Oxid de fosfor 5 ce. Compușii oxigenați ai fosforului. Fosforul și compușii săi

Oxidul de fosfor este o substanță incoloră amorfă sau sticloasă care există în trei forme cristaline, două amorfe și două lichide.

Substanță toxică. Provoacă arsuri ale pielii și iritații ale membranei mucoase.

Pentoxidul de fosfor este foarte higroscopic. Reacționează cu alcooli, esteri, fenoli, acizi și alte substanțe. În procesul de reacție cu substanțele organice, legăturile fosforului cu oxigenul sunt rupte și se formează compuși organofosforici. Intră în reacții chimice cu amoniacul (NH 3) și halogenuri de hidrogen cu formare de fosfați de amoniu și oxihalogenuri de fosfor. Formează fosfați cu oxizi bazici.

Modelul 3D al unei molecule

Conținutul de pentoxid de fosfor din sol și îngrășăminte

De fapt, doar sărurile acidului ortofosforic H 3 PO 4 sunt prezente în sol, dar sărurile acizilor meta-, piro- și polifosforici pot fi găsite și în îngrășămintele complexe.

Baza formării acidului ortofosforic este pentoxidul de fosfor. De aceea, și, de asemenea, datorită faptului că plantele nu absorb fosforul elementar, este convențional să se desemneze concentrația de fosfor prin conținutul de pentoxid de fosfor.

P2O 5 + 3H2O→ 2 H3PO 4

Toate sărurile acidului ortofosforic și cationii monovalenți găsiți în sol (NH 4 +, Na +, K +) și sărurile monosubstituite ale cationilor divalenți (Ca (H 2 PO 4) 2 și Mg (H 2 PO 4) 2) sunt solubile in apa.

Sărurile disubstituite ale cationilor divalenți sunt insolubile în apă, dar ușor solubile în acizii slab acizi ai exsudaților de rădăcină și acizii organici cu activitate microbiană. În acest sens, ele sunt, de asemenea, o sursă bună de P 2 O 5 pentru plante.

Absorbția pentoxidului de fosfor de către plante

După cum sa menționat mai sus, în natură principala sursă de fosfor sunt sărurile acidului ortofosforic H3PO4. Cu toate acestea, după hidroliză, piro-, poli- și metafosfații sunt, de asemenea, folosiți de aproape toate culturile.

Hidroliza pirofosfatului de sodiu:

Na 4 P 2 O 7 + H 2 O + 2H + → 2NaH 2 PO 4 + 2Na +

Hidroliza tripolifosfatului de sodiu:

Na 5 P 3 O 10 + 2H 2 O + 2H + → 3NaH 2 PO 4 + 2Na +

Hidroliza ionului metafosfat (în mediu acid):

(PO 3) 6 6- + 3H 2 O → H 2 P 3 O 10 3- + H 2 P 2 O 7 2- + H 2 PO 4 -

Acidul ortofosforic, fiind tribazic, disociază trei anioni H 2 PO - 4, HPO42-, PO43-. În condițiile unei reacții ușor acide a mediului, în ele sunt cultivate plantele, primul ion este cel mai comun și mai accesibil, al doilea ion este mai puțin comun și al treilea este practic inaccesibil. Cu toate acestea, lupinul, hrișca, muștarul, mazărea, trifoiul dulce, cânepa și alte plante sunt capabile să absoarbă fosforul din fosfații trisubstituiți.

Unele plante s-au adaptat să asimileze ionul fosfat din compușii organofosforici (fitină, glicefosfați etc.). Rădăcinile acestor plante secretă o enzimă specială (fotoftaza), care prinde anionul de acid fosforic din compușii organici, iar apoi plantele absorb acest anion. Astfel de plante includ mazăre, fasole, porumb. Mai mult, activitatea fosfatazei crește în condiții de foamete de fosfor.

Multe plante se pot hrăni cu fosfor din soluții foarte diluate, până la 0,01 mg/l P 2 O 5 . Desigur, plantele pot satisface nevoia de fosfor numai dacă concentrația din acesta este reînnoită constant, cel puțin la același nivel scăzut.

S-a stabilit experimental că fosforul absorbit de rădăcini este folosit în principal pentru sinteza nucleotidelor, iar pentru deplasarea ulterioară către partea de sol, fosfații intră din nou în vasele conductoare ale rădăcinii sub formă de compuși minerali.

Recalcularea conținutului de fosfor din îngrășăminte

y = x,% × 30,974 ( Masă molară) × 2 / 30,974 (masă molară) × 2 + 15,999 (masă molară O) × 5

X- continutul de P 2 O 5 in ingrasamant, %;

y- Conținut de P în îngrășământ, %

y = x, % × 0,43643

De exemplu:

îngrășământul conține 40% oxid de fosfor

pentru a recalcula procentul de fosfor al elementului din îngrășământ, înmulțiți fracția de masă a oxidului din îngrășământ cu fracția de masă a elementului din oxid (pentru P 2 O 5 - 0,43643): 40 * 0,43643 = 17,4572%

Fosforul se formează foarte număr mare diverse și . Dintre acestea, cele mai stabile sunt oxidul de fosfor (V) și cel corespunzător acid ortofosforic sau fosforic H3PO4.

Oxid de fosfor (V) sau anhidridă fosforică P 2 O 5- pulbere albă, inodoră. Este tipic în natură. Când este dizolvat în apă, se hidratează pentru a forma următorii acizi:

P 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HPO 3

P 2 O 5 + 2H 2 O \u003d H 4 P 2 O 7

P 2 O 5 + 3H 2 O \u003d 2H 3 PO 4

Cum interacționează oxidul acid P 2 O 5 cu și oxizii bazici, de exemplu:

P 2 O 5 + 6NaOH \u003d 2Na 3 PO 4 + 3H 2 O

P 2 O 5 + 3BaO = Ba 3 (PO 4) 2

Când P 2 O 5 interacționează cu alcalii, în funcție de raportul de reactivi, se pot forma nu numai medii, ci și acizi:

P 2 O 5 + 4NaOH \u003d 2Na 2 HPO 4 + H 2 O

P 2 O 5 + 2NaOH + H 2 O \u003d 2NaH 2 PO 4

Deși în P 2 O 5 fosforul are cea mai mare stare de oxidare +5, oxidul de fosfor (V) nu prezintă proprietăți oxidante pronunțate, deoarece această stare de oxidare este foarte stabilă pentru fosfor.

Oxidul de fosfor (V) este un excelent agent de absorbție și eliminare a apei. Aceasta stă la baza utilizării sale în desicatoare (vase de uscare a substanțelor), în timpul reacțiilor de deshidratare etc.

Acid fosforic (ortofosforic) H 3 RO 4- o substanță cristalină incoloră, care se topește la o temperatură de 42 ° C, foarte solubilă în apă. Acidul fosforic are putere medie.

În laborator, se obține prin oxidarea fosforului diluat.

În industrie, H 3 RO 4 se obține prin metoda de extracție prin tratarea fosfaților naturali cu acid sulfuric:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 \u003d 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4

precum și prin metoda termică, refacerea fosfaților naturali la eliberare, care apoi este ars și P 2 O 5 rezultat este dizolvat în apă.

Acidul fosforic are toate proprietăți comune acizi, dar este mult mai slab decât acizii care conțin oxigen precum sulfuric și. Spre deosebire de acești acizi, acidul fosforic nu are nici măcar proprietăți oxidante semnificative, în ciuda stabilității stării de oxidare +5.

Utilizarea acidului fosforic

Pe lângă producția de îngrășăminte, acidul fosforic este folosit la fabricarea de reactivi, mulți materie organică, pentru producerea de catalizatori, pentru realizarea de acoperiri de protectie pe, in industria farmaceutica etc.

Săruri ale acidului fosforic

Ca acid tribazic H 3 RO 4 formează trei rânduri: săruri medii (normale) - fosfati; săruri acide hidrofosfați și dihidrofosfați.

De exemplu, la neutralizarea acidului fosforic, în funcție de raportul molar și, pot apărea următoarele reacții:

H 3 PO 4 + 3NaOH \u003d Na 3 PO 4 + 3H 2 O

H 3 PO 4 + 2NaOH \u003d Na 2 HPO 4 + 2H 2 O

H3PO4 + NaOH \u003d NaH2PO4 + H2O

Majoritatea sărurilor medii - fosfații - sunt insolubile în apă. Singurele excepții sunt fosfații și. Multe săruri acide ale acidului fosforic sunt foarte solubile în apă, fosfații dihidrogenați fiind cei mai solubili.

