Оксид фосфора (V), Химические свойства - Фосфор и его соединения

Фосфор образует несколько оксидов. Важнейшим из них является оксид фосфора (V) P4O10 (Рис.4). Часто его формулу пишут в упрощенном виде - P2O5. В структуре этого оксида сохраняется тетраэдрическое расположение атомов фосфора.

P2+5O5 Фосфорный ангидрид (оксид фосфора (V))

Белые кристаллы, t0Пл.= 5700С, t0Кип.= 6000C, = 2,7 г/см3. Имеет несколько модификаций. В парах состоит из молекул P4H10, очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).

Получение

4P + 5O2 2P2O5

Химические свойства

Все химические свойства кислотных оксидов: реагирует с водой, основными оксидами и щелочами

1) P2O5 + H2O 2HPO3 (метафосфорная кислота)

P2O5 + 2H2O H4P2O7 (пирофосфорная кислота)

P2O5 + 3H2O 2H3PO4 (ортофосфорная кислота)

2) P2O5 + 3BaO Ba3(PO4)2

В зависимости от избытка щелочи образует средние и кислые соли:

Гидрофосфат натрия

Дигидрофосфат натрия

Благодаря исключительной гигроскопичности оксид фосфора (V) используется в лабораторной и промышленной технике в качестве осушающего и дегидратирующего средства. По своему осушающему действию он превосходит все остальные вещества. От безводной хлорной кислоты отнимает химически связанную воду с образованием ее ангидрида:

Ортофосфорная кислота. Известно несколько кислот, содержащих фосфор. Важнейшая из них -- ортофосфорная кислота Н3РО4 (Рис.5).

Безводная ортофосфорная кислота представляет собой светлые прозрачные кристаллы, при комнатной температуре расплывающиеся на воздухе. Температура плавления 42,350С. С водой фосфорная кислота образует растворы любых концентраций.

Ортофосфорной кислоте соответствует следующая структурная формула:

В лаборатории ортофосфорную кислоту Получают окислением фосфора 30%-ной азотной кислотой:

В промышленности ортофосфорную кислоту получают двумя способами: экстракционным и термическим.

1. В основе экстракционного метода лежит обработка измельченных природных фосфатов серной кислотой:

Ортофосфорная кислота затем отфильтровывается и концентрируется упариванием.

2. Термический метод состоит в восстановлении природных фосфатов до свободного фосфора с последующим его сжиганием до Р4О10 и растворением последнего в воде. Производимая по данному методу ортофосфорная кислота характеризуется более высокой чистотой и повышенной концентрацией (до 80% массовых).

Физические свойства. Ортофосфорная кислота -- твердое, бесцветное, кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Химические свойства ортофосфорной кислоты представлены в табл.2:

Таблица 2

Химические свойства ортофосфорной кислоты

Общие с другими кислотами

Специфические

1. Водный раствор кислоты изменяет окраску индикаторов. Диссоциация происходит ступенчато:

Легче всего идет диссоциация по первой Ступени и труднее всего - по третьей

    2. Реагирует с металлами, расположенными в вытеснительном ряду до водорода: 3. Реагирует с основными оксидами: 4. Реагирует с основаниями и аммиаком; если кислота взята в избытке, то образуются кислые соли:

Гидрофосфат натрия

Дигидрофосфат натрия

5. Реагирует с солями слабых кислот:

1. При нагревании постепенно превращается в метафосфорную кислоту:

Двуфосфорная

Кислота

2. При действии раствора нитрата серебра (I) появляется желтый осадок:

Желтый

Осадок

3. Ортофосфорная кислота играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений. Ее остатки входят в состав аденозинтрифосфорной кислоты АТФ.

При разложении АТФ выделяется большое количество энергии.

Ортофосфаты. Ортофосфорная кислота образует три ряда солей. Если обозначить атомы металлов буквами Me, то можно изобразить в общем виде состав ее солей (табл.3).

Таблица 3

Химические формулы ортофосфатов, содержащих металлы

Одновалентные

Двухвалентные

Трехвалентные

Ме3РО4

Ортофосфаты

Ме3(РО4)2

Ме3РО4

Ме2НРО4

Гидроортофосфаты

МеНРО4

Ме2(НРО4)3

МеН2РО4

Дигидроортофосфаты

Ме(Н2РО4)2

Ме(Н2РО4)3

Вместо одновалентного металла в состав молекул ортофосфатов может входить группа аммония: (NH4)3PO4 - ортофосфат аммония;

(NH4)2HPO4--гидроортофосфат аммония; NH4H2PO4 - дигидро-ортофосфат аммония.

Ортофосфаты и гидроортофосфаты кальция и аммония широко используют в качестве удобрений, ортофосфат и гидроортофосфат натрия -- для осаждения из воды солей кальция.

Похожие статьи




Оксид фосфора (V), Химические свойства - Фосфор и его соединения

Предыдущая | Следующая