Гідроксид фосфору - формула, властивості

Існує три класи складних неорганічних сполук: оксиди, гідроксиди (до них відносяться кислоти і підстави), а також солі. Багато металів і неметали можуть утворювати оксиди, гідроксиди, а також входити до складу кислотних залишків. Так, фосфор включається в кислотний залишок РВ₄. Існує кілька різновидів оксиду фосфору. Відповідно, є різні його гідроксиди, які з цих оксидів формуються. Вищий гідроксид фосфору - це фосфорна кислота. У даній статті ми розглянемо фізичні та хімічні властивості зазначеного елемента та його сполук, а також розповімо про його поширеності в природі та інших цікавих фактах.

Фізичні властивості фосфору

Він може існувати в різноманітних варіаціях. Фосфор - речовина, яка складається з одного хімічного елемента. Його атоми необ`єднуються в молекули. Формула фосфору - Р. Проте залежно від будови кристалічної решітки, даний елемент може існувати у вигляді трьох речовин.

Найпоширенішим є білий фосфор - він володіє воскоподібне структурою і високою токсичністю. Температура плавлення даної речовини становить сорок чотири градуси за Цельсієм, а кипіння - двісті вісімдесят градусів. При терті даного матеріалу він дуже швидко займається, тому ріжуть його, тільки помістивши у водне середовище. Якщо протягом тривалого часу нагрівати його при температурі двісті п`ятдесят градусів за шкалою Цельсія, він перетворюється в червоний фосфор. Ця речовина представлено у вигляді порошку буро-червоного кольору. Червоний фосфор, на відміну від білого, не є отруйним.

Найстійкішою формою існування даного елемента можна назвати чорний фосфор, який за деякими зовнішніми ознаками схожий на метал: має своєрідний блиск, володіє високою твердістю, електро- і теплопровідністю.

З точки зору хімії

Фосфор - хімічний елемент, який знаходиться у п`ятій групі і третьому періоді в таблиці Менделєєва. З цього можна зробити висновок, що валентність його дорівнює п`яти. Крім того, з періодичної системи можна побачити, що елемент фосфор має атомну масу, рівну тридцяти одному граму на моль. Це означає, що 1 моль речовини важитиме 31 один грам. Розглядаючи хімічні властивості фосфору, ми поговоримо про його реакціях з простими, а також складними сполуками.

Взаємодія з простими речовинами

Перше, на що потрібно звернути увагу, - окислення фосфору. Це його реакція з киснем. У результаті може бути утворено дві різних речовини - все залежатиме від пропорцій зазначених компонентів.

Перший варіант - з чотирьох молей фосфору і трьох молей кисню утворюється два благаючи триоксида фосфору. Записати подібне хімічну взаємодію можна за допомогою наступного рівняння: 4Р + 3О₂ = 2Р₂Про₃.

Другий варіант - це утворення з чотирьох молей фосфору і п`яти молей кисню двох молей пентаоксиду фосфору. Висловити дану реакцію можна за допомогою наступного рівняння: 4Р + 5О₂ = 2Р₂Про₅.

При обох хімічних реакціях відбувається значне виділення світла. Крім того, фосфор може взаємодіяти з такими простими речовинами, як метали, галогени (фтор, йод, бром, хлор), сірка. Даний хімічний елемент здатний виявляти як відновні, так і окисні властивості. Прикладом взаємодії з галогенами може служити хлорування. Воно відбувається в два етапи. Перший - утворення двох молей тріхлората фосфору з двох молей розглянутого неметалла і трьох молей хлору. Дане взаємодія може бути виражене за допомогою такого рівняння: 2Р + 3Cl₂= 2PCl₃.

Другий етап даного процесу полягає у приєднанні атомів хлору до вже отриманого тріхлорату фосфору. Так, при додаванні до одного молю останнього такого ж об`єму хлору утворюється один моль пентахлората фосфору. Записуємо рівняння даної реакції таким чином: PCl₃ + Cl₂ = PCl₅.

Закономірності взаємодії фосфору з металами можна розглянути на такому прикладі. Якщо взяти три благаючи калію і один моль фосфору, отримаємо один моль фосфіду калію. Записати такого роду процес можна за допомогою наступного рівняння реакції: 3К + Р = К₃Р.

Взаємодія зі складними речовинами

До складних хімічних сполук, з якими здатний вступати в реакцію фосфор, відносяться кислоти і солі. Опишемо по порядку особливості контакту розглянутого елемента з даними групами хімічних речовин.

