Жалпы сипаттамасы. Фосфорды алу. Фосфордың оттекті және сутекті қосылыстары,қасиеттері, алу. Фосфор қышқылы, қасиеттері, алу, тұздары

апатит Cа₅X(PO₄)₃(X-F, Cl, OH^-), фосфорит Ca₃(PO₄)₂. Фосфор өсімдіктер мен жануарлар денесінде де болады.

қатысында кокспен тотықсыздандырады. Реакция нәтижесінде түзілген

кальций оксидін CaSiO₃ шлагіне айналдыру үшін SiO₂ қосылады.

СО газ, P₂ - бу күйінде болады, бұл ақ фосфорды тоңазытқышта суытып, су астында сақтайды. Өндірілген ақ фосфордың біразын қыздырып, қызыл фосфорға айналдырады, ал қалған бөлігінен оттегімен әрекеттестіріп фосфор ангидридін алып, ары қарай суда ерітіп, фосфор қышқылын (термиялық қышқыл) алады.

4Р + 3О₂ (5О₂) ↔ 2Р₂О₃(2Р₂О₅ ).

2Р + 3Г₂ (5Г₂) ↔ 2РГ₃(2РГ₅ ).

2Р + 3S (5S) ↔ Р₂S₃(Р₂S₅ ). Ақ Р судың астында ұсталады, cумен реакцияға түспейді. Ақ Р өте улы, оның 0,15 г адамды өлтіреді. Ақ Р →^300C қызыл Р, улылығы аздау. Фосфордың тұрақты модификациясы қара фосфор. Ақ Р →^220C _1200МПа қара Р . Ақ , қызыл фосфорлар - диэлектриктер.Қара фосфор - жартылай өткізгіш, реакцияласқыштығы бойынша ең әлсізі қара фосфор. Фосфор активті металдармен әрекеттеседі, фосфидтер түзеді:

3Ca+2P→Ca₃P₂ ,

Фосфор тотықтырғыштық қасиеті бар қышқылдармен әрекеттесіп, фосфор қышқылын түзеді: 3P + 5HNO_{3 конц.} + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO.

Сілті ерітінділерінде ақ фосфор диспропорциялану реакциясына түседі:

4P + 3NaOH + 3H₂O = PH₃ + 3NaH₂PO₂

P₂O₃ + 3H₂O → 2H₃PO₃ – фосфорлы қышқыл, суда жақсы еритін кристалды зат.

РГ₃ + 3H₂O → H₃PO₃ + 3НГ. 2 негізді, күші орташа қышқыл, соңдықтан оны былай жазу керек H₂[HPO₃], тұздары фосфиттер:

6NaOH + P₂O₃ → 2Na₃PO₃ +3Н₂О және гидрофосфиттер

2 NaOH+ P₂O₃ + H₂O → 2NaH₂ PO₃ . Сілтілік металдар мен кальцийден басқа металдардың фосфиттері суда нашар ериді.

4H₃PO₃ → ^t0 PH₃ + 3H₃PO₄ диспропорциялану реакциясында түседі,

H₃PO₃ тотықсыздандырғыш ретінде :

H₃PO₃ +Cl₂⁰ + H₂O→ H₃PO₄ + 2HCl ;

Қышқыл фосфориттерді қыздырғанда дифосфорлы қышқылдың

H₄P₂O₅ тұздары – пирофосфаттар түзіледі:

2NaH₂PO₃ → ^t0 Na₂H₂P₂O₅ (пирофосфит)+H₂O; H₄P₂O₅ – пирофосфор қышқылы, 2-негізді, тұрақсыз қышқыл.

Фосфордың ең маңызды қышқылы ортофосфор қышқылы. Сусыз таза фосфор қышқылы – түссіз кристалдық зат. Оны фосфаттарды концентрлі күкірт қышқылымен өңдеу арқылы алады:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + CaSO₄ немесе оксидін суда ерітіп алады

P₂O₅ + H₂O= (HPO₃) ₂ ; Ол әлсіз үш негізді қышқыл: H₃PO₄ ↔ H⁺ + H₂PO₄^- pK₁=2,2; H₂PO₄^-↔H⁺+HPO₄^2- pK₂=7,3 ; HPO₄^2-↔H⁺+PO₄^3- pK₃=12,4.

