Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Соединения фосфора с кислородом




Соединения со с.о. +1

 

HPH2O2 фосфорноватистая кислота (соли - гипофоcфиты) - сильные восстановители, очень токсичны.

Соединения со с.о. +3

P2O3 - оксид фосфора (III), фосфористый ангидрид. Получение: при мягком окислении фосфора 4P +3O2 ® 2P2O3; склонен к димеризации: 2P2O3 ® P4O6. P2O3 - белая, похожая на воск кристаллическая масса, при нагре­вании окисляется до P2O5. Медленно реагирует с водой:

 

P2O3 + 3H2O ® 2H3PO3.

 

Ортофосфористая кислота существует в двух модификациях:

 

 

(H3PO3) (H2PHO3)

Соли фосфористой кислоты – фосфиты очень токсичны. Поскольку H3PO3 - сла­бая кислота, фосфит-ион подвержен гидролизу. В окислительно-восста­новительных реакциях кислота и ее соли являются восстановителями:

 

5H3PO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 ® 5H3PO4 + 2MnSO4 + K2SO4 +3H2O

 

Соединения со с.о. +5

 

P2O5 - оксид фосфора (V), фосфорный ангидрид. Получение: при жестком окислении фосфора 4P + 5O2 ® 2P2O5. P2O5 - белый кристаллический порошок, жадно поглощает воду с образованием фосфорной кислоты:

 

 

 

Кислота

Соли

P2O5 + H2O ® 2HPO3

метафосфорная

метафосфаты

P2O5 + 2H2O ® H4P2O7

дифосфорная

дифосфаты

P2O5 + 3H2O ® 2H3PO4

(орто)фосфорная

(орто) фосфаты

 

Ортофосфорная кислота трехосновная, диссоциирует в три сту­пени:

 

H3PO4 ↓«H+ + H2PO4- - дигидрофосфат - ион

H2PO4- «H+ + HPO42- - гидрофосфат - ион

HPO42- ↓«H+ + PO43- - фосфат - ион

 

Получение фосфорной кислоты:

а) в лаборатории: P + 5HNO3(конц.) + 2H2O ® 3H3PO4 + 5NO­

б) в промышленности: двумя способами

термический: 4P + 5O2 ® 2P2O5

P2O5 + 3H2O 2H3PO4

экстракционный: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 ® 2H3PO4 + 3CaSO4¯

H3PO4 - твердое кристаллическое вещество, плавится на воздухе, хорошо растворимо в воде. Фосфорная кислота и ее соли фосфаты, в отличие от азотной кислоты и нитратов, не являются окислителями.

Ортофосфорная кислота образует три ряда солей: средние - фосфаты (Na3PO4), кислые - гидрофосфаты (Na2HPO4) и дигидрофосфаты (NaH2PO4).

Растворимость: хорошо растворимы в воде только фосфаты щелочных ме­таллов и аммония, остальные не растворимы, гидрофосфаты плохо раст­воримы, лучше растворимы дигидрофосфаты.

 

Фосфаты подвержены гидролизу, который протекает ступенчато:

 

I ступень: PO43- + HOH «HPO42- + OH- рН>7

II ступень: HPO42- + HOH «H2PO4- + OH- (гидролиз, Кг = 10-6)

HPO42- «H+ + PO43- (диссоциация, Кa3 =10-12)

среда щелочная, рН 10

III ступень: H2PO4- + HOH «H3PO4 + OH- (гидролиз, Кг = 10-12)

H2PO4- «H+ + HPO42- (диссоциация, Кa2 =10-8)

т.к. Ка2г среда кислая, рН 4

 

Качественные реакции на фосфат-, дифосфат- и метафосфат-ионы:

 

Na3PO4 + 3AgNO3 ® Ag3PO4¯ + 3NaNO3

желтый осадок

Na4P2O7 + 4AgNO3 ® Ag4P2O7¯ + 4NaNO3

белый осадок

NaPO3 + AgNO3 ® AgPO3¯ + NaNO3

белый осадок

 

Для фосфат-иона характерна sp3-гибридизация атомных орбиталей фосфора, угол связи 109°, форма тетраэдрическая.

