)=H3PO4+5NO2(газ)+H2O
- P2O5+3H2O=2H3PO4
- PCI5+4H2O=H3PO4+5HCI
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ
Ортофосфорная кислота - трехосновная кислота средней силы (по первой ступени диссоциации):
- H3PO4=(обратимая)H(+) + H2PO4(-)
- H2PO4(-)=(обратимая)H(+) + HPO4(2-)
- HPO4(2-)=(обратимая)H(+) + PO4(3-)
Проявляет все свойства кислот (реагирует с основными оксидами, основаниями, солями), причем во многих случаях возможно образование как кислых, так и средних солей, например:
- H3PO4+NaOH=H2O+NaH2PO4
- H3PO4+22NaOH=H2O+Na2HPO4
- H3PO4+3NaOH=3H2O+Na3PO4
Качественная реакция на фосфат - ион:
- 3Ag(+)+PO4(3-)=Ag3PO4(осадок желтого цвета)
Фосфорные кислоты могут переходить одна в другую в результате реакций гидратации (присоединения воды) или дегидратации (отщепления воды). Ортофосфорная кислота может в определенных условиях перейти в дифосфорную:
- 2H3PO4=H4P2O7+H2O при t
Молекула дифосфорной кислоты содержит ангидридную связь. Дальнейшее нагревание H4P2O7 приводит к образованию трифосфорной кислоты H5P3O10, а затем образуется линейная полиметафосфорная кислота (HPO3)n.
Полифосфорные кислоты могут также циклизоваться с образованием циклических метафосфорных кислот (HPO3)n с n=3/8.
При обычной температуре гидролиз полифосфорных кислот происходит медленно, но при кипячении водных растворов они легче превращаются в ортофосфорную кислоту.