Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 5CO + P 2

Uap fosfor pada suhu ini hampir seluruhnya terdiri dari molekul P2, yang setelah didinginkan mengembun menjadi molekul P4.

Ketika uap mengembun, ia terbentuk fosfor putih (kuning)., yang terdiri dari molekul P 4 berbentuk tetrahedron. Ini adalah zat yang sangat reaktif, lembut, seperti lilin, berwarna kuning pucat, larut dalam karbon disulfida dan benzena. Di udara, fosfor menyala pada suhu 34 o C. Ia memiliki kemampuan unik untuk bersinar dalam gelap karena oksidasi yang lambat ke tingkat yang lebih rendah. Itu adalah fosfor putih yang pernah diisolasi oleh Brand.

Jika fosfor putih dipanaskan tanpa akses ke udara, ia berubah menjadi merah (pertama kali diperoleh pada tahun 1847). Nama fosfor merah mengacu pada beberapa modifikasi yang berbeda dalam kepadatan dan warna: berkisar dari oranye hingga merah tua dan bahkan ungu. Semua varietas fosfor merah tidak larut dalam pelarut organik; dibandingkan dengan fosfor putih, mereka kurang reaktif (menyala di udara pada t>200 o C) dan memiliki struktur polimer: ini adalah tetrahedra P4 yang dihubungkan satu sama lain dalam rantai tak berujung. Agak berbeda dengan “fosfor ungu” yang terdiri dari gugus P 8 dan P 9, tersusun dalam struktur tubular panjang dengan penampang segi lima.

Pada tekanan darah tinggi fosfor putih berubah menjadi fosfor hitam, dibangun dari segi enam tiga dimensi dengan atom fosfor di simpulnya, dihubungkan satu sama lain dalam lapisan. Transformasi ini pertama kali dilakukan pada tahun 1934 oleh fisikawan Amerika Percy Williams Bridgman. Struktur fosfor hitam menyerupai grafit, satu-satunya perbedaan adalah lapisan yang dibentuk oleh atom fosfor tidak rata, melainkan “bergelombang”. Fosfor hitam adalah modifikasi fosfor yang paling tidak aktif. Ketika dipanaskan tanpa akses ke udara, warnanya, seperti merah, berubah menjadi uap, dari mana fosfor putih mengembun.

Fosfor putih sangat beracun: dosis mematikannya sekitar 0,1 g Karena bahaya pembakaran spontan di udara, ia disimpan di bawah lapisan air. Fosfor merah dan hitam kurang beracun karena tidak mudah menguap dan praktis tidak larut dalam air.

Sifat kimia

Yang paling aktif secara kimia adalah fosfor putih (dalam persamaan reaksi yang melibatkan fosfor putih, untuk kesederhanaan, ditulis sebagai P, bukan P 4, terutama karena reaksi serupa mungkin terjadi dengan partisipasi fosfor merah, yang komposisi molekulnya tidak pasti. ). Fosfor bergabung langsung dengan banyak zat sederhana dan kompleks. Dalam reaksi kimia, fosfor, seperti , dapat menjadi zat pengoksidasi dan zat pereduksi.

Bagaimana pengoksidasi fosfor bereaksi dengan banyak membentuk fosfida, misalnya:

2P + 3Ca = Ca 3 P 2

P + 3Na = Na 3P

Harap dicatat bahwa ia praktis tidak bergabung langsung dengan fosfor.

Bagaimana agen pereduksi fosfor berinteraksi dengan halogen, belerang (yaitu dengan non-logam yang lebih elektronegatif). Dalam hal ini, tergantung pada kondisi reaksi, senyawa fosfor (III) dan senyawa fosfor (V) dapat terbentuk.

a) dengan oksidasi lambat atau kekurangan oksigen, fosfor dioksidasi menjadi fosfor oksida (III), atau fosfor anhidrida P 2 O 3:

4P + 3O 2 = 2P 2 O 3

Ketika fosfor terbakar secara berlebihan (atau udara), fosfor oksida (V), atau fosfor anhidrida P2O5, terbentuk:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

b) tergantung pada rasio reagen, ketika fosfor berinteraksi dengan halogen dan belerang, masing-masing halida dan sulfida dari fosfor tri- dan pentavalen terbentuk; Misalnya:

2P + 5Cl 2(g) = 2PCl 5

2P + 3Cl 2(tidak mencukupi) = 2PCl 3

2P + 5S (g) = P 2 S 5

2P + 3S (tidak mencukupi) = P 2 S 3

Perlu diperhatikan bahwa fosfor hanya membentuk senyawa PI3 dengan yodium.

Fosfor berperan sebagai zat pereduksi dalam reaksi dengan asam pengoksidasi:

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO

— dengan asam nitrat pekat:

P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O

— dengan asam sulfat pekat:

2P + 5H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O

Fosfor tidak berinteraksi dengan asam lain.

Ketika dipanaskan dengan larutan air, fosfor mengalami disproporsi, misalnya:

4P + 3KOH + 3H 2 O = PH 3 + 3KH 2 PO 2

8P + 3Ba(OH) 2 + 6H 2 O = 2PH 3 + 3Ba(H 2 PO 2) 2

Selain fosfin PH 3, sebagai hasil dari reaksi ini, garam asam hipofosfor H 3 PO 2 terbentuk - hipofosfit, di mana fosfor memiliki karakteristik bilangan oksidasi +1.

Penerapan fosfor

Sebagian besar produksi fosfor dunia digunakan untuk memproduksi asam fosfat, yang digunakan untuk membuat pupuk dan produk lainnya. Fosfor merah digunakan dalam pembuatan korek api, terkandung dalam massa yang diaplikasikan pada kotak korek api.

Fosfin

Senyawa hidrogen fosfor yang paling terkenal adalah fosfin PH 3. Fosfin adalah gas tidak berwarna dengan bau berbau bawang putin dan sangat beracun. Sangat larut dalam pelarut organik. Berbeda dengan amonia, amonia sedikit larut dalam air. Fosfin tidak memiliki arti praktis.

Kuitansi

Metode untuk memproduksi fosfin dengan mereaksikan fosfor dengan larutan berair telah dibahas di atas. Cara lain adalah dengan aksi asam klorida pada logam fosfida, misalnya:

Zn 3 P 2 + 6HCl = 2PH 3 + 3ZnCl 2

Sifat kimia

1. Sifat asam-basa

Menjadi sedikit larut dalam air, fosfin membentuk hidrat yang tidak stabil, yang menunjukkan sifat dasar yang sangat lemah:

PH 3 + H 2 O ⇄ PH 3 ∙H 2 O ⇄ PH 4 + + OH —

Garam fosfonium terbentuk hanya dengan:

PH 3 + HCl = PH 4 Cl

PH 3 + HClO 4 = PH 4 ClO 4

1. Sifat redoks

Seluruh daftar abstrak dapat dilihat

*gambar rekaman menunjukkan foto fosfor putih

DEFINISI

Fosfin(fosfor hidrida, monofosfan) dalam kondisi normal adalah gas tidak berwarna, sukar larut dalam air dan tidak bereaksi dengannya.

Rumus kasarnya adalah PH 3 (struktur molekul ditunjukkan pada Gambar 1). Massa molar fosfin adalah 34,00 g/mol.

Beras. 1. Struktur molekul fosfin, menunjukkan sudut dan panjang ikatan ikatan kimia.

Pada suhu rendah membentuk klarat padat 8PH 3 × 46H 2 O. Massa jenis - 1,5294 g/l. Titik didih - (-87,42 o C), titik leleh - (-133,8 o C).

Dalam ORR, ini adalah zat pereduksi kuat, dioksidasi oleh asam sulfat dan nitrat pekat, yodium, oksigen, hidrogen peroksida, natrium hipoklorit. Sifat donor jauh lebih sedikit dibandingkan dengan amonia.

PH3, bilangan oksidasi unsur-unsur di dalamnya

Untuk menentukan bilangan oksidasi unsur-unsur penyusun fosfin, pertama-tama Anda perlu memahami unsur mana yang nilai ini diketahui secara pasti.

Fosfin adalah nama sepele untuk fosfor hidrida, dan, seperti diketahui, bilangan oksidasi hidrogen dalam hidrida adalah (+1). Untuk mencari bilangan oksidasi fosfor, kita mengambil nilainya sebagai “x” dan menentukannya menggunakan persamaan netralitas listrik:

x + 3×(+1) = 0;

Artinya bilangan oksidasi fosfor dalam fosfin adalah (-3):

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

Latihan	Tentukan bilangan oksidasi unsur pembentuk asam pada senyawa berikut: HNO 2, H 2 CO 3, H 4 SiO 4, HPO 3.
Larutan	Dalam senyawa tersebut, unsur pembentuk asam adalah nitrogen, karbon, silikon dan fosfor. Bilangan oksidasi oksigen adalah (-2), dan bilangan oksidasi hidrogen adalah (+1). Mari kita ambil bilangan oksidasi unsur pembentuk asam sebagai “x” dan gunakan persamaan elektronetralitas untuk mencari nilainya: 1 + x + 2×(-2) = 0; Bilangan oksidasi nitrogen adalah (+3). 2×(+1) + x + 3×(-2) = 0; Bilangan oksidasi karbon adalah (+4). 4×(+1) + x + 4×(-2) = 0; Bilangan oksidasi silikon adalah (+4). 1 + x + 3×(-2) = 0; Bilangan oksidasi fosfor adalah (+5).
Menjawab	HN +3 O 2 , H 2 C +4 O 3 , H 4 Si +4 O 4 , HP +5 O 3

CONTOH 2

Latihan	Besi menunjukkan bilangan oksidasi tertinggi dalam senyawa: K4; K 3; Fe(OH)2.
Larutan	Untuk memberikan jawaban yang benar atas pertanyaan yang diajukan, kita akan menentukan bilangan oksidasi besi pada setiap senyawa yang diusulkan secara bergantian menggunakan persamaan keelektronegatifan. a) Bilangan oksidasi kalium selalu sama dengan (+1). Bilangan oksidasi karbon dalam ion sianida adalah (+2), dan bilangan oksidasi nitrogen adalah (-3). Mari kita ambil nilai bilangan oksidasi besi sebagai “x”: 4×1 + x + 6×2 + 6× (-3) = 0; b) Bilangan oksidasi kalium selalu sama dengan (+1). Bilangan oksidasi karbon dalam ion sianida adalah (+2), dan bilangan oksidasi nitrogen adalah (-3). Mari kita ambil nilai bilangan oksidasi besi sebagai “x”: 3×1 + x + 6×2 + 6× (-3) = 0; c) Bilangan oksidasi oksigen dalam oksida (-2). Mari kita ambil nilai bilangan oksidasi besi sebagai “x”: d) Bilangan oksidasi oksigen dan hidrogen masing-masing adalah (-2) dan (+1). Mari kita ambil nilai bilangan oksidasi besi sebagai “x”: x + 2×(-2) + 2× 1 = 0; Bilangan oksidasi tertinggi besi adalah (+3) dan diwujudkan dalam senyawa dengan komposisi K3.
Menjawab	pilihan 2

Sumber batu terdekat yang mengandung fosfin, ditunjukkan pada peta, dan David mengirim kelompok kerja penunggang kuda biru dan hijau ke sana untuk mulai mempersiapkan batu api.

Sekarang mereka mengetahui semua tipu muslihat musuh, mereka belajar mengevaluasi ciri-ciri serangan, belajar bagaimana menjaga kekuatan penunggang kuda dan hewan, bagaimana melindungi diri dari asap. fosfin dan hembusan Benang.

Jet api fosfin, diletuskan oleh naga, membentuk pola cahaya yang terus berubah di udara.

Para penunggang kuda menemukan deposit fosfin di dataran tinggi antara Sungai Malay dan Sadrid.

Sementara naga itu menempatkan tubuhnya yang besar di tempat pendaratan yang tidak sesuai, sayapnya yang lebar membawa aroma yang harum ke sepanjang halaman. fosfin udara.

Lalu dia membersihkan bau busuk itu fosfin celana dan kemeja lalu dijemur, digantung di semak-semak.

