WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Фізичні і хімічні властивості фосфору - Реферат

Фізичні і хімічні властивості фосфору - Реферат


Реферат з хімії
Фізичні і хімічні властивості фосфору
Фосфор уперше добули у вільному стані у вигляді схожої на віск маси, що світиться в темряві. Звідси й походить назва цього елемента ("фосфор" у перекладі з грецької - "світлоносний").
У вільному стані фосфор утворює кілька алотропних видозмін. Атом фосфору, як і атом азоту, може утворювати три ковалентних зв'язки. Але в молекулі азоту обидва атоми витрачають всі три зв'язки на зв'язування одного з одним, а в усіх алотропних видозмінах фосфору атоми зв'язані попарно тільки одним зв'язком. Якщо один атом фосфору приєднує до себе таким чином три інших, то утворюється проста молекула з чотирьох атомів, кожний з яких зв'язаний ковалентним зв'язком з трьома іншими. Форма молекули - тетраедр.
З таких молекул складається білий фосфор. Його кристалічна решітка молекулярна, складається з молекул, слабо зв'язаних міжмолекулярними силами. Тому білий фосфор, як і інші речовини з молекулярною решіткою, легко плавиться і леткий. У воді він майже не розчиняється, але добре розчиняється в багатьох органічних розчинниках. Білий фосфор отруйний.
Від помірного нагрівання при дуже високому тиску (що перевищує більш як у 1200 раз атмосферний) білий фосфор переходить у чорний, який має атомну шарувату кристалічну решітку. Чорний фосфор характеризується найменшою реакційною здатністю порівняно з іншими видозмінами фосфору.
На світлі чи від слабкого нагрівання без доступу повітря білий фосфор перетворюється в порошок червоно-бурого кольору (червоний фосфор). Червоний фосфор нелеткий і не розчиняється у воді та органічних розчинниках. Він не отруйний. Від сильного нагрівання без доступу повітря червоний фосфор знову перетворюється в білий фосфор. Це перетворення можна спостерігати, ледь тернувши в темряві сірником об коробку, щоб він не запалився. На мить головка сірника залишить на коробці світлий слід - це світиться білий фосфор.
Фосфор відповідно до місця в періодичній таблиці більш електронегативний, ніж метали та водень, і менш електронегативний, ніж неметали, розміщені в періодичній таблиці далі справа і вище від нього. З металами фосфор сполучається, утворюючи фосфіди, наприклад фосфід магнію Mg3P2. У цій та аналогічній сполуках фосфор проявляє ступінь окислення -3.
Радіус атома фосфору більший за радіус атома азоту. Тому атом фосфору гірше удержує свої валентні електрони і слабше притягує електрони, яких йому не вистачає для завершення зовнішнього шару. Внаслідок цього кисневі сполуки фосфору міцніші від кисневих сполук азоту, а сполука з воднем навпаки, не така міцна, як сполука азоту - аміак.
Фосфороводень (фосфін) РН3 настільки неміцна сполука, що, на відміну від аміаку, її не можна добути прямим сполученням фосфору з воднем. Леткі сполуки фосфору з воднем, що утворюються від гниття органічних решток, здатні самозайматися на повітрі. Це є причиною рідкісного природного явища - "блукаючих вогнів", що породило марновірство про душі померлих, які виходять з могил.
Найхарактернішими для фосфору є сполуки, в яких він проявляє ступінь окислення +5. Взаємодіючи з киснем, фосфор горить сліпучим полум'ям і утворює твердий вищий оксид Р2О5 у вигляді білого диму:
Червоний фосфор займається тільки від підпалювання. Білий фосфор окислюється на повітрі вже при звичайній температурі, при цьому він світиться. Світіння білого фосфору під час повільного окислення - приклад прямого перетворення частини енергії окислення у світлове випромінювання.
Суміш червоного фосфору з бертолетовою сіллю КСl03 займається з вибухом навіть від найменшого тертя або натискання:
(Розставте коефіцієнти).
