Головна ⇒ 📌Довідник з хімії ⇒ Фосфор – Елементи VA групи

Фосфор – Елементи VA групи

ХІМІЯ – Комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання

РОЗДІЛ II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

9. Неметалічні елементи та їхні сполуки. Неметали

9.4. Елементи VA групи

9.4.9. Фосфор

Фосфор – 15-й елемент періодичної таблиці, заряд ядра – +15. Хімічний символ – Р, відносна атомна маса – 31. У вільному стані у природі не трапляється. Штучно добутий фосфор у вільному стані утворює понад 10 алотропічних модифікацій, головними з яких є фосфор білий, червоний і чорний.

Електронна формула атома Фосфору – 15Р 1s22s22p63s23p3. Виявляє

валентність III в основному стані та V у збудженому. Найнижчий ступінь окиснення – -3, а найвищий – +5:

Ступінь окиснення

-3

Приклад сполуки

РН3, Mg3P2, Na3P

Р4, Р

Н3РO2, КН2РO2

Н3РO3, К2НРO3, P2O3, P2S3,РСl3

Н3РO4, РСl5, К3РO4,

Р2О5, P2S5

Поширеність Фосфору в природі

У земній корі міститься близько 0,1 % Фосфору (за масою), відомо понад 190 мінералів, що містять Фосфор. Найважливіші серед них фосфорити Са3(РO4)2 (осадові породи, які містять Р205) та апатити Ca5(PO4)3(F, Сl, ОН)2. Значну кількість

Фосфору містить морська вода (0,07 мг/л).

Фосфор – біогенний елемент, в організмі людини його близько 1,5 кг. Кальцій ортофосфат Са3(РO4)2 входить до складу кісткової тканини, зумовлюючи її міцність; також входить до складу білків, фосфоліпідів, нуклеотидів (АТФ, ДНК, РНК), коферментів (ФАД, ФМН, НАД+, НАДФ+) усіх живих організмів.

Добування фосфору

В електропечах фосфорити відновлюють вуглецем у суміші з піском за температури 1600 °С без доступу кисню:

Або сумарне рівняння:

Фізичні властивості фосфору

Найважливішими алотропічними модифікаціями є білий і червоний фосфор.

Білий фосфор – біла аморфна речовина з жовтуватим відтінком, м’яка, легкоплавка (воскоподібна). Має молекули тетраедричної будови Р4:

Білий фосфор дуже токсичний – смертельна доза становить 0,05 г. На повітрі повільно окислюється і при цьому світиться (це явище називають хемілюмінесценцією). У воді не розчиняється (саме тому його зберігають у воді), але добре розчиняється у сірковуглеці (карбон(ІV) сульфіді) CS2. Температура плавлення – +44,1 °С, кипіння – +237 °С. У рідкому, розчиненому і пароподібному станах (до 800 °С) складається з молекул Р4. Під час нагрівання до 500 °С без доступу кисню переходить у червоний фосфор.

Червоний фосфор – стійкіша і значно менш токсична, порівняно з білим фосфором, модифікація. Має атомні кристалічні гратки. Це неорганічний полімер Рn зі складною структурою:

Це і є основною причиною відмінностей його властивостей у порівнянні з білимо фосфором: для червоного явище хемілюмінесценції не властиве, на повітрі повільно окислюється, спалахує при ударі, терті, що використовують у виготовленні сірників.

Хімічні властивості фосфору

У хімічних реакціях фосфор виступає і як окисник, і як відновник.

1. Взаємодія з простими речовинами:

– як відновник з киснем, сіркою і галогенами:

Чи при повільному окисненні або нестачі кисню 02 може утворитися фосфор(ІІІ) оксид Р2O3; аналогічно відбуваються реакції з галогенами і сіркою:

З йодом утворюється лише РІ3:

– як окисник з активними металами (фосфор окислюється до найнижчого ступеня окиснення – -3):

Фосфіди розкладаються водою і кислотами, утворюючи летку сполуку з Гідрогеном – фосфін:

2. Фосфор виявляє відновні властивості у реакціях з деякими кислотами (сильними окисниками), водяною парою, бертолетовою сіллю КСlO3:

Остання реакція відбувається при запалюванні сірника (головка сірника містить КСlО3 з домішками К2Сr2O7, S, МnO2, а стінка коробки – 31 % фосфору).

Застосування фосфору

Значну частину Фосфору витрачають на добування фосфор(У) оксиду й ортофосфатної кислоти, з якої одержують мінеральні добрива та інші важливі фосфоровмісні речовини: медикаментозні засоби, засоби боротьби зі шкідниками рослин, вибухові речовини. Фосфор використовують у виробництві сірників.

____________________________________________________________

1 Використання мінеральних добрив, попри підвищення врожаїв, несе із собою багато ризиків: це вже згадуване засолення грунтів (див. главу 8.2.4. Калійні добрива), а також евтрофікація водойм. Евтрофікацією називають насичення водойм рослинними біогенами (які містять насамперед Фосфор і Нітроген), що спричиняє бурхливий ріст фітопланктону (синьо-зелених водоростей) у поверхневій плівці (“цвітіння” води), дефіцит кисню, загибель водяних рослин і замор риби та інших водяних тварин, зараження води хвороботворними мікроорганізмами. Так, щорічні замори на Чорному й Азовському морях відбуваються не внаслідок викиду на поверхню глибинного сірководню (як вважалось раніше), а саме в результаті діяльності людини. Мінеральні добрива змиваються з полів, потрапляють у підземні води, прісноводні водойми: озера й ріки (Дніпро, Дністер, Дон), а потім – і в моря.

2 Мінерали класу фосфатів непостійного складу можуть містити домішки Феруму, Мангану, Алюмінію, Торію, рідкоземельних елементів, карбонатів.