Bài Giảng Hóa Vô Cơ - Chương 7 potx

- Ở nhiệt độ thường, N2 không phản ứng với axit, kiềm, halogen, S, chỉ tác dụng trực tiếp với Li tạo nitrua: 2000 C Pt MnO 2NO 2N2 lỏng + 3O2 lỏng phóng điện 2N2O3 - Ở nhiệt độ thường,

- Các nguyên tố VA (trừ N) có orbital d trống nên có khả năng tạo liên kết

 theo kiểu pd, còn nitơ có khả năng tạo liên kết  theo kiểu xen phủ p-p như khả năng của cacbon

- N, P là nguyên tố không kim loại điển hình, Bi là kim loại rõ rệt, As và

Sb á kim

- Từ N đến Bi: + Tính axit của các oxit giảm, tính bagơ tăng

+ Độ bền của số oxi hoá +3 tăng lên, còn của số oxi hoá +5 giảm xuống

7.1.1 NITƠ

7.1.1.1 Cấu tạo phân tử

Nitơ có lớp electron hoá trị là 2s22p3:    

Mỗi nguyên tử có 5 electron hoá trị nên phân tử N2 có 10 electron hoá trị

- Theo phương pháp MO, N2 có cấu hinh electron như sau:

= 3 nên trong phân tử N2 có liên kết ba: : NN:

Theo qua điểm liên kết VB, xem 3 điện tử độc thân 2p3 đã góp chung tạo

ra 3 liên kết gồm 1 và 2 Vì vậy phân tử N2 rất bền, với năng lượng liên kết NN là 942kJ/mol bền gấp 6 lần liên kết đơn N-N (liên kết đơn N-N có năng lượng liên kết là 169kJ/mol), độ dài liên kết NN là 1,095Å So với cacbon,

kết CC chỉ bền gấp 2,5 lần liên kết đơn C-C Do đó phá vỡ liên kết  trong N2

khó hơn nhiều so với phá vỡ liên kết  trong axetilen (-CC-)

- Trong các hợp chất, nguyên tố N có thể ở trạng thái lai hoá sp3, sp2 hay

sp Trạng thái lai hoá sp2 và sp bền vững nhờ các liên kết  Do vậy các mức oxy hoá của nitơ là -3, 0 , +1, +2, +3, +4, +5

- Do có năng lượng liên kết lớn mà phân tử N2 rất bền với nhiệt, ở 30000C chưa phân huỷ rõ rệt thành nguyên tử Vì vậy, ở nhiệt độ thường, N2 là một trong những chất trơ nhất nhưng khi ở nhiệt độ cao thì nó trở nên hoạt động hơn, nhất là khi có xúc tác

- Ở nhiệt độ thường, N2 không phản ứng với axit, kiềm, halogen, S, chỉ tác dụng trực tiếp với Li tạo nitrua:

2000 C Pt MnO

2NO 2N2 lỏng + 3O2 lỏng phóng điện 2N2O3

- Ở nhiệt độ thường, nitơ được đồng hoá trực tiếp bởi một số vi sinh vật như các azotobacte chuyển hoá được N2 thành NH3 rồi thành phân đạm, các azotobacte có nhiều trong đất được cày xới, đất chứa nhiều mùn, trong nốt sần của cây rễ họ đậu

7.1.1.4 Trạng thái thiên nhiên - Điều chế

- Trong thiên nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do và hợp chất Trong khí quyển, nitơ chiếm 78,03% thể tích Nitơ có 2 đồng vị là 14N (99,635%) và 15N (0,365%) Hợp chất tự nhiên quan trọng nhất của nitơ là diêm tiêu natri NaNO3(còn gọi là diêm tiêu Chilê) và diêm tiêu kali KNO3 (còn gọi là diêm tiêu Ấn

độ) Trong sinh vật, nitơ tồn tại dưới dạng hợp chất hữu cơ phức tạp như protein, axit nucleic, một số sinh tố và kích thích tố, chất màu của máu, clorophin Nitơ

là một trong những nguyên tố dinh dưỡng chính đối với thực vật, do vậy một lượng lớn hợp chất của nitơ được thường xuyên cung cấp cho đất dưới dạng phân đạm để nuôi cây trồng Trong nước mưa, có một lượng nhỏ axit HNO2 và axit HNO3 được tạo nên do hiện tượng phóng điện (sét) trong khí quyển

