Фосфор и его соединения

Общие сведения о фосфоре

• Химический символ: P
• Порядковый номер: 15
• Атомная масса: 31
• Положение в ПСХЭ: 15 группа (V группа), главная подгруппа.
• Электронная конфигурация: $1s^2$ $2s^2$ $2p^6$ $3s^2$ $3p^3$
• Степени окисления: –3, +3, +5 (основные), 0.

Аллотропия фосфора

1. Белый фосфор ($P_4$)

• Мягкий, воскообразный, ядовитый.
• Светится в темноте, самовоспламеняется на воздухе.
• Очень реакционноспособен.

2. Красный фосфор

• Порошкообразный, менее активный, безопаснее.
• Применяется в спичках, пиротехнике.

3. Чёрный фосфор

• Наименее активный, похож на графит.

Химические свойства фосфора

1. С кислородом (горение):

$4P + 3O_2 \to 2P_2O_3 \quad (\text{фосфор(III) оксид})$

$4P + 5O_2 \to 2P_2O_5 \quad (\text{фосфор(V) оксид})$

2. С галогенами:

$2P + 3Cl_2 \to 2PCl_3$

$2P + 5Cl_2 \to 2PCl_5$

3. С металлами:

$3Ca + 2P \to Ca_3P_2$

(кальций фосфид).

Соединения фосфора

Оксиды

• $P_2O_3$ (фосфор(III) оксид):

$P_2O_3 + 3H_2O \to 2H_3PO_3$

• $P_2O_5$ (фосфор(V) оксид): Белый порошок, сильный осушитель.

$P_2O_5 + 3H_2O \to 2H_3PO_4$

Кислоты

• Фосфорноватистая кислота ($H_3PO_2$) — одноосновная.
• Фосфористая кислота ($H_3PO_3$) — двухосновная.
• Фосфорная кислота ($H_3PO_4$) — трёхосновная, средне-сильная, устойчивая.

Уравнение:

$P_2O_5 + 3H_2O \to 2H_3PO_4$

Соли фосфорных кислот

• Ортофосфаты ($PO_4^3$⁻): $Na_3PO_4$, $Ca_3$($PO_4$)₂.
• Гидрофосфаты ($HPO_4^2$⁻): $Na_2HPO_4$.
• Дигидрофосфаты ($H_2PO_4$⁻): $NaH_2PO_4$.

Галогениды фосфора

• $PCl_3$, $PCl_5$.
• Гидролизуются водой:

$PCl_3 + 3H_2O \to H₃PO₃ + 3HCl$

$PCl_5 + 4H_2O \to H₃PO₄ + 5HCl$

Получение фосфора

• В промышленности:

$Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \xrightarrow{t} 3CaSiO_3 + 2P + 5CO$

Применение

• Белый фосфор — в военной промышленности (зажигательные смеси).
• Красный фосфор — в спичках, пиротехнике.
• $H_3PO_4$ — удобрения, пищевая добавка (Е338).
• $Ca_3$($PO_4$)₂ — производство удобрений (суперфосфат).

Важные реакции для ОРТ

1. $4P + 5O_2 \to 2P_2O_5$
2. $P_2O_5 + 3H_2O \to 2H_3PO_4$
3. $PCl_3 + 3H_2O \to H₃PO₃ + 3HCl$
4. $PCl_5 + 4H_2O \to H₃PO₄ + 5HCl$
5. $Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \to 3CaSiO_3 + 2P + 5CO$