Фізичні і хімічні властивості фосфору

Від згоряння фосфору утворюється густий білий дим, що осідає на стінках посудини у вигляді білого порошку. Це оксид фосфору (V) P2О5. Уливши в посудину води і збовтавши її, дістанемо спочатку каламутну рідину. Але незабаром каламуть зникає і утворюється прозорий розчин, що забарвлює фіолето¬вий лакмус у червоний колір. Реакція приєднання води до оксиду фосфору (V) відбувається в кілька стадій.

Спочатку до молекул оксиду вмить приєднуються молекули води й утворюється метафосфорна кислота. Спрощене рівняння реакції має такий вигляд:

P2O5+H2O=2HPO3

З часом до метафосфорної кислоти ще приєднуються моле¬кули води, в результаті чого утворюється ортофосфорна кислота, яку часто називають просто фосфорною. Дістанемо таке спро¬щене рівняння реакції:

HPO3+H2O=H3PO4

Оксид фосфору (V) енергійно приєднує не тільки рідку воду, а й її пару. Тому в лабораторії його застосовують для осу¬шування газів.Фосфорна кислота Н3РO4 — тверда речовина, яка добре розчи¬няється у воді. На відміну від азотної фосфорна кислота нелетка.

Під час дисоціації за першим ступенем (з утворенням дигідрофосфатіонів Н3РО4-) фосфорна кислота поводиться як кис¬лота середньої сили. При дисоціації багатоосновних кислот кож¬ний наступний іон водню відщеплюється гірше, ніж попередній, бо збільшується заряд аніона, притягання якого іонові водню доводиться переборювати. Тому розчини трьохосновної фосфор¬ної кислоти поряд з нерозщепленими молекулами Н3РO4 містять багато дигідрофосфат-іонів Н3РО4-, мало моногідрофосфат-іонів НРО і дуже мало фосфат-іонів РО .

Фосфорна кислота взаємодіє тільки з металами, розміщеними в електрохімічному ряді напруг металів уліво від водню, її серед¬ні солі називаються фосфатами. Залежно від кількості основи, добавленої до розчину фосфорної кислоти, в її молекулах, можуть заміститися металом один, два або всі три атоми водню:

H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O

H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O

H3PO4+3NaOH=Na3PO4+3H2O

Тому з тим самим металом фосфорна кислота може утво¬рювати три різні щодо складу і властивостей солі. Якщо в моле¬кулах фосфорної кислоти замістився металом тільки один атом водню, а кислотний залишок — одновалентний аніон Н2РО , то сіль називається дигідрофосфатом («ди» — два, що показує кількість незаміщених атомів водню). Якщо в молекулах кислоти замістились металом два атоми водню й кислотний залишок — двовалентний аніон НРО , то сіль називається гідрофосфатом. А якщо три атоми водню заміщені металом, то сіль називається просто фосфатом. Наведемо приклади таких солей:

дигідрофосфати: NaH2PO4, Ca(H2PO4)2, NH4H2PO4;

гідрофосфати: Na2HPO4, CaHPO4, (NH4)2HPO4;

фосфати: Na3PO4, Ca3(PO4)2

Дигідрофосфати металів добре розчиняються у воді. Фос¬фати не розчиняються у воді, за винятком фосфатів натрію, калію і важчих лужних металів. Гідрофосфати щодо розчинності займають проміжне місце між дигідрофосфатами і фосфатами. Усі нерозчинні у воді фосфати розчиняються, якщо долити силь¬них кислот, оскільки вони переходять у кислі солі — дигідрофосфати, наприклад:

Ca3(PO4)2+4HNO3=Ca(H2PO4)2+2Ca(NO3)2