Các dạng thù hình của Photpho ðơn chất của photpho có thể tồn tại ở một số dạng thù hình, trong ñó quan trọng nhất là P trắng và P ñỏ.. Photpho trắng - Là chất rắn trong suốt, màu trắn
Trang 1LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ PHOTPHO VÀ HỢP CHẤT
TÀI LIỆU BÀI GIẢNG
I Photpho
1 Các dạng thù hình của Photpho
ðơn chất của photpho có thể tồn tại ở một số dạng thù hình, trong ñó quan trọng nhất là P trắng và P ñỏ
a Photpho trắng
- Là chất rắn (trong suốt, màu trắng hoặc vàng nhạt, trông giống như sáp) có cấu trúc mạng tinh thể phân
tử, ở các nút mạng là các phân tử hình tứ diện P4 Do liên kết trong mạng tinh thể phân tử là các lực tương tác yếu nên photpho trắng mềm, dễ nóng chảy (ở 44oC)
- Không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ như benzen, CS2, ete, rất ñộc, gây bỏng nặng khi rơi vào da
- Bốc cháy trong không khí ở nhiệt ñộ trên 40oC nên ñược bảo quản bằng cách ngâm trong nước, ở nhiệt
ñộ thường nó phát quang màu lục nhạt trong bóng tối
- ðun nóng ñến nhiệt ñộ 250oC không có không khí thì P trắng chuyển dần thành P ñỏ là dạng bền hơn
b Photpho ñỏ
- Là chất bột màu ñỏ, có cấu trúc polime nên khó nóng chảy và khó bay hơi P trắng
- Không tan trong các dung môi thông thường, dễ hút ẩm và chảy rữa, bền trong không khí ở nhiệt ñộ thường và không phát quang trong bóng tối
- Chỉ cháy ở nhiệt ñộ trên 250oC
- Khi ñun nóng không có không khí, P ñỏ chuyển thành hơi, làm lạnh thì hơi ngưng tụ thành P trắng
- P ñỏ không ñộc nên thường ñược sử dụng trong phòng thí nghiệm
2 Tính chất Hóa học
- Liên kết trong phân tử P kém bền hơn trong N2 nên ở ñiều kiện thường P hoạt ñộng hóa học mạnh hơn
N2 dù ñộ âm ñiện của P (2,19) nhỏ hơn của nitơ (3,04)
- P trắng hoạt ñộng hơn P ñỏ
- P có các số oxh: 0, +3, +5, -3 nên ñơn chất P vừa có tính oxh, vừa có tính khử
a Tính oxi hóa
Chỉ thể hiện trong phản ứng với kim loại hoạt ñộng mạnh → tạo photphua kim loại
2
o t
3 2P + 3Ca Ca P
canxi photphua
→
b Tính khử
- Với O2: P cháy trong không khí khi ñun nóng tạo ra các oxit của P:
+ Thiếu O2:
4P + 3O 2P O
®iphotpho trioxit
→
+ Dư O2:
5
4P + 5O 2P O
®iphotpho pentaoxit
→
- Với Cl2: tương tự O2, có thể tạo ra photpho clorua ở 2 mức oxh khác nhau là +3 và +5
- Với các chất oxh: P tác dụng dễ dàng với các hợp chất có tính oxh mạnh như HNO3 ñặc, KClO3, KNO3,
K2Cr2O7,
6P + 5KClO → 3P O + 5KCl
Trang 23 Trạng thái tự nhiên và ñiều chế
a Trạng thái tự nhiên
- Trong tự nhiên, P không tồn tại ở dạng tự do vì nó khá hoạt ñộng về mặt hóa học, phần lớn tồn tại ở dạng hợp chất muối của axit photphoric
- Có 2 loại khoáng vật chính chứa P là apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 và photphorit Ca3(PO4)2
- Ngoài ra, P còn có trong các protein thực vật, xương, răng, axit nucleic,
b ðiều chế
Trong công nghiệp, P ñược sản xuất bằng cách nung nóng hỗn hợp quặng photphorit, cát và than cốc ở
1200oC trong lò ñiện:
o
t
Ca PO + 3SiO + 5C → 3CaSiO + 2P + 5CO
Ngưng tụ hơi photpho bằng cách làm lạnh thì thu ñược P trắng ở dạng rắn
c Ứng dụng
- Chủ yếu dùng ñể sản xuất axit H3PO4, sản xuất diêm
- Sản xuất các loại bom ñạn
II Axit photphoric
1 Cấu tạo
Trong hợp chất H3PO4, P có số oxh cao nhất là +5 Tuy nhiên, khác với HNO3, P khá bền ở trạng thái +5 nên H3PO4 không có tính oxh mạnh
2 Tính chất vật lý
Là chất rắn dạng tinh thể, trong suốt, không màu, rất háo nước và tan vô hạn trong nước
3 Tính chất hóa học
a Tính oxi hóa – khử
Trong hợp chất H3PO4, P có số oxh cao nhất là +5 Tuy nhiên, khác với HNO3, P khá bền ở trạng thái +5 nên H3PO4 khó bị khử và không có tính oxh mạnh như HNO3
Chú ý: phản ứng với kim loại
b Tác dụng bởi nhiệt
Khi ñun nóng ở nhiệt ñộ cao H3PO4 bị ñề hiñrat hóa, tạo thành các axit dẫn xuất:
o
200 - 250
2H PO H P O + H O
axit ®iphotphoric
o
400 - 500
H P O 2HPO + H O
axit metaphotphoric
→
Hòa tan các axit dẫn xuất này vào nước thì ta lại thu ñược H3PO4
c Tính axit
H3PO4 là axit 3 lần axit có ñộ mạnh trung bình, sự phân ly chủ yếu xảy ra ở nấc 1, nấc 2 yếu hơn và nấc 3 thì rất yếu
H3PO4 có ñầy ñủ tính chất của axit thông thường
Chú ý: tùy tỷ lệ phản ứng mà có thể tạo ra các loại muối hoặc hỗn hợp muối khác nhau
4 Ứng dụng và ñiều chế
a Ứng dụng
Phần lớn dùng ñể sản xuất một số loại muối photphat và các loại phân lân
b ðiều chế
- Trong phòng thí nghiệm: Dùng HNO3 ñặc oxi hóa photpho
- Trong công nghiệp: Cho H2SO4 ñặc tác dụng với quặng phophorit hoặc apatit
Trang 3Tách kết tủa CaSO4 ra và cô ñặc dung dịch, làm lạnh ñể axit kết tinh, ñiều chế theo cách này thì axit kém tinh khiết, chất lượng thấp
ðể ñiều chế axit có ñộ tinh khiết và nồng ñộ cao hơn, người ta ñốt cháy P ñể ñược P2O5 rồi cho nó tác dụng với H2O
III Muối photphat
Muối photphat là muối của axit photphoric, H3PO4 có thể tạo ra 3 loại muối: muối trung hòa và 2 loại muối photphat axit
1 Tính tan
Tất cả các muối ñihiñrophotphat ñều tan
Muối photphat trung hòa và hiñrophotphat hầu hết không tan và ít tan, trừ muối của K, Na, NH4+
2 Phản ứng thủy phân
Các muối photphat tan bị thủy phân trong dung dịch, photphat trung hòa của kim loại kiềm tạo ra dung dịch có tính kiềm, làm quỳ tím chuyển sang màu xanh
3 Nhận biết ion photphat
Thuốc thử là AgNO3,, tạo ra kết tủa màu vàng (tan trong axit loãng)
Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc Nguồn: Hocmai.vn