Fosforo- elemento del 3° periodo e gruppo VA della Tavola Periodica, numero di serie 15. Formula elettronica dell'atomo [ 10 Ne]3s 2 3p 3, stato di ossidazione stabile nei composti +V.
Scala dello stato di ossidazione del fosforo:
L'elettronegatività del fosforo (2.32) è significativamente inferiore a quella dei tipici non metalli e leggermente superiore a quella dell'idrogeno. Forma vari acidi, sali e composti binari contenenti ossigeno, presenta proprietà non metalliche (acide). La maggior parte dei fosfati sono insolubili in acqua.
In natura - tredicesimo elemento per abbondanza chimica (sesto tra i non metalli), presente solo in forma legata chimicamente. Elemento vitale.
La mancanza di fosforo nel terreno viene compensata dall'introduzione fertilizzanti fosfatici- principalmente superfosfati.
Modifiche allotropiche del fosforo
Fosforo rosso e bianco P. Sono note diverse forme allotropiche di fosforo in forma libera, le principali delle quali sono fosforo bianco R4 e fosforo rosso P.N. Nelle equazioni di reazione, le forme allotropiche sono rappresentate come P (rosso) e P (bianco).
Il fosforo rosso è costituito da molecole di polimero Pn di diverse lunghezze. Amorfo, con temperatura ambiente si trasforma lentamente in fosforo bianco. Riscaldato a 416°C sublima (quando il vapore si raffredda, il fosforo bianco si condensa). Insolubile nei solventi organici. L'attività chimica è inferiore a quella del fosforo bianco. Nell'aria si accende solo se riscaldato.
Viene utilizzato come reagente (più sicuro del fosforo bianco) nella sintesi inorganica, come riempitivo per lampade a incandescenza e come componente del lubrificante per scatole nella produzione di fiammiferi. Non velenoso.
Il fosforo bianco è costituito da molecole P4. Morbido come la cera (tagliato con un coltello). Si scioglie e bolle senza decomposizione (fondere 44,14 °C, bollire 287,3 °C, p 1,82 g/cm3). Si ossida all'aria (si illumina di verde al buio); con una massa grande è possibile l'autoaccensione. IN condizioni speciali convertito in fosforo rosso. Ben solubile in benzene, eteri, disolfuro di carbonio. Non reagisce con l'acqua, conservato sotto uno strato d'acqua. Estremamente attivo chimicamente. Presenta proprietà redox. Ripristina i metalli nobili dalle soluzioni dei loro sali.
Viene utilizzato nella produzione di H 3 P0 4 e fosforo rosso, come reagente nelle sintesi organiche, disossidante di leghe e agente incendiario. Il fosforo in fiamme dovrebbe essere spento con sabbia (ma non acqua!). Estremamente velenoso.
Equazioni delle reazioni più importanti del fosforo: 
Produzione di fosforo nell'industria
- riduzione della fosforite con coke caldo (viene aggiunta sabbia per legare il calcio):
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2 R+ 5СО (1000 °С)
Il vapore di fosforo viene raffreddato e si ottiene fosforo bianco solido.
Il fosforo rosso viene preparato dal fosforo bianco (vedi sopra); a seconda delle condizioni, il grado di polimerizzazione n (P n) può essere diverso.
Composti del fosforo
Fosfina PH 3. Composto binario, lo stato di ossidazione del fosforo è III. Gas incolore con odore sgradevole. La molecola ha la struttura di un tetraedro incompleto [: P(H) 3 ] (ibridazione sp 3). Leggermente solubile in acqua, non reagisce con essa (a differenza di NH 3). Un forte agente riducente, brucia all'aria, si ossida a HNO 3 (conc.). Allega HI. Utilizzato per la sintesi di composti organofosforici. Altamente velenoso.
Equazioni delle reazioni più importanti della fosfina:
Ottenere la fosfina laboratori:
Casp2 + 6HCl (dil.) = 3CaCl + 2 RNZ
Ossido di fosforo (V) P 2 O 5. Ossido acido. Bianco, termicamente stabile. Negli stati solido e gassoso, il dimero P 4 O 10 ha una struttura di quattro tetraedri collegati lungo tre vertici (P - O-P). A temperature molto elevate monomerizza in P 2 O 5 . Esiste anche un polimero vetroso (P 2 0 5) n, estremamente igroscopico, reagisce vigorosamente con l'acqua e gli alcali. Restaurato al fosforo bianco. Rimuove l'acqua dagli acidi contenenti ossigeno.
Viene utilizzato come agente disidratante molto efficace per l'essiccazione di solidi, liquidi e miscele di gas, come reagente nella produzione di vetri fosfatici e come catalizzatore per la polimerizzazione degli alcheni. Velenoso.
Equazioni per le reazioni più importanti dell'ossido di fosforo +5:
Ricevuta: bruciando il fosforo in eccesso di aria secca.
Acido ortofosforico H 3 P0 4. Ossacido. Sostanza bianca, igroscopica, prodotto finale dell'interazione di P 2 O 5 con l'acqua. La molecola ha la struttura di un tetraedro distorto [P(O)(OH) 3 ] (sp 3 -ibridisadico), contiene legami covalenti σ P - OH e σ, legame π P=O. Si scioglie senza decomposizione e si decompone con ulteriore riscaldamento. È altamente solubile in acqua (548 g/100 g H 2 0). Acido debole in soluzione, neutralizzato dagli alcali, non completamente dall'ammoniaca idrato. Reagisce con i metalli tipici. Partecipa alle reazioni di scambio ionico.
Una reazione qualitativa è la precipitazione di un precipitato giallo di ortofosfato d'argento (I). Utilizzato nella produzione concimi minerali, per la chiarificazione del saccarosio, come catalizzatore nella sintesi organica, componente dei rivestimenti anticorrosivi su ghisa e acciaio.