Үш негізді болғандықтан үш қатар тұздар түзеді: дигидрофосфат, гидрофосфат, фосфаттар. Суда ерісе, гидролизге ұшырайды:

Na₃PO₄ + H₂O ↔ NaOH + Na₂HPO₄ pH= 12,1

Na₂HPO₄ + H₂O ↔ NaOH + NaH₂PO₄ pH= 8,9

Ортафосфаттар (аммоний фосфатынан басқасы) температура әсеріне тұрақты. Гидрофосфаттар қыздырғанда суды бөліп ди- және метафосфаттарға айналады:

2Na₂HPO₄→^t0 Na₄P₂O₇ + H₂O; Na₂HPO₄→^t0 NaPO₃ + H₂O;

Ақ фосфорды ауадағы оттекпен өртеп, алынған оксидті суда ерітіп , аса таза фосфор қышқылын алады: P₄ + 5O₂ → 2P₂O₅ → P₂O₅ + H₂O → 2H₃PO₄ ; Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → H₃PO₄ + CaSO₄ ; Катализатор қатысында жоғары температурада фосфор буы мен су буы әрекеттесіп фосфор қышқылын түзеді:

4P + 16H₂O →^700C 4H₃PO₄ + 10 H₂ ; Алынған сутекті аммиак алуға қолданып, азот – фосфор тыңайтқышын алуға болады. Сонда ресурсты сақтау және қалдықсыз технология іске асады.

P⁴⁺-ке сәйкес H₄P₂O₆ – фосфорлау қышқылы – орташа күшті, төрт негізді қышқыл. H₄P₂O₆ + H₂O → H₃PO₃ + H₃PO₄. Тұздары гипофосфаттар, сілті металдарының тұздары суда жақсы ериді.

H₃PO₂ фосфорлылау қышқылы, тұздары гипофосфиттер, күшті тотықтырғыш (HPO₃) ₄ + H₂O → H₆P₄O₁₃ - тетраполифосфор қышқылына айналады.
Фосфордың бейметалдармен қосылыстары
Фосфор сутекпен тікелей әрекеттеспейді, Гиббс энергиясы оң сан, сондықтан фосфинді активті металдардың фосфидтерін суда немесе сұйытылған қышқылдарда ерітіп алады. Ca₃P₂+6HCl→3CaCl₂+2PH₃ - фосфин, газ, улы, иісі шіріген балық иісі сияқты, суда ериді. Фосфин молекуласының құрылысы аммиак молекуласыныкі сияқты тригоналды пирамида.

Протонакцепторлық қабілеті нашар болғандықтан фосфин судан протонды тартып ала алмайды, онымен қосылыс түзбейді, сондықтан сулы ерітіндісі бейтарап болады. Фосфоний ионы қышқылдармен фосфин әрекеттескенде түзіледі:

H₃⁺O+PH₂^- ↔ PH₃ + H₂O ↔ PH₄⁺ + OH^-; PH₃-амфотерлі зат, рК_қышқ. = 28,7; рК_нег. = 28,4 өзара тең. Фосфин суда нашар ериді. Ауада жанып фосфор қышқылын түзеді: PH₃+O₂= H₃PO₄ . Фосфоний тұздары – түссіз кристалдық заттар, суда гидролизге ұшырайды. Сілтілік ортада фосфин алтынның, күмістің, мыстың, қорғасынның иондарын тотықсыздандырады. Гидразиннің аналогы дифосфин Р₂Н₄ түссіз, сұйық зат. Фосфор галогендермен жақсы әрекеттеседі: 2Р+ 3Г₂→2 РГ₃ және 2Р + 5Г₂→ 2РГ₅. Олар улы заттар. Сумен күшті әрекеттеседі: РСl₅+ H₂O→POCl₃+2HCl; РСl₅+ 4H₂O→H₃PO₄+5HCl судың артық мөлшерінде гидролизге ұшырайды; РГ₅ - sp³d – гибридтелу болады. PCІ₃, PBr₃ түссіз, сұйық , РJ₃-кристалл; PJ₃ + 3H₂O→ H₃PO₃+ 3HJ, PJ₃ – қышқыл түзгіш зат.

Фосфордың металлмен қосылыстары

Активті металдармен әрекеттесіп Ме + P → Me₃P_n фосфидтер түзеді, балқу температуралары өте жоғары. Сілтілік және сілтілік- жер металдар фосфидтері суда жақсы ериді. Көптеген фосфидтер жартылай өткізгіштер.

