Фосфор и его соединения - Особенности свойств водорода, хлора, брома, йода, кислорода, серы, азота, фосфора, углерода, кремния и их соединений - НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Строение и свойства атомов

Следующий после азота представитель главной подгруппы V группы Периодической системы — элемент-неметалл фосфор (Р). Атомы фосфора по сравнению с атомами азота имеют больший радиус, меньшее значение электроотрицательности, а значит, и более выраженные восстановительные свойства. Соединения со степенью окисления -3 атома фосфора встречаются реже, чем у азота (только в фосфидах — соединения фосфора с металлами, например, Са₃Р₂, Na₃P). Чаще фосфор проявляет в соединениях степень окисления +5. А вот его соединение с водородом — фосфин РН₃ — тот редкий случай, когда ковалентная связь между атомами разных элементов неполярна, в силу того, что электроотрицательности фосфора и водорода имеют почти одинаковые значения.

Фосфор — простое вещество

Химический элемент фосфор образует несколько аллотропных модификаций. Две из них — простые вещества: белый фосфор и красный фосфор.

Белый фосфор имеет молекулярную кристаллическую решетку, состоящую из молекул Р₄. Нерастворимы в воде, хорошо растворяются в сероуглероде. На воздухе легко окисляется, а в порошкообразном состоянии даже воспламеняется. Белый фосфор очень ядовит. Особым свойством является способность светиться в темноте вследствие окисления. Хранят его под водой.

Красный фосфор представляет собой темно-малиновый порошок. Не растворяется ни в воде, ни в сероуглероде. На воздухе окисляется медленно и не самовоспламеняется. Не ядовит и не светится в темноте. При нагревании красного фосфора в пробирке он превращается в белый фосфор (концентрированные пары).

Химические свойства фосфора

Химические свойства красного и белого фосфора близки, но белый фосфор более химически активен. Так, оба они взаимодействуют с металлами, образуя фосфиды:

Белый фосфор самовоспламеняется на воздухе, а красный горит при поджигании. В обоих случаях образуется оксид фосфора (V), выделяющийся в виде густого белого дыма:

С водородом фосфор непосредственно не реагирует, фосфин РН₃ можно получить косвенно, например, из фосфидов:

Фосфин — очень ядовитый газ с неприятным запахом. Легко воспламеняется на воздухе. Это свойство фосфина и объясняет появление болотных блуждающих огней.

Применение фосфора

Красный фосфор используют для производства спичек, фосфорной кислоты, которая в свою очередь идет на производство фосфорных удобрений и кормовых добавок для животноводства. Кроме того, фосфор применяют для получения ядохимикатов (вспомните баллончики с дихлофосом, хлорофосом и др.).

Соединения фосфора

При горении фосфина или фосфора образуется оксид фосфора (V) Р₂O₅ — белый гигроскопический порошок. Это типичный кислотный оксид, обладающий всеми свойствами кислотных оксидов.

Оксиду фосфора соответствует фосфорная кислота Н₃РO₄. Она представляет собой твердое прозрачное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде в любых соотношениях. Как трехосновная кислота Н₃РO₄ образует три ряда солей:

· средние соли, или фосфаты, например, Са₃(РO₄)₂, которые нерастворимы в воде, кроме фосфатов щелочных металлов;

· кислые соли — дигидрофосфаты, например, Са(НРO₄)₂, большинство из которых хорошо растворимы в воде;

· кислые соли — гидрофосфаты, например, СаНРO₄, которые малорастворимы в воде (кроме фосфатов натрия, калия и аммония), т. е. занимают промежуточное положение между фосфатами и гидрофосфатами по растворимости.

В природе фосфор встречается только в виде соединений. Важнейшими природными соединениями фосфора являются минералы фосфориты и апатиты. Основную их массу составляет фосфат кальция Са₃(РО₄)₂, из которого и получают в промышленности фосфор.