Оксид фосфору: отримання і взаємодія

Оксид фосфору і кислоти, що виникають при його розчиненні в воді, - цінна сировина для хімічної промисловості. Проста речовина горить в кисні з утворенням білого диму - так отримують оксид в лабораторії. Продукт реакції використовується в сучасних галузях виробничої діяльності як сировину для отримання термічним методом різних фосфорних кислот. Потім ці речовини використовуються при випуску комплексних і складних мінеральних добрив (туків).

Елемент № 15

Фосфор - елемент 15-ї групи довгого варіанту періодичної таблиці. Колишня класифікація відводила йому місце в головній підгрупі п`ятої групи. Хімічний знак - Р - це перша буква латинського назви Phosphorus. Інші важливі характеристики:

  • відносна атомна маса - 31;
  • заряд ядра - +15;
  • електронів - 15;
  • валентних електронів - 5;
  • неметалеві елементи.

Фосфору потрібно 3 електрона для завершення зовнішньої електронної оболонки, її октету. В хімічних реакціях з металами елемент приймає електрони і добудовує свій валентний шар. У цьому випадку він відновлюється, є окислювачем. При взаємодії з сильнішими неметаллами фосфор віддає кілька або всі валентні електрони, теж отримуючи завершене будова зовнішнього рівня. Ці зміни пов`язані з активними відновлювально-окислювальними властивостями елемента. Наприклад, атоми в складі простого речовини окислюються при горінні на повітрі або в кисні. Можуть вийти два роду з`єднань - оксид фосфору трьох- або пятивалентного. Який продукт буде переважати, залежить від умов проведення реакції. Типова валентність, демонстрована фосфором в його з`єднаннях, становить III (-), III (+), V (+).

оксид фосфору«Елемент життя і думки»

Видатний російський геохімік Е. Ферсман одним з перших звернув увагу на багатий зміст в організмі людини атомів фосфору. Вони входять до складу найважливіших органів, клітинних структур і речовин: кісткової системи, зубів, нервової тканини, білків і аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Визнанням «заслуг» в живій природі стала знаменита фраза академіка Ферсмана, що Phosphorus - «елемент життя і думки».

Фосфор також широко поширений в складі земної кори. У вільному вигляді атоми Р невідомі, адже вони легко окислюються - вступають у взаємодію з киснем, в результаті чого виходить оксид фосфору (Р2Про5). Існує кілька аллотропних видозмін елемента, які об`єднуються в три групи - білий, червоний і чорний. Кристалічна решітка білого фосфору утворена молекулами Р4. Лабораторні досліди в освітніх установах зазвичай проводять з червоною модифікацією. Вона неотруйна, на відміну від білої різновиди.

формула оксид фосфору

Отримання і властивості тривалентного оксиду фосфору

Якщо спалювання простого речовини виробляється при нестачі повітря, то виходить фосфористий ангідрид (Р2Про3 - його формула). Оксид фосфору (III) - так звучить сучасна назва речовини. Це білий кристалічний порошок, який плавиться вже при 24 ° С, тобто є нестійким при нагріванні. При низьких температурах складу тривалентного оксиду відповідає формула Р4Про6. З`єднання повільно розчиняється у воді з утворенням фосфористої кислоти Н3РВ3. Вона теж є менш стійкою, ніж з`єднання пятивалентного фосфору.

Назва «ангідрид фосфористої кислоти» відображає хімічна властивість - здатність оксиду при гідратації давати початок молекулам кислоти. Втрачаючи електрони, атоми Р в складі тривалентних сполук окислюються до стійкого пятивалентного стану. Фосфористий ангідрид і відповідна йому кислота є сильними відновниками (віддають валентні електрони).

оксид фосфору реакції

Оксид фосфору (V). Лабораторний спосіб отримання

Освіта фосфорного ангідриду відбувається при згорянні (окисленні) червоного або білого фосфору. Реакцію можна проводити в чистому кисні або спалювати реагент в повітрі. Після припинення процесу горіння, що проходить з виділенням білого диму, в осаді отримуємо пухку білу масу. Це оксид фосфору. Отримання його слід проводити під витяжкою, тому що частинки подразнюють слизові покриви органів дихання.