«Қос суперфосфат» Ca₃(PO₄)₂ + H₃PO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ преципитат Ca₃(PO₄)₂+H₂SO₄+4H₂O→2 CaHPO₄^.2 H₂O+CaSO₄ Ca₃(PO₄)₂+ H₃PO₄+6H₂O→3 CaHPO₄ ∙2H₂O; Аммофос NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄ ; Me₃P_n – жартылай өткізгіштер CaP-ZnP – лазерлы сәуле алу үшін қолданылады.

1. Фосфордың оттекті қосылыстары, қасиеттері, алу;

2. Фосфордың қышқылдары, алу, қасиеттері;

3. Фосфордың металл еместермен қосылыстары, қасиеттері;

4. Фосфордың сутекті қосылыстары, алу, қасиеттері;

5. Табиғатта фосфордың таралуы және алынуы.

Бұл топша элементтерінің сыртқы электрондық қабаттары (n-1) d¹⁰ ns²np³ (Аs, Sb), 4f 5d¹⁰ 6 s² 6р³ - Ві; Сондықтан толық электрондық аналогтар.

+5 тотығу дәрежесі сурьма үшін тұрақтырақ. Аs - Sb - Ві +3 тотығу дәрежесінің тұрақтылығы осы қатар бойынша артады, ал -3 тотығу дәрежесінің тұрақтылығы кемиді.

Табиғатта кездесуі және алу. Бұл элементтердің минералдары көп: жер бетінде Аs - 5^.10^-4 % , Sb - 4^.10^-5 % ; Ві - 2^.10^-5 % , көбінесе күкіртпен бірге кездеседі: АsS реальгар, ҒеАsS арсенопирит; Sb₂S₃ антимонит; Ві₂S висмутит; Ві₂Те₂S тетрадимит. Оларды алу үшін алдымен сульфидті қосылыстарын оксидтерге айналдырып, карботермия не металлотермиялық әдістермен тотықсыздандырады: 2АsS + 4,5О₂→ 2 SО₂ + Аs₂О₅

Аs₂О₅ +5С → 2 Аs + 5СО. Аса таза Аs пен Sb алу үшін оларды гидридтерге айналдырып, сосын оларды айырып алады.

АsН₃ - арсин; SbН₃ - стибин, ВіН₃ - висмутин.

АsН₃ - SbН₃ - ВіН₃ - тұрақтылығы азаяды, газдардың улылығы артады. Түсті металдар кендеріндегі кездесетін мышьяк, сурьма, висмуттың қосылыстарын тұз қышқылымен өңдеп, гидридтерін алады:

Аs₂Zn₃ +6HCI =2 АsH₃ +3ZnCI₂

t ⁰

2 АsH₃ = 2 Аs + 3H₂ - шыны түтікте «қара айна» - Аs пайда болады, осы арқылы криминалистер мышьякпен уланғандықты анықтайды.

Физикалық және химиялық қасиеттері: Аs - ақ түсті; Sb - көгілдір,

Ві - қызғылтым кристалл заттар. Аs, Sb – жартылай өткізгіштер, Ві-металл. Қыздырған кезде осы үш элемент те оксидтер түзеді; 4Э+3О₂→2Э₂О₃.

Бұл элементтер кернеу қатарында сутегіден кейін тұр: Е⁰_Э³⁺ /_{Э, В} Аs(+0,30),

Sb(+0,74), Ві(+0,20). Сондықтан тотықтырғыш емес, қышқылдарымен әрекеттеспейді. Аs₂О₃ суда аз ериді. Sb₂О₃ және Ві₂О₃ ерімейді. Sb₂О₃ - амфотерлі оксид, күшті қышқылдармен әрекеттесіп тұз түзеді: Sb₂О₃ + 3Н₂SО₄ → Sb₂(SО₄)₃ +3Н₂О; Sb₂О₃ + 6НСI→ 2 SbСI₃ +3Н₂О

ал сілтілермен әрекеттесіп метасурьма және сурьма қышқылдарының тұздарын түзеді: 2NaOH + Sb₂О₃ → 2NaSbО₂ +Н₂О; 6NaOH + Sb₂О₃ → 2Na₃SbО₃ +3Н₂О

Аs₂О₃ қышқылдық оксид, Аs₂О₃ + 6 NaOH=2Na₃AsO₃ +3H₂O

Ві₂О₃ негіздік оксид, сондықтан тек қышқылдармен әрекеттеседі:

Ві₂О₃ + 6 НСI→ 2 ВіСI₃+3Н₂О

Аs₂О₅, Sb₂О₅, Ві₂О₅ қышқылдық оксидтер, Н₃АsО₄-мышьяк қышқылы, тұздары арсенаттар; Н₃SbО₄ –сурьма қышқылы, тұзы-антимониттер Na ₃SbО₄

Na ₃SbО₂; Ві(ОН)₃ ↓ тұздары висмутаттар: Na₃ВіO₃, NaВіO₂.

