Фосфор и его соединения

Фосфор как химический элемент

Фосфор — элемент главной подгруппы пятой группы, расположенный под азотом. На внешнем уровне его атома пять электронов, поэтому характерные степени окисления фосфора — -3, +3 и +5. В свободном виде фосфор в природе не встречается из-за высокой химической активности. Он входит в состав минералов, прежде всего фосфоритов и апатитов, а также является жизненно важным элементом: фосфор содержится в костях, зубах и нуклеиновых кислотах всех живых организмов.

Аллотропия фосфора

Фосфор образует несколько аллотропных видоизменений — простых веществ из одного элемента, но с разным строением и свойствами. Белый фосфор очень ядовит, светится в темноте и самовоспламеняется на воздухе, поэтому его хранят под слоем воды. Красный фосфор значительно устойчивее, не ядовит и используется, например, в производстве спичек. При нагревании белого фосфора без доступа воздуха он превращается в красный.

Соединения фосфора

При горении фосфора образуется оксид фосфора пять — белый порошок, очень энергично поглощающий воду:

4P + 5O2 = 2P2O5

Оксид фосфора пять — типичный кислотный оксид. При взаимодействии с водой он даёт фосфорную кислоту:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

Фосфорная кислота — трёхосновная кислота средней силы. Она реагирует со щелочами и основными оксидами, образуя соли. Соли фосфорной кислоты называют фосфатами, например фосфат кальция Ca3(PO4)2. Фосфаты широко применяют как минеральные удобрения, необходимые растениям для роста корней и созревания плодов.

Кроме того, фосфор образует летучее водородное соединение — фосфин PH3, ядовитый газ с неприятным запахом. В этом соединении фосфор имеет степень окисления -3.

Значение фосфора в природе и хозяйстве

Фосфор — один из важнейших элементов жизни. Он входит в состав веществ, которые запасают и переносят энергию в клетках, а также участвует в построении костной ткани. Без соединений фосфора невозможен нормальный рост растений, поэтому фосфорные удобрения — основа высоких урожаев. Их получают из природных фосфоритов, переводя труднорастворимый фосфат кальция в более доступные для растений соединения. Важное удобрение — суперфосфат, который содержит растворимые соли фосфорной кислоты и легко усваивается корнями. Недостаток фосфора в почве задерживает развитие растений и снижает урожай.

Частая ошибка: путать степени окисления фосфора в оксиде и кислоте. И в P2O5, и в H3PO4 фосфор имеет одну и ту же степень окисления +5.

Кратко о главном

• Фосфор — элемент пятой группы, степени окисления -3, +3, +5.
• Белый фосфор ядовит и самовоспламеняется, красный — устойчив и не ядовит.
• При горении образуется кислотный оксид P2O5.
• С водой оксид даёт фосфорную кислоту H3PO4.
• Фосфаты используют как минеральные удобрения.