ПРЕЗИНТАЦИЯ ПО ХИМИИ НА ТЕМУ: «ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ» Ученицы 10 «А» класса Мещовской средней школы Симаковой Ирины Учитель информатики: Умнова Т.С. Учитель химии: Титкова Н.В. 1 ФОСФОР (лат. Phosphorus) Р – химический элемент V группы периодической системы Менделеева: атомный номер 15, атомная масса 30,973762(4). В 1699 г. гамбургский алхимик Х. Бранд в поисках «Философского камня», якобы способного превратить неблагородные металлы в золото, при выпаривании мочи с углём и песком выделил белое воскообразное вещество, способное светиться. Название «фосфор» происходит от греч. «phos» - свет и «phoros» - несущий. В России термин «фосфор» введён в 1746 г. М. В. Ломоносовым. 2 ОГЛАВЛЕНИЕ: Фосфор в природе Физические свойства Получение Химические свойства Применение Соединения фосфора 3 Фосфор относится к числу распространённых элементов. Общее содержание в земной коре составляет около 0,08%. АПАТИТ Вследствие лёгкой окисляемости фосфор в природе встречается только в виде соединений. Главными минералами фосфора являются фосфориты и БИРЮЗА апатиты, из последних наиболее распространённых фторапатит 3Ca3(РО)4 .СаF2. МЕТЕОРИТ …Фосфор – необходимый элемент живых организмов. Он присутствует в костях, мышцах, в мозговой ткани и нервах. В организме взрослого человека содержится в среднем около 4,5 кг. Фосфора, в основном в соединении с кальцием. Фосфор содержится так же в растениях. Природный фосфор состоит лишь из одного стабильного изотопа 31Р. В наши дни известно шесть радиоактивных изотопов фосфора. Фосфориты широко распространены на Урале, в Поволжье, Сибири, Казахстане, Эстонии, Беларуси. Самые большие залежи апатитов находятся на Кольском полуострове… 5 ОГЛАВЛЕНИЕ: Фосфор в природе Физические свойства Получение Химические свойства Применение Соединения фосфора 6 Энергия Относите Радиус ионизации льная атома, атома ,эВ электро- нм отрицательность 10,5 2,1 0,13 Степень окисления в соединениях +5,+4,+3,+1, -3,-2 t плавления t кипения 44 280 (белый (белый фосфор) Фосфор) Фосфор имеет несколько аллотропных модификаций – белый, красный, чёрный, коричневый, фиолетовый фосфор и др. Первые три из названых наиболее изучены… 7 Белый фосфор Получается при конденсации паров. Состоит из молекул P4. Мягкое, бесцветное вещество, ядовит, имеет чесночный запах, растворим в сероуглероде (CS2), летуч. Очень реакционноспособен, окисляется на воздухе (при этом самовоспламеняется), в темноте светится. Чёрный фосфор Полимерное вещество с металлическим блеском, похож на графит, без запаха, жирный на ощупь. Нерастворим в воде и в органических растворителях. Атомная кристаллическая решётка, полупроводник. t°кип.= 453°С (возгонка), t°пл.= 1000°C (при p=1,8 • 109 Па), устойчив. 8 Красный фосфор. Без запаха, цвет краснобурый, не ядовит. Атомная кристаллическая решётка очень сложная, Горение красного фосфора обычно аморфен. Нерастворим в воде и в органических растворителях. Устойчив. В темноте не светится. Физические свойства зависят от Красный фосфор способа получения. 9 ОГЛАВЛЕНИЕ: Фосфор в природе Физические свойства Получение Химические свойства Применение Соединения фосфора 10 Фосфор получают из измельчённых фосфоритов и апатитов, последнее смешивают с углём и песком и прокаливают в печах при 15000С: 2Са3(РО4)2 + 10С+ 6SiО2 = 6СаSiО3 + Р4 + 10СО Фосфор выделяется в виде паров, которые конденсируются в приёмнике под водой, при этом образуется белый фосфор. При нагревании до 250-3000С без доступа воздуха белый фосфор превращается в красный. 