Equazioni delle reazioni più importanti dell'acido ortofosforico:
Produzione di acido fosforico nell'industria:
roccia fosfatica bollente in acido solforico:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 (concentrato) = 2 H3PO4+3CaSO4
Ortofosfato di sodio Na 3 PO 4. Oxosol. Bianco, igroscopico. Si scioglie senza decomposizione, termicamente stabile. È altamente solubile in acqua, idrolizza all'anione e crea un ambiente altamente alcalino in soluzione. Reagisce in soluzione con zinco e alluminio.
Partecipa alle reazioni di scambio ionico.
Reazione qualitativa allo ione PO 4 3-
— formazione di un precipitato giallo di ortofosfato di argento(I).
Utilizzato per eliminare la durezza “permanente”. acqua dolce, come componente detersivi e sviluppatori fotografici, un reagente nella sintesi della gomma. Equazioni delle reazioni più importanti:
Ricevuta: neutralizzazione completa di H 3 P0 4 con idrossido di sodio oppure secondo la reazione:
Sodio idrogeno fosfato Na 2 HPO 4. Sale osso acido. Bianco, si decompone senza sciogliersi se riscaldato moderatamente. È altamente solubile in acqua e idrolizza all'anione. Reagisce con H 3 P0 4 (conc.), neutralizzato dagli alcali. Partecipa alle reazioni di scambio ionico.
Reazione qualitativa allo ione HPO 4 2-— formazione di un precipitato giallo di ortofosfato d'argento (I).
Viene utilizzato come emulsionante per la condensazione del latte vaccino, componente dei pastorizzatori alimentari e dei fotocandeggianti.
Equazioni delle reazioni più importanti:
Ricevuta: neutralizzazione incompleta di H 3 P0 4 con idrossido di sodio in soluzione diluita:
2NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2H2O
Ortofosfato di sodio diidrogeno NaH 2 PO 4. Sale osso acido. Bianco, igroscopico. Se riscaldato moderatamente, si decompone senza sciogliersi. È altamente solubile in acqua, l'anione H 2 P0 4 subisce una dissociazione reversibile. Neutralizzato dagli alcali. Partecipa alle reazioni di scambio ionico.
Reazione qualitativa allo ione H 2 P0 4 - formazione di un precipitato giallo di ortofosfato d'argento (1).
Viene utilizzato nella produzione del vetro, per proteggere l'acciaio e la ghisa dalla corrosione e come addolcitore dell'acqua.
Equazioni delle reazioni più importanti:
Ricevuta: neutralizzazione incompleta di H 3 PO 4 con idrossido di sodio:
H3PO4 (conc.) + NaOH (diluito) = NaH2PO4+H2O
Ortofosfato di calcio Ca 3(PO 4)2— Oxosol. Bianco, refrattario, termicamente stabile. Insolubile in acqua. Si decompone con acidi concentrati. Ripristinato dal coke durante la fusione. Il componente principale dei minerali di fosforite (apatite, ecc.).
Viene utilizzato per ottenere il fosforo nella produzione di fertilizzanti al fosforo (superfosfati), ceramica e vetro; la polvere precipitata viene utilizzata come componente di dentifrici e stabilizzante polimerico.
Equazioni delle reazioni più importanti:
Concimi fosforici
Viene chiamata la miscela di Ca(H 2 P0 4) 2 e CaS0 4 perfosfato semplice, Ca(H 2 P0 4) 2 con una miscela di CaНР0 4 - doppio perfosfato, vengono facilmente assorbiti dalle piante durante l'alimentazione.
I fertilizzanti più preziosi sono ammofos(contengono azoto e fosforo), sono una miscela di sali dell'acido di ammonio NH 4 H 2 PO 4 e (NH 4) 2 HPO 4.
Cloruro di fosforo (V) PCI5. Connessione binaria. Bianco, volatile, termicamente instabile. La molecola ha la struttura di una bipiramide trigonale (ibridazione sp 3 d). Allo stato solido, il dimero P 2 Cl 10 con la struttura ionica PCl 4 + [PCl 6 ] - . “Fumo” nell’aria umida. Molto reattivo, completamente idrolizzato dall'acqua, reagisce con gli alcali. Restaurato al fosforo bianco. È usato come agente di cloro nella sintesi organica. Velenoso.
Equazioni delle reazioni più importanti:
Ricevuta: clorazione del fosforo.
L'acido fosforico, o più precisamente, l'acido ortofosforico ha la formula chimica H3PO4. Si tratta di cristalli incolori, molto igroscopici, altamente solubili in acqua. Quando riscaldato oltre i 200 gradi, il processo di disidratazione dell'acido ortofosforico inizia con la formazione di acido pirofosforico, secondo il seguente meccanismo: 2H3PO4 = H4P2O7 + H2O. Come si può ottenere l'acido ortofosforico? acido?
Istruzioni
Nell’industria esistono due metodi principali: termico ed estrattivo. Quando si utilizza il termico, il fosforo viene ossidato dall'ossigeno (durante la combustione) in anidride fosforica in questo modo:
4P + 5O2 = P4O10
L'anidride fosforica risultante subisce quindi idratazione, risultando in acido ortofosforico:
P4O10 + 6H2O = 4H3PO4 Utilizzando questo metodo si ottiene l'acido fosforico più puro.
