Безпосередньо з воднем фосфор не взаємодіє. Фосфін РН3 утворюється при гідролізі фосфидов. Фосфін подібно аміаку проявляє основні властивості за рахунок неподіленої електронної пари атома фосфору, але вони виражені набагато слабкіше, ніж у NH3. Фосфор в фосфін має нижчу ступінь окислення -3. Тому фосфін проявляє відновні властивості, які у нього виражені сильніше, ніж у аміаку. Так, фосфін здатний самозайматися за рахунок окислення киснем повітря:
Практичного значення фосфін не має.
Сполуки фосфору з киснем.
З оксидів фосфору найбільше значення має оксид фосфору (V) - Р2 ПРО5. виявляє кислотні властивості. Характерною особливістю оксиду Р2 ПРО5 є сильне спорідненість до води, тому він часто використовується як дуже ефективний осушувач для газів і при зберіганні гігроскопічних речовин.
Оксид фосфору (V) може приєднувати одну, дві три і більше молекул води. При цьому утворюються кислоти: метафосфорная (НРО3), дифосфорная, або пірофосфорна (Н4 Р2 О7), ортофосфорна (Н3 РО4) і поліфосфорниє (Р2 ПРО5 * NН2 О). Всі перераховані кислоти утворюють середні солі. Загальна властивість фосфорних кислот - здатність перетворюватися один в одного в результаті гідратації (приєднання води) або в результаті дегідратації (втрати води). Найбільше практичне значення має ортофосфорна кислота Н3 РО4 - це триосновна кислота, утворює три типи солей: середні - ортофосфати (Na3 PO4) і кислі - гідроортофосфат (Na2 HPO4) і дигідроортофосфат (NaH2 PO4). Ортофосфати лужних металів і амонію розчиняються у воді, ортофосфати інших Ме в воді практично не розчиняються. Дигідрофосфат Ме добре розчиняються у воді. Гідроортофосфат по розчинності в вод займають проміжне положення.
Розчинні у воді солі ортофосфорної кислоти піддаються гідролізу за аніоном. Розчини ортофосфатов лужних Ме незважаючи на утворення аніону НРО4 2 мають сильнолужну середу, тому що НРО4 2 - дуже слабка кислота:
РО4 3- + Н-ОН ↔ НРО4 2 + ОН - (сильнощелочной середа)
В живих організмах фосфор входить до складу кісткової тканини у вигляді гідроксіфосфата кальцію Са5 (РО4) 3 ОН.
Фосфати є дуже слабкими окислювачами за рахунок атомів фосфору Р +5 і відновлюються лише при високих температурах (> 1000 0 С) вуглецем в присутності SiO2 до елементарного фосфору:
Ця реакція лежить в основі отримання фосфору промисловим способом.
У живих системах ефірами ортофосфорної кислоти є нуклеїнові кислоти ДНК, РНК, а також фосфоліпіди - найважливіші компоненти клітинних мембран. Такі похідні, як аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) і аденозіндіфосфорная (АДФ) кислоти є ефірами три- і діфосфорная кислот, що містять зв'язки Р - О - Р. Гідроліз ефірів три- і діфосфорная кислот супроводжується насамперед розривом зазначеної зв'язку і є екзотермічним процесом за рахунок гідратації і ізомеризації продуктів гідролізу:
АТФ + Н 2 О = АДФ + Ф + 29,4 кДж / моль
АДФ + Н2 О = АМФ + Ф + 36,1 кДж / моль
Саме реакція гідролізу АТФ використовується як один з джерел енергії в біологічних системах.
Фосфорні кислоти є окислювачами тільки за рахунок своїх катіонів водню при взаємодії з металами:
Питання для контролю
1. Які ступені окиснення характерні для фосфору? Яка ступінь окислення найбільш стійка? Відповідь підтвердіть прикладами.
2. При взаємодії з якими речовинами фосфор виступає в ролі окислювача? відновника? і окислювача і відновника?
3. Чим відрізняється фосфін від аміаку кислотно-основним і окислювально-відновним властивостям?
4. Які кислоти можуть утворитися при розчиненні у воді оксиду фосфору (V)?
5. Чим відрізняється фосфорна кислота від таких кислот, як азотна і сірчана? Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій.
6. Які види солей утворює фосфорна кислота і яка їхня розчинність в воді? Приклади.
7. У чому відмінність гідролізу середніх і кислих фосфатів? Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій.
Завдання і вправи для самостійної роботи
1. Визначте масові частки фосфору в: а) простому суперфосфаті; б) подвійне суперфосфаті; в) преципітатами.
2. Яку масу фосфорита, що містить 70% Са3 (РО4) 2. потрібно взяти, щоб отримати з нього 500 кг фосфору, якщо втрати фосфору у виробництві рівні 5%?
3. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:
4. Яка масова частка фосфорної кислоти в розчині, отриманому при розчиненні в 200 мл води продукту повного окислення 24,8 г фосфору?
5. При окисленні фосфору було витрачено 16 г кисню. Отриманий фосфорний ангідрид розчинили в 50 мл 25% -го розчину їдкого натру (щільність 1,28 г / мл). Яка сіль при цьому утворилася і яка її масова частка в розчині?
6. Методом електронного балансу складіть рівняння наступних реакцій:
7. Яка маса оксиду фосфору (V) утворюється при повному згорянні фосфіну, отриманого з фосфіду кальцію Са3 Р2 масою 18,2 г?
Електронна конфігурація атома вуглецю 1s 2 2s 2 2p 2. При порушенні легко досягається стан, де на чотирьох зовнішніх атомних орбіталях буде знаходитися чотири неспарених електрона. Це пояснює, чому вуглець в з'єднаннях зазвичай чотиривалентний. Симетрична електронна конфігурація, а також унікальне співвідношення заряду ядра і радіусу атома повідомляють атому вуглецю здатність однаково легко приєднувати і віддавати електрони. Внаслідок цього для нього характерні різні ступені окислення від -4 до +4. Крім того, це дає йому можливість утворювати одинарні, подвійні і потрійні зв'язки не тільки між собою, а й з атомами інших елементів. У молекулі органічної сполуки ступеня окислення атомів вуглецю можуть бути різні:
Вуглець зустрічається в природі у вільному і зв'язаному станах. У вільному стані він утворює чотири аллотропние модифікації, що відрізняються один від одного кристалічною структурою: графіт (шарувата), алмаз (тетраедричних), фулерен (сферична) і карбін (лінійна). Природний кам'яне вугілля, деревне вугілля, кокс і сажа відносяться до аморфному вуглецю, так як вони не мають певної кристалічної структури.
На відміну від більшості неметалів, для вуглецю більш характерні відновні властивості, ніж окисні. При нагріванні на повітрі спочатку утворюється оксид вуглецю (II) - СО. При надлишку кисню і високій температурі утворюється оксид вуглецю (IV) - СО2
Вуглець при високій температурі відновлює Ме і неМе з їх оксидів:
C + Fe → Fe + CO C + H2 O ↔ H2 + CO
Концентровані сірчана і азотна кислоти окислюють вуглець до СО2:
Окисні властивості карбон проявляє в реакціях з активними Ме і воднем. З Ме він реагує при високих температурах, утворюючи карбіди. Карбіди - нестійкі сполуки, легко розкладаються водою і, в залежності від складу і будови карбіду Ме, утворює різні вуглеводні:
При нагріванні вуглецю з воднем в присутності каталізатора утворюються різні вуглеводні, що використовується при синтезі бензину з вугілля: