Фосфор. История открытия фосфора

Фосфор был открыт немецким алхимиком X. Брэндом в 1669 г. Позже А. Лавуазье доказал, что фосфор самостоятельный химический элемент. Ж. Пруст и М. Клапорт установили его широкое распространение в земной коре, в основном в виде фосфата кальция.

Положение фосфора в ПСХЭ Д.И. Менделеева. Строение атома.
период
группа
порядковый номер
Р
неметалл
15
3
VA
+15
3
2
5
1s2
2s2
2p6
8
3s2
3p3
3d0
Строение электронной оболочки атома можно изображать графически с помощью квантовых ячеек.
Графические электронные формулы атомов показывают распределение электронов не только по уровням и по орбиталям.
1s22s22p63s23p3
валентные электроны

Сравнение строения атома азота и фосфора
N
P
+7
+15
) )
) ) )
2
2
5
8
5
Для азота, атомы которого не имеют близких по значению энергии
вакантных d-орбиталей, валентность равна IV
1s2
2s2
1s2
2s2
2p3
3p3
2p6
3s2
3d 0
1s2
1s2
2s2
2s2
2p3
2p6
3s2
3p3
В атоме фосфора и других элементов VA группы появляются пять вакантных d-орбиталей, на которые и могут перейти в результате распаривания спаренные s-электроны внешнего уровня, валентность - V :

Нахождение в природе
Содержание фосфора в земной коре составляет 0,093%.
В природе фосфор встречается только в виде соединений, главным образом апатитов, фосфоритов.

Аллотропные модификации
фосфора
фосфор белый
фосфор черный
фосфор красный

Белый фосфор - твердое кристаллическое вещество, плотность его 1,82 г/см3. На воздухе самовоспламеняется, в темноте светится. Получают быстрым охлаждением паров фосфора. Очень ядовит.
Красный фосфор - порошок темно-красного цвета, плотность его 2,2 г/см3. Получают длительным нагреванием белого фосфора без доступа воздуха при температуре 250-300°С. По своим свойствам отличается от белого, не ядовит.
Черный фосфор - твердое вещество, плотность его 2,7 г/см3. Образуется при нагревании белого фосфора при температуре 200 °С под высоким давлением. Используется в производстве спичек, снарядов и т. д.

Получение фосфора
Свободный фосфор получают из природных фосфатов,
прокаливая их с коксом и песком:
Ca3(PO4)2 +3SiO2 +5C = 2P +3CaSiO3 +5CO

Химические свойства фосфора
P0
P + O2 (S, Cl2)
P+5 (P+3)
восстановитель
окислитель
P + Ме
P–3
1) с кислородом
2) с серой
II. Взаимодействие фосфора с металлами
3) с хлором
I. Взаимодействие фосфора с неметаллами
III. Взаимодействие фосфора со сложными веществами

I. Взаимодействие фосфора с неметаллами
Составьте уравнения реакций взаимодействия фосфора с кислородом, серой, хлором. Назовите окислитель и восстановитель.
P0 + O20 = P2+5O5–2
P0 –5e → P+5 5 4
O20 + 4e → 2O–2 4 5
4
5
2
Р0 – восстановитель, процесс окисления;
О20 – окислитель, процесс восстановления
При окислении фосфора в недостатке кислорода образуется Р2О3
4P0 +3O20 =2P2+5O3–2
Взаимодействие фосфора с кислородом

Так же, как с кислородом, фосфор реагирует и с другим халькогеном – серой:
P0 + S0 = P2+3S3–2
P0 – 3e → P+3 3 2
S0 + 2e → S–2 2 3
4
3
2
Р0 – восстановитель, процесс окисления;
S0 – окислитель, процесс восстановления
P0 + S0 = P2+5S3–2
P0 – 5e → P+3 5 2
S0 + 2e → S–2 2 5
4
5
2
Р0 – восстановитель, процесс окисления;
S0 – окислитель, процесс восстановления

P0 + Cl20 = P+3Cl3–1
P0 + Cl20 = P+5Cl5–1
P0 –3e → P+3 3 2
Cl20 + 2e → 2Cl–1 2 3
5
2
P0 –5e → P+5 5 2
Cl20 + 2e → 2Cl–1 2 5
2
2
3
При пропускании хлора через трубку с красным фосфором в приемнике собирается бесцветная жидкость – хлорид фосфора (III). В избытке хлора фосфор сгорает бледно-зеленым пламенем с образованием хлорида фосфора (V), которые при охлаждении конденсируются в светло-желтые кристаллы.
Р0 – восстановитель, процесс окисления;
Cl20 – окислитель, процесс восстановления
Р0 – восстановитель, процесс окисления;
Cl20 – окислитель, процесс восстановления
2

III. Взаимодействие фосфора с металлами
Взаимодействие фосфора с кальцием
Составьте уравнение реакции взаимодействия фосфора с кальцием, назовите окислитель и восстановитель.
P0 + Ca0 = Ca3+2P2–3
P0 + 3e → P–3 3 2
Ca0 — 2e → Ca+2 2 3
2
3
Р0 – окислитель, процесс восстановления;
Cа0 – восстановитель, процесс окисления.

Фосфиды энергично разлагаются водой с выделением
фосфина. Фосфин очень ядовитый газ с чесночным запахом.
Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + ↑2PH3

III. Взаимодействие фосфора со сложными веществами:
С концентрированными кислотами (азотной и серной);
2. Раствором щелочи;
3. Хлоратом калия.
Концентрированные азотная и серная кислоты окисляют фосфор до фосфорной кислоты:
P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O
2P + 5H2SO4= 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
2. Фосфор, особенно легко белый, вступает в реакцию с горячим
раствором щелочи:
4P + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2
гипофосфит
натрия
3. В роли окислителя фосфора может быть бертолетова соль (хлорат
калия):
6P + 5KClO3 = 5KCl + 3P2O5