Il metodo di estrazione consiste nell'isolare (estrarre) l'acido ortofosforico dalla macinazione di minerali fosfatici naturali con acido solforico concentrato. In una forma molto semplificata, questa reazione, nel caso in cui il minerale sia costituito principalmente da fosfato di calcio, può essere scritta come segue:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 2H3PO4 + 3CaSO4
L'acido solforico, essendo molto più forte, sostituisce facilmente l'acido ortofosforico debole dai suoi sali. Il solfato di calcio risultante, essendo una sostanza poco solubile, viene separato mediante filtrazione. L'acido fosforico viene purificato dalle impurità.
In laboratorio, questa sostanza può essere ottenuta facendo reagire il fosforo bianco con acido nitrico diluito. La reazione procede nel modo seguente: 3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO Il pericolo di questo metodo è che è necessario utilizzare il fosforo bianco, una sostanza estremamente tossica. Pertanto, quando lo si esegue, è necessario ricordarsi di prendere precauzioni.
Consigli utili
L'acido fosforico viene utilizzato come materia prima per la produzione di fertilizzanti minerali, come il superfosfato semplice (una miscela di Ca(H2PO4)2 e impurità non necessarie CaSO4) e doppio (Ca(H2PO4)2). Trova impiego anche nell'industria alimentare, serve per togliere la ruggine dai metalli, trova impiego nella produzione della porcellana, in alcuni tipi di sintesi, come elemento essiccante e come catalizzatore, in odontotecnica, ecc.
Tutor di chimica
Continuazione. Vedere nel n. 22/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18, 19, 21/2008;
1, 3, 10, 11/2009
LEZIONE 30
10 ° grado(primo anno di studio)
Fosforo e suoi composti
1. Posizione nella tabella di D.I. Mendeleev, struttura dell'atomo.
2. Breve storia della scoperta e origine del nome.
3. Proprietà fisiche.
4. Proprietà chimiche.
5. Essere nella natura.
6. Metodi fondamentali per ottenere
7. I più importanti composti del fosforo.
Il fosforo è nel sottogruppo principale del gruppo V del sistema periodico di D.I. Mendeleev. La sua formula elettronica è 1 S 2 2S 2 P 6 3S 2 P 3, questo R-elemento. Gli stati di ossidazione caratteristici del fosforo nei composti sono –3, +3, +5; Lo stato di ossidazione più stabile è +5. Nei composti, il fosforo può far parte sia di cationi che di anioni, ad esempio:
Il fosforo prende il nome dalla capacità del fosforo bianco di brillare al buio. La parola greca è tradotta come “portatore di luce”. Il fosforo deve questo nome al suo scopritore, l'alchimista Brand, il quale, ipnotizzato dal bagliore del fosforo bianco, giunse alla conclusione di aver ricevuto la pietra filosofale.
Il fosforo può esistere sotto forma di diverse modificazioni allotropiche, le più stabili delle quali sono il fosforo bianco, rosso e nero.
Molecola fosforo bianco (l'allotropo più attivo) ha un reticolo cristallino molecolare, ai cui nodi sono presenti molecole tetraatomiche P 4 di struttura tetraedrica.
Il fosforo bianco è morbido, come la cera, si scioglie e bolle senza decomposizione e ha un odore agliaceo. Nell'aria, il fosforo bianco si ossida rapidamente (si illumina colore verdastro), è possibile l'autoaccensione del fosforo bianco fine. Insolubile in acqua (conservato sotto uno strato d'acqua), ma solubile in solventi organici. Tossico (anche a piccole dosi, MPC = 0,03 mg/m3). Ha un'attività chimica molto elevata. Se riscaldato senza accesso all'aria a 250–300 ° C, si trasforma in fosforo rosso.
Fosforo rosso – è un polimero inorganico; macromolecole P N può avere sia una struttura ciclica che aciclica. Le sue proprietà sono nettamente diverse dal fosforo bianco: non è tossico, non si illumina al buio, non si dissolve nel disolfuro di carbonio e in altri solventi organici e non ha un'elevata attività chimica. A temperatura ambiente si trasforma lentamente in fosforo bianco; riscaldato a 200°C sotto pressione si trasforma in fosforo nero.
Fosforo nero sembra grafite. Nella struttura, è un polimero inorganico, le cui molecole hanno una struttura a strati. Semiconduttore. Non velenoso. L'attività chimica è significativamente inferiore a quella del fosforo bianco. Stabile in aria. Una volta riscaldato, si trasforma in fosforo rosso.
Proprietà chimiche
Il più attivo chimicamente è il fosforo bianco (ma in pratica preferiscono lavorare con il fosforo rosso). Può mostrare le proprietà sia di un agente ossidante che di un agente riducente nelle reazioni, ad esempio:
4P+3O2 2P2O3,
4P+5O2 2P2O5.
Metalli (+/–)*:
3Ca+2PCa3P2,
3Na+PNa3P,
La reazione Cu+P non avviene.
Non metalli (+):
2P + 3I 2PI 3,
6P+5N2 2P2N5 .
Ossidi basici (–).
Ossidi acidi (–).
Alcali (+):
Acidi (non agenti ossidanti) (–).
Acidi ossidanti (+):
3P (cr.) + 5HNO 3 (dil.) + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO,
P (rosso) + 5HNO 3 (conc.) H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O,
2P (cr.) + H 2 SO 4 (conc.) 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O.
Sali (–)**.
In natura, il fosforo si presenta sotto forma di composti (sali), i più importanti dei quali sono fosforite (Ca 3 (PO 4) 2), clorapatite (Ca 3 (PO 4) 2 CaCl 2) e fluorapatite (Ca 3 ( PO 4) 2 CaF 2). Il fosfato di calcio si trova nelle ossa di tutti i vertebrati, causandone la forza.
Il fosforo si ottiene nei forni elettrici fondendo fosfato di calcio, sabbia e carbone senza accesso all'aria:
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C2P + 5CO + 3CaSiO3.
