Фосфор: его свойства и соединения

Фосфор (P) — элемент VA группы и третьего периода. У фосфора 5 внешних электронов, в соединениях он проявляет различные степени окисления: -3, +3, +5. Фосфор может иметь и другие С.О., но в школе их не изучают 👀

ℹ️ Простое вещество фосфор может существовать в нескольких аллотропных модификациях, по количеству которых фосфор вполне может состязаться с углеродом. Наиболее известными являются белый, красный и черный фосфор.

БЕЛЫЙ ФОСФОР существует в виде молекул P₄. Это белое воскообразное и очень токсичное вещество

БЕЛЫЙ ФОСФОР является люминофором, он самовозгорается при 25 °C

Из-за своего строения белый фосфор очень реакционноспособен, а ещё он очень ядовит. Намазать собаку белым фосфором, как в  «Собаке Баскервилей» , конечно, можно, но проживет она после этого недолго. Однако к автору претензий нет, ошиблись переводчики!

При нагревании без доступа воздуха белый фосфор превращается в красный 🔴

КРАСНЫЙ ФОСФОР представляет собой неорганический полимер, в котором атомы фосфора связаны друг с другом. Это более стабильная модификация, но и менее реакционноспособная.

Красный фосфор окисляется сильными окислителями

При нагревании под высоким давлением красный фосфор превращается в чёрный ⚫

ЧЕРНЫЙ ФОСФОР по внешнему виду похож на графит, по строению это также неорганический полимер. Это наиболее термодинамически стабильная модификация. Черный фосфор химически инертен ❗

Фосфор получают из фосфата кальция при спекании его с песком и углем без доступа воздуха:

Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C → 3CaSiO₃ + 5CO + 2P (t°C)

наибольшей химической активностью обладает белый фосфор.

Его формула P₄, однако на ЕГЭ можно писать просто P

1️⃣ + металлы

3Ca + 2P → Ca₃P₂ (t°C)

Фосфиды щелочных и щелочноземельных металлов легко гидролизуются с образованием фосфина:

Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃

Ca₃P₂ + 6HCl → 3CaCl₂ + 2PH₃

2️⃣ + неметаллы

2P + 3S → P₂S₃ (t°C)

2P + 5S (изб) → P₂S₅ (t°C)

4P + 3O₂ → 2P₂O₃ (t°C)

4P + 5O₂ (изб) → 2P₂O₅ (t°C)

2P + 5F₂ → 2PF₅

2P + 3Cl₂ → 2PCl₃ (t°C)

2P + 5Cl₂ (изб) → 2PCl₅ (t°C)

2P + 3Br₂ → 2PBr₃ (t°C)

2P + 5Br₂ (изб) → 2PBr₅ (t°C)

2P + 3I₂ → 2PI₃ (t°C)

Фосфор не реагирует с водородом ❌

 3️⃣ + щёлочи

4P + 3KOH + 3H₂O → PH₃ + 3KH₂PO₂

4️⃣ + конц. кислоты-окислители

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O

5️⃣ + хлораты

6P + 5KClO₃ → 3P₂O₅ + 5KCl

Это реакция инициируется механически (можно просто стукнуть по смеси реагентов)

Эту реакцию вы проводите каждый раз, когда зажигаете обычную спичку!

Соединений у фосфора не так уж и мало, но на наше счастье свойства учить придется только у некоторых из них 🙃

🔸ОКСИД ФОСФОРА(III)

P₂O₃ — белое кристаллическое вещество, легко испаряется, имеет неприятный запах. Это кислотный оксид. При растворении в воде образует фосфористую кислоту:

P₂O₃ + 3H₂O → 2H₃PO₃

Оксид фосфора(III) получают медленным окисления фосфора при недостатке кислорода:

4P + 3O₂ → 2P₂O₃ (t°C)

🔸ОКСИД ФОСФОРА(V)

P₂O₅ — белое кристаллическое вещество. Типичный кислотный оксид, очень гигроскопичный. При растворении в воде образует фосфорную кислоту:

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

Оксид фосфора(V) получает окислением фосфора в избытке кислорода:

4P + 5O₂ (изб) → 2P₂O₅ (t°C)

Как кислотный оксид реагирует с основными оксидами и щелочами:

P₂O₅ + 3СaO → Ca₃(PO₄)₂

P₂O₅ + 6NaOH → 2Na₃PO₄ + 3H₂O (также возможно образование кислых солей)

P₂O₅ — водоотнимающий агент. Его используют для осушения веществ в эксикаторе и для получения ангидридов кислот 

🔸ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА

H₃PO₄ — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Кислота средней силы:

2H₃PO₄ + 3Сa → Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂

2H₃PO₄ + 3CaO → Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂O

Фосфорную кислоту можно получить растворением соответствующего оксида в воде:

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