Фосфор

На уроке будет рассматриваться тема «Фосфор». При изучении этой темы вы узнаете электронное строение атома фосфора и характерные степени окисления, аллотропные модификации фосфора и их свойства, фосфины, фосфорную кислоту и ее соли – фосфаты. Вы получите сведения об истории получения фосфора, тех опытах, которые проделывали алхимики с этим веществом.

Тема: Основные металлы и неметаллы

Урок: Фосфор

1. Аллотропные модификации фосфора

Химический элемент фосфор расположен в третьем периоде 5 группы, главной подгруппы. Электронная конфигурация атома фосфора – 1s22s22p63s23p3. В отличие от азота, на валентном слое атома фосфора есть 3d-орбиталь. Рис. 1. В результате чего один из 3s-электронов может переходить на вакантную 3d-орбиталь. В таком случае у фосфора будет 5 неспаренных электронов, и тогда он может становиться пятивалентным. В своих соединениях фосфор проявляет несколько степеней окисления от -3 до +5. Рис. 2.

Рис. 1.

Фосфор – простое вещество

Фосфор может существовать в нескольких аллотропных модификациях: белый фосфор, красный, черный и металлический фосфор. В обычных условиях существуют первые три, а при сверхвысоких давлениях существует и металлический фосфор. Все эти аллотропные модификации различаются по цвету, плотности и другим характеристикам.

Рис. 2.

Рис. 3.

Белый фосфор состоит из тетраэдрических молекул Р4.Рис. 3. Связь – ковалентная неполярная, одинарная. Но так как это напряженная структура, эти связи легко разрываются. Этим объясняется высокая химическая активность белого фосфора, а также его склонность при нагревании или хранении переходить в более стабильные полимерные модификации. При обычных условиях – это твердое вещество, легкоплавкое и летучее. Нерастворим в воде. Белый фосфор хранят под слоем воды. Но он хорошо растворим в неполярных органических растворителях: сероуглерод, бензол и др. Белый фосфор окисляется кислородом. Выделяющаяся при этом энергия выделяется не в форме тепла, а виде света, за счёт чего белый фосфор и способен светиться. Рис. 4. Светится он только на поверхности и при окислении кислородом, т. е. фосфор, находящийся под слоем воды, светиться не будет. Белый фосфор – это очень ядовитое вещество. Летальная дозировка белого фосфора для взрослого человека – это 0,05–0,01 г. Большинство боевых отравляющих веществ, таких как зарин, зоман – это соединения фосфора.

РИс. 4.

Красный фосфор (Рис. 4) образован полимерными молекулами различной длины. Молекулы состоят из пирамидально связанных атомов фосфора. При обычных условиях – это твердое аморфное вещество красного цвета, способное возгоняться при нагревании. При конденсации паров красного фосфора, образуется белый фосфор. Красный фосфор нерастворим в подавляющем большинстве растворителей.

       

Рис. 5.

Чёрный фосфор (Рис. 5) – это вещество немолекулярного строения. Его кристаллическая решетка – атомно слоистая с характерным для фосфора пирамидальным расположением связей. Это твердое вещество, напоминающее графит, с высокой температурой плавления. Он способен проводить электрический ток.

2. Химические свойства фосфора и его водородного соединения

Химические свойства фосфора

1. Взаимодействие с металлами

3Ca +2 P (красн) Ca3P2 (фосфид кальция)

2. Взаимодействие с неметаллами

4P+5O2 =2P2O5

4P+3O2 =2P2O3

2P+ 5S P2S5

4P+ 3Cl2 =2P2Cl3

3. Фосфор – восстановитель

5KClO3 +6P = 5KCl + 3P2O5

Получение фосфора

Сырьем для получения фосфора являются фосфориты или апатиты.

2Ca3(PO4)2 + 10C+ 6SiO2CaSiO3 +10 CO&