Пространственная конфигурация молекул и ионов

Молекула должна иметь пирамидальную форму: в вершине пирамиды – атом азота, угол между связями – 90°. Однако экспериментально измеренный угол составляет ~107,8°, что значительно лучше согласуется с тетраэдрической конфигурацией, характерной для sp³-гибридизации. Это можно объяснить, если предположить, что в гибридизации принимает участие орбиталь неподеленной (несвязывающей) пары электронов:

Перекрывание орбиталей в молекуле NH₃ показано на рис. 14.

Участие в гибридизации орбиталей неподеленных пар электронов, не образующих связей, называют явлением полной гибридизации.

С этих же позиций участием орбиталей двух неподеленных пар электронов в sp³-гибридизации можно объяснить строение молекулы воды, в которой угол между связями О–Н равен ~104,5°:

46.Фосфор, нахождение в природе. Электронная конфигурация атома в основном и валентно-возбуждённом состоянии. Получение элементарного фосфора. Отношение фосфора к кислотам и щелочам. Фосфины.

Распространение Фосфора в природе. Среднее содержание Фосфора в земной коре (кларк) - 9,3·10^-2% по массе; в средних горных породах 1,6·10^-1, в основных породах 1,4·10^-1, меньше в гранитах и других кислых изверженных породах - 7·10^-2 и еще меньше в ультраосновных породах (мантии) - 1,7·10²%; в осадочных горных породах от 1,7·10^-2(песчаники) до 4·10^-2% (карбонатные породы). Фосфор принимает участие в магматических процессах и энергично мигрирует в биосфере. С обоими процессами связаны его крупные накопления, образующие промышленные месторождения апатитов и фосфоритов. Фосфор - исключительно важный биогенный элемент, он накапливается многими организмами. С биогенной миграцией связаны многие процессы концентрации Фосфора в земной коре. Из вод Фосфор легко осаждается в виде нерастворимых минералов или захватывается живым веществом. Поэтому в морской воде лишь 7·10^-6% Фосфора. Известно около 180 минералов Фосфора, в основном - это различные фосфаты, из которых наиболее распространены фосфаты кальция.

Электронная конфигурация фосфора:[Ne] 3s2 3p3, в возбужд состоянии [Ne]3s1 3p3 3d1

Получение: Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и кремнезёмом при температуре около 1600 °С:

Са3(РО4)2 + 5С + 3SiO2 = 2P + 5СО + 3СаSiO3

Ca3(PO4)2+3SI2=3CASIO3+P2O5

P2O5+5C=2P+5CO

Образующиеся пары фосфора конденсируются в приёмнике под слоем воды в аллотропическую модификацию в виде белого фосфора. Вместо фосфоритов для получения элементарного фосфора можно восстанавливать углём и другие неорганические соединения фосфора, например, в том числе, метафосфорную кислоту: 4HPO4+10C=P4+2H2O+10CO

Отношение фосфора к кислотам и щелочам:

1. P+H2SO4=H3PO4+SO2(c р-й не реагирует)

2. 3P+5HNO3(k)+2H2O=3H3PO4+5NO

3. Ba(OH)2 + P= PH3 + Ba(H2PO2)2 +H2O

4. Окисление Р при поджигании спичек 6Р+5KClO3=5KCl+3P2O5

Фосфины(очень много, надо сокращать?): соед. фосфора с водородом. Фосфин (фосфористый водород) PH₃ - бесцв. газ с резким запахом гнилой рыбы; конфигурация молекулы - тригон. пирамида; образует кристаллы с гранецентрир. кубич. решеткой. Раств. в бензоле, диэти-ловом эфире, CS₂. Умеренно раств. в воде, причем, в р-ре устанавливается равновесие: . Ион фосфония PH⁺₄ малоустойчив. Самая устойчивая соль фосфония (в твердом состоянии) - иодид PH₄I.Водой и щелочными р-рами соли фосфония разлагаются с выделением PH₃.

PH₃ и соли фосфония - сильные восстановители. При нагр. PH₃ разлагается, на воздухе выше 100 ⁰C воспламеняется, в присут. небольших кол-в P₂H₄ самовозгорается, в смеси с O₂взрывается. В щелочных р-рах окислит.-восстановит. потенциал PH₃ -1,12 В (PH₃ + 5OH^- - 4е H₂PO^-₂ + 3H₂O). PH₃восстанавливает ионы мн. металлов из р-ров их солей.

Получают PH₃ взаимод. фосфидов (напр., Cu₃P₂) с водой или к-той; наряду с PH₃ образуются небольшие кол-ва P₂H₄. Его синтезируют также р-цией белого P с р-ром щелочи при нагр., взаимод. KOH с PH₄I в водном р-ре. PH₃ образуется при получении белого и красного P; при действии к-т на фосфиды металлов (напр., при травлении сталей, содержащих заметную примесь P); при использовании цианамида Ca, загрязненного Ca₃(PO₄)₂, и ацетилена, полученного из фосфорсодержащего карбида (содержание PH₃ в C₂H₂ иногда достигает 0,02-0,06%); при применении вместо извести карбидных отходов от получения ацетилена. Используют PH₃ для синтеза фосфорорг. соед., для получения фосфора особой чистоты (2PH₃+ 2PCl₃4Р + 6НС1). Токсичен, действует преим. на нервную систему, нарушает обмен в-в и др.; многочасовое воздействие может привести к смерти.

Дифосфин P₂H₄ - бесцв. летучая жидкость;не обладает основными св-вами, не реагирует с к-тами. Сильный восстановитель, на воздухе самовоспламеняется, при нагр. и хранении на свету разлагается. В продуктах распада присутствуют P, PH₃ и аморфное в-во желтого цвета (твердый фосфористый водород), представляющее собой низшие гидриды фосфора P_xH_y., где x > у, напр. P₂H, P₅H₂, P₉H₂, P₁₂H₆. Это в-во раств. только в дифосфине и расплавленном P, при обычных условиях устойчиво; восстановитель.

Ca3P2+6H2O=3CA(OH)2+2PH3

PH3+2O2==HPO3+H2O

PH3+HI=PH4I

PH3+8AGNO3+4H2O=8AG+H3PO4+8HNO3

47. Фтор. Нахождение в природе. Получение в промышленных и лабораторных условиях. Соединения фтора и их свойства. Гидрофториды.

Фтор — химически активный неметалл и самый сильный окислитель. При н.у. - двухатомный газ (формула F₂).

Нахождение в природе: в минерале флюорите (CaF2) плавиковый шпат.

Получение в промышленности: электролизом расплава кислого фторида калия KF•2HF

2KHF2=(электролиз) Н2 + F2 + 2KF

Встречается в виде малорастворимых солей апатита, топаза, полевого шпата

Получение в лабораторных условиях:

1) электролизом: В лабораторных условиях фтор можно получать с помощью показанной установки. В медный сосуд 1, заполненный расплавом KF·3HF, помещают медный сосуд 2, имеющий отверстия в дне. В сосуд 2 помещают толстый никелевый анод. Катод помещается в сосуд 1. Таким образом, в процессе электролиза газообразный фтор выделяется из трубки 3, а водород — из трубки 4. Важным требованием является обеспечение герметичности системы, для этого используют пробки из фторида кальция со смазкой из оксида свинца (II) и глицерина.