Фосфор і кислоти

Серед всіх інших особливо виділяється взаємодія фосфору і азотної кислоти. Для проведення подібного роду реакції необхідно взяти наступні компоненти: фосфор у кількості трьох молей, п`ять молей нітратної кислоти, а також воду - два благаючи. В результаті такого хімічної взаємодії отримаємо наступні продукти: фосфорну кислоту і оксид нітрогену. Записується рівняння даної реакції наступним чином: 3Р + 5HNO₃ + 3Н₂О = 3Н₃РВ₄ + 5NO.

Фосфор і солі

Подібного роду хімічні взаємодії можна розглянути на прикладі реакції розглянутого неметалла з сульфатом купруму. Для проведення даного процесу необхідно взяти два благаючи фосфору, п`ять молей сульфату міді, вісім молей води. У результаті взаємодії даних речовин отримаємо наступні хімічні сполуки: сульфатну кислоту в кількості п`ять молей, чисту мідь - стільки ж, а також фосфорну кислоту - два благаючи. Записати даний процес можна у вигляді такого рівняння: 2Р + 5CuSO₄ + 8Н₂О = 5H₂SO₄ + 5Cu + 2Н₃РВ₄.

Отримання даного неметалла

У промисловості розглядається речовина добувають з такого хімічної сполуки, як фосфат кальцію. Для цього здійснюється наступна хімічна реакція: змішують зазначену сіль з піском (оксидом кремнію) і вуглецем в молярних пропорціях 1: 3: 5, в результаті отримують силікат кальцію, фосфор і чадний газ в молярної співвідношенні 3: 2: 5.

Сполуки фосфору та їх властивості

Найпоширенішим із з`єднань розглянутого неметалла є гідроксид фосфору. Він може бути декількох видів залежно від оксиду, з якого формується. Отримати гідроксид фосфору можна за допомогою проведення хімічної реакції між його оксидом і водою. Завдяки таким реакціям утворюються різноманітні види речовин. Так, з триоксида можна отримати гідроксид (3), а з пентаоксиду - гідроксид фосфору (5). Дані речовини мають кислотними властивостями і здатні, в свою чергу, вступати в реакції з металами, солями, основами та ін.

Вищий гідроксид фосфору - це фосфорна кислота. Вона є кислородосодержащей і Трехосновной. Її формула - Н₃РВ₄.

Основні хімічні властивості

Гідроксид фосфору, формула якого наведена вище, здатний реагувати як з простими, так і зі складними речовинами. Розглянемо ці процеси докладніше.

Реакції фосфорної кислоти з металами

Як і інші хімічні сполуки даного класу, гідроксид фосфору здатний вступати у взаємодію з металами. Під час даного процесу відбувається реакція заміщення, при якій атоми металів витісняють атоми гідрогену, тим самим утворюючи сіль і водень, що виділяється в повітря у вигляді газу з неприємним запахом. Для того щоб дана реакція могла здійснитися, метал повинен бути розташований лівіше водню в електрохімічному ряду активності. Тобто такі речовини, як мідь, срібло та інші їм подібні, не здатні реагувати з фосфорною кислотою, оскільки у зв`язку зі своєю низькою хімічною активністю вони не зможуть витіснити атоми гідрогену з їхніх сполук.

Як приклад розглянемо алюміній. При додаванні двох молей цього елемента до двох молям гідроксиду фосфору ми отримаємо фосфат алюмінію і водень у кількості 2 і 3 молей відповідно. Рівняння даної реакції записується таким чином: 2Al + 2Н₃РВ₄ = 2AlPO₄ + 3Н₂.

Взаємодія з основами

Гідроксид фосфору, як і багато інших кислоти, може вступати в хімічні реакції з підставами. Такі процеси називаються реакціями обміну. В їх результаті формується новий гідроксид, а також нова кислота. Подібного роду реакції можуть здійснюватися, тільки якщо один з одержуваних продуктів є нерозчинним у воді, тобто випадає в осад, випаровується у вигляді газу або є водою або дуже слабким електролітом.

Фосфорна кислота і солі

В даному випадку також відбувається реакція обміну. В її результаті можна отримати нову кислоту і сіль. Для того щоб здійснилася такого роду реакція, теж має дотримуватися правило, яке було описано трохи вище.

Застосування фосфору та його сполук у промисловості

В першу чергу з`єднання даного хімічного елемента використовують для виготовлення суміші, яка наноситься на бічну поверхню сірникових коробок. Також сумішшю з вмістом фосфору обробляються і самі головки сірників. Пентаоксид розглянутого неметалла широко застосовується в якості осушувача газів. Також він використовується в хімічній промисловості для того, щоб отримати гідроксид фосфору, формула і властивості якого були розглянуті вище. Крім того, його використовують при виготовленні скла.

