Phốt pho 1. Cấu tạo nguyên tử Photpho có điện tích hạt nhân +15 Cấu hình e: Photpho ở phân nhóm chính nhóm V, chu kỳ 3. Nguyên tử P có 3 electron ở phân lớp 3p và phân lớp 3d còn trống (chưa có electron) nên 1e ở phân lớp 3s có thể nhảy lên 3d làm cho P có 5e độc thân và như vậy có thể có hoá trị V (khác N) 2. Tính chất vật lý và các dạng thù hình. Đơn chất photpho có thể tồn tại dưới nhiều dạng thù hình khác nhau. Hai dạng thù hình quan trọng là photpho trắng và photpho đỏ. - Photpho trắng: là chất rắn màu trắng hoặc hơi vàng, rất độc. ở 280 o C, photpho trắng chuyển thành photpho đỏ. Photpho trắng tự bốc cháy trong không khí, phát sáng trong bóng tối (lân tinh). Người ta bảo quản nó bằng cách ngâm trong nước, tránh ánh sáng. - Photpho đỏ: là chất rắn có màu đỏ, không độc. ở nhiệt độ cao, P đỏ thăng hoa. Gặp lạnh, hơi P đỏ ngưng tụ thành P trắng. P đỏ khá bền, khó nóng chảy, không tan trong bất kỳ dung môi nào. 3. Tính chất hoá học: Lớp ngoài cùng của nguyên tử P có 5e. Trong các hợp chất, P có số oxi hoá là -3, +3 và +5. So với nitơ, photpho hoạt động hơn, đặc biệt là P trắng. - Tác dụng với oxi: Photpho cháy trong không khí tạo ra điphotpho pentaoxit P 2 O 5 . P trắng bị oxi hoá chậm trong không khí thành P 2 O 3 , khi đó phản ứng không phát nhiệt mà phát quang. - Tác dụng với axit nitric: - Tác dụng với halogen: P bốc cháy trong clo và nổ trong flo. - Tác dụng với muối : P có thể gây nổ khi tác dụng với những muối có tính oxi hoá mạnh như KNO 3 , KClO 3 , … - Tác dụng với hiđro và kim loại (P thể hiện tính oxi hoá). Ví dụ: PH 3 (photphin) Ca 3 P 2 (canxi photphua) PH 3 là chất khí, rất độc. Trên 150 o C bị bốc cháy trong không khí: PH 3 sinh ra do sự thối rữa xác động thực vật, nếu có lẫn điphotphin P 2 H 4 thì tự bốc cháy phát ra ánh sáng xanh (đó là hiện tượng "ma trơi") 4. Điều chế và ứng dụng - P khá hoạt động, trong tự nhiên nó tồn tại ở dạng hợp chất như các quặng photphorit Ca 3 (PO 4 ) 2 , apatit 3Ca 3 (PO 4 ) 2 .CaF 2 . - P được dùng để chế tạo diêm: Thuốc gắn ở đầu que diêm gồm một chất oxi hoá như KClO 3 , KNO 3 , một chất dễ cháy như S… và keo dính. Thuốc quét bên cạnh hộp diêm là bột P đỏ và keo dính. Để tăng độ cọ sát còn trộn thêm bột thuỷ tinh mịn vào cả 2 loại thuốc trên. - P đỏ dùng để sản xuất axit photphoric: - Trong công nghiệp, người ta điều chế P bằng cách nung hỗn hợp canxi photphat, SiO 2 (cát) và than: 5. Hợp chất của photpho a) Điphotpho pentaoxit P 2 O 5 . P 2 O 5 là chất rắn, màu trắng, rất háo nước, tác dụng mãnh liệt với nước tạo thành axit photphoric: Chính vì vậy người ta dùng P 2 O 5 để làm khô nhiều chất. b) Axit photphoric H 3 PO 4 . - H 3 PO 4 là chất rắn, không màu, nóng chảy ở 42,5 o C, tan vô hạn trong nước. Trong P 2 O 5 và H 3 PO 4 , photpho có số oxi hoá +5. Khác với nitơ, photpho có độ âm điện nhỏ nên bền hơn ở mức +5. Do vậy H 3 PO 4 và P 2 O 5 khó bị khử và không có tính oxi hoá như HNO 3 . - H 3 PO 4 là axit trung bình, trong dung dịch điện li theo 3 nấc: trung bình ở nấc thứ nhất, yếu và rất yếu ở các nấc thứ hai, thứ ba. Dung dịch axit H 3 PO 4 có những tính chất chung của axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối axit hoặc muối trung hoà như NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , Na 3 PO 4 . - H 3 PO 4 có thể tác dụng với những kim loại đứng trước H trong dãy Bêkêtôp cho H 2 thoát ra. Ví dụ: c) Muối photphat Ứng dụng với 3 mức điện li của axit H 3 PO 4 có dãy muối photphat: - Muối photphat trung hoà: - Muối đihiđro photphat - Muối hiđro photphat: Các muối trung hoà và muối axit của kim loại Na, K và amoni đều tan trong nước. Với các kim loại khác chỉ muối đihiđro photphat là tan được, ngoài ra đều không tan hoặc tan ít trong H 2 O. d) Điều chế và ứng dụng - Trong công nghiệp, điều chế H 3 PO 4 từ quặng Ca 3 (PO 4 ) 2 và axit H 2 SO 4 : - Trong phòng thí nghiệm, H 3 PO 4 được điều chế từ P 2 O 5 (hoà tan vào H 2 O) hay từ P (hoà tan bằng HNO 3 đặc). Axit photphoric chủ yếu được dùng để sản xuất phân bón. 6. Phân bón hoá học Phân bón hoá học là những hoá chất có chứa nguyên tố dinh dưỡng, dùng để bón cho cây trồng nhằm nâng cao năng suất. Những hoá chất dùng làm phân bón phải là những hợp chất tan được trong dung dịch thấm trong đất để rễ cây hấp thụ được. Ngoài ra, hợp chất đó phải không độc hại gây ô nhiễm môi trường. Có ba loại phân bón hoá học cơ bản: phân đạm, phân lân và phân kali. a) Phân đạm là phân chứa nguyên tố nitơ. Cây chỉ hấp thụ đạm dưới dạng ion và ion . Các loại phân đạm quan trọng: - Muối amoni: NH 4 Cl (25% N), (NH 4 ) 2 SO 4 (21% N), NH 4 NO 3 (35% N, thường được gọi là "đạm hai lá") - Ure: CO(NH 2 ) 2 (46% N) giàu nitơ nhất. Trong đất ure bị biến đổi dần thành amoni cacbonat. Các muối amoni và ure bị kiềm phân huỷ, do đó không nên bảo quản phân đạm gần vôi, không bón cho các loại đất kiềm. - Muối nitrat: NaNO 3 , Ca(NO 3 ) 2 ,…thường bón cho các vùng đất chua mặn. b) Phân lân là phân chứa nguyên tố photpho. Cây hấp thụ lân dưới dạng ion . Các loại phân lân chính. - Phân lân tự nhiên: Quặng photphat Ca 3 (PO 4 ) 2 thích hợp với đất chua ; phân nung chảy (nung quặng photphat với đolomit). - Supephotphat đơn: Hỗn hợp canxi đihiđro photphat và thạch cao, được điều chế theo phản ứng: - Supe photphat kép: là muối canxi đihiđro photphat, được điều chế theo phản ứng: - Amophot: chứa cả đạm và lân, được điều chế bằng cách cho NH 3 tác dụng với axit photphoric thu được hỗn hợp trong mono và điamophot NH 4 H 2 PO 4 và (NH 4 ) 2 HPO 4 c) Phân kali: chứa nguyên tố kali, cây hấp thụ kali dưới dạng ion K + . Phân kali chủ yếu là KCl lấy từ quặng muối cacnalit (KCl.MgCl 2 .6H 2 O), sinvinit (KCl.NaCl). Ngoài ra người ta cũng dùng KNO 3 .K 2 SO 4 . d) Phân vi lượng: là loại phân chứa một số lượng rất nhỏ các nguyên tố như đồng, kẽm, molipđen, mangan, coban, bo, iot… Chỉ cần bón một lượng rất nhỏ các nguyên tố này cũng làm cho cây phát triển tốt. Ở nước ta có một số nhà máy lớn sản xuất supephotphat (Lâm Thao - Phú Thọ), sản xuất phân đạm (Hà Bắc) và có một số địa phương sản xuất phân lân nung chảy… . và các dạng thù hình. Đơn chất photpho có thể tồn tại dưới nhiều dạng thù hình khác nhau. Hai dạng thù hình quan trọng là photpho trắng và photpho đỏ. - Photpho trắng: là chất rắn màu trắng. 280 o C, photpho trắng chuyển thành photpho đỏ. Photpho trắng tự bốc cháy trong không khí, phát sáng trong bóng tối (lân tinh). Người ta bảo quản nó bằng cách ngâm trong nước, tránh ánh sáng. - Photpho. dùng để sản xuất axit photphoric: - Trong công nghiệp, người ta điều chế P bằng cách nung hỗn hợp canxi photphat, SiO 2 (cát) và than: 5. Hợp chất của photpho a) Điphotpho pentaoxit P 2 O 5 .