Saat Jaxom memasuki kamarnya dalam perjalanan untuk mengganti bau busuk fosfin setelan penerbangan, dia menarik perhatiannya pada sketsa teluk, yang masih tergeletak di meja kerja.

Jaxom memasukkan porsinya ke dalam mulut Ruth dan, seperti biasa, mengalami kegelisahan batin, mulai mendengarkan bagaimana gigi naga yang kuat menghancurkan orang kaya. fosfin batu.

Keadaan oksidasi pada PH3

Informasi umum tentang fosfin dan bilangan oksidasi pada PH3

Rumus kasarnya adalah PH3 (struktur molekul ditunjukkan pada Gambar 1). Massa molar fosfin adalah 34,00 g/mol.

Arti kata fosfin

1. Struktur molekul fosfin, menunjukkan sudut ikatan dan panjang ikatan kimia.

Pada suhu rendah membentuk klarat padat 8PH3×46H2O. Kepadatan - 1,5294 g/l. Titik didih - (-87.42oC), titik leleh - (-133.8oC).

Dalam ORR, ini adalah zat pereduksi kuat, dioksidasi oleh asam sulfat dan nitrat pekat, yodium, oksigen, hidrogen peroksida, natrium hipoklorit. Sifat donor jauh lebih sedikit dibandingkan dengan amonia.

PH3, bilangan oksidasi unsur-unsur di dalamnya

Untuk menentukan bilangan oksidasi unsur-unsur penyusun fosfin, pertama-tama Anda perlu memahami unsur mana yang nilai ini diketahui secara pasti.

Fosfin adalah nama sepele untuk fosfor hidrida, dan, seperti diketahui, bilangan oksidasi hidrogen dalam hidrida adalah (+1). Untuk mencari bilangan oksidasi fosfor, kita mengambil nilainya sebagai “x” dan menentukannya menggunakan persamaan netralitas listrik:

x + 3×(+1) = 0;

Artinya bilangan oksidasi fosfor dalam fosfin adalah (-3):

Contoh pemecahan masalah

3. Molekul. Ikatan kimia. Struktur zat

Partikel kimia yang terbentuk dari dua atom atau lebih disebut molekul(nyata atau bersyarat satuan rumus zat poliatomik). Atom-atom dalam molekul terikat secara kimia.

Ikatan kimia mengacu pada gaya tarik-menarik listrik yang menyatukan partikel. Setiap ikatan kimia di rumus struktural sepertinya garis valensi Misalnya:

H–H (ikatan antara dua atom hidrogen);

H3N – H+ (ikatan antara atom nitrogen molekul amonia dan kation hidrogen);

(K+) – (I-) (ikatan antara kation kalium dan ion iodida).

Ikatan kimia dibentuk oleh sepasang elektron ( ), yang dalam rumus elektronik partikel kompleks (molekul, ion kompleks) biasanya digantikan oleh fitur valensi, berbeda dengan pasangan elektron bebas atom, misalnya:

Ikatan kimia disebut kovalen, jika terbentuk dengan berbagi sepasang elektron dengan kedua atom.

Dalam molekul F2, kedua atom fluor memiliki keelektronegatifan yang sama, sehingga kepemilikan pasangan elektronnya sama. Ikatan kimia seperti itu disebut nonpolar, karena setiap atom fluor kerapatan elektron adalah sama di rumus elektronik molekul dapat secara kondisional dibagi rata di antara mereka:

Dalam molekul hidrogen klorida HCl, ikatan kimia sudah ada kutub, karena kerapatan elektron pada atom klor (unsur dengan keelektronegatifan lebih tinggi) jauh lebih tinggi dibandingkan pada atom hidrogen:

Ikatan kovalen, misalnya H–H, dapat dibentuk dengan berbagi elektron dari dua atom netral:

H · + · H > H – H

H H

Mekanisme pembentukan ikatan ini disebut menukarkan atau setara.

Menurut mekanisme lain, ikatan kovalen H – H yang sama terjadi ketika pasangan elektron ion hidrida H digunakan bersama oleh kation hidrogen H+:

H+ + (:H)- > H – H

H H

Kation H+ dalam hal ini disebut akseptor sebuah anion H - penyumbang pasangan elektron. Mekanisme pembentukan ikatan kovalen adalah donor-akseptor, atau koordinasi.

Ikatan tunggal (H – H, F – F, H – CI, H – N) disebut obligasi-a, mereka menentukan bentuk geometris molekul.

Ikatan rangkap dua dan rangkap tiga () mengandung satu?-komponen dan satu atau dua?-komponen; Komponen ?, yang merupakan komponen utama dan dibentuk terlebih dahulu secara kondisional, selalu lebih kuat dari komponen ?.

Ciri-ciri fisik (yang sebenarnya dapat diukur) dari suatu ikatan kimia adalah energi, panjang, dan polaritasnya.

Energi ikatan kimia (E sv) adalah panas yang dilepaskan selama pembentukan ikatan tertentu dan digunakan untuk memutusnya. Untuk atom yang sama, selalu ada ikatan tunggal lebih lemah dari kelipatan (ganda, tiga kali lipat).

Panjang ikatan kimia (akuсв) – jarak antar inti. Untuk atom yang sama, selalu ada ikatan tunggal lebih lama, dari kelipatan.

Polaritas komunikasi diukur momen dipol listrik p– hasil kali muatan listrik nyata (pada atom-atom dengan ikatan tertentu) dengan panjang dipol (yaitu

Fosfor. Fosfin

panjang komunikasi). Semakin besar momen dipolnya, semakin tinggi polaritas ikatannya. Muatan listrik nyata pada atom-atom dalam ikatan kovalen selalu lebih kecil nilainya dibandingkan bilangan oksidasi unsur-unsurnya, tetapi bertanda sama; misalnya, untuk ikatan H+I-Cl-I, muatan sebenarnya adalah H+0'17-Cl-0'17 (partikel bipolar, atau dipol).

Polaritas molekul ditentukan oleh komposisi dan bentuk geometrisnya.

Non-polar (p = O) akan:

a) molekul sederhana zat, karena hanya mengandung ikatan kovalen nonpolar;

B) poliatomik molekul kompleks zat, jika bentuknya geometris simetris.

Misalnya, molekul CO2, BF3 dan CH4 memiliki arah vektor ikatan yang sama (panjangnya) sebagai berikut:

Saat menjumlahkan vektor ikatan, jumlahnya selalu nol, dan molekul secara keseluruhan adalah nonpolar, meskipun mengandung ikatan polar.

Kutub (hal> O) akan menjadi:

A) diatomik molekul kompleks zat, karena hanya mengandung ikatan polar;

B) poliatomik molekul kompleks zat, jika strukturnya secara asimetris, yaitu, bentuk geometrisnya tidak lengkap atau terdistorsi, yang menyebabkan munculnya dipol listrik total, misalnya pada molekul NH3, H2O, HNO3, dan HCN.

Ion kompleks, seperti NH4+, SO42- dan NO3-, pada prinsipnya tidak dapat dipol; mereka hanya membawa satu muatan (positif atau negatif).

Ikatan ionik terjadi pada tarikan elektrostatis kation dan anion dengan hampir tidak ada pembagian pasangan elektron, misalnya antara K+ dan I-. Atom kalium mempunyai kerapatan elektron yang kurang, sedangkan atom yodium mempunyai kerapatan elektron yang berlebih. Koneksi ini dipertimbangkan ekstrim kasus ikatan kovalen, karena pasangan elektron praktis berada dalam kepemilikan anion. Senyawa ini paling khas untuk senyawa logam dan nonlogam (CsF, NaBr, CaO, K2S, Li3N) dan zat golongan garam (NaNO3, K2SO4, CaCO3). Semua senyawa ini dalam kondisi ruangan adalah zat kristal, yang secara kolektif disebut kristal ionik(kristal dibangun dari kation dan anion).

Jenis koneksi lain yang dikenal disebut ikatan logam, di mana elektron valensi terikat secara longgar oleh atom logam sehingga elektron tersebut sebenarnya bukan milik atom tertentu.

Atom logam, yang dibiarkan tanpa elektron terluar yang jelas-jelas miliknya, seolah-olah menjadi ion positif. Mereka terbentuk kisi kristal logam. Himpunan elektron valensi yang tersosialisasi ( gas elektron) menyatukan ion logam positif dan pada lokasi kisi tertentu.

Selain kristal ionik dan logam, ada juga atom Dan molekuler zat kristal yang situs kisinya masing-masing terdapat atom atau molekul. Contoh: intan dan grafit adalah kristal dengan kisi atom, yodium I2 dan karbon dioksida CO2 (es kering) adalah kristal dengan kisi molekul.

Ikatan kimia tidak hanya terjadi di dalam molekul suatu zat, tetapi juga dapat terbentuk antar molekul, misalnya pada HF cair, air H2O, dan campuran H2O + NH3:

Ikatan hidrogen terbentuk karena gaya tarik menarik elektrostatik molekul polar yang mengandung atom unsur paling elektronegatif - F, O, N. Misalnya, ikatan hidrogen terdapat pada HF, H2O dan NH3, tetapi tidak terdapat pada HCl, H2S dan PH3 .

Ikatan hidrogen tidak stabil dan mudah putus, misalnya saat es mencair dan air mendidih. Namun, sejumlah energi tambahan dihabiskan untuk memutus ikatan ini, dan oleh karena itu suhu leleh (Tabel 5) dan titik didih zat dengan ikatan hidrogen

(misalnya, HF dan H2O) secara signifikan lebih tinggi dibandingkan zat serupa, tetapi tanpa ikatan hidrogen (misalnya, HCl dan H2S).

Banyak senyawa organik juga membentuk ikatan hidrogen; Ikatan hidrogen memainkan peran penting dalam proses biologis.

Contoh tugas Bagian A

1. Zat yang hanya memiliki ikatan kovalen adalah

1) SiH4, Cl2O, CaBr2

2) NF3, NH4Cl, P2O5

3) CH4, HNO3, Na(CH3O)

4) CCl2O, I2, N2O

2–4. Ikatan kovalen

2. lajang

3. ganda

4. tiga kali lipat

hadir dalam substansi

5. Ada banyak ikatan dalam molekul

6. Partikel yang disebut radikal adalah

7. Salah satu ikatan dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor dalam sekumpulan ion

8. Paling tahan lama Dan pendek ikatan - dalam molekul

9. Zat yang hanya memiliki ikatan ionik - dalam satu set

10–13. Kisi kristal materi

1) logam

3) atom

4) molekuler

Senyawa fosfor.

R-3. Fosfida logam adalah senyawa kovalen ionik. Fosfida logam s (kecuali Be) dan lantanida merupakan senyawa mirip garam ionik; mudah dihidrolisis oleh air dan asam: Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2↓ + 2PH3 Na3P + 3HCl = 3NaCl + PH3. Fosfida unsur d adalah senyawa inert kimia seperti logam. Pengecualiannya adalah fosfida logam golongan I dan II, subkelompok samping, yang juga mirip garam, tetapi dengan campuran kovalen yang besar. Fosfor tidak membentuk senyawa stabil dengan antimon, bismut, timbal dan merkuri.

Senyawa fosfor dan hidrogen disebut hidrogen fosfida, meskipun keelektronegatifan unsur-unsur ini hampir sama. Senyawa tersebut memiliki rumus PH3 dan disebut fosfin. Ini adalah gas yang sangat beracun dengan bau bawang putih yang tidak sedap, titik didih = -88°C. Tidak ada ikatan hidrogen antara molekul fosfin dalam cairan dan antara molekul air dan fosfin selama pelarutan, sehingga titik didihnya rendah dan fosfin praktis tidak larut dalam air. Molekulnya berbentuk piramida dengan atom fosfor di puncaknya dan sudut antara ikatan P-H 93,5°, yang menunjukkan tidak adanya hibridisasi orbital atom fosfor selama pembentukan senyawa ini. Ikatan tersebut dibentuk oleh orbital p yang hampir murni. Pasangan elektron bebas fosfor tetap berada di orbital 3s, sehingga fosfin merupakan basa lemah dan zat pengompleks lemah secara umum. Kation fosfonium hanya terbentuk dengan asam terkuat dalam lingkungan anhidrat (HJ, HClO4, HBF4), misalnya PH3 + HJ = PH4J. Air dengan mudah menguraikan garam fosfonium. Fosfin menunjukkan sifat pereduksi yang kuat: PH3 + 2O2 = H3PO4 (pada suhu 150°C reaksi ini terjadi secara eksplosif), PH3 + 6AgNO3 + 3H2O = 6Ag↓ + H2(PHO3) + 6AgNO3 PH3 + 3J2 + 3H2O = H2(PHO3) + 6HJ . Sintesis fosfin dari zat sederhana tidak dapat dilakukan, karena ikatan P-H tidak cukup kuat karena panjangnya dan karena kontribusi komponen elektrostatis yang tidak signifikan. Oleh karena itu, fosfin diperoleh dengan hidrolisis logam fosfida atau pelarutan fosfor dalam alkali (reaksi diberikan di atas).

