Оксид ортофосфорной кислоты. Фосфорный ангидрид

Элемент фосфор образует ряд оксидов, наиболее важными из них являются оксид фосфора (III) P2O3 и оксид фосфора (V) P2O5 .

Оксид фосфора (III), или фосфористый ангидрид (P2O3) получают при медленном окислении фосфора, сжигая его в недостатке кислорода. Представляет собой воскообразную кристаллическую белую массу с температурой плавления 22,5 °C. Ядовит.

Химические свойства:

1) вступает в реакцию с холодной водой, образуя при этом фосфористую кислоту H3PO3;

2) взаимодействуя с щелочами, образует соли – фосфиты;

3) является сильным восстановителем.

Взаимодействуя с кислородом, окисляется до оксида фосфора (V) P2O5.

Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидрид (P2O5) получают при горении фосфора на воздухе или в кислороде. Представляет собой белый кристаллический порошок, с температурой плавления 36 °C.

Химические свойства:

1) взаимодействуя с водой, образует орто-фосфорную кислоту H3PO4;

2) имея свойства кислотного оксида, вступает в реакции с основными оксидами и гидроксидами;

3) способен к поглощению паров воды.

Фосфорные кислоты.

Фосфорному ангидриду соответствует несколько кислот. Главная из них – ортофосфорная кислота H3PO4 . Фосфорная кислота обезвоженная представлена в виде бесцветных прозрачных кристаллов, имеющих температуру плавления 42,35 °C и хорошо растворяющихся в воде.

Образует три вида солей:

1) средние соли – ортофосфаты;

2) кислые соли с одним атомом водорода;

3) кислые соли с двумя атомами водорода.

Получение фосфорной кислоты:

1) в лаборатории: 3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 +5NO?;

2) в промышленности: а) термический метод; б) экстракционный метод: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = CaSO4? + 2 H3PO4.

Природные фосфаты восстанавливают до свободного фосфора, который сжигают на воздухе, либо в кислороде. Продукт реакции растворяют в воде.

Остальные фосфорные кислоты в зависимости от способа соединения групп PO4 образуют 2 вида кислот: полифосфорные кислоты, которые состоят из цепочек – PO3-О-PO3-... и метафосфорные кислоты, которые состоят из колец, образованных PO4.

Применение: ортофосфорную кислоту используют при производстве удобрений, химических реактивов, органических соединений, для приготовления защитных покрытий на металлах. Фосфаты используют в производстве эмалей и фармацевтике. Метафосфаты входят в состав моющих средств.

– NH4H2PO4 или (NH4)2H2PO4.

Нитрофоска получается при сплавлении гидрофосфата аммония, нитрата аммония и хлорида (сульфата) натрия.

38. Углерод и его свойства

Углерод (С) – типичный неметалл; в периодической системе находится в 2-м периоде IV группе, главной подгруппе. Порядковый номер 6, Ar = 12,011 а.е.м., заряд ядра +6. Физические свойства: углерод образует множество аллотропных модификаций: алмаз – одно из самых твердых веществ, графит, уголь, сажа .

Химические свойства: электронная конфигурация: 1s2 2 s2 2p2 . На электронной оболочке атома – 6 электронов; на внешнем валентном уровне – 4 электрона. Наиболее характерные степени окисления: +4, +2 – в неорганических соединениях, – 4, -2 – в органических. Углерод в любом гибридном состоянии способен использовать все свои валентные электроны и орбитали. У 4-валентного углерода нет неподеленных электронных пар и нет свободных орбиталей – углерод химически относительно устойчив. Характерно несколько типов гибридизации: sp, s p2 , s p3. При низких температурах углерод инертен, но при нагревании его активность возрастает. Углерод – хороший восстановитель, но соединяясь с металлами и образуя карбиды , он выступает окислителем:

Углерод (кокс) вступает в реакции с оксидами металлов:

Таким образом выплавляют металл из руды. При очень высоких температурах углерод реагирует со многими неметаллами. Огромное количество органических соединений он образует с водородом – углеводороды. В присутствии никеля (Ni) углерод, реагируя с водородом, образует предельный углеводород – метан: С + Н2 = СН4.

При взаимодействии с серой образует сероуглерод: С + 2S2 = СS2.

При температуре электрической дуги углерод соединяется с азотом, образуя ядовитый газ дициан : 2С + N2 = С2N2?.

В соединении с водородом дициан образует синильную кислоту – НСN. С галогенами углерод реагирует в зависимости от их химической активности, образуя галогениды. На холоде реагирует со фтором: С + 2F2 = СF2.

При 2000 °C в электропечи углерод соединяется с кремнием, образуя карборунд: Si + C = SiC.

Нахождение в природе: свободный углерод встречается в виде алмаза и графита. В виде соединений углерод находится в составе минералов: мела, мрамора, известняка – СаСО3, доломита – MgCO3?CaCO3; гидрокарбонатов – Mg(НCO3)2 и Са(НCO3)2, СО2 входит в состав воздуха; углерод является главной составной частью природных органических соединений – газа, нефти, каменного угля, торфа, входит в состав органических веществ, белков, жиров, углеводов, аминокислот, входящих в состав живых организмов.