Îngrășăminte fosfatice

*pe imaginea discului este mineralul apatit

Fosforul este un element vital din grupa a cincea tabelul periodic Mendeleev. Proprietăți chimice fosforul depinde de modificarea lui. Cea mai activă substanță este fosforul alb, care se oxidează în aer. Fosforul are două valențe (III și V) și trei stări de oxidare - +5, +3, -3.

Fosfor și compuși

Fosforul are trei modificări alotrope care diferă în proprietăți chimice și fizice:

• Alb;
• Roșu;
• negrul.

Fosforul în reacțiile chimice este cel mai adesea înțeles ca fosfor alb (P 4). Fosforul roșu reacționează în anumite condiții. De exemplu, reacționează cu apa când este încălzit și sub presiune. Fosforul negru este practic inert.

Orez. 1. Fosfor alb luminos.

Fosforul reactioneaza cu simplu si substanțe complexe, formând:

• fosfină;
• acid fosforic;
• fosfuri;
• oxizi.

Fosfina (PH 3) este un gaz otrăvitor care este slab solubil în apă, un analog al amoniacului. În absența oxigenului, atunci când este încălzit, se descompune în substanțe simple- fosfor si hidrogen.

Orez. 2. Fosfină.

Acidul fosforic sau ortofosforic (H 3 PO 4) se formează prin interacțiunea fosforului sau a oxidului de fosfor (V) cu apa.

Fosfurile sunt săruri formate prin interacțiunea cu metale sau nemetale. Sunt instabile și se descompun ușor de acizi sau apă.

Fosforul poate forma doi oxizi - P 2 O 3 și P 2 O 5.

H3PO4 este un acid cu putere medie care prezintă proprietăți amfoterice atunci când interacționează cu un acid puternic. Acidul fosforic formează fosfați.

Proprietăți chimice

Principalele proprietăți chimice ale fosforului și ale compușilor săi sunt descrise în tabel.

Când este încălzit, oxidul de fosfor se descompune. Mai mult, P 2 O 3 formează fosfor roșu, iar P 2 O 5 - oxid de fosfor (III) și oxigen.

Orez. 3. Fosfor roșu.

Utilizare

Compușii fosforului sunt utilizați pe scară largă:

• îngrășămintele și detergenții se obțin din fosfați;
• acidul fosforic este folosit pentru vopsirea țesăturilor;
• oxidul de fosfor (V) usucă lichidele și gazele.

Fosforul roșu este folosit la fabricarea chibriturilor și a explozivilor.

Ce am învățat?

Fosforul este un nemetal activ care reacționează cu substanțe simple și complexe. Ca rezultat al reacțiilor, formează oxizi (III) și (V), fosfină, acid fosforic și fosfuri. Compușii fosforului reacţionează cu metale, nemetale, acizi, alcalii, apa. Fosforul și compușii săi sunt utilizați în industrie și agricultură.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.8. Evaluări totale primite: 88.

Fosforul a fost descoperit și izolat în 1669 de către chimistul german H. Brand. În natură, acest element apare numai sub formă de compuși. Principalele minerale sunt fosforit Ca3(PO4)2 și apatita 3Ca3(PO4)2. CaF2 sau Ca5F(PO4)3. În plus, elementul face parte din proteine ​​și se găsește și în dinți și oase. Fosforul reacționează cel mai ușor cu oxigenul și clorul. Cu un exces al acestor substanțe, se formează compuși cu (pentru P) +5, iar cu o deficiență - cu o stare de oxidare de +3. Oxidul de fosfor poate fi reprezentat prin mai multe formule reprezentând diferite substanțe chimice. Dintre acestea, cele mai frecvente sunt P2O5 și P2O3. Alți oxizi rari și puțin studiați includ: P4O7, P4O8, P4O9, PO și P2O6.

Reacția de oxidare a fosforului elementar cu oxigenul are loc lent. Diferitele sale aspecte sunt interesante. În primul rând, strălucirea care o însoțește este clar vizibilă în întuneric. În al doilea rând, procesul de oxidare a acestuia are loc întotdeauna cu formarea ozonului. Acest lucru se datorează preparării unui compus intermediar - fosforil PO - conform schemei: P + O2 → PO + O și apoi: O + O2 → O3. În al treilea rând, oxidarea este asociată cu o schimbare bruscă a conductivității electrice a aerului din jur datorită ionizării acestuia. Emisia de lumină fără încălzire vizibilă, la curgere reacții chimice se numește chemiluminiscență. În mediile umede, chemiluminiscența verde se datorează formării intermediarului PO.

