З’єднання фосфору з неметалами
Ортофосфорна кислота - одна з найважливіших похідних фосфору (+5). Це безбарвні, легкоплавкі кристали, що розпливаються на повітрі, змішуються з водою в будь-яких співвідношеннях. У твердій кислоті та концентрованих розчинах діють міжмолекулярні водневі зв'язки. Тому міцні розчини Н3РО4 відрізняються високою в'язкістю. У водному середовищі ортофосфорна кислота – кислота середньої сили. У водному розчині ортофосфати – солі фосфорної кислоти – піддаються гідролізу, причому рН середовища при переході від середньої солі до кислої закономірно знижується.
Nа3РО4 + Н2О = NаОН + Nа2НРО4 рН = 12,1
Nа2НРО4 + Н2О = NаОН + NаН2РО4 рН = 8,9
При окисленні вологого фосфору поруч із Р2О5 і Р2О3 утворюється фосфорновата кислота (гексаоксодифосфорная) кислота Н4Р2О6, у якій ступінь окислення фосфору +4. У її структурі атоми фосфору пов'язані один з одним безпосередньо на відміну поліфосфорних кислот:
Н4Р2О6 – кислота середньої сили, всі її чотири атоми водню можуть бути заміщені на метал. При нагріванні її водних розчинів кислота, приєднуючи воду, розпадається:
Н4Р2О6 + Н2О = Н3РО3 + Н3РО4
Розчини її солей – гіпофосфатів – у воді цілком стійкі. З гіпофосфатів у воді добре розчиняються лише солі лужних металів.
Найменший позитивний ступінь окиснення фосфору у фосфорнуватій (діоксофосфорній) кислоті Н3РО2. Її можна отримати у вільному стані витісненням із солей - гіпофосфітів, наприклад:
(Н2РО2)2 + Н2SО4 = SО4 + 2Н3РО2
Фосфорнофатиста кислота – безбарвні кристали, добре розчинні у воді. Таким чином, у фосфорнуватій кислоті ступінь окислення фосфору +1, а його ковалентність дорівнює 5. Н3РО2 – сильна кислота. Ця кислота та її солі гіпофосфіти є найсильнішимивідновниками.
Існують інші кислоти, що містять фосфор - мононадфосфорна Н3РО5, динадфосфорную Н4Р2О8, тетраметафосфорная (НРО3)4, пирофосфорная Н4Р2О7.
З'єднання фосфору з неметалами
Фосфор і водень як простих речовин мало взаємодіють. Водневі похідні фосфору отримують непрямим шляхом, наприклад:
Са3Р2 + 6НСl = 3СаСl2 + 2РН3
Фосфін РН3 є безбарвним сильнотоксичним газом із запахом гнилої риби. Молекулу фосфіну можна як молекулу аміаку. Однак кут між зв'язками Н-Р-Н значно менший, ніж у аміаку. Це означає зменшення частки участі s-хмар у освіті гібридних зв'язків у разі фосфіну. Зв'язки фосфору з воднем менш міцні ніж зв'язки азоту з воднем. Донорні властивості у фосфіну виражені слабше, ніж у аміаку. Мала полярність молекули фосфіну, і слабка активність акцептувати протон призводять до відсутності водневих зв'язків у рідкому і твердому станах, а й з молекулами води у розчинах, і навіть до малої стійкості іона фосфонію РН4+. Найстійкіша у твердому стані сіль фосфонію – це його іодид РН4I. Водою та особливо лужними розчинами солі фосфонію енергійно розкладаються:
РН4I + КОН = РН3 + КI + Н2О
Фосфін та солі фосфонію є сильними відновниками. На повітрі фосфін згоряє до фосфорної кислоти:
РН3 + 2О2 = Н3РО4
При розкладанні фосфідів активних металів кислотами одночасно з фосфіном утворюється як домішка дифосфін Р2Н4. Дифосфін - безбарвна летюча рідина, за структурою молекул аналогічна гідразину, але фосфін не виявляє основних властивостей. На повітрі самозаймається, при зберіганні на світлі та при нагріванні розкладається. У продуктах його розпаду присутні фосфор, фосфін тааморфна речовина жовтого кольору. Цей продукт отримав назву твердого фосфористого водню і йому приписується формула Р12Н6.