Тотықтырғыш қышқылдарда үш элемент те ериді.

Аs +5НNO₃ конц. → Н₃ АsО₄ +5NO+Н₂О

3Sb +5 НNO₃ конц. → 3НSbО₃ +5NO+ Н₂О

2Sb +6 НNO₃ сұйық→ Sb₂О₃ + 6 NO₂ +3 Н₂О

Ві + 4 НNO₃ = Ві(NO₃)₃ + NO +2 Н₂О - азот қышқылының концентрациясына байланысты емес.

Үш металл да сілтілермен әрекеттеспейді, тек мышьяк оттегі қатысында сілті балқымасымен әрекеттеседі. 4Аs +12 NaOH +5О₂=4Na₃AsO₄+6H₂O

Үш элементтің де +3 және +5 тотығу дәрежелеріне сәйкес қосылыстары болғандықтан, тотығу-тотықсыздану реакцияларына түседі:

Аs(+3) - Sb(+3) - Ві(+3) қатар бойынша қосылыстар тұрақтылығы артады.

Аs(+5) - Sb(+5) - Ві(+5) қатар бойынша қосылыстардың тұрақтылығы кемиді, сондықтан тотықтырғыштық активтілігі артады. Н₃АsО₄ тотықтырғыштық қасиетін тек қышқыл ортада көрсетеді: Н₃АsО₄ +2НI =I₂ + Н₃АsО₃ + H₂O.

Н₃SbО₄ те қышқыл ортада тотықтырғыш болады;

Н₃SbО₄ +2 НСI = СI₂ + Н₃SbО₃+ H₂O.

Ві⁵⁺ қышқыл ортада да, сілтілік ортада да тотықтырғыш болады:

5NaВіО₃ + 4Mn(NO₃)₂ + 6 H₂O → 5NaВіО₂ + 4HMnО₄ +8НNО₃

Мышьяк топшасы элементтері сульфидтер түзеді, олар - суда, сұйық тотықтырғыш болмайтын қышқылдарда ерімейтін ұнтақ заттар:

2ЭГ₃ + 3Н₂S = Э₂S₃ ↓+6НГ

2ЭГ₅ + 3Н₂S = Э₂S₅ ↓+10НГ

Сонымен, сульфидтерді галогенидтерінен алады.

Sb₂S₃ және Ві₂S₃ концентрлі НСI ериді, ал Аs₂S₃ тек тотықтырғыш қышқылдарда ериді: Э₂S₃ + 8HCI = 2H[ЭСI₄] + 3Н₂S; 3Аs₂S₃ +28 НNО₃ + 4 H₂O = 6 Н₃АsО₄ + 9 Н₂SO₄ +28NО

Э₂S₃ қышқылдық қасиет көрсететіндіктен негіздермен әрекеттеседі:

Sb₂S₃ + 6 NaOH=Na₃SbО₃ + Na₃SbS₃ + 3 H₂O

Э₂S₃ қышқылдық қасиет көрсететіндіктен негіздік сульфидтермен әрекеттескенде тиотұздар түзіледі: Аs₂S₃ +3(NН₄)₂S=(NН₄)₃АsS₃;

Ві₂S₃ тек калий мен натрийдің сульфидтерінің балқымасымен әрекеттеседі, сонда мета-тиосульфат түзіледі: Ві₂S₃+ Na₂S = 2NaВіS₂

Тиотұздар қатты күйінде тұрақты, бірақ олардың қышқылдары бос күйінде белгісіз. Э₂S₅- тек сульфидтері ғана белгілі, селенмен, теллурмен қосылыстары жоқ: Аs₂S₅ – Sb₂S₅ - Ві₂S₅ қатары бойынша тұрақтылықтары кемиді, себебі осы қатар бойынша +5 тотығу дәрежелерінің тұрақтылығы азаяды.