Можна набрати червоний фосфор в ложечку для спалювання речовин, закріплену в гумовій пробці з отвором. Речовина слід запалити, а коли почнеться горіння - опустити в скляну термостійку колбу. Ємність, закрита корком, наповниться клубами диму, що складаються з молекул димеру фосфорного ангідриду (Р4Про10 - його формула). Оксид фосфору (V) - назва цієї речовини. Коли весь кисень в ємності витратиться, горіння припиниться, і білий дим осяде.

оксид фосфору отримання

Взаємодія оксиду фосфору з водою. Отримання фосфорних кислот

Зазвичай склад пентаоксиду фосфору записують в такому вигляді: Р2Про5. Можна при його отриманні налити в колбу трохи води і збовтати. Білий дим розчиниться з утворенням кислоти. Для того щоб довести її присутність, треба опустити в розчин паперову смужку універсального індикатора, її колір зміниться з жовтого на червоний, що характерно для кислих рідин. У колбі взаємодіють вода і оксид фосфору. Реакції отримання кислот супроводжуються їх дисоціацією у водному розчині на кислотні залишки, а також іони водню, точніше, гідроксонію.

  • При згорянні фосфору йде реакція сполуки: 4Р + 5О2 = Р4Про10.
  • Розчинення отриманого ангідриду в холодній воді відбувається з освітою метафосфорной кислоти: Р2Про5 + Н2О = 2НРО3.
  • Кип`ятіння розчину призводить до появи в ньому ортофосфорної кислоти: НРО3 + Н2О = Н3РВ4.

Дисоціація кислоти йде в водному розчині ступінчасто: найлегше відривається один протон, і виникає дегідрофосфат-аніон Н2РВ4-. Фосфорного ангідриду відповідає не одна тільки ортофосфатна кислота. Оксид фосфору (V) при розчиненні у воді дає суміш кислот.

ортофосфорна кислота оксид фосфору

Реакції з оксидами металів

З речовиною Р2Про5 вступає в реакцію оксид натрію. Оксид фосфору також взаємодіє з аналогічними сполуками при нагріванні (сплаву). Склад одержуваних фосфатів залежить від реагентів і умов протікання реакції.
3Na2O + Р2Про5 = 2Na3PO4 - ортофосфат натрію (середня сіль). Взаємодія досліджуваної речовини з лугами йде з утворенням солі і води.

Промисловий спосіб отримання фосфорного ангідриду

проводять Р2Про5 при спалюванні технічного фосфору. Це гігроскопічна речовина, тому попередньо його осушують. У спеціальній камері при високій температурі відбувається реакція окислення фосфору до різних форм Р4Про10. Цю білу пароподібну масу очищають і застосовують як водоотнимающее речовина для осушення різних промислових газів. З фосфорного ангідриду отримують ортофосфорну кислоту. Метод полягає у відновленні природної сировини до молекулярного фосфору, його спалюванні і розчиненні в воді продукту горіння.

оксид натрію оксид фосфору

фосфорні добрива

«Елемент життя» грає важливу роль в утворенні АТФ і білків в клітинах, енергетичному обміні в організмі рослин. Але щороку з урожаєм із ґрунту виноситься значна частина елементів живлення. Для їх заповнення вносять мінеральні та органічні добрива. Фосфор - один з трьох макроелементів, крім нього до цієї групи належать азот і калій.

Фосфорні добрива - суперфосфат - отримують з гірських порід і мінералів при обробці їх кислотами. В останні роки основні зусилля туковой галузі спрямовані на випуск складних і комплексних добрив. Вони містять кілька елементів живлення, що робить їх застосування економічно більш вигідним.


Оцініть, будь ласка статтю
Всього голосів: 172