З галогенами фосфор утворює три-і пентагалогеніди. Ці похідні фосфору відомі всім аналогів, але практично важливі сполуки хлору. РГ3 та РГ5 токсичні, отримують безпосередньо з простих речовин.
РГ3 – стійкі екзотермічні сполуки; РF3 – безбарвний газ, РСl3 та РВr3 – безбарвні рідини, а РI3 – червоні кристали. У твердому стані всі тригалогеніди утворюють кристали з молекулярною структурою. РГ3 та РГ5 є кислотоутворюючими сполуками:
РІ3 + 3Н2О = 3НI + Н3РО3
Відомі обидва нітриди фосфору, що відповідають три- та п'ятиковалентним станам: РN і Р2N5. В обох сполуках азот тривалентний. Обидва нітриди хімічно інертні, стійкі до дії води, кислот та лугів.
Розплавлений фосфор добре розчиняє сірку, але хімічна взаємодія настає за високої температури. З сульфідів фосфору краще вивчені Р4S3, Р4S7, Р4S10. Зазначені сульфіди можуть бути перекристалізовані у розплаві нафталіну та виділені у вигляді жовтих кристалів. При нагріванні сульфіди спалахують і згоряють з утворенням Р2О5 і SО2. Водою всі вони повільно розкладаються з виділенням сірководню та утворенням кисневих кислот фосфору.
З'єднання фосфору з металами
З активними металами фосфор утворює солеподібні фосфіди, що підкоряються правилам класичної валентності. р-метали, а також метали підгрупи цинку дають і нормальні, і аніонадлишкові фосфіди. Більшість цих сполук виявляють напівпровідникові властивості, тобто. домінуючий зв'язок у них – ковалентний. Відмінність азоту від фосфору, обумовлена розмірними та енергетичними факторами, найбільш характерно проявляєтьсяпри взаємодії цих елементів із перехідними металами. Для азоту при взаємодії з останніми основним є утворення металоподібних нітридів. Фосфор також утворює металоподібні фосфіди. Багато фосфідів, особливо з переважно ковалентним зв'язком, тугоплавки. Так, АlР плавиться при 2197 град.С, а фосфід галію має температуру плавлення 1577 град.С. Фосфіди лужних та лужноземельних металів легко розкладаються водою з виділенням фосфіну. Багато фосфідів є не тільки напівпровідниками (АlР, GаР, InР), а й феромагнетиками, наприклад СОР і Fе3Р.
Застосування фосфору та фосфоровмісних речовин
Червоний фосфор у чистому вигляді застосовують у сірниковому виробництві; у суміші з товченим склом та клеєм його наносять на бічні поверхні сірникової коробки. Червоний та білий фосфор використовують при отриманні йодистоводневої та бромистоводневої кислот. Фосфід цинку Zn3Р2 застосовують для боротьби з гризунами. Білий фосфор використовують у військовій справі для запальних бомб, а також для димоутворюючих снарядів, шашок та гранат, що дають димові завіси. Застосування радіоактивного ізотопу фосфору Р32 дозволило по-новому висвітлити поведінку фосфору в рослинах, ґрунті та добривах. Виняткова чутливість визначення радіоактивного фосфору дає можливість стежити за ходом надходження до рослин фосфатів, за їх розподілом та перетвореннями всередині рослин. Чисту фосфорну кислоту використовують у харчовій та фармацевтичній промисловості. Технічна фосфорна кислота підходить для фарбування тканин, виробництва емалей, зубних пломб, а також для виробництва фосфорних добрив.
1.Угай Я. А. Загальна та неорганічна хімія: Навч. Для студентів вузів, які навчаються за напрямом та спец. "Хімія". - М: Вищ. шк., 1997 2. Ходаков Ю. В. Неорганічнахімія. Вид. 4-те, перероб. М., "Просвіта", 1972р. 3. Неорганічна хімія за редакцією І. М. Заозерського. М: Вища. шк. 1963 р.