I più importanti composti del fosforo comprendono: fosfina, ossido di fosforo (III), ossido di fosforo (V), acidi fosforici.
F o f i n
Questo composto idrogeno del fosforo, un gas incolore con un odore di pesce e aglio, è altamente velenoso. Scarsamente solubile in acqua, ma altamente solubile nei solventi organici. Molto meno stabile dell'ammoniaca, ma è un agente riducente più forte. Non ha alcun significato pratico.
Per ottenere la fosfina solitamente non viene utilizzata una reazione di sintesi diretta da sostanze semplici; Il metodo più comune per produrre fosfina è l'idrolisi dei fosfuri:
Ca3P2 + 6HOH = 3Ca(OH)2 + 2PH3.
Inoltre, la fosfina può essere ottenuta mediante una reazione di sproporzione tra fosforo e soluzioni alcaline:
4P+3KOH+3H2OPH3+KPO2H2,
o da sali di fosfonio:
PH 4 I PH 3 + HI,
PH 4 I + NaOH PH 3 + NaI + H 2 O.
Si consiglia di considerare le proprietà chimiche della fosfina da due lati.
Proprietà acido-base. La fosfina forma un idrato instabile con l'acqua, esibendo proprietà basiche molto deboli:
PH 3 + H 2 O PH 3 H 2 O (PH 4 OH),
PH 3 + HCl PH 4 Cl,
2PH3 + H2SO4 (PH4)2SO4.
Proprietà redox. La fosfina è un forte agente riducente:
2PH 3 + 4O 2 P 2 O 5 + 3H 2 O,
PH 3 + 8AgNO 3 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 8Ag + 8HNO 3.
O s i d ph o r a (III)
Ossido P 2 O 3 (formula vera - P 4 O 6) è una sostanza cristallina bianca, un tipico ossido acido. Quando reagisce con l'acqua al freddo, forma acido fosforoso (media forza):
P2O3 + 3H2O = 2H3PO3
Poiché l'acido fosforoso è dibasico, quando il triossido di fosforo reagisce con gli alcali, si formano due tipi di sali: idrofosfiti e diidrofosfiti.
Per esempio:
P2O3 + 4NaOH = 2Na2HPO3 + H2O,
P2O3 + 2NaOH + H2O = 2NaH2PO3.
Il biossido di fosforo P 2 O 3 viene ossidato dall'ossigeno atmosferico in pentossido:
P2O3 + O2 P2O5 .
Il triossido di fosforo e l'acido fosforoso sono agenti riducenti abbastanza forti. L'ossido di fosforo (III) si ottiene dalla lenta ossidazione del fosforo in assenza di ossigeno:
4P + 3O2 2P2O3 .
Ossidi di fosforo(V) e acidi fosforici
Anidride fosforica P 2 O 5 (formula vera – P 4 O 10) è una sostanza cristallina igroscopica bianca. Negli stati solido e gassoso la molecola esiste sotto forma di dimero; ad alte temperature monomerizza. Tipico ossido acido. Si dissolve molto bene in acqua, formando numerosi acidi fosforici:
metafosforico:
P2O5 + H2O = 2HPO3
pirofosforico (difosforico):
P2O5 + 2H2O = H4 P2O7
ortofosforico (fosforico):
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
L'anidride fosforica presenta tutte le proprietà caratteristiche degli ossidi acidi, ad esempio:
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4,
P2O5 + 3CaO2Ca3 (PO4)2;
possono formare tre tipi di sali:
Le proprietà ossidanti non sono tipiche per questo, perché Lo stato di ossidazione +5 è molto stabile per il fosforo. L'anidride fosforica si ottiene bruciando il fosforo in una quantità sufficiente di ossigeno:
4P+5O2 2P2O5 .
Acido ortofosforico H 3 PO 4 è una sostanza cristallina incolore, molto solubile in acqua, igroscopica. È un acido triprotico di media forza; non ha proprietà ossidanti pronunciate. Rivela tutto Proprietà chimiche, caratteristico degli acidi, forma tre tipi di sali (fosfati, idrogenofosfati e diidrogenofosfati):
2H 3 PO 4 + 3Ca = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2,
H3PO4+Cu,
2H 3 PO 4 + 3CaO = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O,
2H3PO4 + K2CO3 = 2KH2PO4 + CO2 + H2O.
Nell'industria, l'acido fosforico si ottiene mediante estrazione:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 2H3PO4 + 3CaSO4,
e anche con il metodo termico:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C 3СaSiO 3 + 2P + 5CO,
4P + 5O 2 2P 2 O 5,
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
I metodi di laboratorio per ottenere l'acido ortofosforico includono l'effetto dell'acido nitrico diluito sul fosforo:
3P (cr.) + 5HNO 3 (dil.) + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO,
interazione dell'acido metafosforico con l'acqua quando riscaldato:
HPO 3 + H 2 O H 3 PO 4 .
Nel corpo umano, l'acido ortofosforico si forma durante l'idrolisi dell'acido adenosinotrifosforico (ATP):
ATP ADP + H3PO4.
Reazione qualitativa allo ione fosfatoè una reazione con un catione argento; si forma un precipitato colore giallo, insolubile in mezzi leggermente acidi:
3Ag + + = Ag 3 PO 4,
3AgNO3 + K3PO4 = Ag3PO4 + 3KNO3.
Oltre ai suddetti acidi fosforici (contenenti fosforo nello stato di ossidazione +5), molti altri acidi contenenti ossigeno sono noti per il fosforo. Ecco alcuni dei rappresentanti più importanti.
Fosforo(HPO 2 H 2) è un acido monobasico di media forza. Il suo secondo nome è fosfina:
I sali di questo acido sono chiamati ipofosfiti o fosfiti, ad esempio KPO 2 H 2.
