Получение фосфора

В промышленности фосфор получают прокаливанием кальций-фосфата с углем и песком в электрических печах при 1500^оС:

2Са₃(PO₄)₂ + 10C + 6SiO₂= 6CaSiO₃+ 10CО + P₄

При конденсации выделяющихся паров образуется белый фосфор, который длительным нагреванием переводят в красный.

Химические свойства фосфора

В таблице Менделеева химический элемент Р имеет порядковый номер 15 и расположен в 3 периоде, VА группе. Заряд ядра равен +15, вокруг ядра вращается 15 электронов. Графическая электронная формула выглядит следующим образом:

В невозбужденном состоянии на внешнем энергетическом уровне у атома Р находится 3 неспаренных электрона. Значит, в этом случае фосфор в соединениях будет проявлять валентность 3.

Но в возбужденном состоянии число неспаренных электронов может увеличиваться до 5. Соответственно и валентность тоже будет равна 5.

Атомы Р в соединениях могут проявлять как положительную, так и отрицательную степень окисления.

Положительную степень окисления атомы Р проявляют при взаимодействии с атомами более электроотрицательных элементов, чем сами (F, O, Cl, N, S, C). В этом случае они выступают в роли восстановителя, и отдают другим атомам с внешнего слоя свои неспаренные электроны. Величина степени окисления при этом равна +3 (в невозбужденном состоянии) или +5 (в возбужденном состоянии).

Отрицательную степень окисления атомы Р проявляют при взаимодействии с атомами менее электроотрицательных элементов, чем сами (Н, Si, металлы), при этом они выступают в роли окислителя и забирают от других атомов 3 недостающих до завершения своего внешнего слоя электрона. Величина степени окисления при этом равна –3.

Так, при взаимодействии с галогенами (F₂, Cl₂) P образует два вида соединений:

3F₂ + 2 P 2 при недостатке F₂

5F₂ + 2 P 2 в избытке F₂

3Сl₂ + 2P 2 при недостатке Cl₂

5Сl₂ + 2P 2 в избытке Cl₂

С кислородом фосфор образует 2 оксида в зависимости от своей степени окисления:

4P + 3O₂ 2 при недостатке О₂

4P + 5O₂ 2 в избытке О₂

Это кислотные оксиды и им соответствуют кислоты Н₃ О₃, Н₃ О₄.

При нагревании с серой фосфор также может образовать несколько соединений:

2P + 3S

2P + 5S

С азотом и углеродом Р может образовывать нестойкие соединения только в очень жестких условиях (электроразряд, t ≈ 2000^оС).

С водородом фосфор может реагировать при высоких температурах, но в этих условиях образующееся вещество РH₃ (фосфин) тут же разлагается, поэтому его получают обычно косвенным путем из фосфидов.

Фосфин – это газ с характерным чесночным запахом, ядовит. Очень неустойчив. Легко разрушается уже при обычных условиях, а также окисляется кислородом воздуха.

При нагревании Р может взаимодействовать с наиболее активными металлами (щелочными, щелочноземельными), образуя фосфиды:

Р + 3Na натрий-фосфид