Senyawa utama fosfor dalam keadaan oksidasi positif adalah oksida, asam yang mengandung oksigen, dan halida. Dianjurkan untuk mempertimbangkannya secara terpisah.

Oksida fosfor– Р4О6 dan Р4О10 adalah oksida asam, memiliki struktur molekul, berbentuk padat (tmelt(Р4О6)=23,8°С, modifikasi molekul Р4О10 menyublim pada 3590С, dan modifikasi polimer meleleh pada 580°С), keduanya larut dalam air, menghasilkan hidroksida, yang masing-masing merupakan asam, fosfor dan ortofosfat. Fosfor (V) oksida sangat higroskopis, menyerap uap air dari udara, oleh karena itu digunakan sebagai bahan pengering, dan juga sebagai bahan penghilang air: P2O5 + HNO3 = HPO3 + N2O5, menghasilkan asam metafosfat atau asam polifosfat - (HPO3 )3-4. Fosfor (III) oksida, dimana fosfor berada dalam keadaan oksidasi antara, mampu terjadinya reaksi oksidasi lebih lanjut dan reaksi disproporsionasi, contoh: P4O6 + 2O2 = P4O10 P4O6 + 6H2O (hor) = 3H3PO4 + PH3, pada suhu 210°C dalam suasana H2 terjadi reaksi 5P4O6 = 2P4 + 3P4O10. Fosfor (V) oksida tidak memiliki sifat pengoksidasi, tetapi dapat diperoleh dengan oksidasi fosfor dalam kondisi anhidrat, misalnya, selama dekomposisi termal garam tertentu: 6P + 5KClO3 = 3P2O5 + 5KCl

Asam oksigen fosfor. Beragamnya asam oksigen fosfor disebabkan oleh hal-hal sebagai berikut: 1. Valensi fosfor dapat III atau V. 2. Dalam kasus valensi V, pembentukan asam orto dan meta dimungkinkan, berbeda dalam jumlah molekul air yang terikat. 3. Dalam semua hidroksida, fosfor menunjukkan bilangan koordinasi 4, hidroksida tersebut lebih stabil, jika atom oksigen tidak cukup, maka terbentuk ikatan P-H ((HO)2PHO, dan bukan P(OH)3, dll.). 4. Asam fosfat cenderung membentuk polimer linier atau siklik. 5. Dalam kondisi tertentu, pembentukan ikatan P-R dimungkinkan. 6. Seperti semua hidroksida, oksidasi lebih lanjut menghasilkan pembentukan asam perokso. Mari kita sajikan struktur dan sifat asam fosfor yang paling terkenal.

H3PO4 – asam ortofosfat. Ini adalah asam tribasa, sedang dalam disosiasi pada langkah pertama (Ka = 7.52.10-3) dan lemah pada dua langkah lainnya. Dalam keadaan anhidrat membentuk kristal higroskopis transparan dengan titik leleh = 42°C. Ini larut dalam air dalam konsentrasi berapa pun. Asam ortofosfat diperoleh dengan melarutkan fosfor (V) oksida dalam air, dengan membakar fosfin, dengan mengoksidasi segala bentuk fosfor dalam lingkungan asam, dengan menghidrolisis senyawa biner fosfor (V): P4S10 + 16H2O = 4H3PO4 + 10H2S. Industri ini menggunakan metode pembakaran fosfor yang diikuti dengan pelarutan oksida, serta perpindahan asam ortofosfat dari kalsium fosfat dengan asam sulfat pekat ketika dipanaskan: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4↓ + 2H3PO4. Asam ini berhubungan dengan tiga rangkaian garam - sedang (fosfat atau ortofosfat) dan asam (hidrogen fosfat dan dihidrogen fosfat). Fosfat dan hidrofosfat dari semua logam, kecuali natrium, kalium, rubidium, dan sesium, tidak larut dalam air. Dihidrogen fosfat larut. Fosfat terlarut mengalami hidrolisis kuat pada anion; konstanta hidrolisis tertinggi ditandai oleh anion fosfat, dan yang terkecil oleh dihidrogen fosfat. Hidrolisis pada anion menyebabkan lingkungan basa dari larutan garam. Anion asam, bersamaan dengan hidrolisis, berpartisipasi dalam kesetimbangan disosiasi, yang mengarah ke lingkungan larutan yang asam, pada dihidrogen fosfat pada tingkat yang lebih besar, pada hidrogen fosfat pada tingkat yang lebih rendah. Sebagai hasil dari proses ini, larutan natrium dihidrogen fosfat memiliki lingkungan yang sedikit asam, larutan hidrogen fosfat memiliki lingkungan yang sedikit basa, dan larutan fosfat memiliki lingkungan yang sangat basa. Amonium fosfat sebagai garam terbentuk asam lemah dan basa, terurai sempurna oleh air. Ortofosfat meleleh tanpa terurai pada suhu yang sangat tinggi. Hidrofosfat menghasilkan difosfat jika dipanaskan: 2K2HPO4 = K4P2O7 + H2O. Ketika dipanaskan, dihidrogen fosfat berubah menjadi polimetafosfat: xKH2PO4 = (KPO3)x + H2O. Fosfat tidak memiliki sifat pengoksidasi yang kuat, tetapi dapat direduksi oleh karbon bila dipanaskan. Dengan adanya silikon dioksida, reaksi ini menghasilkan produksi fosfor (persamaan reaksi diberikan); tanpa adanya SiO2, proses berlangsung sebagai berikut: Ca3(PO4)2 + 8C = Ca3P2 + 8CO. Pemanasan amonium fosfat menyebabkan hilangnya molekul amonia secara bertahap, yang akhirnya membentuk asam polimetafosfat pada suhu di atas 300°C.

Ketika asam ortofosfat didehidrasi, asam fosfat terkondensasi terbentuk, yang mengandung satu atau lebih atom oksigen penghubung. Dalam hal ini, struktur rantai, siklik dan campuran terbentuk. Mari kita lihat yang paling sederhana.

Asam difosfat (pirofosforat) – H4P2O7. Itu diperoleh dengan memanaskan asam ortofosfat hingga 2000C. Dalam keadaan anhidrat, ini adalah kristal tidak berwarna dengan titik leleh = 61°C, yang sangat larut dalam air dengan pembentukan asam yang jauh lebih kuat daripada asam fosfat. Asam ini sangat kuat pada dua tahap pertama. Setiap asam terkondensasi lebih kuat dari asam tunggal, karena disosiasinya menghasilkan anion yang lebih stabil. Larutan asam pirofosfat tidak stabil, karena terjadi penambahan molekul air secara bertahap untuk membentuk dua molekul asam ortofosfat. Garam yang lebih stabil adalah pirofosfat, yang sebagaimana telah disebutkan, dapat diperoleh dengan memanaskan hidrogen fosfat.

Asam metafosfat – (HPO3)x, dimana x=3,4,6. Asam terkondensasi siklik mengandung siklus atom fosfor dan oksigen bergantian. Mereka diperoleh dengan melarutkan fosfor (V) oksida dalam asam ortofosfat, serta dengan memanaskan asam pirofosfat hingga 300°C: 3H4P2O7 = 2(HPO3)3 + H2O. Semua asam metafosfat sangat kuat, untuk asam trimetafosfat Ka2 = 0,02. Semua asam ini juga secara bertahap berubah menjadi asam ortofosfat dalam larutan air. Garamnya masing-masing disebut tri-, tetra- dan heksametafosfat.

Dengan oksidasi fosfor (V) oksida dapat diperoleh asam peroksofosfat: P4O10 + 4H2O2 + 2H2O = 4H3PO5.

Asam fosfat (hipofosforat) H4P2O6 memiliki koneksi R-R. Rumus strukturnya dapat direpresentasikan sebagai (OH)2OP-PO(OH)2.

Sifat fosfin

Dari rumus tersebut jelas bahwa valensi fosfor adalah 5, dan bilangan oksidasi +4 merupakan nilai formal yang terkait dengan adanya ikatan antar atom yang identik. Ini adalah asam tetrabasa, yang kekuatannya setara dengan asam fosfat. Diperoleh melalui reaksi: PbP2O6 + 2H2S = 2PbS↓ + H4P2O6 dan dilepaskan dari larutan dalam bentuk dihidrat dengan titik leleh = 62°C. Dalam larutan asam ia tidak proporsional menjadi asam ortofosfat dan fosfor.

Asam fosfat H3PO3 atau H2. Ini adalah asam dibasa dengan kekuatan sedang, dalam keadaan anhidrat - padat dengan suhu leleh=74°C. Ini diperoleh dengan hidrolisis fosfor (III) halida, serta dengan oksidasi fosfor putih dengan klorin di bawah air: P4 + 6Cl2 + 12H2O = 4H2 + 12HCl. Seperti disebutkan di atas, senyawa dengan komposisi P(OH)3 kurang stabil, oleh karena itu terjadi isomerisasi dengan pembentukannya komunikasi RN, yang tidak lagi terdisosiasi dalam larutan air. Garam asam fosfor disebut fosfit, garam asam disebut hidrofosfit. Kebanyakan fosfit (kecuali garam logam alkali) tidak larut dalam air. Seperti semua senyawa fosfor (III), asam fosfat adalah zat pereduksi kuat; ia dioksidasi menjadi asam fosfat oleh halogen, nitrogen dioksida dan zat pengoksidasi lainnya, dan juga mereduksi logam dengan aktivitas rendah dari larutan garamnya, misalnya: HgCl2 + H2 + H2O = H3PO4 + 2HCl + Hg↓ Bila dipanaskan menjadi tidak proporsional: 4H2 = 3H3PO4 + PH3.

Asam fosfor (fosfinat) H3PO2 atau H. Ini adalah zat padat dengan titik leleh = 26,5°C, larutan berairnya merupakan asam monobasa yang cukup kuat (Ka = 7,9 .10-2). Fosfor dalam senyawa ini juga memiliki lima ikatan, dua di antaranya dengan atom hidrogen. Hanya mengalami disosiasi Tidak ada koneksi. Bilangan oksidasi formal fosfor dalam senyawa ini adalah +1. Asam hipofosfor dan garamnya, hipofosfit, merupakan zat pereduksi kuat. Kation logam, bahkan yang berada dalam rangkaian tegangan sebelum hidrogen, mampu direduksi menjadi logam: NiCl2 + Na + 2H2O = H3PO4 + HCl + NaCl + H2+ Ni↓. Ketika dipanaskan, asam fosfat menjadi tidak proporsional: 3H = PH3 + 2H2. Dengan meningkatnya suhu, asam fosfor juga terbukti terurai menjadi asam fosfat dan fosfin. Hipofosfit logam alkali dan alkali tanah diperoleh melalui interaksi fosfor dan alkali (lihat di atas). Oksidasi fosfin dengan oksidator ringan: PH3 + SO2 = H + S↓ (katalis - merkuri dan sisa air).