* Điều chế:

- Trong công nghiệp, N2 được điều chế bằng chưng cất phân đoạn không khí lỏng N2 thu được còn chứa một ít khí hiếm và vết O2 Để loại tạp chất oxi, cho khí N2 thu được cho đi qua Cu kim loại đốt nóng hoặc trộn với một ít khí H2

rồi cho đi qua chất xúc tác Pt

- Trong phòng thí nghiệm, N2 tinh khiết được điều chế bằng cách nhiệt phân dung dịch bão hoà muối NH4NO2

NH4NO2 đun nóng N2 + 2H2O

Có thể thay NH4NO2 hỗn hợp muối NH4Cl và NaNO2

Hoặc khi nhiệt phân muối natri azit, thu được N2 rất tinh khiết:

2NaN3  2503000C 2Na + 3N2

7.1.2 HỢP CHẤT CỦA NITƠ

Nitơ tạo nhiều hợp chất với các nguyên tố khác, trong đó nitơ thể hiện nhiều số oxi hoá như -3, 0 , +1, + 2, +3, +4, +5 Sau đây chỉ giới thiệu một số hợp chất quan trọng của nitơ

7.1.2.1 Nitrua

Là hợp chất của nitơ và nguyên tố khác (kim loại hoặc phi kim) Tùy theo bản chất liên kết mà chia thành nitrua ion và nitrua cọng hoá trị, còn theo tính chất thì chia thành nitrua axit, nitrua bazơ, nitrua lưỡng tính

- Nitơrua kim loại kiềm, kiềm thổ (Na, Ca, Mg, H) là bazơ vì chúng thuỷ phân tạo bazơ



N

H H

Góc liên kết HNH = 107,30, độ dài liên kết N-H: dN-H = 1,014Å,

- Là phân tử có cực nên NH3 tan nhiều trong nước: ở 200C hoà tan 700lit

NH3/lit H2O, ở 00C hoà tan 1200lit NH3/lit H2O Hiện tượng này được giải thích

là do tạo liên kết hiđrô giữa NH3 và H2O Khi làm lạnh dung dịch tách ra 2 dạng hiđrat: NH3.H2O (t0nc= -790C) và 2NH3.H2O (t0nc= -78,80C)

- Tỷ khối của dung dịch NH3 đậm đặc nhất (25%) là 0,91

- Do độ phân cực của NH3 lớn nên giữa các phân tử NH3 rắn, lỏng có liên kết hyđrô làm nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và nhiệt hoá hơi (H0bh=5,6kcal/mol) cao bất thường so với những hợp chất tương tự

- NH3 lỏng cũng tự điện ly như nước (tự ion hoá):

NH3 + NH3  NH4+ + NH2- hằng số điện ly bé, K ( 500 )

3 C

NH  = [NH4+ ].[NH2- ] = 2.10-33 Tương tự nước, những chất nào khi tan trong NH3 lỏng mà làm tăng nồng

độ NH4+ là axit và làm tăng nồng độ NH2- là bazơ NH4+ là axit yếu trong nước nhưng là axit mạnh trong NH3 lỏng, NH2- là bazơ yếu trong nước nhưng là bazơ mạnh trong NH3 lỏng

Ví dụ : NH4Cl, NH4NO3 trong NH3 lỏng là axit mạnh

KNH2, Ba(NH2)2 trong NH3 lỏng là bazơ mạnh

Trong NH3lỏng, những chất như Zn(NH2)2, Al(NH2)3 là chất lưỡng tính vì vừa tan trong axit, vừa tan trong bazơ

Zn(NH2)2 + 2NH4Cl = [Zn(NH3)4]Cl2

Zn(NH2)2 + 2KNH2 = K2[Zn(NH2)4]