Fosforo(H 3 PO 3) è un acido dibasico di media forza, leggermente più debole dell'ipofosforo. Ha anche un secondo nome – fosfonico:
I suoi sali sono chiamati fosfiti, o fosfonati, ad esempio K 2 PO 3 H.
Difosforico (pirofosforico)(H 4 P 2 O 7) - un acido tetrabasico di media forza, leggermente più forte dell'acido fosforico:
I sali sono difosfati, ad esempio K 4 P 2 O 7.
Test sul tema “Fosforo e suoi composti”
1. Eliminare l'elemento “extra” da quelli elencati secondo il principio della possibilità di formare modifiche allotropiche:
a) ossigeno; b) azoto;
c) fosforo; d) zolfo.
2. Quando reagiscono 42,6 g di anidride fosforica e 400 g di soluzione di idrossido di sodio al 15%, si forma quanto segue:
a) fosfato di sodio;
b) sodio idrogeno fosfato;
c) una miscela di fosfato e sodio idrogeno fosfato;
d) una miscela di sodio idrogeno e diidrogeno fosfato.
3. La somma dei coefficienti nell'equazione per la dissociazione elettrolitica del fosfato di potassio è pari a:
a) 5; b) 3; alle 4; d)8.
4. Numero di elettroni nel livello esterno di un atomo di fosforo:
a) 2; b) 3; alle 5; d) 15.
5. Il fosforo ottenuto da 33 g di fosfato di calcio tecnico è stato bruciato in ossigeno. L'ossido di fosforo(V) risultante ha reagito con 200 mi di una soluzione di idrossido di sodio al 10% (densità 1,2 g/ml) per formare un sale medio. La massa delle impurità in un campione tecnico di fosfato di calcio (in g) è:
a) 3,5; b) 1,5; alle 2; d) 4.8.
6. Numero di legami -in una molecola di acido pirofosforico:
a) 2; b) 12; c) 14; d) 10.
7. Il numero di atomi di idrogeno contenuti in 4,48 litri (n.s.) di fosfina è:
a) 1,2 10 23; b) 0,6 10 23;
c) 6,02 10 23; d) 3,6 10 23 .
8. Ad una temperatura di 30 °C una determinata reazione avviene in 15 s, mentre a 0 °C in 2 minuti. Coefficiente di Van't Hoff per questa reazione:
a) 2.4; b) 2; c) 1,8; d) 3.
9. L'acido fosforico può reagire con le seguenti sostanze:
a) ossido di rame(II); b) idrossido di potassio;
c) acido nitrico; d) zinco.
10. La somma dei coefficienti nella reazione tra fosforo e sale di Berthollet è pari a:
a) 9; b) 6; c)19; d) tale reazione è impossibile.
Chiave per il test
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| B | V | UN | V | V | B | G | B | a, b, d | V |
Compiti ed esercizi sul fosforo e i suoi composti
Catena di trasformazioni:
1. Fosforo -> anidride fosforica -> acido ortofosforico -> fosfato di calcio ® acido fosforico.
2. Fosfato di calcio -> fosforo -> fosfuro di calcio -> fosfina -> anidride fosforica -> acido fosforico -> fosfato monobasico di calcio.
3. Fosfato di calcio -> A -> B -> C -> D -> E -> fosfato di calcio. Tutte le sostanze contengono fosforo, nello schema sono presenti tre ORP di seguito.
4. Fosforo -> anidride fosforica -> fosfato di calcio -> fosforo -> fosfina -> acido fosforico -> fosfato monobasico di calcio.
5. Fosfuro di calcio (+ soluzione salina acidi) -> A (+ ossigeno) -> B (+ idrossido di sodio, carenza) -> C (+ idrossido di sodio, eccesso) -> D (+ idrossido di calcio) -> E.
| Livello A |
1. Con combustione completa di 6,8 g della sostanza si ottengono 14,2 g di anidride fosforica e 5,4 g di acqua. Ai prodotti di reazione risultanti sono stati aggiunti 37 ml di una soluzione di idrossido di sodio al 32% (densità 1,35 g/ml). Stabilire la formula della sostanza di partenza e determinare la concentrazione della soluzione risultante.
Soluzione
Equazione di reazione:
(P2O5) = 0,1 mol, (H2O) = 0,3 mol.
(P) = 0,2 moli, (H) = 0,6 moli.
m(P) = 6,2 g, M(H) = 0,6 g.
M= 6,8 g.
(P): (H) = 0,2: 0,6 = 1: 3.
Pertanto, la formula della sostanza di partenza è PH 3 e l'equazione di reazione è:
quindi si forma l'acido fosforico:
(H3PO4) = 2(P2O5) = 0,2 mol.
L'acido fosforico può reagire con gli alcali come segue:
Determiniamo la quantità di sostanza NaOH in base alle condizioni del problema:
(H 3 PO 4) : (NaOH) = 0,2: 0,4 = 1: 2,
Pertanto si verifica la reazione 2.
(Na2HPO4) = (H3PO4) = 0,2 mol;
M(Na2HPO4) = M(Na 2 HPO 4) (Na 2 HPO 4) = 142 0,2 = 28,4 g;
M(r-ra) = M(P2O5)+ M(H2O) + M(soluzione di NaOH) = 14,2 + 5,4 + 37 1,35 = 69,55 g.
(Na2HPO4) = M(Na2HPO4)/ M(r-ra) = 28,4/69,55 = 0,4083, o 40,83%.
Risposta. pH3; (Na2HPO4) = 40,83%.