Fosfor halida PX3 dan PX5. Semua fosfor halida diketahui kecuali PJ5. Dalam kasus fosfor (III), ini adalah molekul piramidal dengan atom fosfor di bagian atas dan dengan sudut antara ikatan P-X sama dengan 100°. Fosfor(V) halida adalah bipiramida trigonal dengan hibridisasi sp3d orbital atom fosfor. Kedua fosfor fluorida dalam kondisi normal berbentuk gas, PCl3 dan PBr3 berbentuk cair, dan triiodida, pentaklorida, dan pentabromida berbentuk padat. Dua senyawa terakhir merupakan garam dengan ion kompleks PCl5: +-, PBr5: +Br-. Saat dipanaskan, kedua senyawa tersebut memisahkan molekul halogen dan berubah menjadi trihalida. Fosfor halida diperoleh dengan sintesis langsung. Hanya PF3 – secara tidak langsung: PCl3 + AsF3 = PF3 + AsCl3. Semua fosfor halida mengalami hidrolisis, dan trihalida juga mampu teroksidasi: 2PCl3 + O2 = 2POCl3 - fosfor oksiklorida, juga dapat diperoleh dengan reaksi lain: PCl3 + 2CrO3 = POCl3 + Cr2O3↓ + O2, 6PCl5 + P4O10 = 10POCl3. Trihalida juga menambahkan belerang : PCl3 + S = PSCl3. Dalam larutan tidak berair, reaksi berikut mungkin terjadi: KF + PF5 = K HF(cair) + PF5 = H – asam heksafluorofosfat, stabil hanya dalam larutan air, kekuatannya sebanding dengan asam perklorat.

Sebelumnya567891011121314151617181920Berikutnya

LIHAT LEBIH LANJUT:

Fosfin. Fosfor oksida dan asam fosfat: sifat, persiapan.

Kata fosfin

Signifikansi medis dan biologis dari fosfor.

Fosfin (hidrogen fosfida, fosfor hidrida, menurut tata nama IUPAC - fosfan PH3) adalah gas yang tidak berwarna, sangat beracun, agak tidak stabil (dalam kondisi normal) dengan bau khas ikan busuk.

Properti fisik

Gas tidak berwarna. Ini tidak larut dengan baik dalam air dan tidak bereaksi dengannya. Pada suhu rendah membentuk klatrat padat 8РН3·46Н2О. Larut dalam benzena, dietil eter, karbon disulfida. Pada suhu −133,8 °C ia membentuk kristal dengan kisi kubik berpusat pada permukaan.

Molekul fosfin berbentuk piramida trigonal dengan simetri molekul C3v (dPH = 0,142 nm, HPH = 93,5o). Momen dipolnya adalah 0,58 D, jauh lebih rendah dibandingkan momen dipol amonia. Ikatan hidrogen antara molekul PH3 praktis tidak diamati dan oleh karena itu fosfin memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih rendah.

]Kuitansi

Fosfin diperoleh dengan mereaksikan fosfor putih dengan alkali panas, misalnya:

Itu juga dapat diperoleh dengan mengolah fosfida dengan air atau asam:

Saat dipanaskan, hidrogen klorida bereaksi dengan fosfor putih:

Penguraian fosfonium iodida:

Penguraian asam fosfonat:

atau memulihkannya:

Sifat kimia

Fosfin sangat berbeda dengan amonia. Aktivitas kimianya lebih tinggi dibandingkan amonia, sulit larut dalam air, karena basanya jauh lebih lemah daripada amonia. Hal terakhir ini dijelaskan oleh fakta bahwa ikatan H-P terpolarisasi lemah dan aktivitas pasangan elektron bebas dalam fosfor (3s2) lebih rendah dibandingkan aktivitas nitrogen (2s2) dalam amonia.

Dengan tidak adanya oksigen, ketika dipanaskan, ia terurai menjadi unsur-unsur:

menyala secara spontan di udara (dengan adanya uap difosfin atau pada suhu di atas 100 °C):

Menunjukkan sifat restoratif yang kuat:

Saat berinteraksi dengan donor proton kuat, fosfin dapat menghasilkan garam fosfonium yang mengandung ion PH4+ (mirip dengan amonium). Garam fosfonium, zat kristal tidak berwarna, sangat tidak stabil dan mudah terhidrolisis.

Garam fosfin, seperti fosfin itu sendiri, adalah zat pereduksi kuat.

Toksisitas

Fosfin sangat beracun, mempengaruhi sistem saraf, dan mengganggu metabolisme. MPC = 0,1mg/m³. Baunya terlihat pada konsentrasi 2-4 mg/m³; penghirupan berkepanjangan pada konsentrasi 10 mg/m³ berakibat fatal. Dalam darah manusia, kandungan fosfin tidak lebih dari 0,001 mg/m³.

Oksida fosfor berikut diketahui:

Fosfor(III) oksida merupakan senyawa anorganik biner, fosfor oksida dengan rumus P4O6, serpihan putih atau kristal berbau tidak sedap, bereaksi dengan air.

Kuitansi

• Oksidasi hati-hati fosfor putih dengan dinitrogen oksida atau karbon dioksida:

• Kebalikan dari disproporsi fosfor(V) oksida dan fosfor putih:

[sunting]Sifat fisik

Fosfor(III) oksida membentuk serpihan atau kristal berwarna putih dengan bau yang tidak sedap.

Ini larut dengan baik dalam pelarut organik (benzena, karbon disulfida).

Tidak stabil dalam cahaya, mula-mula berubah menjadi kuning, lalu merah.

Properti

P4O10 berinteraksi sangat aktif dengan air (bentuk H menyerap air bahkan secara eksplosif), membentuk campuran asam fosfat, yang komposisinya bergantung pada jumlah air dan kondisi lainnya:

Ia juga mampu mengekstraksi air dari senyawa lain, mewakili zat dehidrasi yang kuat:

Fosfor(V) oksida banyak digunakan dalam sintesis organik. Ia bereaksi dengan Amida, mengubahnya menjadi nitril:

Asam karboksilat diubah menjadi anhidrida yang sesuai:

Fosfor(V) oksida juga berinteraksi dengan alkohol, eter, fenol dan senyawa organik lainnya. Dalam hal ini terjadi kesenjangan koneksi P-O-P dan senyawa organofosfat terbentuk. Bereaksi dengan NH3 dan hidrogen halida, membentuk amonium fosfat dan fosfor oksihalida:

Ketika P4O10 menyatu dengan oksida basa, ia membentuk berbagai fosfat padat, yang sifatnya bergantung pada kondisi reaksi.

Kuitansi

Fosfor(V) oksida dihasilkan dengan membakar fosfor. Proses teknologinya berlangsung di ruang bakar dan meliputi oksidasi unsur P dengan udara yang telah dikeringkan sebelumnya, pengendapan P4O10 dan pemurnian gas buang. Pentoksida yang dihasilkan dimurnikan dengan sublimasi.

Produk teknisnya tampak seperti massa putih seperti salju yang terdiri dari campuran berbagai bentuk P4O10.

Aplikasi

P4O10 digunakan sebagai pengering gas dan cairan. Ini juga merupakan produk antara dalam produksi asam ortofosfat H3PO4 dengan metode termal.

Banyak digunakan dalam sintesis organik dalam reaksi dehidrasi dan kondensasi.

Nilai fosfor

• fosfor termasuk di dalamnya asam nukleat, yang mengambil bagian dalam proses pertumbuhan, pembelahan sel, penyimpanan dan penggunaan informasi genetik
• fosfor terkandung dalam tulang kerangka (sekitar 85% dari total jumlah fosfor dalam tubuh)
• fosfor diperlukan untuk struktur normal gigi dan gusi
• memastikan berfungsinya jantung dan ginjal
• fosfor terlibat dalam proses akumulasi dan pelepasan energi dalam sel
• berpartisipasi dalam transmisi impuls saraf
• membantu metabolisme lemak dan pati.

Unsur anorganik fosfor, P, ditemukan dalam tubuh manusia dalam bentuk senyawa fosfor - fosfat anorganik dan lipid atau nukleotida.

Sebelumnya10111213141516171819202122232425Berikutnya

Properti fisik

Fosfor P memiliki beberapa modifikasi alotropik: putih, merah, hitam.

Memperoleh fosfor P

Fosfor gratis P diperoleh dari kalsium fosfat alami dengan cara memanaskannya dengan pasir ( SiO2) dan batu bara dalam oven listrik di suhu tinggi:

Sifat kimia fosfor - P

Fosfor putih lebih reaktif dibandingkan merah.

Hati-hati - fosfin!

Ini mudah teroksidasi dan terbakar secara spontan di udara.

Ketika teroksidasi, fosfor putih bersinar dalam gelap, energi kimia diubah menjadi energi cahaya.

Senyawa fosfor P dengan logam disebut fosfida. Mereka mudah terurai oleh air untuk membentuk gas fosfin (PH3).

Fosfin - PH3

4. Ketika terdapat kelebihan klorin dalam jumlah besar, fosfor pentaklorida terbentuk:

Fosfor oksida dan asam

Fosfor terbentuk dengan oksigen tiga oksida :

P2O3 – fosfor anhidrida – fosfor oksida (III);

P2O5—fosfat anhidrida—fosfor (V) oksida;

(P2O4 adalah fosfor tetroksida).

P2O3 diperoleh dengan oksidasi fosfor yang lambat (dengan kekurangan oksigen):

Ketika terkena air dingin, itu terbentuk asam fosfor – H3PO3.

P2O5 terbentuk ketika fosfor terbakar di udara (dengan oksigen berlebih):

Asam

Anhidrida fosfat P2O5, tergantung pada suhu, dapat menambahkan jumlah air yang berbeda, membentuk asam dengan komposisi berbeda:

Yang paling penting adalah orto asam fosfat -H3PO4.

Itu dapat diperoleh sebagai berikut:

1. Asam metafosfat mendidih:

2. Oksidasi fosfor merah:

3. Aksi asam sulfat pada kalsium fosfat:

©2015 arhivinfo.ru Semua hak milik penulis materi yang diposting.

Guru kimia

Kelanjutan. Melihat dalam Nomor 22 Tahun 2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18, 19, 21/2008;
1, 3, 10, 11/2009

PELAJARAN 30

kelas 10(tahun pertama studi)

Fosfor dan senyawanya

1. Posisi dalam tabel D.I.Mendeleev, struktur atom.

2. Cerita pendek penemuan dan asal usul nama tersebut.

3. Sifat fisik.

4. Sifat kimia.

5. Berada di alam.

6. Metode dasar memperoleh

7. Senyawa fosfor terpenting.

Fosfor berada di subgrup utama grup V tabel periodik D.I.Mendeleev. Rumus elektroniknya adalah 1 S 2 2S 2 P 6 3S 2 P 3, ini R-elemen. Karakteristik bilangan oksidasi fosfor dalam senyawa adalah –3, +3, +5; Bilangan oksidasi paling stabil adalah +5. Dalam senyawa, fosfor dapat berupa kation dan anion, misalnya:

Fosfor mendapatkan namanya dari kemampuan fosfor putih untuk bersinar dalam gelap. Kata Yunaninya diterjemahkan sebagai “pembawa terang.” Fosfor mendapatkan nama ini dari penemunya, alkemis Brand, yang terpesona oleh cahaya fosfor putih, sampai pada kesimpulan bahwa ia telah menerima batu bertuah.

Fosfor dapat berada dalam bentuk beberapa modifikasi alotropik, yang paling stabil adalah fosfor putih, merah dan hitam.

Molekul fosfor putih (alotrop paling aktif) memiliki kisi kristal molekuler, di simpulnya terdapat molekul P 4 tetraatomik dengan struktur tetrahedral.

Fosfor putih lembut, seperti lilin, meleleh dan mendidih tanpa terurai, serta berbau berbau bawang putin. Di udara, fosfor putih dengan cepat teroksidasi (bersinar kehijauan), dan fosfor putih halus dapat terbakar sendiri. Tidak larut dalam air (disimpan di bawah lapisan air), tetapi larut dalam pelarut organik. Beracun (bahkan dalam dosis kecil, MPC = 0,03 mg/m3). Memiliki aktivitas kimia yang sangat tinggi. Ketika dipanaskan tanpa akses udara hingga 250–300 ° C, ia berubah menjadi fosfor merah.

