Оксид фосфора(V) Строение

Химические свойства.

Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность резко снижается. Белый фосфор на воздухе светится в темноте, свечение обусловлено окислением паров фосфора до низших оксидов.

В жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800 °С фосфор состоит из молекул Р₄. При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: Р₄ = 2Р₂. При температуре выше 2000 °С молекулы распадаются на атомы. Взаимодействие с простыми веществами

Фосфор легко окисляется кислородом:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅ (с избытком кислорода),

4P + 3O₂ → 2P₂O₃ (при медленном окислении или при недостатке кислорода).

Взаимодействует со многими простыми веществами — галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства:

с металлами — окислитель, образует фосфиды:

2P + 3Ca → Ca₃P₂,

2P + 3Mg → Mg₃P₂.

фосфиды разлагаются водой и кислотами с образованием фосфина

с неметаллами — восстановитель:

2P + 3S → P₂S₃,

2P + 3Cl₂ → 2PCl₃.

Не взаимодействует с водородом.

Взаимодействие с водой

Взаимодействует с водой, при этом диспропорционирует:

8Р + 12Н₂О = 5РН₃ + 3Н₃РО₄ (фосфорная кислота).

Взаимодействие со щелочами

В растворах щелочей диспропорционирование происходит в большей степени:

4Р + 3KOH + 3Н₂О → РН₃ + 3KН₂РО₂.

Восстановительные свойства

Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:

3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO;

2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O.

Реакция окисления также происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:

6P + 5KClO₃ → 5KCl + 3P₂O₅

Применение

Фосфор является важнейшим биогенным элементом и в то же время находит очень широкое применение в промышленности. Красный фосфор применяют в производстве спичек. Его вместе с тонко измельчённым стеклом и клеем наносят на боковую поверхность коробки. При трении спичечной головки, в состав которой входят хлорат калия и сера, происходит воспламенение.

PHal3, P2S3), при избытке — соединения фосфора (V) (Р2О5, PHal5,

P2Ss)- Окислительная активность фосфора проявляется при

взаимодействии с металлами. При нагревании в воде и в особенности в

щелочных растворах фосфор диспропорционирует.

В технике фосфор получают прокаливанием фосфата кальция с

углем и песком в электропечах при 1500° С:

2Са3J(к) + ЮС(к) + 6SiO2(T) = 6CaSiO3(T) + 10СО(г) + Р4(г);

АН >0, Д5> 0

Эта реакция эндотермична, но сопровождается увеличением

энтропии. Температура, при которой она протекает, определяется условием

TAS > АН. При конденсации выделяющихся паров образуется белый

фосфор, который длительным нагреванием при 280—340°С переводят в

красный. Основная масса красного фосфора используется в спичечном,

производстве.

33.

Оксид фосфора(V) Строение

Пары оксида фосфора(V) имеют состав P₄O₁₀. Твердый оксид склонен к полиморфизму. Существует в аморфном стекловидном состоянии и кристаллическом. Для кристаллического состояния известны две метастабильные модификации пентаоксида фосфора — гексагональная Н-форма (а = 0,744 нм, = 87°, пространств, гр. R3С) и орторомбическая О-форма (а = 0,923 нм, b — 0,718 нм, с = 0,494 нм, пространств, гр. Рпат), а также одна стабильная орторомбическая О-форма (а =1,63 нм, b= 0,814 нм, с =0,526 нм, пространств. гр. Fdd2). Молекулы P₂O₅ (Н-форма) построены из 4 групп PO₄ в виде тетраэдра, вершины которого занимают атомы фосфора, 6 атомов кислорода располагаются вдоль ребер, а 4 — по оси третьего порядка тетраэдра. Эта модификация легко возгоняется (360^оС) и активно взаимодействует с водой. Другие модификации имеют слоистую полимерную структуру из тетраэдров PO₄, объединенные в 10-членные (О-форма) и 6-членные (О'-форма) кольца. Эти модификации имеют более высокую температуру возгонки (~580^оС) и менее химически активны. H-форма переходит в О-форму при 300—360^оC.