Oxidarea fosforului are loc numai la o anumită concentrație de oxigen. Nu trebuie să fie sub pragurile minime și peste pragurile maxime de O2. Intervalul în sine depinde de temperaturi și de o serie de alți factori. De exemplu, în condiții standard de oxidare cu oxigen pur, fosforul crește până la 300 mm Hg. Artă. Apoi scade și scade aproape la zero când presiunea parțială a oxigenului atinge 700 mm Hg. Artă. si mai sus. Astfel, nu se formează oxid în condiții normale, deoarece fosforul nu este practic oxidat.

pentoxid de fosfor

Cel mai caracteristic oxid este anhidrida fosforică, sau fosforul, P2O5. Este o pulbere albă cu miros înțepător. La determinarea greutății sale moleculare în vapori, s-a constatat că P4O10 este o notație mai corectă pentru formula sa. Aceasta este o substanță incombustibilă, se topește la o temperatură de 565,6 C. Anhidrida P2O5 este un oxid acid cu toate proprietăți caracteristice, dar absoarbe cu lăcomie umiditatea, de aceea este folosit ca desicant pentru lichide sau gaze. Oxidul de fosfor poate elimina apa, care face parte din substanțe chimice. Anhidrida se formează ca urmare a arderii fosforului într-o atmosferă de oxigen sau aer, cu o cantitate suficientă de O2 conform schemei: 4P + 5O2 → 2P2O5. Este utilizat în producerea acidului H3PO4. Când interacționează cu apa, poate forma trei acizi:

• metafosforic: P2O5 + H2O → 2HPO3;
• pirofosforic: P2O5 + 2H2O → H4P2O7;
• ortofosforic: P2O5 + 3H2O → 2H3PO4.

Pentoxidul de fosfor reacționează violent cu apa și substanțele care conțin apă, precum lemnul sau bumbacul. Aceasta creează un numar mare de căldură, care poate duce chiar la un incendiu. Este coroziv pentru metal și foarte iritant (ochi sever, arsuri ale pielii) tractului respirator și mucoaselor, chiar și la concentrații de până la 1 mg/m³.

Trioxid de fosfor

Anhidrida fosforică, sau trioxidul de fosfor, P2O3 (P4O6) este o substanță cristalină albă (arata ca ceară) care se topește la 23,8 C și fierbe la 173,7 C. La fel ca P2O3, este o substanță foarte toxică. Este un oxid acid, cu toate proprietățile inerente. Oxidul de fosfor 3 se formează din cauza oxidării lente sau a arderii unei substanțe libere (P) într-un mediu în care există o lipsă de oxigen. Trioxidul de fosfor reacţionează lent cu apa rece, formând un acid: P2O3 + 3H2O → 2H3PO3. Acest oxid de fosfor reacționează energic cu apa fierbinte, în timp ce reacțiile se desfășoară în moduri diferite, ca urmare, se pot forma fosfor roșu (un produs modificat alotropic), hidrură de fosfor, precum și acizi: H3PO3 și H3PO4. Descompunerea termică a anhidridei P4O6 este însoțită de eliminarea atomilor de fosfor, cu formarea de amestecuri de oxizi P4O7, P4O8, P4O9. În structură, ele seamănă cu P4O10. Cel mai studiat dintre ele este P4O8.

Oxid de fosfor (V).

Fosforul formează mai mulți oxizi. Cel mai important dintre ele este oxidul de fosfor (V) P 4 O 10 (Fig. 4). Adesea, formula sa este scrisă într-o formă simplificată - P 2 O 5. Structura acestui oxid păstrează aranjamentul tetraedric al atomilor de fosfor.