Фосфорный ангидрид

Общие
Оксид фосфора(V)


Систематическое наименование	Оксид фосфора(V)
Химическая формула	P 2 O 5
Отн. молек. масса	283.889 а. е. м.
Молярная масса	283.889 г/моль
Физические свойства
Плотность вещества	2.39 г/см³
Состояние (ст. усл.)	белый порошок
Термические свойства
Температура плавления	420 о С(Н-форма),569 (О-форма) °C
Температура кипения	возгоняется при 359 (Н-форма) °C
Энтальпия (ст. усл.)	-3010,1 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	реагирует г/100 мл
Классификация
номер CAS	(P 2 O 5) (P 4 O 10)

Пентаокс́ид фосфора (фо́сфорный ангидрид , пятиокись фосфора , оксид (V) фосфора - P 2 O 5 , кислотный оксид .

Строение

Пары оксида фосфора (V) имеют состав P 4 O 10 . Твердый оксид склонен к полиморфизму. Существует в аморфоном стекловидном состоянии и кристаллическом. Для кристаллического состояния известны две метастабильные модификации пентаоксида фосфора - гексагональная Н-форма (а = 0,744 нм, = 87°, пространств, гр. R3С) и орторомбическая О-форма (а = 0,923 нм, b - 0,718 нм, с = 0,494 нм, пространств, гр. Рпат), а также одна стабильная орторомбическая О-форма (а =1,63 нм, b= 0,814 нм, с =0,526 нм, пространств. гр. Fdd2). Молекулы P 4 O 10 (Н-форма) построены из 4 групп PO 4 в виде тетраэдра, вершины которого занимают атомы фосфора, 6 атомов кислорода располагаются вдоль ребер, а 4 - по оси третьего порядка тетраэдра. Эта модификация легко возгоняется (360 о С) и активно взаимодействует с водой.

Другие модификации имеют слоистую полимерную структуру, также построенную из тетраэдров PO 4 , объединенные в 10-членные (О-форма) и 6-членные (О"-форма) кольца. Эти модификации имеют более высокую температуру возгонки (~580 о С) и менее химически активны. H-форма переходит в О-форму при 300-360 о C.

Свойства

P 4 O 10 очень активно взаимодействует с водой (H-форма поглощает воду даже со взрывом), образуя смеси фосфорных кислот , состав которых зависит от количества воды и других условий:

P 4 O 10 + 6H 2 O (ж) → 4H 3 PO 4 (-177 кДж)

Он также способен извлекать воду из других соединений, представляя собой сильное дегидратирующее средство:

2HNO 3 + P 2 O 5 → 2HPO 3 + N 2 O 5 ; 4HClO 4 + P 4 O 10 → (НРО 3) 4 + 2Cl 2 O 7 .

Оксид фосфора (V) широко применяется в органическом синтезе. Он реагирует с амидами , превращая их в нитрилы :

P 4 O 10 + RC(O)NH 2 → P 4 O 9 (OH) 2 + RCN P 4 O 10 + RCO 2 H → P 4 O 9 (OH) 2 + 2 O

Также взаимодействует со спиртами , эфирами, фенолами и другими органическими соединениями. При этом происходит разрыв связей P-О-P и образуются фосфорорганические соединения. Реагирует с NH3 и с галогеноводородами , образуя фосфаты аммония и оксигалогениды фосфора:

P 4 O 10 + 8PCl 3 + O 2 → 12Cl 3 PO

При сплавлении P 4 O 10 с основными оксидами образует различные твердые фосфаты, природа которых зависит от условий реакции.

Получение

Оксид фосфора(V) получают сжиганием фосфора . Технологический процесс происходит в камере сжигания и включает в себя окисление элементарного P предварительно осушенным воздухом, осаждение P 4 O 10 и очистку отходящих газов. Очищают полученный пентаоксид возгонкой.

P 4 + 5O 2 → P 4 O 10 + 2984 кДж.

Технический продукт имеет вид белой снегообразной массы, состоящей из смеси разных форм P 4 O 10 .

Применение

P 4 O 10 применяют как осушитель газов и жидкостей. Также он является промежуточным продуктом в производстве ортофосфорной киcлоты H 3 PO 4 термическим способом.

Широко используется в органическом синтезе в реакциях дегидратации и конденсации.

Литература

Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963
Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон «Современная неорганическая химия» М.: Мир, 1969

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Фосфорный ангидрид" в других словарях:

ФОСФОРНЫЙ АНГИДРИД - (р2о5) оксид фосфора V (см.); белый порошок, очень гигроскопичен, с водой образует фосфорные (см.); используется как сильный осушитель газов и жидкостей. При попадании на кожу и попытке смыть его водой гарантирован сильный термохим. ожог. При… … Большая политехническая энциклопедия