2. Con l'elettrolisi completa di 1 kg di soluzione di solfato di ferro (II), al catodo sono stati rilasciati 56 g di metallo. Quale massa di fosforo può reagire con la sostanza rilasciata all'anodo, e quale sarà la composizione del sale se il prodotto di reazione risultante viene sciolto in 87,24 ml di una soluzione di idrossido di sodio al 28% (densità della soluzione 1,31 g/ml)?
Risposta. 12,4 g di fosforo; sodio idrogeno fosfato.
3. In acqua vengono sciolti 20 g di una miscela costituita da solfato di bario, fosfato di calcio, carbonato di calcio e fosfato di sodio. La massa della parte insolubile era di 18 g. Quando agiva su di essa l'acido cloridrico si liberavano 2,24 litri di gas (n.s.) e la massa del residuo insolubile era di 3 g. Determinare la composizione della miscela iniziale di sali in massa.
Risposta. Na3PO4 – 2 g; BaCO3 – 3 g;
CaCO3 – 10 g; Ca3(PO4) 3 – 5 g.
4. Quanti kg di fosforo si possono ottenere da 1 tonnellata di fosforite contenente il 40% di impurità? Qual è il volume in condizioni standard? ci vorrà la fosfina ottenuta da questo fosforo?
Risposta. 120 kg P; 86,7 m3PH3.
5. 40 g di un minerale contenente il 77,5% di fosfato di calcio furono mescolati con sabbia e carbone in eccesso e riscaldati senza aria in un forno elettrico. La sostanza semplice risultante è stata sciolta in 140 g di acido nitrico al 90%. Determina la massa di idrossido di sodio necessaria per neutralizzare completamente il prodotto di ossidazione di una sostanza semplice.
Risposta. 24 g di NaOH.
| Livello B |
1. Per neutralizzare completamente la soluzione ottenuta per idrolisi di 1,23 g di un alogenuro di fosforo erano necessari 35 ml di una soluzione 2M di idrossido di potassio. Determinare la formula dell'alogenuro.
Risposta. Trifluoruro di fosforo.
2. Un campione di etanolo anidro contenente lo 0,5% di ossido di fosforo (V) come impurità è stato bruciato in una quantità sufficiente di ossigeno. I gas risultanti furono separati e la soluzione risultante fu riscaldata fino all'arresto dello sviluppo di gas, dopo di che fu aggiunta ad essa una soluzione allo 0,5% di idrossido di potassio in uguale peso. Determinare le frazioni di massa delle sostanze nella soluzione risultante.
Risposta. K2HPO4 – 0,261%;
KH2PO4 – 0,204%.
3. A 2 g di una miscela di idrogeno fosfato e potassio diidrogeno fosfato, in cui la frazione in massa di fosforo è del 20%, sono stati aggiunti 20 g di una soluzione al 2% di acido fosforico. Calcolare le frazioni di massa delle sostanze nella soluzione risultante.
Risposta. KH2PO4 – 9,03%;
K2 HPO4 (restante) – 1,87%.
4. Quando una miscela di idruro di metallo alcalino e fosfuro con frazioni di massa uguale veniva trattata con acqua, si formava una miscela di gas con una densità di azoto di 0,2926. Determina quale metallo era incluso nei composti.
Risposta. Sodio.
5. Si calcinarono 50 g di una miscela di fosfato di calcio e carbonati di calcio e ammonio, ottenendo 25,2 g di un residuo solido, al quale fu aggiunta acqua, quindi l'eccesso fu fatto passare attraverso diossido di carbonio. La massa del residuo non disciolto era di 14 g Determinare la massa di carbonato di ammonio nella miscela originale.
Soluzione
Quando la miscela viene calcinata, si verificano i seguenti processi:
1) Ca3(PO4)2;
2) 
3) (NH4) 2CO3 2NH3 + CO2 + H2O.
Il residuo solido contiene Ca 3 (PO 4) 2 e CaO.
Dopo aver aggiunto l'acqua:
4) Ca3(PO4)2 + H2O;
5) CaO + H2O = Ca(OH)2.
Dopo aver superato l'anidride carbonica:
6) Ca(OH)2 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2.
Il residuo non disciolto è Ca 3 (PO 4) 2, quindi, M(Ca3(PO4)2) = 14 g.
Trovare la massa di CaO:
M(CaO) = 25,2 – 14 = 11,2 g.
(CaO) = 11,2/56 = 0,2 mol,
(CaCO3) = (CaO) = 0,2 mol,
M(CaCO3) = 0,2 100 = 20 g.
M(NH4)2CO3= M(miscele) – M(Ca3(PO4)2) – M(CaCO3) = 50 – 14 – 20 = 16 g.
Risposta. M(NH4) 2CO3 = 16 g.
COMPITI QUALITATIVI
1. Solido, bianco, altamente solubile in acqua, il composto A è un acido. Quando l'ossido B viene aggiunto ad una soluzione acquosa A, si forma un composto bianco, insolubile in acqua C. Come risultato della calcinazione a alta temperatura La sostanza C in presenza di sabbia e carbone forma una sostanza semplice che fa parte di A. Individua le sostanze, scrivi le equazioni di reazione.
Risposta. Sostanze: A – H 2 PO 4, B – CaO,
C – Ca3 (PO4) 2.
2. Una miscela di due solidi rossi (A) e bianco(B) si accende con basso attrito. La reazione produce due solidi bianchi, uno dei quali (C) si dissolve in acqua per formare una soluzione acida. Se si aggiunge ossido di calcio alla sostanza C, si forma un composto bianco insolubile in acqua. Identificare le sostanze, scrivere le equazioni di reazione.
Risposta. Sostanze: A – P (cr.), B – KClO 3,
C – P 2 O 5 .