- Ngoài việc làm thay đổi độ mạnh của axit - bazơ, NH3 lỏng còn làm thay đổi độ tan của một số muối nên làm dịch chuyển cân bằng phản ứng ngược lại khi phản ứng trong nước

Ví dụ: 2AgNO3 + BaBr2  2AgBr + Ba(NO3)2

Trong nước, AgBr ít tan nên cân bằng chuyển sang phải Trong NH3 lỏng thì BaBr2 ít tan nên cân bằng chuyển sang trái

- NH3 lỏng có thể hoà tan được kim loại kiềm và kiềm thổ tạo dung dịch lỏng có màu, có ánh kim, có độ dẫn điện cao Điều này cho thấy có sự giống nhau giữa dung dịch kim loại trong NH3 lỏng và kim loại nóng chảy

Dung dịch kim loại trong NH3 lỏng có nồng độ nhỏ thì kim loại điện ly hoàn toàn thành ion và electron đợc solvat bằng NH3 Nhờ những electron solvat

này mà dung dịch có màu xanh da trời Ngày nay, người ta đã xác nhận, sự có mặt của electron tự do trong dung dịch kim loại - NH3 lỏng, nên có thể viết: (M/NH3 lỏng)dung dịch = M+ + e-

* Tính chất hoá học

 Phản ứng kết hợp: Nhờ cặp electron hoá trị chưa liên kết trên N mà NH3

tham gia phản ứng kết hợp dễ dàng với nhiều chất

- Khi tan trong nước, NH3 kết hợp với ion H+ của nước :

- Khi đốt NH3 trong oxi cho ngọn lửa màu vàng tạo khí N2 vàH2O:

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

- Khi có xúc tác Pt hay hợp kim Pt-Rh(Rodi) ở 800-9000C thì khí NH3 bị

O2 không khí oxi hoá thành nitơ oxit

- Với dung dịch KMnO4:

2KMnO4 + 2NH3.H2O = 2MnO2 + N2 + 2KOH + 4H2O(*)

Cơ chế phản ứng này qua một số phản ứng trung gian :

+ Dung dịch NH3 tạo môi trường kiềm yếu, khử Mn+7 chuyển về

Mn+6(MnO42-), sau đó tự oxy hoá - khử:

MnO42- + MnO42- + H2O = MnO4- + MnO2 + 4OH- (1)

+ Nếu NH3.H2O dư thì MnO4- mới tạo thành sẽ phản ứng:

6KMnO4 + NH3.H2O = 3K2MnO4 + 3(NH4)2MnO4 + N2+ 8H2O (2)

Tổ hợp các giai đoạn phản ứng tổng quát được viết như (*)

- Khi đun nóng, NH3 khử được một số oxit kim loại yếu:

Ví dụ: 3CuO + 2NH3 = N2 + 3Cu + 3H2O

 Phản ứng thế: Ở nhiệt độ cao, những nguyên tử H trong NH3 được lần lượt thế dần bằng các kim loại hoạt động tạo thành amiđua (chứa nhóm NH2-), imiđua (chứa nhóm NH2-) và nitrua (chứa nhóm N3-)

Ví dụ: [Ag(NH3)2]+, [Co(NH3)6]3+, [Zn(NH3)4]2+

* Điều chế:

- Trong phòng thí nghiệm, khí NH3 có thể điều chế bằng cách đun sôi dung dịch đậm đặc của amoniac hoặc cho nước vôi trong tác dụng với muối amoni

2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

Khí NH3 được làm khô bằng KOH rắn hoặc CaO mới nung

- Trong công nghiệp, trước đây NH3 được điều chế bằng cách cho canxi xianamit tác dụng với hơi nước trong nồi áp suất

CaCN2 + 3H2Oh = CaCO3 + 2 NH3

Ngày nay, người ta tổng hợp NH3 theo phương pháp F.Haber-Bosch từ các nguyên tố trong điều kiện nhiệt độ, chất xúc tác và áp suất cao phù hợp