2 Na₃АsО₄ (2 Na₃SbО₄) +5Н₂ S +6 НСI =Аs₂S₅(Sb₂S₅) + 6 NaСI +8 H₂O

Ві₂О₅ + 6 Н₂ S +2 NaOH = Ві₂S₅ + 7H₂O+Na₂S

Аs₂S₅ және Sb₂S₅ қышқылдық қасиет көрсетеді, сондықтан негіздермен және негіздік сульфидтермен әрекеттескенде тиотұздар (тиоарсенаттар мен тиостибаттар) түзеді:

Sb₂S₅ + 6 NaOH = Na₃SbО₃S + Na₃SbS₄ +3 H₂O; Аs₂S₅ + Na₂S=2 NaАsS₃

Олардың да тиоқышқылдары бос күйінде белгісіз. Тиотұздардың түзілуі мен бөлінуі (қышқыл ортада) сапалық реакциялар жасағанда қолданылады.

Сурьма мен висмуттың (Э³⁺) тұздары бар, мышьяк үшін белгісіз:

2 Sb + 6Н₂SO₄ = Sb₂(SO₄)₃ + 3 SO₂ +6 H₂O. Сурьма азот қышқылында ерігенде Sb(NO₃)₃ түзілмейді, оны былай алады:

SbСI₃ + 3AgNO₃ = Sb(NO₃)₃ + 3AgCI↓

Ві +4 НNО₃ = Ві(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

2 Ві + 6 Н₂SO₄ = Ві₂(SО₄)₃ + 3 SО₂ +6H₂O

Ві³⁺ тұздары суда гидролизге ұшырайтындықтан, ерітіндіде висмутилдер туындылары болады: (ВіО)₂ SO₄, (ВіО)₂СO₃. Сонымен бірге Ві(NО₃)₃ тұздары қос тұздар да түзеді: Ві(NО₃)₃ ^.2 NН₄NО₃ ^. 4H₂O.

Қолданылуы: Ві құймаларға қосылады, Вуда құймасы ядролық реакторларда қолданылады, оңай балқитын құйма; Аs, Sb жартылай өткізгіштер.

Аs медицинада қолданылады. Ауыл шаруашылығында Аs инсектицидтер ретінде (зиянды жәндіктерді жоюға), телефон сымдарын жасауда қолданылады.

1. Мышьяк топшасы элементтерінің оттекті қосылыстары, қасиеттері, алу.

2. Мышьяк топшасы элементтерінің қышқылдары, алу, қасиеттері

3. Мышьяк топшасы элементтерінің сульфидтері, қасиеттері

4. Мышьяк топшасы элементтерінің галогенидтері,қасиеттері,алу

5. Мышьяк топшасы элементтерінің тотығу-тотықсыздану реакциялары

1. 
   Көміртегі, жалпы сипаттамасы, қасиеттері, қолданылуы.
   
2. 
   Кремний, жалпы сипаттамалары, қасиеттері, қолданылуы.
   
3. 
   Германий топшасы, жалпы сипаттамалары, қасиеттері, қолданылуы.
   

IVA топта 2 типті элементтер С, Si ; Ge- тобы элементтері (Ge, Sn, Pb) және IVВ тобында Ti-тобы элементтері(Ti, Zr, Hf-гафний) орналасқан. Бұл топ элементтері маңыздылығы бойынша ең жоғары, яғни С - органикалық химия негізі, органогенді элемент, барлық тірі ағза негізі. Si - бейорганикалық химия негізі және барлық жансыз табиғат негізі. Ti - және оның құймалары –авиа-, космос зымырандарын, кемелер жасауда қолданады. Ge, Si- жартылай өткізгіш, компьютер, микропроцессорлар негізі. Э^4-← 4е + Э⁰ - 4е^-→ Э⁴⁺

(4⁺,3⁺,2⁺,1⁺) және (-1,-2,-3,-4) яғни 1,2,3,4 электрон қосуға, алуға болады.

₆C ) ₂ )₄ …2s²2p² р-ұяшықта 2 дара электрон және бір бос ұяшық болғандықтан, 3 ковалентті байланыс түзіледі: алмасу механизмі және донорлы-акцепторлы механизмдер бойынша. Молекулалық орбиталдар теориясы бойынша СО молекуласындағы байланыстарды көрсетсек, онда 3 байланыс болады, осы үшеуі де ковалентті байланыс. Ал 2s² электрон СО мен металл карбонилдері түзілгенде қолданылады [Fe(CO)₅]⁰

Fe … 3d⁶4s²4p – акцептор; :СО – донор.

Алюминий және кальций көміртекпен карбидтер түзеді: Al₄C₃ , CaC₂. Олардың гидролизі нәтижесінде метан және ацетилен түзіледі.