A. Свойства

P₄O₁₀ очень активно взаимодействует с водой (H-форма поглощает воду даже со взрывом), образуя смеси фосфорных кислот, состав которых зависит от количества воды и других условий:

P₄O₁₀ + 6H₂O (ж) → 4H₃PO₄ (-177 кДж)

Он также способен извлекать воду из других соединений, представляя собой сильное дегидратирующее средство:

2HNO₃ + P₂O₅ → 2HPO₃ + N₂O₅;

4HClO₄ + P₄O₁₀ → (НРО₃)₄ + 2Cl₂O₇.

Оксид фосфора(V) широко применяется в органическом синтезе. Он реагирует с амидами, превращая их в нитрилы:

P₄O₁₀ + RC(O)NH₂ → P₄O₉(OH)₂ + RCN

Карбоновые кислоты переводит в соответствующие ангидриды:

P₄O₁₀ + 12RCOOH → 4H₃PO₄ + 6(RCO)₂O

или

P₂O₅ + 6RCOOH → 2H₃PO₄ + 3(RCO)₂O

Также взаимодействует со спиртами, эфирами, фенолами и другими органическими соединениями. При этом происходит разрыв связей P—О—P и образуются фосфорорганические соединения. Реагирует с NH3 и с галогеноводородами, образуя фосфаты аммония и оксигалогениды фосфора:

P₄O₁₀ + 8PCl₃ + O₂ → 12Cl₃PO

При сплавлении P₄O₁₀ с основными оксидами образует различные твердые фосфаты, природа которых зависит от условий реакции.

 

На основе продуктов взаимодействия эпихлоргидрина, нафтеновых кислот, хлорида фосфора (III) илисульфида фосфора (V) получены эфиры фосфористой и тиофосфорной кислот, а также цинковая соль диэфирадитиофосфорной кислоты. Эти соединения служат не только ингибиторами коррозии, но по существу действуют как многофункциональные присадки. Сульфид фосфора (V) для фосфоросернения дозируют, в аппарат 27 в количестве 21 % (в расчете на алкилфенол) в виде суспензии в смеси с маслом-разбавителем. Поскольку реакция фосфоросернения является экзотермической, суспензию сульфида фосфора (V) подают равномерно в течение 2 ч при 85 С. Для предупреждения вспенивания в смесь добавляют 0 005 % противопенной присадки ПМС-200А; реакторы для фосфоросернения оснащены пеногасителями. Выделяющийся при фосфоро-сернении сероводород поступает в абсорбер 36, где нейтрализуется 20 % - ным раствором едкого натра. Чтобы облегчить отделение сероводорода от фосфоросерненного продукта, а также для создания безопасных условий процесса через продукт барботируют азот. Процесс нейтрализации осуществляют в аппарате 31 путем смешения продукта фосфоросернения с осушенной суспензией гидроксида бария - в масле М-11. Высушенный продукт освобождают от механических примесей путем фильтрования на рамных фильтр-прессах через бель-тинг и фильтровальную бумагу при 150 - 160 С или на центрифугах ОПН-1005у при 100 - 110 С. [ 2 ]

Сульфид фосфора (V) P2Ss подобно P2Os существует в виде нескольких модификаций.

 

34. Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) ^[1] — неорганическая кислота с химической формулой H₃PO₄, которая при стандартных условияхпредставляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы.

 

При температуре выше 213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H₄P₂O₇. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 % водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

A. Получение

Фосфорную кислоту получают из фосфорита:

Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора:

Или взаимодействием с водой оксида фосфора(V), полученного сжиганием фосфора в кислороде:

С водой реакция идет очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорнойкислоты.

Расплавленная ортофосфорная кислота и ее концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

B. [править]Свойства

H₃PO₄ — трехосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например HClO₄, фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например [Р(ОН)₄]·(ClO₄).

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок:

Н₃РО₄ + 3AgNO₃ = Ag₃PO₄ + 3HNO₃

Качественной реакцией на ион РО₄³⁻ является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:

H₃PO₄ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃ = (NH₄)₃PMo₁₂O₄₀·6H₂O + 21NH₄NO₃ + 6Н₂О

Дифосфорная кислота — неорганическое соединение, четырёхосновная кислородсодержащая кислота с формулой H₄P₂O₇, бесцветные кристаллы, растворимые в воде, образует кристаллогидраты.