 

Биологическая роль фосфора

 

По содержанию в организме (0,95%) фосфор - макроэлемент, органоген номер 5, играет важную роль в обмене веществ, входит в состав нуклеиновых кислот, нуклеотидов. АТФ представляет собой аденозинтрифосфат

 

 

Фосфатная буферная система является одной из основных буферных систем крови. Источниками энергии сахара и жирные кислоты могут быть только при предварительном фосфорилировании. Суточная потребность в фосфоре 1,3 г. Однако, не весь фосфор, содержащийся в продук­тах, может всасываться, поскольку его всасывание зависит от многих факторов: рН, соотношения между содержанием кальция и фосфора в пище, наличия в пище жирных кислот. Фосфор в виде Сa3(PO4)2 явля­ется основой скелета и зубов животных и человека.

N, P - являются жизненно важными элементами для растений, часто дефицитными. Поэтому применяются минеральные удобрения, со­держащие соединения азота и фосфора.

 

Лекарственные препараты

Natrii phosphas (Na2HPO4´12H2O) - 12 гидрат гидрофосфата натрия. Применяется в качестве антацидного средства. Входит в состав пре­парата "Уродан", который применяется при подагре, мочекаменной болезни.

Solutio Natrii phosphatis Phosphoro – 32 notati pro injectionibus - раствор натрия фосфата с меченным изотопом "фосфор-32" для инъекций - применяется для диагностики злокачест­венных заболеваний крови.

Токсичность соединений фосфора

Фосфаты для организма не токсичны. Токсичны фосфиты и осо­бенно фосфорорганические соединения, являющиеся нервно-паралитическими ядами, входят в состав БОВ. Белый фосфор (одна из аллотропных модификаций) очень токсичен. Это обусловлено его хорошей растворимостью в липидах, способностью проникать через мембраны клеток, а также высокой реакционной способностью.

 

Применение соединений фосфора

В качестве реактивов используются Na3PO4; Na2HPO4; NaH2PO4, а P2O5 применяется в качестве водоотнимающего средства.

 

Подгруппа мышьяка

К подгруппе мышьяка относятся три элемента: мышьяк As (Arsenicum), сурьма Sb (Stibium, Antimonium), висмут Bi (Bismuthum). В природе в свободном виде не встречаются, наиболее распространены соединения As2S3 – аурипигмент; Sb2S3 – сурьмянистый блеск, антимонит; Bi2S3 – висмутовый блеск. Содержание в земной коре As - 1´10-4%; Sb - 5´10-6%; Bi - 2´10-6%. Электронные формулы валентного слоя: As …4s24p3; Sb …5s25p3; Bi …6s26p3. Для элементов подгруппы мышьяка характерны с.о. +3; +5 и –3, при этом образуются ионы благородногазового (Э3-…ns2np6), псевдоблагородногазового (Э5+…(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10) типа и с неподеленной электронной парой на ns подуровне (Э3+… (n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2).

 

Соединения с водородом

AsH3 – арсин; SbH3 – стибин; BiH3 – висмутин. Наиболее стабилен из них только арсин, который может быть получен:

 

3Mg + 2As ® Mg3As2

Mg3As2 + 6HCl ® 3MgCl2 + 2AsH3­

As2O3 + 6Zn + 6H2SO4 ® 2AsH3­ + 6ZnSO4 + 3H2O

 

Арсин быстро разлагается. Его образование из соединений мышьяка используется в качественном анализе для обнаружения мышьяка по реакции Марша, Гутцайта, Зангер-Блека.

 

1. Способ Марша: 2AsH3 2As¯ + 3H2­ (черное блестящее пятно – «мышьяковое зеркало»).

 

Реакция Гутцайта

 

6AgNO3 + AsH3 ® Ag3As´3AgNO3¯ + 3HNO3

осадок (пятно)

желтого цвета

Ag3As´3AgNO3 + 3H2O ® 6Ag¯ + H3AsO3 + HNO3

осадок (пятно)

черного цвета

 

Реакция Зангер-Блека

2AsH3 + 3HgCl2 ® Hg3As2¯ + HCl

осадок (пятно)

желтого цвета

 

Соединения с кислородом

 

Соединения со с.о. +3

 

As2O3 – оксид мышьяка (III), мышьяковистый ангидрид, кристаллическое вещество, белого цвета, растворим в воде, реагирует с кислотами и щелочами, обладает амфотерными свойствами.