Fosfor merah – itu adalah polimer anorganik; makromolekul P N dapat memiliki struktur siklik dan asiklik. Sifatnya sangat berbeda dengan fosfor putih: tidak beracun, tidak bersinar dalam gelap, tidak larut dalam karbon disulfida dan pelarut organik lainnya, dan tidak memiliki aktivitas kimia yang tinggi. Pada suhu kamar perlahan-lahan berubah menjadi fosfor putih; ketika dipanaskan hingga 200 °C di bawah tekanan, ia berubah menjadi fosfor hitam.

Fosfor hitam tampak seperti grafit. Secara struktur, ini adalah polimer anorganik, yang molekulnya memiliki struktur berlapis. Semikonduktor. Tidak beracun. Aktivitas kimianya jauh lebih rendah dibandingkan fosfor putih. Stabil di udara. Saat dipanaskan, ia berubah menjadi fosfor merah.

Sifat kimia

Yang paling aktif secara kimia adalah fosfor putih (tetapi dalam praktiknya mereka lebih suka menggunakan fosfor merah). Ia dapat menunjukkan sifat-sifat zat pengoksidasi dan zat pereduksi dalam reaksi, misalnya:

4P + 3O 2 2P 2 O 3,

4P + 5O 2 2P 2 O 5.

Logam (+/–)*:

3Ca + 2P Ca 3 P 2,

3Na + P Na 3 P,

Reaksi Cu + P tidak terjadi.

Non-logam (+):

2P + 3I 2PI 3,

6P + 5N 2 2P 2 N 5 .

Oksida basa (–).

Oksida asam (–).

Alkali (+):

Asam (bukan zat pengoksidasi) (–).

Asam pengoksidasi (+):

3P (kr.) + 5HNO 3 (dil.) + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO,

P (merah) + 5HNO 3 (konsentrasi) H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O,

2P (kr.) + H 2 SO 4 (konsentrasi) 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O.

Garam (–)**.

Di alam, fosfor terdapat dalam bentuk senyawa (garam), yang terpenting adalah fosforit (Ca 3 (PO 4) 2), klorapatit (Ca 3 (PO 4) 2 CaCl 2) dan fluorapatit (Ca 3 ( PO 4) 2 CaF 2). Kalsium fosfat ditemukan di tulang semua vertebrata, menyebabkan kekuatannya.

Fosfor diperoleh dalam tungku listrik dengan menggabungkan kalsium fosfat, pasir dan batu bara tanpa akses ke udara:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C 2P + 5CO + 3CaSiO 3.

Senyawa fosfor yang paling penting meliputi: fosfin, fosfor(III) oksida, fosfor(V) oksida, asam fosfat.

F o f dan n

Senyawa hidrogen fosfor ini, gas tidak berwarna dengan bau amis berbau bawang putin, sangat beracun. Sulit larut dalam air, tetapi sangat larut dalam pelarut organik. Jauh lebih tidak stabil dibandingkan amonia, namun merupakan zat pereduksi yang lebih kuat. Tidak memiliki arti praktis.

Untuk memperoleh fosfin, reaksi sintesis langsung dari zat sederhana biasanya tidak digunakan; Metode paling umum untuk memproduksi fosfin adalah hidrolisis fosfida:

Ca 3 P 2 + 6HOH = 3Ca(OH) 2 + 2PH 3.

Selain itu, fosfin dapat diperoleh melalui reaksi disproporsionasi antara larutan fosfor dan alkali:

4P + 3KOH + 3H 2 O PH 3 + KPO 2 H 2 ,

atau dari garam fosfonium:

PH 4 I PH 3 + Hai,

PH 4 I + NaOH PH 3 + NaI + H 2 O.

Dianjurkan untuk mempertimbangkan sifat kimia fosfin dari dua sisi.

Sifat asam basa. Fosfin membentuk hidrat yang tidak stabil dengan air, menunjukkan sifat dasar yang sangat lemah:

PH 3 + H 2 O PH 3 H 2 O (PH 4 OH),

PH 3 + HCl PH 4 Cl,

2PH 3 + H 2 JADI 4 (PH 4) 2 JADI 4.

Sifat redoks. Fosfin adalah zat pereduksi kuat:

2PH 3 + 4O 2 P 2 O 5 + 3H 2 O,

PH 3 + 8AgNO 3 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 8Ag + 8HNO 3.

O s i d p h o s p h o r a (III)

Oksida P 2 O 3 (rumus sebenarnya - P 4 O 6) adalah zat kristal putih, oksida asam yang khas. Ketika bereaksi dengan air dalam keadaan dingin, ia membentuk asam fosfat (kekuatan sedang):

P 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 PO 3

Karena asam fosfor bersifat dibasa, ketika fosfor trioksida bereaksi dengan basa, dua jenis garam terbentuk - hidrofosfit dan dihidrofosfit.

Misalnya:

P 2 O 3 + 4NaOH = 2Na 2 HPO 3 + H 2 O,

P 2 O 3 + 2NaOH + H 2 O = 2NaH 2 PO 3.

Fosfor dioksida P 2 O 3 dioksidasi oleh oksigen atmosfer menjadi pentoksida:

P 2 O 3 + O 2 P 2 O 5 .

Fosfor trioksida dan asam fosfor merupakan zat pereduksi yang cukup kuat. Fosfor(III) oksida diperoleh melalui oksidasi fosfor secara perlahan tanpa adanya oksigen:

4P + 3O 2 2P 2 O 3 .

Fosfor(V) oksida dan asam fosfat

Fosfor pentoksida P 2 O 5 (rumus sebenarnya – P 4 O 10) adalah zat kristal higroskopis berwarna putih. Dalam keadaan padat dan gas, molekul ada dalam bentuk dimer; pada suhu tinggi ia melakukan monomerisasi. Oksida asam yang khas. Ini larut dengan baik dalam air, membentuk sejumlah asam fosfat:

metafosfat:

P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3

pirofosfat (difosfat):

P 2 O 5 + 2H 2 O = H 4 P 2 O 7

ortofosfat (fosfor):

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4

Fosfor pentoksida menunjukkan semua sifat karakteristik oksida asam, misalnya:

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4,

P 2 O 5 + 3CaO 2Ca 3 (PO 4) 2;

dapat membentuk tiga jenis garam:

Sifat pengoksidasi tidak khas untuk itu, karena Bilangan oksidasi +5 sangat stabil untuk fosfor. Fosfor pentoksida diperoleh dengan membakar fosfor dalam jumlah oksigen yang cukup:

4P + 5O 2 2P 2 O 5 .

Asam ortofosfat H 3 PO 4 adalah zat kristal tidak berwarna, sangat larut dalam air, higroskopis. Ini adalah asam triprotik dengan kekuatan sedang; tidak memiliki sifat pengoksidasi yang jelas. Ini menunjukkan semua sifat kimia karakteristik asam dan membentuk tiga jenis garam (fosfat, hidrogen fosfat, dan dihidrogen fosfat):

2H 3 PO 4 + 3Ca = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2,

H3PO4+Cu,

2H 3 PO 4 + 3CaO = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O,

2H 3 PO 4 + K 2 CO 3 = 2KH 2 PO 4 + CO 2 + H 2 O.

Dalam industri, asam fosfat diperoleh dengan ekstraksi:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4,

dan juga dengan metode termal:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C 3СaSiO 3 + 2P + 5CO,

4P + 5O 2 2P 2 O 5,

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4.

Metode laboratorium untuk memperoleh asam ortofosfat meliputi pengaruh asam nitrat encer pada fosfor:

3P (kr.) + 5HNO 3 (dil.) + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO,

interaksi asam metafosfat dengan air ketika dipanaskan:

HPO3 + H2OH3PO4.

Dalam tubuh manusia, asam ortofosfat terbentuk selama hidrolisis asam adenosinotrifosfat (ATP):

ATP ADP + H 3 PO 4 .

Reaksi kualitatif terhadap ion fosfat merupakan reaksi dengan kation perak; Endapan kuning terbentuk, tidak larut dalam media sedikit asam:

3Ag++ = Ag 3 PO 4,

3AgNO3 + K3PO4 = Ag3PO4 + 3KNO3.

Selain asam fosfat di atas (mengandung fosfor dalam keadaan oksidasi +5), banyak asam yang mengandung oksigen lainnya dikenal sebagai fosfor. Berikut adalah beberapa perwakilan terpenting.

Fosfor(HPO 2 H 2) adalah asam monobasa dengan kekuatan sedang. Nama keduanya adalah fosfin:

Garam dari asam ini disebut hipofosfit, atau fosfit, misalnya KPO 2 H 2.

Fosfor(H 3 PO 3) adalah asam dibasa dengan kekuatan sedang, sedikit lebih lemah dari asam hipofosfor. Ia juga memiliki nama kedua – fosfonik:

Garamnya disebut fosfit, atau fosfonat, misalnya K 2 PO 3 H.

Difosfor (pirofosforik)(H 4 P 2 O 7) - asam tetrabasa dengan kekuatan sedang, sedikit lebih kuat dari asam fosfat:

Garam adalah difosfat, misalnya K 4 P 2 O 7.

Tes pada topik “Fosfor dan senyawanya”

1. Hilangkan unsur “ekstra” dari yang terdaftar sesuai dengan prinsip kemungkinan pembentukan modifikasi alotropik:

a) oksigen; b) nitrogen;

c) fosfor; d) belerang.

2. Bila 42,6 g fosfat anhidrida dan 400 g larutan natrium hidroksida 15% bereaksi, terbentuk senyawa berikut:

a) natrium fosfat;

b) natrium hidrogen fosfat;

c) campuran fosfat dan natrium hidrogen fosfat;

d) campuran natrium hidro- dan dihidrogen fosfat.

3. Jumlah koefisien dalam persamaan disosiasi elektrolitik kalium fosfat sama dengan:

a) 5; b) 3; jam 4; d) 8.

4. Jumlah elektron pada tingkat terluar atom fosfor:

a) 2; b) 3; pada jam 5; d) 15.

5. Fosfor diperoleh dari 33 g kalsium fosfat teknis dibakar dalam oksigen. Fosfor(V) oksida yang dihasilkan direaksikan dengan 200 ml larutan natrium hidroksida 10% (massa jenis 1,2 g/ml) untuk membentuk garam sedang. Massa pengotor dalam sampel teknis kalsium fosfat (dalam g) adalah:

a) 3,5; b) 1,5; di 2; d) 4.8.

6. Jumlah -ikatan dalam molekul asam pirofosfat:

a) 2; b) 12; c) 14; d) 10.

7. Banyaknya atom hidrogen yang terkandung dalam 4,48 liter (n.s.) fosfin adalah:

a) 1,2 10 23; b) 0,6 10 23;

c) 6,02 10 23; d) 3,6 10 23 .

8. Pada suhu 30 °C, reaksi tertentu berlangsung dalam 15 detik, dan pada 0 °C - dalam 2 menit. Koefisien Van't Hoff untuk reaksi ini:

a) 2.4; b) 2; c) 1,8; d) 3.

9. Asam fosfat dapat bereaksi dengan zat berikut:

a) tembaga(II) oksida; b) kalium hidroksida;

c) asam nitrat; d) seng.

10. Jumlah koefisien reaksi antara fosfor dan garam Berthollet sama dengan:

a) 9; b) 6; c) 19; d) reaksi seperti itu tidak mungkin terjadi.

Kunci ujian

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
B	V	A	V	V	B	G	B	a, b, d	V

Tugas dan latihan tentang fosfor dan senyawanya

Rantai transformasi:

1. Fosfor -> fosfor pentoksida -> asam ortofosfat -> kalsium fosfat ® asam fosfat.

2. Kalsium fosfat -> fosfor -> kalsium fosfida -> fosfin -> fosfor pentoksida -> asam fosfat -> kalsium dihidrogen fosfat.

3. Kalsium fosfat -> A -> B -> C -> D -> E -> kalsium fosfat. Semua zat mengandung fosfor, dalam skema tersebut terdapat tiga ORP berturut-turut.

