. 4 Tính chất hóa học
.5 OXIT VÀ OXIAXXIT CỦA PHOTPHO
. 4 . Tính chất hóa học
So sánh với nitơ, photpho hoạt động hơn mặc dù có độ âm điện nhỏ hơn. Điều đó được giải thích là do liên kết đơn P - P kém bền hơn nhiều so với liên kết ba trong phân tử N2.
Các hợp chất của P hầu hết đều là hợp chất cộng hóa trị.
Mặt khác, sự khác nhau về kiến trúc của ba dạng thù hình của phôt pho dẫn đến sự khác nhau nhiều về tính chất hoá học. P trắng hoạt động nhất và P đen kém hoạt động nhất.
Ở điều kiện thường, P trắng bị ôxi hoá chậm bởi O2 không khí nên phải bảo quản trong nước; phôtpho đỏ và đen đều bền.
P trắng tự bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ 400C; P đỏ ở trên 2500C và P đen ở trên 4000C.
Phôt pho vừa có tính ôxi hoá vừa có tính khử. Tuy nhiên tính chất cơ bản của photpho là tính khử.
Khi cháy trong ôxi dư, P tạo P4O10 và trong điều kiện khí oxi không dư tạo nên P4O6 và P4O10. Khói trắng và đậm sinh ra khi phốt pho cháy trong không khí là axit metaphotfphoric (HPO3) do P4O10 kết hợp với hơi nước tạo nên.
Phot pho trắng có thể giải phóng kim loại ra khỏi dung dịch muối của vàng bạc, chì và đồng:
P4 + 10CuSO4 + 16H2O → 4H3PO4 + 10Cu + 10H2SO4.
Phot pho đỏ có thể bốc cháy khi va chạm với những chất ôxi hoá mạnh như KClO3, K2Cr2O7 , KNO3. Tính chất này dẫn đến công dụng chủ yếu của P đó là làm diêm.
Khi tương tác với dung dịch kiềm, phôt pho trắng thể hiện khả năng oxi hoá khử: P4 + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3K[H2PO2]
2P4 + 3Ba(OH)2 + 6H2O →2PH3 + 3Ba(H2PO2)
IV
.5. OXIT VÀ OXIAXXIT CỦA PHOTPHOIV IV
.5. 1. Oxit của photpho
IV
.5. 1.1. Photpho(III) oxit
Trong phân tử P4O6, góc POP = 1280; OPO = 990; dP-O = 1,65 antron, ngắn hơn liên kết đơn (1,84 antron), nghĩa là có mức độ kép rõ rệt.
Ở đây liên kết π được tạo nên do cặp electron tự do 2p của oxi xen phủ với obital 3d trống của photpho theo kiểu πp→d.
Photpho (III) oxit là tinh thể trắng, mềm giống như sáp. Nhiệt độ nóng chảy bằng 23,80C và nhiệt độ sôi bằng 1750C. Photpho (III) oxit dễ tan trong ete, CS2, cloropom và benzen. Nó độc gần như phốt pho trắng.
Ở nhiệt độ thường, phôtpho (III) oxit bền với oxi không khí, ở 50 -600C bị oxi hoá thành phôtpho (V) oxit:
P4O6 + 2O2 → P4O10
Quá trình này phát quang mạnh. Đến 700C photpho (III) oxit bốc cháy. Khi lắc mạnh với nhiều nước lạnh, photpho (III) oxit tạo axit photphorơ: P4O6 + 6H2O → 4H3PO3
Nhưng với nước nóng, phản ứng xảy ra mãnh liệt và phức tạp, tạo nên hỗn hợp sản phẩm gồm có P, PH3 và H3PO4.
Với dung dịch HCl, photpho (III) xxit cũng tạo nên axit photphorơ: P4O6 + 6HCl → 2H3PO3+ 2PCl3.
IV
.5. 1.2. Photpho (V) oxit
Phot pho (V) oxit được tạo nên khi đốt chấy phot pho trong điều kiện có dư không khí khô.