P2+5O5 Anhidridă fosforică (oxid de fosfor (V))

Cristale albe, t 0 sq. \u003d 570 0 С, t 0 kip. \u003d 600 0 C, \u003d 2,7 g / cm 3. Are mai multe modificari. În vapori, este format din molecule P 4 H 10, este foarte higroscopic (este folosit ca desicant pentru gaze și lichide).

chitanta

4P + 5O 2 2P 2 O 5

Proprietăți chimice

Toate proprietățile chimice ale oxizilor acizi: reacționează cu apa, oxizii bazici și alcalii

1) P 2 O 5 + H 2 Despre 2HPO 3 (acid metafosforic)

P 2 O 5 + 2H 2 O H 4 P 2 O 7 (acid pirofosforic)

P 2 O 5 + 3 ore 2 O2H 3 PO 4 (acid ortofosforic)

2) P 2 O 5 + 3BaOBa 3 (PO 4 ) 2

În funcție de excesul de alcali, formează săruri medii și acide:

fosfat acid de sodiu

fosfat dihidrogen de sodiu

Datorită higroscopicității sale excepționale, oxidul de fosfor (V) este utilizat în laborator și în tehnologia industrială ca agent de uscare și deshidratare. În efectul său de uscare, depășește toate celelalte substanțe. Apa legată chimic este îndepărtată din acidul percloric anhidru pentru a forma anhidrida acestuia:

Acid ortofosforic. Sunt cunoscuți mai mulți acizi care conțin fosfor. Cel mai important dintre ele este acidul ortofosforic H 3 PO 4 (Fig. 5).

Acidul fosforic anhidru este un cristal ușor transparent, deliquescent în aer la temperatura camerei. Punct de topire 42,35 0 C. Cu apa, acidul fosforic formeaza solutii de orice concentratie.

Acidul ortofosforic corespunde următoarei formule structurale:

Acid fosforic în laborator a primi oxidarea fosforului cu acid azotic 30%:

În industrie, acidul fosforic se obține în două moduri: extracție și termică.

1. Metoda de extracție se bazează pe tratarea fosfaților naturali zdrobiți cu acid sulfuric:

Acidul fosforic este apoi filtrat și concentrat prin evaporare.

2. Metoda termică constă în reducerea fosfaților naturali la fosfor liber, urmată de arderea acestuia la P4O10 și dizolvarea acestuia din urmă în apă. Acidul ortofosforic produs prin această metodă se caracterizează prin puritate mai mare și concentrație crescută (până la 80% în greutate).

proprietăți fizice. Acidul ortofosforic este o substanță solidă, incoloră, cristalină, foarte solubilă în apă.

Proprietăți chimice acid fosforic sunt prezentate în tabelul 2:

masa 2

Proprietățile chimice ale acidului fosforic

Frecvent cu alți acizi	Specific
1. Soluție de apă acidul modifică culoarea indicatorilor. Disocierea are loc în pași: Cel mai simplu mod este să disociezi de-a lungul primului pași și cei mai dificili - pe a treia 2. Reacţionează cu metalele situat în rândul deplasării la hidrogen: 3. Reacționează cu oxizii bazici: 4. Reacționează cu baze și amoniac; dacă acidul este luat în exces, atunci se formează săruri acide: fosfat acid de sodiu fosfat dihidrogen de sodiu 5. Reacţionează cu sărurile acizilor slabi:	1. Când este încălzit, se transformă treptat în acid metafosforic: difosforic acid 2. Sub acțiunea unei soluții de azotat de argint (I) apare un precipitat galben: galben sediment 3. Acidul ortofosforic joacă un rol important în viața animalelor și a plantelor. Reziduurile sale fac parte din acidul ATP adenozin trifosforic. Descompunerea ATP eliberează o cantitate mare de energie.

Ortofosfați. Acidul ortofosforic formează trei serii de săruri. Dacă desemnăm atomii de metal cu literele Me, atunci putem descrie compoziția sărurilor sale în termeni generali (Tabelul 3).

Tabelul 3

Formule chimice ale ortofosfaților care conțin metale

În locul unui metal monovalent, compoziţia moleculelor de ortofosfat poate include o grupare de amoniu: (NH4)3PO4 - ortofosfat de amoniu;

(NH4)2HP04-ortofosfat hidrogen de amoniu; NH4H2PO4 - dihidro-ortofosfat de amoniu.

Ortofosfații și hidroortofosfații de calciu și amoniu sunt folosiți pe scară largă ca îngrășăminte, ortofosfatul de sodiu și hidrogenortofosfatul sunt folosiți pentru a precipita sărurile de calciu din apă.