4. Fosfor -> fosfor pentoksida -> kalsium fosfat -> fosfor -> fosfin -> asam fosfat -> kalsium dihidrogen fosfat.

5. Kalsium fosfida (+ larutan asam klorida) -> A (+ oksigen) -> B (+ natrium hidroksida, kekurangan) -> C (+ natrium hidroksida, kelebihan) -> D (+ kalsium hidroksida) -> E.

Tingkat A

1. Dengan pembakaran sempurna 6,8 g zat, diperoleh 14,2 g fosfor pentoksida dan 5,4 g air. 37 ml larutan natrium hidroksida 32% (kepadatan 1,35 g/ml) ditambahkan ke produk reaksi yang dihasilkan. Tetapkan rumus zat awal dan tentukan konsentrasi larutan yang dihasilkan.

Larutan

Persamaan reaksi:

(P 2 O 5) = 0,1 mol, (H 2 O) = 0,3 mol.

(P) = 0,2 mol, (H) = 0,6 mol.

m(P) = 6,2 gram, M(H) = 0,6 gram.

M= 6,8 gram.

(P) : (H) = 0,2: 0,6 = 1:3.

Jadi rumus zat awalnya adalah PH 3, dan persamaan reaksinya adalah:

kemudian asam fosfat terbentuk:

(H 3 PO 4) = 2(P 2 O 5) = 0,2 mol.

Asam fosfat dapat bereaksi dengan alkali sebagai berikut:

Mari kita tentukan jumlah zat NaOH sesuai dengan kondisi soal:

(H 3 PO 4) : (NaOH) = 0,2: 0,4 = 1: 2,

Oleh karena itu, reaksi 2 terjadi.

(Na 2 HPO 4) = (H 3 PO 4) = 0,2 mol;

M(Na 2 HPO 4) = M(Na 2 HPO 4) (Na 2 HPO 4) = 142 0,2 ​​= 28,4 gram;

M(r-ra) = M(P 2 O 5) + M(H 2 O) + M(larutan NaOH) = 14,2 + 5,4 + 37 1,35 = 69,55 g.

(Na 2 HPO 4) = M(Na2HPO4)/ M(r-ra) = 28,4/69,55 = 0,4083, atau 40,83%.

Menjawab. pH 3; (Na 2 HPO 4) = 40,83%.

2. Dengan elektrolisis lengkap 1 kg larutan besi(II) sulfat, 56 g logam dilepaskan di katoda. Berapa massa fosfor yang dapat bereaksi dengan zat yang dilepaskan di anoda, dan berapa komposisi garamnya jika produk reaksi yang dihasilkan dilarutkan dalam 87,24 ml larutan natrium hidroksida 28% (massa jenis larutan 1,31 g/ml)?

Menjawab. 12,4 gram fosfor; natrium hidrogen fosfat.

3. 20 g campuran yang terdiri dari barium sulfat, kalsium fosfat, kalsium karbonat dan natrium fosfat dilarutkan dalam air. Massa bagian yang tidak larut adalah 18 g, ketika asam klorida dikenai asam klorida, 2,24 liter gas (n.s.) dilepaskan dan massa residu yang tidak larut adalah 3 g Tentukan komposisi campuran awal garam berdasarkan massa.

Menjawab. Na 3 PO 4 – 2 gram; BaCO 3 – 3 gram;
CaCO 3 – 10 gram; Ca 3 (PO 4) 3 – 5 gram.

4. Berapa kg fosfor yang dapat diperoleh dari 1 ton fosfor yang mengandung 40% pengotor? Berapa volume pada kondisi standar? akankah fosfin yang diperoleh dari fosfor ini diambil?

Menjawab. 120kg P; 86,7 m 3 PH 3 .

5. 40 g mineral yang mengandung 77,5% kalsium fosfat dicampur dengan pasir dan batu bara berlebih dan dipanaskan tanpa udara dalam tungku listrik. Zat sederhana yang dihasilkan dilarutkan dalam 140 g asam nitrat 90%. Tentukan massa natrium hidroksida yang diperlukan untuk menetralkan sepenuhnya produk oksidasi suatu zat sederhana.

Menjawab. 24 gram NaOH.

tingkat B

1. Untuk menetralkan sepenuhnya larutan yang diperoleh dengan hidrolisis 1,23 g beberapa fosfor halida, diperlukan 35 ml larutan kalium hidroksida 2M. Tentukan rumus halida.

Menjawab. Fosfor trifluorida.

2. Sampel etanol anhidrat yang mengandung 0,5% fosfor(V) oksida sebagai pengotor dibakar dalam jumlah oksigen yang cukup. Gas-gas yang dihasilkan dipisahkan, dan larutan yang dihasilkan dipanaskan sampai pelepasan gas berhenti, setelah itu larutan kalium hidroksida 0,5% dengan berat yang sama ditambahkan ke dalamnya. Tentukan fraksi massa zat dalam larutan yang dihasilkan.

Menjawab. K 2 HPO 4 – 0,261%;
KH 2 PO 4 – 0,204%.

3. Ke dalam 2 g campuran hidrogen fosfat dan kalium dihidrogen fosfat, yang fraksi massa fosfornya 20%, ditambahkan 20 g larutan asam fosfat 2%. Hitung fraksi massa zat dalam larutan yang dihasilkan.

Menjawab. KH 2 PO 4 – 9,03%;
K 2 HPO 4 (sisa) – 1,87%.

4. Saat mengolah campuran logam alkali hidrida dan fosfida dengan fraksi massa yang sama dengan air, campuran gas dengan kepadatan nitrogen 0,2926. Tentukan logam apa yang termasuk dalam senyawa tersebut.

Menjawab. Sodium.

5. 50 g campuran kalsium fosfat dan kalsium dan amonium karbonat dikalsinasi, menghasilkan 25,2 g residu padat, yang ditambahkan air, dan kemudian kelebihan karbon dioksida dilewatkan. Massa residu yang tidak larut adalah 14 g Tentukan massa amonium karbonat dalam campuran awal.

Larutan

Ketika campuran dikalsinasi, proses berikut terjadi:

1) Ca 3 (PO 4) 2;

2)

3) (NH 4) 2 CO 3 2NH 3 + CO 2 + H 2 O.

Residu padatnya mengandung Ca 3 (PO 4) 2 dan CaO.

Setelah menambahkan air:

4) Ca 3 (PO 4) 2 + H 2 O;

5) CaO + H 2 O = Ca(OH) 2.

Setelah melewati karbon dioksida:

6) Ca(OH) 2 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.

Residu yang tidak larut adalah Ca 3 (PO 4) 2, oleh karena itu, M(Ca 3 (PO 4) 2) = 14 gram.

Mencari massa CaO:

M(CaO) = 25,2 – 14 = 11,2 gram.

(CaO) = 11,2/56 = 0,2 mol,

(CaCO 3) = (CaO) = 0,2 mol,

M(CaCO 3) = 0,2 100 = 20 gram.

M(NH 4) 2 CO 3 = M(campuran) – M(Ca 3 (PO 4) 2) – M(CaCO 3) = 50 – 14 – 20 = 16 gram.

Menjawab. M(NH 4) 2 CO 3 = 16 gram.

TUGAS KUALITATIF

1. Padat, putih, sangat larut dalam air, senyawa A bersifat asam. Ketika oksida B ditambahkan ke dalam larutan A, terbentuk senyawa C berwarna putih yang tidak larut dalam air.Sebagai hasil kalsinasi zat C pada suhu tinggi dengan adanya pasir dan batu bara, terbentuklah zat sederhana yang merupakan bagian dari A. Identifikasi zat, tuliskan persamaan reaksinya.

Menjawab. Zat : A – H 2 PO 4, B – CaO,
C – Ca 3 (PO 4) 2.

2. Campuran dua padatan merah (A) dan putih(B) menyala dengan gesekan rendah. Reaksi tersebut menghasilkan dua padatan putih, salah satunya (C) larut dalam air membentuk larutan asam. Jika kalsium oksida ditambahkan ke zat C, terbentuk senyawa berwarna putih yang tidak larut dalam air. Identifikasi zat, tulis persamaan reaksi.

Menjawab. Zat : A – P (kr.), B – KClO 3,
C – P 2 HAI 5 .

3. Senyawa putih A yang tidak larut dalam air, sebagai hasil kalsinasi pada suhu tinggi dengan batu bara dan pasir tanpa adanya oksigen, membentuk zat B sederhana, yang terdapat dalam beberapa modifikasi alotropik. Bila zat B dibakar maka akan terbentuk senyawa C yang larut dalam air membentuk asam E yang dapat membentuk tiga jenis garam. Identifikasi zat, tulis persamaan reaksi.

Menjawab. Zat : A – Ca 3 (PO 4) 2, B – P,
C – P 2 O 5, E – H 3 PO 4.

* Tanda +/– berarti reaksi ini tidak terjadi pada semua reagen atau pada kondisi tertentu.

**Yang menarik adalah reaksi oksidasi-reduksi (ORR) yang terjadi saat korek api dinyalakan:

Bersambung

Kisah tentang senyawa gas fosfor, dan terutama tentang fosfin, mungkin harus dimulai dengan kata-kata: “kelap-kelip cahaya yang muncul di rawa-rawa (“will-o'-the-wisps” yang terkenal) adalah hasil dari spontanitas penyalaan fosfin.” Nah, definisi berikut ini sudah bersifat ensiklopedis: “fosfin, atau hidrogen fosfor (PH 3) adalah gas tidak berwarna dengan bau yang tidak sedap (ikan busuk, bawang putih atau karbida industri), beracun, terbentuk selama reduksi biokimia ester asam fosfat, terutama dalam kondisi anaerobik, yaitu tanpa akses terhadap oksigen.”

Senyawa fosfor di alam

Ada banyak senyawa gas organofosfat lainnya yang ditemukan di alam, yang molekulnya atom fosfor P terikat dengan atom karbon C. Ada ribuan di antaranya. Banyak di antaranya merupakan bagian dari ekosistem, termasuk sel hidup tumbuhan dan mikroorganisme. Kelompok senyawa terbesar dengan ikatan C-P ditemukan lima puluh tahun yang lalu pada benda hidup.

Ada juga fosfonat di tanah - turunan senyawa organofosfat dengan ikatan C-P yang terpelihara. Benar, jumlahnya tidak banyak, tidak lebih dari 1-2% fosfor terkandung dalam bahan organik, sehingga tidak selalu dapat dideteksi di lahan subur, tetapi di tanah rawa dan padang rumput kandungannya meningkat menjadi 3-4%.

Dalam kondisi normal (aerobik), senyawa alami fosfor organik dan mineral adalah fosfat (ortofosfat). Jumlahnya sangat banyak. Fosfat organik dicirikan oleh ikatan C-O-P, dengan kata lain karbon dan fosfor terikat melalui atom oksigen.

Salah satu misteri alam yang menakjubkan adalah bahwa fosfat organik dalam sistem kehidupan (misalnya, dalam alga dan mikroorganisme) disintesis dan diuraikan tidak secara sembarangan, tetapi menurut aturan “rasio emas”, mematuhi hukum tertentu yang dijelaskan oleh bilangan Fibonacci yang terkenal. deret (1, 1, 2, 3, 5, 8...), yang setiap suku berikutnya sama dengan jumlah dua suku sebelumnya. Harmoni alam secara tidak dapat dipahami diwujudkan di sini dalam akumulasi dan konsumsi energi dan materi (khususnya fosfor) dalam ekosistem, yang dijelaskan oleh rasio yang kira-kira diberikan oleh koefisien “rasio emas” klasik sebesar 1,618 (5/3, 8 /5, 13/8, dst.) dst.), yaitu 62% dari senyawa yang disebutkan harus mengikat dan terakumulasi dan hanya 38% yang harus dihancurkan atau diuapkan. Pola-pola ini selanjutnya mempengaruhi akumulasi humus, siklus fosfor dan nitrogen, dan aliran gas yang ditentukan oleh emisi dan “penyerapan” karbon dioksida CO 2 , dan “respirasi” tanah (pelepasan CO 2 dan penyerapan oksigen O 2). Faktanya, di alam terdapat fluktuasi nilai numerik rasio ini pada kisaran 1,3-1,7. Namun, seperti yang telah disebutkan lebih dari sekali dalam karya penulis dan ilmuwan lain, yang ternyata jauh lebih buruk adalah bahwa alasan utama Kegiatan antropogenik telah menjadi penyimpangan bahkan pelanggaran terhadap pola tersebut.