Phot pho (V) oxit là chất ở dạng tinh thể lục phương có màu trắng , thăng hoa ở 3590C dưới áp suất 1atm. Mạng lưới của tinh thể đó gồm những phân tử P4O10 liên kết với nhau bằng lực Van de van.
Phân tử P4O10 có cấu tạo tương tự phân tử P4O6 nhưng có thêm 4 nguyên tử oxi liên kết với 4 nguyên tử photpho. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sự rút ngắn độ dài liên kết P-O (dP-O = 1,39 antron) cho thấy, có thêm Điều này xác minh thêm liên kết theo kiểu πp→d.
Phot pho (V) oxit hút ẩm rất mạnh và là một trong những chất làm khô tốt nhất đối với các khí. Nó có thể lấy nước của các axit như HNO3, H2SO4 biến chúng thành anhiđrit và lấy nước của các chất hữu cơ.
Khi tương tác với nước lạnh, tạo nên axit metaphotphoric: P4O10 + 2H2O→4HPO3
Phản ứng với nước nóng, dư, tạo nên axit octophotphocric: P4O10 + 6H2O →4H3PO4
IV
.5.2. Oxiaxit của photpho
Các oxiaxit quan trọng: H3PO2, H3PO3 và H3PO4. Trong dãy oxiaxit của photpho, độ bền nhiệt tăng dần, tính axit tăng dần và tính khử giảm dần.
IV
.5.2.1. Axit hipop hotphorơ
Là tinh thể không màu, nóng chay ở 270C, dễ tan trong nước, khi đun nóng đến 1030C bị phân huỷ theo phản ứng:
3H3PO2 →2H3PO3 + PH3
H3PO2 là axit mạnh, 1 nấc, muối tương ứng đều dễ tan trong nước. Axit H3PO2 và muối là chất khử mạnh, nhưng phản ứng xảy ra chậm. Tương tác với halogen biến thành axit phopphoric.
Giải phóng kim loại từ dung dịch muối của các kim loại quí như Au, Ag, Pd và một số kim loại nặng như Cu, Hg, Bi:
H3PO2 + 2CuSO4 + 2H2O →2Cu + 2H2SO4 + H3PO4.
Tuy nhiên H3PO2 có thể bị Zn trong H2SO4 khử đến photphin. Điều chế:
2P4 + 3Ba(OH)2 + 6H2O →3Ba(H2PO2)2 + 2PH3 Ba(H2PO2)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H3PO2 IV
.5.2.2. Axit p hotphorơ
Là tinh thể không màu, nóng chảy ở 740C, chảy rữa trong không khí và dễ tan trong nước. Ở 2000C, phân huỷ thành H3PO4 và photpin:
4H3PO3 →3H3PO4 + PH3
Là axit 2 nấc và có độ mạnh trung bình (K1= 1.10-2; K2=3.10-7)
Muối của nó gọi là phophit, không có màu, thường khó tan trong nước.
Axit H3PO3 là chất khử mạnh, phản ứng thường chậm và phức tạp. Nó tương tác với halogen, làm kết tủa kim loại từ dung dịch d muối của kim loại nặng và bản thân nó biến thành H3PO4:
H3PO3 + 2AgNO3 + H2O →H3PO4 + 2Ag +2HNO3
Tuy nhiên trong dung dịch H2SO4, H3PO3 bị Zn khử đến photpin. IV
.5.2.3. Axit p hotphoric
Axit photphoric rất bền, không có khả năng thể hiện tính oxi hóa ở dưới nhiệt độ 350-4000C. Nhưng ở nhiệt độ cao hơn chúng là chất oxi hóa yếu, có thể tương tác với kim loại.
Axit octhophotphoric tinh khiết được dùng chủ yếu trong công nghiệp dược phẩm. Axit kỹ thuật dùng chủ yếu để sản xuất phân bón vô cơ, nhuộm vải và sản xuất men sứ. H3PO4 có thể điều chế bằng tương tác của PCl5 hay P4O10 với nước; hoặc tương tác của P với dung dịch HNO3 < 52%.
Trong công nghiệp, H3PO4 kỹ thuật được điều chế cho axit H2SO4 có nồng độ trung bình tác dụng với photphat thiên nhiên.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});