Гідроксид фосфору також знаходить застосування в багатьох галузях промисловості. Насамперед, він використовується при виготовленні добрив. Це пов`язано з тим, що для рослин фосфор просто життєво необхідний. Тому існує ряд різноманітних добрив, які виготовляються на основі з`єднання розглянутого неметалла. Для цих цілей використовуються такі речовини, як фосфат кальцію. Сіль застосовують як добрива в молотом вигляді. Крім того, для цього використовують звичайний і подвійний суперфосфат. В якості добрива можуть служити також амофос і нітроамофос. Крім усього перерахованого вище, солі або гідроксид фосфору використовуються в якості реагенту для визначення наявності в розчині сполук срібла. Так, додають речовину, до складу якого входить кислотний залишок РВ₄, до розчину. Якщо в останньому присутні солі або гідроксид срібла, випаде осад насичено-жовтого кольору. Це фосфат Argentum, що має таку хімічну формулу: AgNO₃.

Будова атома фосфору

Як відомо, всі атоми складаються з ядра і електронів, що обертаються навколо нього. У ядрі містяться протони і нейтрони. Електрони мають негативний заряд, протони - позитивний, а нейтрони - нульовий. Порядковий номер фосфору в таблиці Менделєєва - п`ятнадцять. З цього можна зробити висновок про те, що в його ядрі містяться п`ятнадцять протонів. Якщо ж атом є нейтральним, а не іоном, то електронів стільки ж, скільки і протонів. Тобто у випадку з фосфором їх п`ятнадцять.

Якщо один з електронів покине свою орбіту, атом перетвориться на позитивно заряджений іон, тобто катіон. Якщо ж один електрон приєднається, утворюється негативно заряджений іон - аніон.

У періодичній системі хімічних елементів можна побачити, що фосфор належить до третього періоду. З цього зрозуміло, що навколо ядра є три орбіти, на яких рівномірно розподілені електрони. На першому розташовано два, на другому - вісім електронів, а на третьому - п`ять.

Поширеність в природі

Масова частка фосфору в земній корі становить 0,08%. Він не є дуже поширеним в природі хімічним елементом. Однак існує ціла група мінералів, до складу яких входить фосфор. Це апатити, а також фосфорити. Найпоширеніший з першої групи - фторапатит. Його хімічна формула виглядає наступним чином: 3Ca₃(PO4)₂•CaF₂. Він буває прозорого, зеленого і бірюзового відтінків. Серед фосфоритів найбільше поширений кальцію фосфат, який має таку хімічну формулу: Са₃(РО4)₂. Крім того, сполуки фосфору зустрічаються у складі тканин різних живих організмів.

Роль фосфору та його сполук в природі і організмі

Даний хімічний елемент дуже важливий для нормального функціонування майже всіх органів і їх систем. В першу чергу без нього неможлива безперебійна робота нирок. Даний елемент бере участь в обмінних процесах організму. Він також сприяє швидкій регенерації тканин. Без нього деякі вітаміни просто не можуть активізуватися, щоб дати користь організму - ось чому практично в усі вітамінні препарати в якості додаткового компонента дуже часто додають фосфор. Крім того, це один з хімічних елементів, що забезпечують нормальну роботу серця. Він, крім усього перерахованого вище, бере участь у процесі поділу клітин, тому без даного мікроелемента неможливе життя на Землі.

Регуляція водно-сольового балансу - ще одна функція, яку виконують в організмі сполуки розглянутого в даній статті неметалла. Крім того, він є однією з головних складових кісткової і м`язової тканини. Великий його відсоток міститься і в зубах. Крім усього іншого, варто також зазначити, що фосфор бере участь у забезпеченні нормальної роботи нервової системи. Симптоми нестачі в організмі розглянутого мікроелемента наступні: підвищена стомлюваність, низька працездатність, порушення в роботі нервової системи (неврози, істерія і т.п.), занадто часті застуди, виснаження серцевого м`яза, біль в кістках і м`язах, дуже слабкий апетит. Щоб уникнути такого явища, як недолік фосфору в організмі, необхідно знати, в яких же продуктах він міститься. Насамперед серед продуктів, багатих розглядаються хімічним елементом, слід виділити рибу. Особливо висока концентрація фосфору спостерігається в таких видах, як осетер, скумбрія, ставрида, тунець, сардина, мойва, минтай, корюшка. Крім того, розглянутий в даній статті мікроелемент міститься в крабовому м`ясі, креветках, а також в молочних продуктах, таких як сир, плавлений сир, бринза.

Висновки

Фосфор хоч і не є дуже поширеним на планеті хімічним елементом, але має величезне значення як з промислової, так і з біологічної точки зору. Він і його сполуки, зокрема, гідроксид фосфору, використовуються при виробництві різного роду продукції. У статті також були описані властивості гідроксиду фосфору (фосфорної кислоти) і особливості його взаємодії з металами, основами та солями.