11 ОГЛАВЛЕНИЕ: Фосфор в природе Физические свойства Получение Химические свойства Применение Соединения фосфора 12 1. Реакции с кислородом: 4P0 + 5O2 = 2P2 + 5O5 (при недостатке кислорода: 4P0 + 3O2 = 2P2+3O3) 2. С галогенами и серой: 2P + 3Cl2 = 2PCl3 2P + 5Cl2 = 2PCl5 2P + 5S = P2S5 галогениды фосфора легко разлагаются водой, например: PCl3 + 3H2O = H3PO3 + 3HCl PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl 13 3. С азотной кислотой: 3P0 + 5HN+5O3 + 2H2O = 3H3P+5O4 + 5N+2O 4. С металлами образует фосфиды, в которых фосфор проявляет степень окисления - 3: 2P0 + 3Mg = Mg3P2-3 фосфид магния легко разлагается водой g3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3 (фосфин) 3Li + P = Li3P-3 5. Со щелочью: 4P + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2 14 ОГЛАВЛЕНИЕ: Фосфор в природе Физические свойства Получение Химические свойства Применение Соединения фосфора 15 Красный фосфор применяется для изготовления спичек. Он входит в состав смеси, наносимой на боковую поверхность спичечного коробка. Основным компонентом состава головки спички является бертолетова соль КСlО3 От трения головки спички о намазку коробка частицы фосфора на воздухе воспламеняются. В результате реакции окисления фосфора выделяется тепло, приводящее к разложению бертолетовой соли: 2КСlО3 = 2КСl + 3О2 Образующийся кислород способствует воспламенению головки… 16 …Фосфор используют в металлургии. Он применяется для поучения проводников и входит в состав некоторых металлических материалов, например оловянных бронз. Белый фосфор используют для создания дымовых завес, так как при его горении образуется белый дым. Так же фосфор используется для изготовления светящихся игрушек и др. 17 ОГЛАВЛЕНИЕ: Фосфор в природе Физические свойства Получение Химические свойства Применение Соединения фосфора 18 I III VI VIII IX V II IV VII 19 РН3 – соединение фосфора с водородом – бесцветный газ с резким неприятным чесночным запахом, хорошо растворимый в воде (химически с ней не взаимодействует), очень ядовит. На воздухе чистый и сухой фосфин загорается при нагревании выше 1001400С. Если фосфин содержит примеси дифосфина Р2Н4, он самовоспламеняется на воздухе. ПОЛУЧЕНИЕ: Фосфиды щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются водой и кислотами с образованием фосфина: Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3 Ca3P32- + 6H2O = 3Ca(OH)2+ 2P-3H3 20 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: 1) Разлагается при нагревании: 2PH3 = 2P + 3H2 2) Проявляет слабые основные свойства: - PH3 + HI = [PH4]+I йодистый фосфоний менее устойчивый, чем соли аммония. 21 III VI I VIII IX V II IV VII 22 Р4О6 - воскообразная кристаллическая масса, плавящаяся при 22,50С и превращающаяся при этом в бесцветную жидкость. Ядовит. ПОЛУЧЕНИЕ: Окисление фосфора при недостатке кислорода: 4P + 3O2 = 2P2O3 23 1. 2. Все свойства кислотных оксидов: P2O3 + 3H2O = 2H3PO3 Сильный восстановитель. 24 III VI VIII V I II IX IV VII 25 Р4О10- белый кристаллический порошок. Температура возгонки 360С. Имеет несколько модификаций, одна из которых имеет состав Р4О10. Кристаллическая решётка этой модификации слагается из молекул Р4О10, связанных между собой слабыми межмолекулярными силами, легко разрывающимися при нагревании. Отсюда и летучесть этой разновидности. Другие модификации полимерны. Они образованы бесконечными слоями тетраэдров РО4. ПОЛУЧЕНИЕ: 4P + 5O2 = 2P2O5 26 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 3) P2O5 + 6KOH = 2K3PO4+ 3H2O 27 VI VIII V I II III IX IV VII 28 Безводная фосфористая кислота Н3РО4 образует кристаллы плотностью 1,65 г/см3, плавящееся при 740С. ПОЛУЧЕНИЕ: Фосфористую кислоту получают растворением в воде оксида фосфора (III) или гидролизом хлорида фосфора (III): PCl3+ 3H2O = H3PO3+ 3HCl 29 1) Водный раствор H3PO3 - двухосновная кислота средней силы (соли – фосфиты): H3PO3 + 2NaOH = Na2HPO3+ 2H2O 2) При нагревании происходит превращение в ортофосфорную кислоту и фосфин: 4H3PO3 = 3H3PO4+ PH3 3) Восстановительные свойства: H3PO3+ HgCl2+ H2O = H3PO4 + Hg + 2HCl 30 VI VIII I IV V II III IX VII 31 Безводная фосфорная кислота представляет собой светлые прозрачные кристаллы, при комнатной температуре расплывающиеся на воздухе. Температура плавления 42,350С. С водой ортофосфорная кислота образует растворы любых концентраций. ПОЛУЧЕНИЕ: 1) P2O5+ 3H2O = 2H3PO4 2) Промышленный способ: Ca3(PO4)2 (твердый) + 3H2SO4(конц.) = 2H3PO4+ 3CaSO4¯ 3) 3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4 + 5NO 32 Для ортофосфорной кислоты характерны все свойства кислот – неокислителей. При нагревании она превращается в пирофосфорную кислоту. 2H3PO4 = H4P2O7 + H2O Качественная реакция на обнаружение в растворе анионов PO433Ag+ + PO43- = Ag3PO4¯ (ярко-желтый осадок) ДИССОЦИАЦИЯ: H3PO4 = 3H+ + PO43H3PO4+ 3H2O = 3H3O+ + PO4 3H3PO4 = H+ + H2PO4H2PO4- = H+ + HPO42HPO42- = H+ + PO4333 VI VIII I IV II III IX V VII 34 При обезвоживании пирофосфорной кислоты или при взаимодействии оксида фосфора (V) с малым количеством воды образуются метафосфорные кислоты (НРО3)n, где n от 3 до 8. Полимерные метафорные кислоты представляют собой прозрачную твёрдую стекловидную массу, хорошо растворимую в воде. (НРО3)n – кислоты средней силы. 35 Для полифосфорных кислот характерно наличие нескольких атомов фосфора, связанных в линейную цепочку через кислородные мостики. Примеры надкислот: Дополнительная информация: Чтобы отличить фосфорную кислоту от мета- и дифосфорной, пользуются реакцией их солей с азотнокислым серебром AgNO3. В присутствии аниона фосфорной кислоты образуется жёлтый осадок Ag3PO4, в присутствии аниона мета- и дифосфорной кислот – белые осадки AgPO3 иAgP2O7 соответственно. Аналогичной реакцией на ион (PO4)3- является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония: H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3=(NH4)3PMo12O40.6H2O + 21NH4NO3 + 6H2O 36 VIII I IV II V III IX VI VII 37 Фосфор входит в состав многих органических соединений в растениях. Фосфорное питание регулирует рост и развитие растений. ФОСФОРИТНАЯ МУКА Мелкий серый порошок. Содержит 18-26% Р2О5. Получается при измельчении фосфоритов Са3(РО4)2. Фосфоритная мука может усваиваться только на подзолистых и торфяных почвах, содержащих органические кислоты. 38 VIII I IV II V III IX VI VII 39 ПРЕЦИПИТАТ: Содержит 35-40% Р2О5. Получается при нейтрализации фосфорной кислоты раствором гидроксида кальция: Н3РО4 + Са(ОН)2 = СаНРО4 . 2Н2О Применяется на кислых почвах. КОСТНАЯ МУКА: Получается при обработке костей домашних животных , содержит Са3(РО4)2 АММОФОС: Сложное удобрение, содержащее азот (до 15% N) и фосфор (до 50% Р2О5) в виде NН4Н2РО4 и (NН4)2НРО4. Получается при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком. 40 I IV VII II V III IX VI VIII 41 ПРОСТОЙ СУПЕРФОСФАТ: Серый мелкозернистый порошок. Содержит до 20 % Р2О5. Получается при взаимодействии природного фосфата с серной кислотой: Са3(РО4)2 + 2Н2SО4 = Са(Н2РО4)2 + 2СаSО4 В этом случае получается смесь солей, которая ПРОСТОЙ хорошо усваивается растениями на любой СУПЕРФОСФАТ почве. ДВОЙНОЙ СУПЕРФОСФАТ: Цвет и внешний вид сходен с простым суперфосфатом. Получается при действии на природный фосфат фосфорной кислоты: Са3(РО4)2 +4 Н3РО4 = 3Са(Н2РО4)2 По сравнению с простым суперфосфатом он не ДВОЙНОЙ содержит СаSО4 и является значительно более СУПЕРФОСФАТ концентрированным удобрением (содержит до 50 % 42 Р2О5) 43