3. Il composto bianco insolubile in acqua A, a seguito della calcinazione ad alte temperature con carbone e sabbia in assenza di ossigeno, forma una sostanza semplice B, che esiste in diverse modifiche allotropiche. Quando la sostanza B viene bruciata, si forma il composto C, che si dissolve in acqua per formare l'acido E, che può formare tre tipi di sali. Identificare le sostanze, scrivere le equazioni di reazione.
Risposta. Sostanze: A – Ca 3 (PO 4) 2, B – P,
C – P 2 O 5, E – H 3 PO 4.
* Il segno +/– significa che questa reazione non avviene con tutti i reagenti o in condizioni specifiche.
** Interessante è la reazione di ossido-riduzione (ORR) che si verifica quando si accendono i fiammiferi:
Continua
L'acido fosforico si ottiene dal fosfato:
Può essere ottenuto mediante idrolisi del pentacloruro di fosforo:
Oppure interagendo con l'ossido di fosforo (V) dell'acqua ottenuto bruciando il fosforo in ossigeno:
La reazione con l'acqua è molto violenta, quindi l'ossido di fosforo (V) viene trattato con una soluzione concentrata di acido ortofosforico riscaldata a 200 °C.
L'acido ortofosforico fuso e le sue soluzioni concentrate hanno un'elevata viscosità, dovuta alla formazione di legami idrogeno intermolecolari.
Acido ortofosforico in soluzioni acquose molto più debole degli acidi solforico e nitrico. È un acido tribasico. La dissociazione elettrolitica dell'acido, come altri acidi polibasici, avviene in fasi:
H3PO4 H+ + H2PO4- (I stadio)
H2PO4- H+ + NPO42- (II stadio)
NPO42- N+ + PO43- (III stadio)
H3PO4 3H+ + PO43- (Uranio totale)
caratteristiche generali elementi p VIA sottogruppo. La struttura degli atomi. Caratteristiche della struttura dell'atomo di ossigeno. Prevalenza e forme di presenza in natura. Stati di valenza e di ossidazione nei composti. Ricevuta. Idruri di composizione H2E. La struttura delle molecole. Stabilità termica. Proprietà fisiche e chimiche. Ricevuta. Proprietà riducenti e acide.
Gli elementi del gruppo VI del sottogruppo principale includono: ossigeno, zolfo, selenio, tellurio e polonio (radioattivo). La tabella seguente riassume i dati sulla struttura elettronica degli atomi di questi elementi e sui punti di fusione e di ebollizione (oC)
2s22p4 3s23p4 4s24p4 5s25p4
218.8 119.3 217 449.8
183 444.6 685 990
Caratteristiche generali. Il sottogruppo dell'ossigeno comprende cinque elementi: ossigeno, zolfo, selenio, tellurio e polonio (un metallo radioattivo). Questi sono elementi p del gruppo VI tavola periodica di D.I. Mendeleev. Hanno un nome di gruppo – calcogeni, che significa “formare minerali”.
Gli atomi di calcogeno hanno la stessa struttura del livello di energia esterna - ns 2 nр 4. Questo spiega la somiglianza delle loro proprietà chimiche. Tutti i calcogeni nei composti con idrogeno e metalli mostrano uno stato di ossidazione pari a -2 e nei composti con ossigeno e altri non metalli attivi - solitamente +4 e +6. Per l'ossigeno, come per il fluoro, lo stato di ossidazione pari al numero del gruppo non è tipico. Presenta uno stato di ossidazione solitamente -2 e in combinazione con fluoro +2. Tali valori degli stati di ossidazione derivano dalla struttura elettronica dei calcogeni.
All'atomo di ossigeno Ci sono due elettroni spaiati nel sottolivello 2p. I suoi elettroni non possono essere separati perché non esiste un sottolivello d sul livello esterno (secondo), cioè non ci sono orbitali liberi. Pertanto, la valenza dell'ossigeno è sempre uguale a due e lo stato di ossidazione è -2 e +2 (ad esempio, in H 2 O e ОF 2). Gli stessi sono gli stati di valenza e di ossidazione dell'atomo di zolfo in uno stato non eccitato. Quando passa a uno stato eccitato (che si verifica quando viene fornita energia, ad esempio durante il riscaldamento), l'atomo di zolfo separa prima i suoi elettroni 3p e poi 3s (mostrati dalle frecce). Il numero di elettroni spaiati e, di conseguenza, la valenza nel primo caso è quattro (ad esempio in SO 2) e nel secondo - sei (ad esempio in SO 3). Ovviamente, anche le valenze 2, 4, 6 sono caratteristiche degli analoghi dello zolfo: selenio, tellurio e polonio, e i loro stati di ossidazione possono essere pari a -2, +2, +4 e +6.
I composti dell'idrogeno degli elementi del sottogruppo dell'ossigeno corrispondono alla formula H 2 R (R è il simbolo dell'elemento): H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te. Si chiamano calcoidrogeni. Quando si sciolgono in acqua si formano acidi. La forza di questi acidi aumenta con l'aumentare del numero atomico dell'elemento, il che si spiega con una diminuzione dell'energia di legame nella serie di composti H 2 R. L'acqua, che si dissocia negli ioni H + e OH -, è un elettrolita anfotero.
L'acido ortofosforico (a volte chiamato fosforico) è un acido di origine inorganica, di media potenza. Ha una formula chimica semplice ed è indicato come H3PO4.
Soggetto a condizioni tipiche e temperature ottimali lo stoccaggio ha l'aspetto di cristalli igroscopici puliti senza colore. Nei casi in cui la temperatura sale a livelli compresi tra +42 e +213 gradi Celsius, la sostanza menzionata viene convertita in acido pirofosforico con una formula chimica simile: H4P2O7.