Цю хімічну реакцію ви здійснюєте щоразу, коли запалюєте сірник. Бертолетова сіль у суміші, наприклад, із сіркою як пальним є в головці сірника, а червоний фосфор - на бічній стінці коробки, об яку чиркають сірником. Так за допомогою червоного фосфору вдалося розв'язати проблему виготовлення безпечних і зручних у користуванні сірників.
Кисневмісні сполуки фосфору
Від згоряння фосфору утворюється густий білий дим, що осідає на стінках посудини у вигляді білого порошку. Це оксид фосфору (V) P2О5. Уливши в посудину води і збовтавши її, дістанемо спочатку каламутну рідину. Але незабаром каламуть зникає і утворюється прозорий розчин, що забарвлює фіолетовий лакмус у червоний колір. Реакція приєднання води до оксиду фосфору (V) відбувається в кілька стадій.
Спочатку до молекул оксиду вмить приєднуються молекули води й утворюється метафосфорна кислота. Спрощене рівняння реакції має такий вигляд:
P2O5+H2O=2HPO3
З часом до метафосфорної кислоти ще приєднуються молекули води, в результаті чого утворюється ортофосфорна кислота, яку часто називають просто фосфорною. Дістанемо таке спрощене рівняння реакції:
HPO3+H2O=H3PO4
Оксид фосфору (V) енергійно приєднує не тільки рідку воду, а й її пару. Тому в лабораторії його застосовують для осушування газів.
Фосфорна кислота Н3РO4 - тверда речовина, яка добре розчиняється у воді. На відміну від азотної фосфорна кислота нелетка.
Під час дисоціації за першим ступенем (з утворенням дигідрофосфатіонів Н3РО4-) фосфорна кислота поводиться як кислота середньої сили. При дисоціації багатоосновних кислот кожний наступний іон водню відщеплюється гірше, ніж попередній, бо збільшується заряд аніона, притягання якого іонові водню доводиться переборювати. Тому розчини трьохосновної фосфорної кислоти поряд з нерозщепленими молекулами Н3РO4 містять багато дигідрофосфат-іонів Н3РО4-, мало моногідрофосфат-іонів НРО і дуже мало фосфат-іонів РО .
Фосфорна кислота взаємодіє тільки з металами, розміщеними в електрохімічному ряді напруг металів уліво від водню, її середні солі називаються фосфатами. Залежно від кількості основи, добавленої до розчину фосфорної кислоти, в її молекулах, можуть заміститися металом один, два або всі три атоми водню:
H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O
H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O
H3PO4+3NaOH=Na3PO4+3H2O
Тому з тим самим металом фосфорна кислота може утворювати три різні щодо складу і властивостей солі. Якщо в молекулах фосфорної кислоти замістився металом тільки один атом водню, а кислотний залишок - одновалентний аніон Н2РО , то сіль називається дигідрофосфатом ("ди" - два, що показує кількість незаміщених атомів водню). Якщо в молекулах кислоти замістились металом два атоми водню й кислотний залишок - двовалентний аніон НРО , то сіль називається гідрофосфатом. А якщо три атоми водню заміщені металом, то сіль називається просто фосфатом. Наведемо приклади таких солей:
дигідрофосфати: NaH2PO4, Ca(H2PO4)2, NH4H2PO4;
гідрофосфати: Na2HPO4, CaHPO4, (NH4)2HPO4;
фосфати: Na3PO4, Ca3(PO4)2
Дигідрофосфати металів добре розчиняються у воді. Фосфати не розчиняються у воді, за винятком фосфатів натрію, калію і важчих лужних металів. Гідрофосфати щодо розчинності займають проміжне місце між дигідрофосфатами і фосфатами. Усі нерозчинні у водіфосфати розчиняються, якщо долити сильних кислот, оскільки вони переходять у кислі солі - дигідрофосфати, наприклад:
Ca3(PO4)2+4HNO3=Ca(H2PO4)2+2Ca(NO3)2
або в скороченій формі:
Ca3(PO4)2+4H+=3Ca2++2H2PO
Реактивом на іони PO є нітрат срібла. Коли добавити його до розчину, в якому є ці іони, утворюється осад фосфату срібла:
PO +3Ag+=Ag3PO4
Фосфат срібла жовтого кольору і, як усі фосфати, розчиняється, коли добавити розчину кислоти.
Фосфати, що виробляє промисловість, використовують як фосфорні добрива, кормові добавки, застосовують для виробництва миючих засобів тощо.
Loading...

 
 

Цікаве