Фосфор

Сплавлением смеси NaH2PO4+2Na2HPO4 может быть получена соль состава Na5P3O19, являющаяся производным не выделенной в индивидуальном состоянии трифосфорной кислоты Н5Р3О10. В 1%-ном растворе Na5P3O10 pH = 10,0. Ион Р3О105- образован тремя тетраэдрами РО4, из которых средний имеет по одному общему атому кислорода с двумя другими. Свыше 620 °С он распадается на пирофосфат и метафосфат натрия (из которых вновь образуется при медленном охлаждении системы). В растворах соль эта при обычных условиях довольно устойчива и лишь медленно (гораздо быстрее при подкислении) гидролизуется до ортофосфата.

При высоких концентрациях фосфорного ангидрида в системе Р2О5-Н2О имеют место сложные равновесия между различными кислотами фосфора. В расплавленном (или стеклообразном) состоянии ни одна из кислот не является индивидуальным химическим соединением. По другим данным, рассматриваемая система состоит из смеси Н3РО4 с различными линейно полимеризованными фосфорными кислотами, имеющими в молекуле до 10 и даже более атомов фосфора. Кипящая при 869 °С азеотропная смесь фосфорного ангидрида с водой содержит 92% Р2О5 и приблизительно отвечает составу 3Р2О5·2Н2О.

Хотя гидрат фосфорного ангидрида типа Н7РО6 (т.е. Р2О5 + 7Н2О) неизвестен, однако могут быть получены его производные, в которых кислороды замещены на кислотные остатки некоторых других кислот, в частности на МоО42-, Мо2О72-, WO42-, W2O72-. Комплексные кислоты подобного типа называются гетерополикислотами. Практическое значение из этих производных имеет кислый молибдофосфат аммония (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]. Образованием этой труднорастворимой интенсивно жёлтой соли пользуются для открытия Н3РО4. Реакция идёт по уравнению:

H3PO4 + 12 (NH4)2MoO4 + 21 HNO3 = (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]¯ + 21 NH4NO3 + 10 H2O.

Производные фосфорной кислоты находят многообразное применение в различных отраслях промышленности. Однако особенно велико их значение для сельского хозяйства. В частности, это относится к кислому фосфату кальция состава Са(Н2РО4)2·Н2О, который является основой важнейшего фосфорсодержащего минерального удобрения — суперфосфата.

Суперфосфат получают обработкой предварительно размолотых природных фосфоритов (или апатитовых концентратов) серной кислотой. После тщательного перемешивания влажная масса некоторое время “вызревает”. При этом по схеме:

Са3(РО4)2 + 2 Н2SO4 = 2 CaSO4 + Ca(H2PO4)2

образуется смесь сульфата и дигидрофосфата кальция, которая после измельчения и применяется в качестве удобрения (под названием простого суперфосфата). Входящий в состав легкорастворимого Са(Н2РО4)2 фосфор хорошо усваивается растениями.

Большим недостатком рассматриваемого удобрения является наличие в нём бесполезного “балласта” в виде СаSO4. Для получения двойного суперфосфата

из природного фосфорита сначала выделяют фосфорную кислоту по реакции:

Са3(РО4)2 + 3 Н2SO4 = 3 CaSO4¯ + 2 H3PO4.

Затем отделив осадок СаSO4, полученной кислотой обрабатывают новую порцию фосфорита:

Са3(РО4)2 + 4 Н3РО4 = 3 Са(Н2РО4)2.

Иногда вместо этого нейтрализуют Н3РО4 гидроксидом кальция, причём осаждается преципитат

(СаНРО4·2Н2О), также являющийся хорошим удобрением. На многих почвах (имеющих кислый характер) фосфор довольно хорошо усваивается растениями непосредственно из тонко размолотого фосфорита (фосфорной муки).

Для дальнейшего концентрирования необходимых растениям элементов большое значение приобретает выработка смешанных удобрений. Важнейшим из них является аммофос

[смесь NH4H2PO4 и (NH4)2HPO4], получаемый прямым взаимодействием аммиака и фосфорной кислоты. Тонна аммофоса заменяет три тонны простого суперфосфата и одну тонну (NH4)2SO4. Особенно удобна для пользования смесь аммофоса с солями калия (азофоска), содержащая все наиболее нужные растениям “удобрительные”— N, P и К. Соотношение между ними можно изменять в соответствии с особенностями почв и культур.

Галогенидные

соединения фосфора образуются путём взаимодействия элементов, протекающего, как правило, весьма энергично. Галогениды типов РГ3 и РГ5 (кроме РI5) известны для всех галогенов, однако практическое значение из них имеют почти исключительно производные хлора.

Трёххлористый фосфор

(РСl3) образуется при действии сухого хлора на взятый в избытке фосфор. Последний при этом воспламеняется и сгорает бледно-жёлтым пламенем по реакции:

2 Р + 3 Сl2 = 2 РСl3 + 665 кДж.

Трёххлористый фосфор представляет собой бесцветную жидкость, которая во влажном воздухе сильно дымит, а с водой энергично взаимодействует по уравнению:

РCl3 + 3 H2O = H3PO4 + 3 HCl.

Таким образом, РСl3 является хлорангидридом фосфористой кислоты.

При действии на РСl3 избытка хлора образуются бесцветные кристаллы гемипентахлорида фосфора:

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru