School

Атомни характеристики

• III период, 15. (VA) група
• $[\mathrm{Ne}]3\mathrm{s}{}^{2}3\mathrm{p}{}^3$
• най-ниска електроотрицателност сред неметалите - може само да приема електрони
• йони: $\mathrm{P}{}^{3-}$ (фосфиди)
• променлива степен на окисленке: -3, 0, +3 и +5
• сравнително висока химическа активност

Алотропни форми

а) бял фосфор

• може да се превърне в червен фосфор при нагряване на 250°С в отсъствие на кислород
• молекулна кристална решетка

• бяло, восъкоподобно вещество
• разтворим в полярни разтворители
• $T_{т}=44°C,T_{к}=280°C$
• самозапалва се при контакт с въздуха
• причинява изгаряния при допир с кожата

б) червен фосфор

• атомна кристална решетка - множество тетраедри, свързани в макромолекула
• химически инертен
• червено, прахообразно вещество
• неразтворим
• при нагряване сублимира, отделяйки $\mathrm{P}{}_4$
• запалва се при висока температура

Разпространение, приложение и получаване

а) разпространение - само под формата на съединения

• в живите организми - в костите, в мускулите, в зъбите, в нервите
• в яйца, в мляко и в зърнени култури
• минерали - $\mathrm{Ca}{}_5(\mathrm{PO}{}_4){}_3\mathrm{F}$ (флуороапатит), $\mathrm{Ca}{}_5(\mathrm{PO}{}_4){}_3\mathrm{OH}$ (хидроксиапатит)

б) получаване

• редукция на калциев фосфат с кокс в присъствие на кварц

$$2\mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2+10\mathrm{C}+6\mathrm{SiO}{}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }6\mathrm{CaSiO}{}_3+10\mathrm{CO}{}_2{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{P}{}_4{}_{(\mathrm{g})}$$

в) проложение

• производство на фосфорна киселина и фосфати
• получаване на сплави
• получаване на газирани напитки

Химични свойства - химически активен е белият фосфор

а) взаимодействие с активни метали

$$\mathrm{M}+\mathrm{P}{}_4\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }фосфиди$$

$$\mathrm{P}{}_4+\mathrm{O}{}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_3/\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_5$$

б) взаимодействие с неметали

$$\mathrm{P}{}_4+\mathrm{Cl}{}_2\to \mathrm{PCl}{}_3/\mathrm{PCl}{}_5$$

Съединения

а) фосфороводород ($\mathrm{PH}{}_3$, фосфин)

• не се получава при пряко взаимодействие
• получаване

$$\mathrm{P}{}^{3-}{}_{(\mathrm{aq})}+3\mathrm{H}{}^{+}{}_{(\mathrm{aq})}\to \mathrm{PH}{}_3{}_{(\mathrm{g})}$$

• безцветен газ с остра неприятна миризма на развалена риба
• отровен
• при нагряване се разлага
• много слабо изразени основни свойства -> фосфониеви соли (нетрайни)

б) фосфан ($\mathrm{P}{}_2\mathrm{H}{}_4$)

• самозапалва се - блъждаещи огньове

в) халогениди

• фосфорен трихлорид ($\mathrm{PCl}{}_3$) - тетраедричба структура; безцветна течност; използва се за получаване на киселините на фосфора

$$\mathrm{P}{}_4+6\mathrm{Cl}{}_2\to 4\mathrm{PCl}{}_3$$ $$\mathrm{PCl}{}_3+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{HCl}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_3$$

• фосфорен пентахлорид - твърдо, сламеножълто, кристално вещество; сублимира;

$$\mathrm{P}{}_4+10\mathrm{Cl}{}_2\to 4\mathrm{PCl}{}_5$$

$$\mathrm{PCl}{}_5+4\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 5\mathrm{HCl}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4$$

г) оксиди

• дифосфорен триоксид ($\mathrm{P}{}_4\mathrm{O}{}_6$) - бяло кристално вещество с остра миризма на чесън; димер; киселинен оксид $$\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_3+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 2\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_3$$

• дифосфорен пентаоксид ($\mathrm{P}{}_4\mathrm{O}{}_{10}$) - бяло, кристално вещество; димер; киселинен оксид; поглъща влагата

$$\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_5+3\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 2\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4$$

д) ортофосфорна киселина ($\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4$)

• безцветно, твърдо вещество
• получаване

$$\mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2+3к\cdot \mathrm{H}{}_2\mathrm{SO}{}_4\to 3\mathrm{CaSO}{}_4{}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4{}_{(\mathrm{aq})}$$ $$\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_5+3\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 2\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4$$

• средна по сила, трипротонна киселина

$$\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_4{}^{-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$ $$\mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_4{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{HPO}{}_4{}^{2-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$ $$\mathrm{HPO}{}_4{}^{2-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{PO}{}_4{}^{3-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$

• термично нестабилна - участва в междумолекулна дехидратация
• употреба - получаване на торове, производство на лекарства, газирани напитки

д) кондензирани фосфорни киселини

• дифосфорна киселина ($\mathrm{H}{}_4\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7$)

$$2\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4\stackrel{250°\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}{}_4\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$$ $$\mathrm{H}{}_4\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}{}_3\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$ $$\mathrm{H}{}_3\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}{}_2\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$ $$\mathrm{H}{}_2\mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{HP}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{3-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$ $$\mathrm{HP}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{3-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{P}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{4-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$

• трифосфорна киселина ($\mathrm{H}{}_5\mathrm{P}{}_3\mathrm{O}{}_{10}$)

$$3\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\mathrm{H}{}_5\mathrm{P}{}_3\mathrm{O}{}_{10}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$$

• метафосфорна киселина ($(\mathrm{HPO}{}_3)\mathrm{n}$)

е) фосфориста киселина ($\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_3$)

• остра миризма на чесън
• получаване

$$\mathrm{PCl}{}_3+3\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_3$$

• термично нестабилна

$$4\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_3\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\mathrm{PH}{}_3+3\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_3$$

• слаба двупротонна киселина

$$\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_3+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_3{}^{-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$ $$\mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_3{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{HPO}{}_3{}^{2-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$$

ж) хинофосфориста киселина ($\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_2$)

• монопротонна киселина
• получаване $$\mathrm{Ba}(\mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_2)\mathrm{w}$$