Оксид фосфору: отримання і взаємодія

Оксид фосфору і кислоти, що виникають при його розчиненні у 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 декілька 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 сполук - 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 (+).

«Елемент життя і думки»

Видатний російський геохімік Є. 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 не зустрічаються, 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

Одержання 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 складом тривалентного оксиду відповідає формула Р₄Про₆. З'єднання повільно розчиняється у воді з утворенням фосфористої кислоти Н₃РВ₃. Вона теж є менш стійкою, ніж сполуки пятивалентного фосфору.

Назва «ангідрид фосфористої кислоти» відображає хімічна властивість - здатність оксиду при гідратації давати початок молекулам кислоти. Втрачаючи електрони, атоми Р у складі тривалентних сполук окислюються до сталого 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 (окислюванні) 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 стекляную 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 у 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 = Р₄Про_10.
Розчинення отриманого ангідриду в холодній воді відбувається з утворенням метафосфорной кислоти: Р₂Про₅ + Н₂О = 2НРО_3.
Кип'ятіння розчину призводить до появи в ньому ортофосфорної кислоти: НРО₃ + Н₂О = Н₃РВ₄.

Дисоціація кислоти йде у водному розчині ступінчасто: найлегше відривається один протон, і виникає дегідрофосфат-аніон Н₂РВ_4^-. Фосфорного ангідриду відповідає не одна тільки ортофосфорна 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 (сплавці). 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

Виробляють 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 у воді продукту горіння.

оксид натрію оксид фосфору

Фосфорні добрива

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

Фосфорні добрива - суперфосфат - отримують з гірських порід та 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.

Особистість