18.9: Matukio, Maandalizi, na Mali ya Phosphorus

Last updated
Save as PDF

Page ID: 188862

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

Eleza mali, maandalizi, na matumizi ya fosforasi

Maandalizi ya viwanda ya fosforasi ni kwa kupokanzwa phosphate kalsiamu, iliyopatikana kutoka mwamba wa phosphate, na mchanga

{2Ca}_{3} {({PO}_{4})}_{2} (s) + {6SiO}_{2} (s) + 10C (s) \overset{Δ}{\to} {6Casio}_{3} (l) + 10CO (g) + P_{4} (g)

Fosforasi hutoka nje ya tanuru na imefungwa ndani ya imara au kuchomwa moto ili kuunda P ₄ O ₁₀. Maandalizi ya misombo mingi ya fosforasi huanza na P ₄ O ₁₀. Asidi na phosphates ni muhimu kama mbolea na katika sekta ya kemikali. Matumizi mengine ni katika utengenezaji wa aloi maalumu kama ferrofosforasi na shaba ya fosforasi. Phosphorus ni muhimu katika kutengeneza dawa, mechi, na baadhi ya plastiki. Phosphorus ni nonmetal hai. Katika misombo, fosforasi kawaida hutokea katika majimbo ya oxidation ya 3-, 3+, na 5+. Phosphorus huonyesha namba za oxidation ambazo ni za kawaida kwa kipengele cha kundi 15 katika misombo ambayo yana vifungo vya fosforasi na fosforasi; mifano ni pamoja na difosforasi tetrahydride, H ₂ _{P-PH 2}, na trisulfidi ya tetraphosphorus, P ₄ S ₃, mfano katika Kielelezo 18 .39.

Mfano wa mpira na fimbo unaonyeshwa. Atomi tatu za machungwa zilizoitwa “P” ni moja iliyounganishwa pamoja katika umbo la pembetatu. Kila “P” ni moja iliyounganishwa na atomi za njano zilizoitwa “S,” ambazo kila mmoja huunganishwa na atomi nyingine ya machungwa iliyoitwa “P.”

Kielelezo 18.39 P ₄ S ₃ ni sehemu ya vichwa vya mechi za mgomo-popote.

Phosphorus oksijeni

Fosforasi aina mbili oksidi ya kawaida, fosforasi (III) oksidi (au tetraphosphorus hexaoxide), P ₄ O ₆, na fosforasi (V) oksidi (au tetrapphosphorus decaoxide), P ₄ O ₁₀, wote inavyoonekana katika Kielelezo 18.40. Phosphorus (III) oksidi ni fuwele nyeupe imara na harufu kama vitunguu. Mvuke wake ni sumu sana. Inaoksidisha polepole hewani na inflames inapokanzwa hadi 70 °C, na kutengeneza P ₄ O ₁₀. Fosforasi (III) oksidi hupasuka polepole katika maji baridi ili kuunda asidi ya fosforasi, H ₃ PO ₃.

Mifano mbili za mpira na fimbo zinaonyeshwa. Katika mfano wa kushoto, atomi tatu za machungwa kinachoitwa, “P,” ni moja iliyounganishwa na atomi nyekundu iliyoandikwa, “O,” katika muundo wa pete wa upande mmoja wa sita. Kila moja ya atomi za machungwa pia ni moja iliyounganishwa na atomi nyingine nyekundu, ambayo kwa upande wake ni moja iliyounganishwa na atomi moja ya machungwa. Mfano sahihi unaonyesha atomi tatu za machungwa kinachoitwa, “P,” moja iliyounganishwa na atomi nyekundu iliyoandikwa, “O,” katika muundo wa pete wa sita. Kila moja ya atomi ya machungwa pia ni moja iliyounganishwa na atomi mbili zaidi nyekundu, moja katika nafasi ya juu na moja inakabiliwa nje ya molekuli. Atomi nyekundu za juu ni moja inayounganishwa na atomi moja ya machungwa ambayo ni moja inayounganishwa na atomi nyekundu ya mwisho.

Kielelezo 18.40 Picha hii inaonyesha miundo ya Masi ya P ₄ O ₆ (kushoto) na P ₄ O ₁₀ (kulia).

Fosforasi (V) oksidi, P ₄ O ₁₀, ni poda nyeupe ambayo huandaliwa na kuchoma fosforasi katika oksijeni ya ziada. Enthalpy yake ya malezi ni ya juu sana (-2984 kJ), na ni imara kabisa na wakala mbaya sana wa oksidi. Kuacha P ₄ O ₁₀ ndani ya maji hutoa sauti ya kupiga kelele, joto, na asidi ya orthophosphori:

P_{4} O_{10} (s) + {SAA 6}_{2} O (l) ⟶ {SAA 4}_{3} {PO}_{4} (a q)

Kwa sababu ya mshikamano wake mkubwa kwa maji, oksidi ya fosforasi (V) ni wakala bora wa kukausha kwa gesi na vimumunyisho, na kwa kuondoa maji kutoka kwa misombo mingi.

Phosphorus Halogen

Phosphorus itaitikia moja kwa moja na halojeni, kutengeneza trihalides, PX ₃, na pentahalides, PX ₅. Trihalides ni imara zaidi kuliko trihalidi za nitrojeni zinazofanana; pentahalidi za nitrojeni hazifanyi kwa sababu ya kutokuwa na uwezo wa nitrojeni kuunda vifungo zaidi ya nne.

Kloridi PCL ₃ na PCL ₅, wote inavyoonekana katika Kielelezo 18.41, ni halidi muhimu zaidi ya fosforasi. Phosphorus trichloride ni kioevu isiyo rangi ambayo imeandaliwa kwa kupitisha klorini juu ya fosforasi iliyoyeyuka. Phosphorus pentachloride ni imara nyeupe-nyeupe ambayo imeandaliwa na oxidizing trichloride na klorini ya ziada. Pentachloride hupungua wakati inapokanzwa na hufanya usawa na trichloride na klorini wakati hasira.

Mifano mbili za mpira na fimbo zinaonyeshwa. Katika mfano wa kushoto, chembe ya machungwa iliyoandikwa, “P,” ni moja iliyounganishwa na atomi tatu za kijani kinachoitwa, “C l.” Mfano sahihi unaonyesha chembe ya machungwa iliyoandikwa, “P,” moja iliyounganishwa na atomi tano za kijani kinachoitwa, “C l.”

Kielelezo 18.41 Picha hii inaonyesha muundo wa Masi ya PCL ₃ (kushoto) na PCL ₅ (kulia) katika awamu ya gesi.

Kama vile halidi nyingine zisizo za chuma, kloridi zote mbili za fosforasi huguswa na ziada ya maji na huzaa kloridi hidrojeni na oksiacid: PCL ₃ huzaa asidi ya fosforasi H ₃ _{PO 3} na PCL ₅ huzalisha asidi fosforasi, H ₃ PO ₄.

Pentahalides ya fosforasi ni Lewis asidi kwa sababu ya valence tupu d orbitals ya fosforasi. Hizi misombo urahisi kuguswa na ions halide (Lewis besi) kutoa anion ${PX}_{6}^{-} .$ Wakati phosphorus pentafluoride ni kiwanja cha Masi katika majimbo yote, tafiti za X-ray zinaonyesha kwamba pentachloride ya fosforasi imara ni kiwanja cha ionic, ${[PCL}_{4}^{+}] [{PCL}_{6}^{-}],$ kama pentabromide ya phosphorus, ${[PbR}_{4}^{+}]$ [Br ^-], na phosphorus pentaiodide, ${[PI}_{4}^{+}]$ [Mimi ^-].