Фосфорен оксид: производство и взаимодействие

Фосфорният оксид и киселините, получени при разтварянето му във вода, са ценни суровини за химическата промишленост. Простото вещество изгаря в кислорода, за да образува бял дим - така се получава оксид в лабораторията. Продуктът от реакцията се използва в съвременните промишлени сектори като суровина за производството на различни термични методи. фосфорна киселина. След това тези вещества се използват в производството на сложни и сложни минерални торове (мазнини).

Елемент номер 15

Фосфорът е елемент от 15-та група от дълга версия на периодичната таблица. Предишната класификация му даде място в основната подгрупа на петата група. Химическият знак - Р е първата буква на латинското наименование Фосфор. Други важни характеристики:

• относителна атомна маса - 31;
• ядрен заряд - +15;
• електрони - 15;
• валентни електрони - 5;
• неметален елемент.

Фосфорът изисква 3 електрона да завършат външната електронна обвивка, нейния октет. Най- химични реакции с метали, елементът приема електрони и завършва своя валентен слой. В този случай, той се редуцира, е окислител. Когато взаимодейства с по-силни неметали, фосфорът дава няколко или всички валентни електрони, получавайки също така пълна структура на външното ниво. Тези промени са свързани с активните redox свойства на елемента. Например, атомите в състава на проста субстанция се окисляват при изгаряне във въздуха или в кислород. Може да има два вида съединения - фосфорен оксид, три- или пентавалентен. Кой продукт ще преобладава зависи от условията на реакцията. Типичната валентност на фосфора в неговите съединения е III (-), III (+), V (+).

"Елемент на живота и мисълта"

Изключителният руски геохимик Е. Ферсман е един от първите, който привлече вниманието към богатото съдържание на фосфорните атоми в човешкото тяло. Те са част от най-важните органи, клетъчни структури и вещества: скелетната система, зъбите, нервната тъкан, протеините и аденозин трифосфата (АТФ). Известната фраза на Академик Ферсман, че Фосфорът е „елемент на живота и мисълта”, стана признание за „заслуги” в природата.

Фосфорът също е широко разпространен в състава на кората. В свободна форма Р атомите не се срещат, тъй като те лесно се окисляват - взаимодействат с кислорода, в резултат на което се получава фосфорен оксид (P ₂ O ₅ ). Има няколко алотропни модификации на елемента, които са обединени в три групи - бяло, червено и черно. Кристална решетка белият фосфор се образува от молекули Р4. Лабораторните експерименти в учебните заведения обикновено се извършват с червена модификация. Тя не е отровна, за разлика от бялата разновидност.

Получаване и свойства на тривалентен фосфорен оксид

Ако простото вещество се изгори при липса на въздух, тогава се получава фосфорен анхидрид (P ₂ O ₃ е неговата формула). Фосфорен оксид (III) - това е съвременното наименование на веществото. Това е бял кристален прах, който се топи вече при 24 ° C, т.е. не е стабилен при нагряване. При ниски температури съставът на тривалентния оксид съответства на формулата R4O6. Съединението бавно се разтваря във вода, за да образува фосфорна киселина H3P03. Също така е по-малко устойчив от пентавалентните фосфорни съединения.

Наименованието "фосфорен анхидрид" отразява химичното свойство - способността на оксида да предизвиква кисели молекули при хидратация. Загубата на електрони, атомите Р в състава на тривалентните съединения се окисляват до стабилно пентавалентно състояние. Фосфорният анхидрид и съответната киселина са силни редуктори (дават валентни електрони).

Фосфорен оксид (V). Лабораторен метод за получаване

Образуването на фосфорния анхидрид става при горенето (окисляването) на червен или бял фосфор. Реакцията може да се проведе в чист кислород или да се изгори реагентът във въздуха. След приключване на горивния процес, преминавайки с освобождаването на бял дим, в утайката получаваме хлабава бяла маса. Това е фосфорен оксид. Първи трябва да се извършва под капака, защото частиците дразнят лигавиците на дихателната система.

Можете да напишете червен фосфор в лъжица за изгаряне на вещества, фиксирани в гумена запушалка с отвор. Веществото трябва да се запали, а при запалването да се постави в термоустойчива стъклена колба. Контейнерът, затворен със запушалка, ще бъде запълнен с облаци дим, състоящи се от фосфорни анхидридни димерни молекули (P ₄ O ₁₀ - неговата формула). Фосфорен оксид (V) е наименованието на това вещество. Когато целият кислород в резервоара се консумира, изгарянето ще спре и белият дим ще се уталожи.

Взаимодействието на фосфорен оксид с вода. Производство на фосфорна киселина

Обикновено съставът на фосфорен пентоксид се записва в тази форма: Р2О5. Когато се получи, е възможно да се налива вода в колбата и да се разклаща. Белият дим се разтваря, за да образува киселина. За да се докаже присъствието си, в разтвора е необходимо да се постави хартиена лента с универсален индикатор, чийто цвят ще се промени от жълто към червено, което е типично за киселите течности. В колбата вода и фосфорен оксид взаимодействат. Реакциите на получаване на киселини се придружават от тяхната дисоциация във воден разтвор до киселинни остатъци, както и от водородни йони, по-точно хидроксион.

• Когато фосфорът изгаря, съединението реагира: 4P + 5O2 = P4O10 _.
• Разтварянето на получения анхидрид в студена вода протича с образуването на метафосфорна киселина: Р2О5 + Н20 = 2НРОз _.
• Кипенето на разтвора води до появата на ортофосфорна киселина в нея: НРО ₃ + Н ₂ О = Н ₃ РО ₄ .

Дисоциацията на киселината протича поетапно във воден разтвор: един протон е най-лесен за отделяне, а дехидрофосфатният анион H ₂ PO _{4 ^{- се}} появява. Фосфорният анхидрид не е сам фосфорна киселина. Фосфорен оксид (V) при разтваряне във вода дава смес от киселини.

Реакции с метални оксиди

Натриевият оксид реагира с вещество Р ₂ О ₅ . Фосфорен оксид също взаимодейства със сходни съединения чрез нагряване (топене). Съставът на получените фосфати зависи от реагентите и от условията на реакцията.
3Na ₂ O + P ₂ O ₅ = 2Na ₃ PO ₄ - натриев ортофосфат (средна сол). Взаимодействието на аналита с основи е образуването на сол и вода.

Индустриален метод за получаване на фосфорен анхидрид

Произвежда се R ₂ O ₅ чрез изгаряне на технически фосфор. Това е хигроскопично вещество, така че е предварително изсушено. В специална камера при висока температура фосфорът се окислява до различни форми на P ₄ O ₁₀ . Тази бяла парообразна маса се почиства и използва като средство за изсушаване на различни промишлени газове. Ортофосфорната киселина се получава от фосфорния анхидрид. Методът се състои в намаляване на естествените суровини до молекулярния фосфор, неговото изгаряне и разтваряне на продукта от горенето във вода.

Фосфорни торове

"Елементът на живота" играе важна роля в образуването на АТР и протеините в клетките, обмен на енергия в тялото на растенията. Но всяка година с реколтата от почвата се изважда значителна част от хранителните вещества. За попълване на техните минерални и органични торове. Фосфорът е един от трите макронутриента, освен това, тази група включва азот и калий.

Фосфорните торове - суперфосфати - се получават от скали и минерали, когато се обработват с киселини. През последните години основните усилия на тютюневата промишленост са насочени към производството на сложни и сложни торове. Те съдържат няколко батерии, което прави използването им по-икономично.