Beberapa ahli telah menarik perhatian pada fakta bahwa bahaya baru mungkin menanti kita jika rasio ini cenderung bersatu, yaitu akumulasi dan dekomposisi berlangsung dengan intensitas yang sama, seperti yang terjadi, misalnya, dalam siklus karbon, di mana karena “intervensi” Dalam perekonomian global, lautan dan biosfer saat ini hanya menyerap setengah dari emisi karbon (seharusnya 62%).

Tapi mari kita kembali ke fosfin dan turunannya, dengan kata lain, ke senyawa organofosfat yang, bersama dengan fosfor dan karbon, ditemukan berbagai unsur (nitrogen, belerang, silikon, molibdenum, dll.) dan kompleksnya. Dalam kondisi yang menguntungkan bagi pertumbuhan mikroorganisme (khususnya, di rawa dan kondisi tundra dengan pemanasan yang diamati), senyawa organofosfat diurai menggunakan enzim (katalis) C-P-lyase. Kini ditemukan pada 9 kelompok bakteri yang memakan fosfor, mengekstraksinya dari pemecahan senyawa organofosfat. Namun jamur dan ragi, yang menyumbang 50-70% dari seluruh mikroflora di ekosistem, tidak memecah senyawa ini. Sebaliknya, protozoa, moluska, dan jamur mensintesisnya. Jamur dapat tumbuh bahkan pada konsentrasi fosfin yang cukup tinggi, hanya miseliumnya yang menguning.

Aplikasi, properti, bahaya

Fosfin bersifat beracun (konsentrasi berbahaya yang dapat menyebabkan kematian adalah 0,05 mg/l), dan pada konsentrasi 2000 ml/m 3 (2 l/m 3, atau 2·10 -3) menyebabkan kematian seketika. Hal ini ditemukan terutama di bidang pertanian ketika mendisinfeksi lumbung dan melindungi dari kutu dan hama lainnya saat mengangkut tanaman, terutama tanaman biji-bijian. Sebelumnya, secara aktif digunakan untuk melawan tikus dan mencit di lumbung. Di Australia, mereka bahkan menggunakan bantuannya dalam memerangi kelinci yang berkembang biak terlalu cepat. Selain itu, sejumlah herbisida dan insektisida mengandung senyawa organofosfat berbahan dasar fosfin dan turunannya. Dan yang terakhir, belakangan ini semakin banyak yang harus ditangani sehubungan dengan kehancuran skala besar senjata kimia, yang menyediakan netralisasi senyawa organofosfat beracun sarin dan turunan soman - fosfin.

Fosfin murni (tanpa pengotor) menyala pada suhu 150°C, terbakar membentuk asam fosfat beracun, tetapi dengan adanya pengotor difosfin P 2 H 4 atau gas fosfor P 4 dapat terbakar secara spontan di udara. Reaksi fosfin dengan oksigen (serta oksidasi metana serupa - CH 4 dan silan - SiH 4) adalah reaksi berantai bercabang. reaksi kimia, yaitu berlangsung semakin cepat dan dapat menyebabkan ledakan. Oksidasi fosfin terjadi pada suhu kamar, namun gas dapat stabil pada suhu rendah. Oksidasi fosfin dapat dipercepat dengan menyinarinya dengan sinar ultraviolet. Penyalaan spontannya di udara dimungkinkan pada konsentrasi 1,7-1,9% (17-19 l/m 3), atau 26-27 g/m 3. Jadi, dalam ekosistem rawa, kita sering kali harus berurusan tidak hanya dengan “will-o’-the-wisps” yang disebutkan di atas, namun juga dengan pembakaran spontan (kebetulan, kebakaran gambut pada umumnya juga memiliki sifat yang sama).

Untuk fumigasi (menghilangkan penyimpanan biji-bijian dan produk pertanian dari tungau dan hama lainnya), biasanya digunakan fosfida, khususnya senyawa fosfor dengan logam. Bereaksi dengan kelembaban udara, fosfida melepaskan fosfin. Tablet dan kaset yang mengandung fosfida diletakkan di fasilitas penyimpanan dengan takaran 9 g/t biji-bijian atau produk lain yang disimpan dalam jangka panjang; bahkan ditambahkan ke apel. Dipercaya bahwa ketika diberi ventilasi, fosfin menguap, meskipun menurut data yang tersedia dalam literatur ilmiah, hingga 13% gas beracun diserap dalam pakan biji-bijian. Bukankah keadaan ini saja yang memaksa kita untuk memperlakukan “disinfeksi” seperti itu dengan sangat hati-hati?!

Saat ini, dua senyawa disetujui untuk digunakan untuk pengasapan biji-bijian selama transportasi dan penyimpanan - metilbromin dan metilfosfin, dan yang pertama memiliki tingkat racun yang lebih sedikit (dan efektif) dibandingkan yang kedua. Saat menggunakan yang terakhir, secara diam-diam diasumsikan bahwa fosfin beracun, setelah diserap oleh isi fasilitas penyimpanan, secara ajaib dihilangkan dan diuapkan, hanya meracuni kutu dan hama lainnya. Tampaknya sebelumnya tidak lazim untuk memikirkan seberapa sesuai gambar ini dengan kenyataan. Sementara itu, hampir setengah abad yang lalu ditemukan bahwa metilfosfin (campuran dua gas - metana CH 4 dan fosfin PH 3) sangat beracun, hampir seperti fosfin itu sendiri.

Metana dan fosfin di biosfer

Bukan rahasia lagi bahwa metana yang dilepaskan dari rawa-rawa dianggap sebagai salah satu gas rumah kaca utama dan masih menjadi bahan diskusi dan penelitian aktif sehubungan dengan masalah perubahan iklim global. Sayangnya, di Rusia konsentrasinya di atmosfer hanya ditentukan di satu stasiun cuaca (Teriberka di Semenanjung Kola). Namun tidak ada salahnya mengukurnya di rawa-rawa Siberia!

Seperti diketahui, cadangan metana yang sangat besar tersimpan di kedalaman bumi (7·10 11 -3·10 13 ton), dan 4·10 11 ton di antaranya berada di zona permafrost Arktik. Di darat, metana terkandung dalam senyawa organik rawa, sedimen dan detritus, dan di Samudra Dunia - dalam gas hidrat yang terletak di bawah dasar pada kondisi suhu rendah. Dalam Laporan Perubahan Iklim PBB, para ahli melaporkan bahwa di Siberia, emisi metana dari rawa dan lapisan es masuk tahun terakhir sedang berkembang pesat. Emisi metana maksimum dari tanah tundra dicapai pada suhu 8-10°C, dan pada suhu 5°C, oksidasi menjadi CO 2 dan air mendominasi. Itu terbentuk di semua cakrawala tanah. Berdasarkan hasil penelitian terbaru, ternyata, misalnya, semak tundra di selatan kita (sekitar Vorkuta) hanya berfungsi sebagai penyerap karbon selama dua dari lima tahun terakhir.

Ini adalah tren yang cukup berbahaya, terutama jika kita memperhitungkan bahwa negara kita mencakup 2/3 dari seluruh rawa di Bumi. Luas lahan basah kami melebihi luas seluruh lahan pertanian: menurut data tahun 2003, terdapat 343 juta hektar lahan basah (130 juta hektar di antaranya tidak tertutup hutan) dan 221 juta hektar lahan pertanian (123 di antaranya juta hektar bisa ditanami).

Dan berikut penilaian pegawai MSU terhadap pelepasan metana pada tahun 2007 berdasarkan hasil pengukuran di rawa-rawa di wilayah Tomsk. Menurut perkiraan mereka, rata-rata fluks metana adalah sekitar 10 mg/m2 per jam. Di musim panas, 2,4 kg/ha dapat dilepaskan per hari, dan 432 kg/ha per musim (6 bulan). Dan dari 130 juta hektar rawa - hampir 60 juta ton Oksidasi metana dalam jumlah seperti itu akan membutuhkan oksigen dua kali lebih banyak - 120 juta ton.

Efek “samping” utama dari pelepasan metana harus diakui sebagai fakta bahwa di ekosistem tundra dan rawa pada suhu rendah, metana tidak hanya mewakili cadangan karbon yang signifikan yang secara signifikan dapat mengubah kandungannya di atmosfer, tetapi juga terkait erat dengan organofosfat. senyawa yang selalu terdapat pada tumbuhan, mikroflora rawa dan sedimen (terutama karena senyawa C-P tersebut). Dan pelepasannya dari tempat di mana ia sebelumnya disintesis, karena intensifikasi proses fermentasi biokimia dengan meningkatnya suhu, terjadi paling tidak karena penguraian senyawa berbasis fosfin. Dengan kata lain, emisi gas CH 4 dan PH 3 terjadi secara paralel. Sedangkan ahli ekologi dan klimatologi hanya memantau perubahan kandungan CO 2 dan CH 4 di atmosfer, dan tidak ada yang memperhitungkan kandungan pH 3. Namun sia-sia!

Kelalaian ini sebagian disebabkan oleh fakta bahwa hanya sedikit ahli yang mengetahui metode yang memungkinkan pengukuran kandungan fosfor dalam bentuk gas di atmosfer. Lagipula, bahkan di dalam dunia ilmiah Masih ada anggapan bahwa fosfor di alam terdapat terutama dalam bentuk fosfat dan setelah hidrolisis ikatan P-O-P, P-O-C bahkan P-C berubah menjadi padatan. Fluks fosfor ke atmosfer dalam bentuk senyawa yang mudah menguap seperti PH 3 dianggap dapat diabaikan dan diabaikan. Penentuan kandungan fosfor yang dilepaskan ke atmosfer dengan fosfin hanya menggunakan metode yang biasa digunakan untuk mendeteksi fosfor dalam senyawa padat sangat mendistorsi gambaran sebenarnya dari siklus fosfor dalam ekosistem. Pada saat yang sama, kemunculan fosfin yang beracun dan mudah terbakar secara spontan di atmosfer diabaikan.

Ancaman fosfin: penilaian sederhana

Sementara itu, penilaian kuantitatif paling sederhana terhadap pelepasan fosfin dalam ekosistem dapat diperoleh dengan mempelajari daerah yang tergenang air, melakukan simulasi padang rumput atau sawah yang tergenang air. Sebagaimana ditetapkan dalam sebuah penelitian yang dilakukan pada tahun 1926 di Akademi Pertanian Moskow. K. A. Timiryazev, dalam serangkaian enam percobaan yang dilakukan di bawah kondisi yang dikontrol ketat, 9,7 mg fosfor dari 1 kg tanah diubah menjadi bentuk gas (fosfin) per jam. Perhitungan yang tidak terlalu rumit menghasilkan 2,13 kg/ha per hari. Tapi jumlah metana yang dilepaskan dari rawa-rawa hampir sama! Oleh karena itu, selama musim kami mendapatkan 383 kg/ha, dan dari seluruh area rawa tak berpohon (130 juta hektar) - sekitar 50 juta ton pH 3 . Untuk oksidasi menjadi asam fosfat sesuai rumus

PH 3 + 2O 2 → H 3 PO 4

akan dibutuhkan, seperti yang mudah dilihat, oksigen dua kali lebih banyak - hampir 100 juta ton (untuk metana, nilainya masing-masing adalah 60 dan 120 juta ton).

Konfirmasi tidak langsung pelepasan fosfin dari tanah juga diberikan oleh penelitian aliran fosfor di sawah - mulai dari penanaman hingga panen, kehilangan fosfor di tanah yang tergenang 3-8 kali lebih tinggi daripada kandungannya dalam biji-bijian dan jerami. Penyisihan maksimum P 2 O 5 mencapai 100 kg/ha. Fosfor yang dikeluarkan dari tanah 4 kali lebih banyak daripada yang disimpan dalam tanaman. Total kehilangan fosfor dari lapisan tanah bagian atas (20 cm), menurut berbagai perkiraan, adalah 960-2940 kg/ha. Terdapat bukti bahwa ketika padi ditanam di lahan yang tergenang air selama 32 tahun, lebih dari separuh humus hilang dari tanah, dan tentunya nitrogen dan fosfor ikut terbawa.