Sb2O3 – оксид сурьмы (III), сурьмянистый ангидрид, кристаллическое вещество белого цвета, нерастворим в воде, взаимодействует с концентрированными растворами кислот и щелочей, обладает амфотерными свойствами.

Bi2O3 – оксид висмута (III), висмутовая охра, кристаллическое вещество, не растворимо в воде, реагирует только с концентрированными растворами кислот, обладает основными свойствами.

 

Гидроксиды

 

As(OH)3 (As2O3´H2O) – гидроксид мышьяка (III), кристаллическое вещество белого цвета, растворимое в воде, взаимодействует с кислотами и щелочами. Обладает амфотерными свойствами. Существует также в форме мышьяковистой (H3AsO3) и метамышьяковистой (HAsO2) кислот. Соли орто- и метаарсениты.

Sb(OH)3 – гидроксид сурьмы (III), кристаллическое вещество белого цвета, нерастворимое в воде, взаимодействует с кислотами и щелочами. Обладает амфотерными свойствами. Существует также в форме ортосурьмянистой (H3SbO3) и метасурьмянистой (HSbO2) кислот, H[Sb(OH)4] (гидроксоформа). Соли орто- и метаантимониты (стибиты).

Bi(OH)3 – гидроксид висмута (III), кристаллическое вещество желтого цвета, нерастворимое в воде, взаимодействует только с кислотами. Обладает основными свойствами.

В ряду гидроксидов наблюдается:

 

As(OH)3 – Sb(OH)3 – Bi(OH)3

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾®

усиление основных свойств

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

усиление восстановительных свойств

 

В окислительно-восстановительных реакциях As+3, Sb+3 проявляют двойственность, причем для мышьяка более характерны свойства восстановителя, образуются соли как катионные AsCl3; SbCl3 так и анионные Na3AsO3; NaAsO2; Na3SbO3; Na3SbO3; Na[Sb(OH)4]. Для висмута (III) характерны только катионные соли Bi(NO3)3. Поскольку соли образованы ионами с неподеленной электронной парой на ns-подуровне, обладающими сильным поляризующим действием, все они подвержены гидролизу. Особенно глубоко идет гидролиз солей Bi3+ и Sb3+, он протекает с образованием малорастворимых оксосолей:

 

SbCl3 + 2HOH ® Sb(OH)2Cl + 2HCl

Sb(OH)2Cl ® H2O + SbOCl¯ – хлорид оксосурьмы (III)

 

Bi(NO3)3 + 2HOH ® Bi(OH)2NO3 + 2HNO3

Bi(OH)2NO3 ® H2O + BiONO3¯ – нитрат оксовисмута (III)

 

Соединения со с.о. +5

 

As2O5 – оксид мышьяка (V), мышьяковый ангидрид, белая стекловидная масса, расплывается на воздухе, взаимодействует с водой, с щелочами, с кислотами, проявляет более выраженные кислотные свойства.

Sb2O5 – оксид сурьмы (V), сурьмяный ангидрид, желтый порошок, нерастворим в воде, взаимодействует с щелочами, кислотами, проявляет более выраженные кислотные свойства.

Bi2O5 – оксид висмута (V) (практически не существует).

Гидроксиды мышьяка (V), сурьмы (V) и висмута (V) проявляют выраженные кислотные свойства.

H3AsO4 (орто), HAsO3 (мета) мышьяковая кислоты. Соли орто- и метаарсенаты. H3SbO4 (орто), HSbO3 (мета) сурьмяная кислоты, H[Sb(OH)6] гидроксоформа, соли орто- и метаантимонаты (стибаты)). HBiO3 – метависмутовая кислота, соли – висмутаты.

 

Качественные реакции:

 

1. На арсениты и арсенаты с раствором нитрата серебра

3AgNO3 + Na3AsO3 ® Ag3AsO3¯ + 3NaNO3

осадок желтого цвета

3AgNO3 + Na3AsO4 ® Ag3AsO4¯ + 3NaNO3

осадок шоколадного цвета

 

2. На ион Sb (III)

2SbCl3 + 2Na2S2O3 + 3H2O ® Sb2OS2¯ + 2Na2SO4 + 6HCl

осадок оранжево-

красного цвета

3. На ион Bi (III)

2Bi(NO3)3 + 18NaOH + 3SnCl2 ® 3Na2SnO3 + 2Bi¯ + 6NaCl + 6NaNO3 + 9H2O

осадок

черного цвета

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...