Molto spesso, l'acido fosforico è una soluzione a base acquosa per circa l'85%, inodore e con un aspetto moderatamente denso, simile a uno sciroppo. Oltre all'acqua, l'acido menzionato si dissolve bene anche nell'alcool e in altri comuni solventi.
Come ottenere l'acido ortofosforico
Per ottenere il composto chimico menzionato non è necessario disporre di molto tempo o denaro. Come l'acido citrico, l'acido ortofosforico è ora molto richiesto e viene prodotto in enormi quantità. Oggi gli esperti conoscono tre metodi corretti per estrarre l'acido ortofosforico:
1. Idrolisi del pentacloruro di fosforo;
2. Preparazione da fosfato (metodo di estrazione);
3. Miscelando ossido di fosforo (V) con acqua ordinaria, ottenuta bruciando il fosforo in ossigeno (metodo termico).
Poiché la reazione con l'acqua è molto vigorosa, l'ossido di fosforo (V) viene trattato con una soluzione concentrata di acido ortofosforico riscaldata a 200 gradi Celsius.
Una piccola quantità della sostanza può essere facilmente ottenuta in condizioni di laboratorio mediante l'ossidazione del fosforo. Ma per produrre un composto del genere su scala industriale seria, non si può fare a meno dell'estrazione e dei metodi termici.
L'acido fosforico in diversi ambiti della vita umana: dove viene utilizzato
L'ambito di applicazione dell'acido fosforico oggi è molto interessante e diversificato. Sì, menzionato Sostanza chimicaè indispensabile in vari settori, compreso quello alimentare.
L'acido ortofosforico ha proprietà acide appena pronunciate e reagisce facilmente con sali di acidi debolmente attivi, tutti i tipi di metalli, ossidi basici, basi e ammoniaca. Un prezzo accessibile ha reso l'acido ortofosforico richiesto in aree completamente diverse.
Agricoltura e allevamento
Il composto è un additivo molto comune per la produzione dei popolari fertilizzanti fosforici o combinati: sali di ammonio, calcio, sodio, manganese. Secondo le statistiche, circa il 90% del minerale contenente fosforo viene utilizzato per la produzione di fertilizzanti. Il fosforo è importante per le piante durante la formazione di semi e frutti. Allo stesso tempo, i paesi produttori di tali fertilizzanti sono gli Stati Uniti d'America, la Russia e il Marocco, mentre i paesi consumatori sono quasi tutti i paesi dell'Africa, dell'Asia e dell'Unione Europea.
Negli allevamenti, i veterinari consigliano spesso di nutrire gli animali con una soluzione di acido fosforico per prevenire la formazione di calcoli renali e biliari e aumentare il livello di acidità di stomaco.
Industria alimentare
Di particolare interesse è l'uso elementi chimici, compreso l'acido fosforico nell'industria alimentare. Pertanto, in quest'area, l'acido ortofosforico agisce come regolatore di acidità ed è denominato E338. È un eccellente antiossidante, preserva il colore e prolunga la durata di conservazione di varie bevande e alimenti.
In particolare, l'additivo E338 viene spesso aggiunto a prodotti così apprezzati dalla popolazione: varie salsicce, formaggi fusi, lievito, prodotti da forno e dolciumi, latte e alimenti per l'infanzia, bevande gassate zuccherate e così via.
La bevanda più popolare che contiene acido fosforico è la Coca-Cola. Come sai, una bevanda del genere può persino purificare superfici metalliche dalla ruggine. Allo stesso tempo, la concentrazione di acido in questa bevanda non è così elevata da danneggiare seriamente lo stomaco umano se consumata in piccole quantità.
Produzione di prodotti chimici domestici e materiali da costruzione
Grazie all'uso attivo dell'acido fosforico e alla sua disponibilità, i produttori stanno immettendo sul mercato materiali da costruzione resistenti al fuoco. pitture e vernici, tra cui: vernici, smalti, impregnanti, lastre di legno e altri materiali per la costruzione e la riparazione. L'acido fosforico è indispensabile anche per la produzione dei fiammiferi.
Le soluzioni di acido ortofosforico vengono utilizzate attivamente dagli artigiani nelle aziende produttrici di lavorazione del legno. Grazie all'impregnazione del legno con questa sostanza, il legno diventa resistente al fuoco.
I sali di acido fosforico ammorbidiscono perfettamente l'acqua clorata, sono contenuti in molti prodotti prodotti chimici domestici. Ad esempio questo detersivi in polvere e gel, detersivi per piatti, liquidi per rimuovere ruggine e grasso dalle superfici, ecc.
Biologia molecolare
Utilizzato da specialisti per condurre vari esperimenti e ricerche.
Medicinale
È interessante notare che in medicina l'acido ortofosforico è un componente carbone attivo. Da molti anni viene utilizzato attivamente anche in odontoiatria - per le otturazioni. Questo composto è presente in piccole quantità nei dentifrici e negli sbiancanti per i denti.
Poche persone si rendono conto che l'acido fosforico è anche un elemento dei materiali impermeabili e antivento. capispalla, in particolare - tute da sci.
L'acido fosforico è dannoso per l'uomo?
Ricorda che tutto va bene con moderazione. L'acido fosforico è considerato un composto chimico relativamente sicuro se si osservano i suoi standard di consumo. Il consumo eccessivo di acido fosforico attraverso il cibo può portare a sentirsi poco bene, avversione al cibo, perdita di peso, ossa fragili. Pertanto, è meglio evitare il consumo eccessivo di alimenti con additivo alimentare E338.
Se l'acido sotto forma di soluzione concentrata viene a contatto con la pelle e le mucose di una persona, sono possibili ustioni. Inoltre, alcuni dentisti hanno notato che l’acido fosforico danneggia lo strato superiore dello smalto dei denti se usato frequentemente per cure dentistiche.
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