Hal ini juga dapat terjadi karena pelepasan bentuk gasnya - amonia (NH 3) dan fosfin (PH 3). Telah lama diketahui bahwa sifat kimianya merupakan analog struktural kimia. Saya ulangi, mendefinisikan fosfor dan nitrogen hanya dalam bentuk mineral dan mengabaikan komponen gas tidak mencerminkan proses sebenarnya dalam ekosistem, terutama dalam kondisi anaerobik. Secara khusus, konfirmasi langsung bahwa fosfor juga dilepaskan di ekosistem rawa bersama dengan metana diperoleh dalam penelitian terbaru.

Kembali ke diskusi tentang kemungkinan meremehkan kandungan fosfin di atmosfer, perlu dicatat bahwa kontribusi yang cukup signifikan tidak hanya dapat diberikan oleh rawa-rawa di Utara atau daerah tropis, tetapi juga oleh perkebunan padi yang luas (terutama di India). , Cina, Jepang dan negara-negara Asia Tenggara).

Dalam literatur ilmiah terdapat bukti bahwa hingga 3,5 kg/ha fosfor jatuh ke tanah bersama dengan curah hujan. Dengan kata lain, jumlah ini hanya sekitar 1% dari fosfor yang diperkirakan hilang dari sistem lahan basah atau tanah yang tergenang fosfin ke atmosfer (383 kg/ha), 99% sisanya nampaknya teroksidasi, diendapkan, atau terdegradasi dengan cepat. (misalnya sebagai hasil hidrolisis) di lapisan dasar udara, litosfer dan biosfer, memastikan redistribusi fosfor di permukaan bumi.

Tentu saja, fosfin, seperti metana, ada di atmosfer, tetapi harus diakui bahwa siklus fosfor kurang dipelajari dibandingkan siklus nitrogen atau karbon. Senyawa fosfor yang sangat aktif dengan adanya oksigen dengan cepat berubah menjadi kompleks netral, fosfat yang “tidak berbahaya”. Selain itu, fosfor biasanya langka di ekosistem, artinya fosfor terdapat dalam konsentrasi rendah. Oleh karena itu, saya ulangi, upaya untuk memperhitungkan fosfor hanya dalam bentuk fosfat dapat menyebabkan distorsi nyata terhadap peran sebenarnya dalam ekosistem. Dan dampak dari meremehkan peran ini dapat dilihat dengan jelas, misalnya, di rawa-rawa yang sebelumnya dikeringkan secara sembarangan, yang mudah terbakar di tahun-tahun kemarau karena metana (CH 4), silan (SiH 4) dan fosfin (PH 3).

Berdasarkan hasil pengukuran di stasiun cuaca Teriberka yang disebutkan di atas, diketahui bahwa pada tahun 1990, 48,8 juta ton metana dilepaskan ke atmosfer dari wilayah Rusia (ingat, perkiraan kami untuk seluruh wilayah rawa tanpa pohon sekitar 60 juta ton). Untuk tahun 1996-2003 konsentrasi tertinggi tercatat pada tahun 2003. Tahun ini adalah tahun terpanas di seluruh Rusia, terutama pada musim panas dan musim gugur di daerah rawa dan tundra (Yakutia, Siberia Barat) - rata-rata, suhu di sini hampir 6°C lebih tinggi dibandingkan suhu dalam jangka panjang. Dalam kondisi ini, penurunan kandungan ozon O 3 tingkat tinggi di Rusia Utara sebesar 5-10% pada musim panas diamati secara bersamaan. Namun di musim panas, proses fotosintesis dan pembentukan oksigen pun semakin cepat. Oleh karena itu, jelas bahwa ozon dikonsumsi secara intensif di sini untuk mengoksidasi peningkatan jumlah metana dan fosfin dalam kondisi hangat tahun 2003.

Dari fosfin hingga oksigen: beberapa statistik dan filosofi

Bukan rahasia lagi bahwa, karena kekayaan sumber daya hayatinya, Rusia telah dianggap sebagai donor oksigen global. Menurut para ahli, 8130 juta ton O 2 dihasilkan setiap tahun di wilayahnya. Tampaknya kita tidak akan jauh dari kebenaran jika kita berasumsi bahwa proses fotosintesis, yang bertanggung jawab atas pembentukan massa oksigen ini, mematuhi “hukum harmoni universal” yang disebutkan - aturan “bagian emas” ”. Memang, pembentukan 1 ton bahan organik selama fotosintesis membutuhkan 1,47 ton karbon dioksida, 0,6 ton air, dan 3,84 Gkal energi matahari, sekaligus melepaskan 1,07 ton oksigen. Rasio antara jumlah CO 2 yang diserap dan O 2 yang dilepaskan (1,47: 1,07) tidak jauh berbeda dengan rasio “emas”.

Menurut beberapa perkiraan yang dipublikasikan, konsumsi oksigen di Rusia (pernapasan, pembakaran bahan bakar, dan kebutuhan industri lainnya) adalah 2.784 juta ton, kemudian “produksi” Rusia melebihi konsumsinya sebesar 5.346 juta ton. Namun dalam perhitungan lain, yang memperhitungkan oksigen konsumsi mikroflora (sebelumnya total tanah) untuk "respirasi", kelebihan produksi oksigen Rusia dibandingkan konsumsinya sudah jauh lebih rendah - 560 juta ton Sementara itu, menurut beberapa peneliti, "respirasi" tanah diatur dengan aturan “rasio emas”, yang menentukan rasio karbon dioksida yang dilepaskan oleh gas mikroflora dan oksigen yang dikonsumsi. Di lahan perawan, nilai nilai ini mendekati 1,58, dan di lahan subur berkisar antara 1,3-1,75 - dengan kata lain, oksigen dikonsumsi “secara ekonomis” (42-37%) dalam proses “menghirup” tanah. , dan karbon dioksida yang dilepaskan lebih banyak (58-63%). Jika kita melanjutkan dari nilai rata-rata “bagian emas” sebesar 1,52 untuk rasio CO 2: O 2, maka dengan emisi CO 2 dari tanah Rusia sebesar 10,409 juta ton oksigen, 6,848 juta ton lainnya dikonsumsi untuk “ pernapasan” tanah Rusia (perkiraan tahun 2004 berdasarkan data karyawan Institut Masalah Mendasar Biologi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, khususnya V. N. Kudeyarov).

Semacam “proporsi emas” juga diamati antara limpasan CO 2 dan emisinya pada skala Rusia. Rasio antara limpasan sebesar 4450 juta ton per tahun (dalam hal karbon) dan emisi (2800 juta ton - dalam satuan yang sama) ternyata sama dengan 1,59, yang secara mengejutkan mendekati angka “emas”. Meskipun tidak ada kelebihan CO 2 di Rusia secara keseluruhan, ekosistem kita menyerap lebih banyak daripada yang kita keluarkan, hutan menyelamatkan kita dan menutupi “dosa” kita. Namun dalam beberapa tahun terakhir (terutama di wilayah Utara), semakin banyak diketahui bahwa ekosistem tidak mampu memenuhi “rencana” penyerapan dan rasio yang telah ditetapkan telah dilanggar.

Namun, yang jauh lebih penting adalah, sebagai berikut dari sejumlah perkiraan, di Rusia total konsumsi oksigen per tahun untuk kebutuhan kita (2784 juta ton), respirasi tanah (6848 juta ton) dan oksidasi metana dan fosfin (220) juta ton) mendekati 10 miliar ton, yang berarti hampir 2 miliar ton lebih banyak dari seluruh hasil hutan kita. Dan keseimbangan yang menyedihkan ini menurut saya merupakan masalah yang jauh lebih serius daripada perdagangan kuota yang diharapkan. Demi pelestarian lingkungan dan biosfer planet ini, yang sumber dayanya saat ini kita konsumsi 25% lebih banyak daripada waktu yang bisa kita pulihkan, kita akhirnya harus menyadari bahwa tanpa membatasi konsumsi, kita dan keturunan kita tidak akan bisa bertahan hidup. Dan yang paling penting, ini menyangkut oksigen. Nampaknya terdapat banyak karbon dioksida di atmosfer (21%), namun kita tidak boleh membiarkan lebih banyak karbon dioksida yang dikonsumsi di bumi dibandingkan produksinya.

Menyimpulkan

Bukan rahasia lagi bahwa selama 100 tahun terakhir, sebagai akibat dari aktivitas manusia yang ceroboh dan ketidaktahuan akan hukum alam, emisi karbon dioksida ke atmosfer (dan kandungannya di sana), menurut berbagai perkiraan, telah meningkat sebesar 25-35. %. Salah satu konsekuensi pemanasan global yang tidak diperhitungkan dengan baik adalah peningkatan tajam proses biokimia di kawasan alami rawa dan lapisan es. Pada saat yang sama, pelepasan tidak hanya metana (ini hampir jelas) dapat meningkat tajam, tetapi juga gas-gas yang kurang diteliti pengaruhnya terhadap biosfer: amonia, silan, dan fosfin, yang akan membutuhkan banyak gas. oksigen untuk oksidasi dan netralisasi. Namun ada juga efek umpan balik yang belum sepenuhnya dianalisis (misalnya, pelepasan metana yang lebih intensif akan mempercepat peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer, yang pada gilirannya dapat menyebabkan perlambatan fotosintesis secara tajam). Sebagai berikut dari penelitian terbaru, pada tahun 90-an abad terakhir, peran kompensasi fotosintesis di hutan boreal melemah secara nyata. Namun sebelumnya telah diketahui secara pasti bahwa pepohonan di semua garis lintang berkontribusi besar terhadap fotosintesis dan asimilasi CO 2. Tren berbahaya! Dan contoh “metamorfosis” hutan semakin banyak dari tahun ke tahun.

Saat ini, kita hampir tidak mengetahui apa pun tentang isolasi dan oksidasi silan (SiH 4), yang telah disebutkan lebih dari satu kali dalam artikel ini. Sementara itu, semua tanaman rawa, sereal, dan mikroorganisme kaya akan silikon organik. Gambut rawa tinggi mengandung 43% SiO 2, gambut transisi - 28%, gambut dataran rendah - 21%. Sejauh ini, hanya ada sedikit bukti bahwa silan dalam kombinasi dengan fosfin membentuk kompleks yang kurang dipelajari - sililfosfin. Proses pelepasan silan, oksidasi dan kombinasinya dengan unsur lain memerlukan studi yang serius.

Dan sebagai kesimpulan - plot yang tampak fantastis yang seharusnya membuat semua orang yang belum kehilangan kemampuan ini berpikir. Di lapisan dasar atmosfer, karena peningkatan pesat kandungan karbon dioksida dan beberapa gas “mati” lainnya, di masa mendatang mungkin akan terjadi kekurangan oksigen, bukan hanya karena perlambatan fotosintesis, tetapi juga peningkatan konsumsi oksigen. oksidasi, pembakaran dan respirasi, tetapi juga karena “penyaringan” gas beracun yang mengganggu aliran O 2 dari lapisan atmosfer yang lebih tinggi.

Selama miliaran tahun, dasar dari semua kehidupan di Bumi adalah fotosintesis, yang secara teratur memasok oksigen ke planet ini. Sayangnya, sebagaimana dicatat dengan tepat oleh beberapa peneliti, peradaban modern, untuk pertama kalinya dalam sejarah, tampaknya berhasil memperlambat pengisian kembali atmosfer dengan oksigen, dan membawa alam ke titik percabangan. Akankah dia bertahan?

Lihat, misalnya: Eldyshev Yu.N. Apakah metana adalah penyebab pemanasan global? // “Ekologi dan Kehidupan”, 2007, No. 11, hal. 45; Perubahan iklim: fakta dan faktor // “Ekologi dan Kehidupan”, 2008, No. 3, hal. 44.
Lihat, misalnya, artikel oleh Kravchenko I.K. dalam jurnal “Mikrobiologi”, No.6, 2007.