) ( 3

1000 200 600 400

) ( 2 ) (

2 3 2 0

k O

K Fe O AL dtm C k

mol kCal H

pu

pu

/ 9 , 45

/ 22

0 0

N2 được điều chế bằng chưng cất phân đoạn không khí lỏng, H2 được lấy

từ khí than hoặc khí thiên nhiên

Ngày nay còn nghiên cứu phương pháp tổng hợp NH3 với điều kiện nhẹ nhàng của tự nhiên: ở nhiệt độ, áp suất của khí quyển, hướng dùng phức chất amiacat của một số nguyên tố, hấp thụ N2 từ khí quyển, rồi thuỷ phân cho NH3được tạo thành từ N2 mà phức hấp thụ trong khí quyển

7.1.2.3 Axit nitrơ HNO 2

(Cấu trúc phân tử HNO 2 )

Dạng cấu trúc (2) tồn tại nhiều hơn trong dung dịch ở nhiệt độ thường

* Tính chất vật lý:

Axit HNO2 chỉ tồn tại ở trạng khí và trong dung dịch nước Dung dịch HNO2 loãng không màu nhưng HNO2 đặc có màu lam

* Tính chất hoá học:

- Trong pha khí cũng như trong dung dịch , HNO2 không bền , tự oxy hoá -khử Dạng NO(OH) thể hiện tính axit yếu, còn dạng N(H)O2 không phải là axit

Ở trong pha khí có cân bằng :

độ lớn hơn

+ Axit HNO2 oxi hoá được axit iothiđric HI đến I2, dung dịch SO2 đến

H2SO4, ion Fe2+ đến Fe3+ còn bản thân nó chuyển về NO

O H I NO HNO

O H NO I

H I

- Với những chất oxi hoá mạnh như KMnO4, MnO2, PbO2 thì axit HNO2

thể hiện tính khử , nó bị oxi hoá đến N+5(HNO3)

Vd : 2KMnO4  5HNO2  3H2SO4  2MnSO4  5HNO3K2SO4 3H2O

4 



a

K

* Điều chế: theo phản ứng trao đổi:

Ba(NO3)2 + H2SO4 = 2HNO2 + BaSO4

7.1.2.4 Muối nitrit NO 2

-* Cấu tạo:

- Trong gốc NO2-, nguyên tử N ở trạng thái lai hoá sp2, 2(AO)sp2 tạo liên kết  với 2 nguyên tử O và 1(AO)p còn lại không lai hoá của N chứa 1 electron độc thân tạo liên kết  không định chỗ với 2 nguyên tử O

- Hiện nay các số liệu về cấu tạo ion NO2- chưa thống nhất và không rõ lý

- Muối nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt: không phân huỷ khi nóng chảy, chỉ phân huỷ ở t0>5000C Nitrit các kim loại khác kém bền hơn, bị phân huỷ khi đun nóng như AgNO2 phân huỷ ở 1400C, Hg (NO2)2 phân huỷ ở 750C

- Trong môi trường axit, muối nitrit cũng vừa có tính oxi hoá, vừa có tính khử như axit HNO2

Ví dụ: NaNO2  6H0 Zn/NAOH dac NH3  NAOH H2O

K nhờ tạo kết tủa K3[Co(NO2)6]màu vàng

- Điều chế: muối NaNO2 được điều chế bằng nhiều cách

Ví dụ: Na2O + NO + NO2  250   0C

2NaNO2 HNO2 + NaOH = NaNO2 + H2O

NaNO3 + Pb 350  0C PbO + NaNO2

7.1.2.5 Axit nitric HNO 3

- Trong dung môi có khả năng cho proton mạnh hơn như H2SO4,axit pecloric HClO4thì axit HNO3 phân li cho ion nitroni 

O H NO e

H

NO3  2     2  2

O H HNO e

H

NO3  3   2   2 2

O H NO e

H

NO3  4   2    2 2

O H N e H

3   6   5    3

O H NH

e H

0Fe2  /Fe   0 , 44V

- Cùng 1 kim loại mà dùng HNO3 loãng tạo NO, dùng HNO3 đặc, nóng thì tạo NO2.

Ví dụ: 3Pb + 8HNO3 loãng  3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Pb + 4HNO3 đặc  Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Hiện tượng này được giải thích như sau: sản phẩm ban đầu là axit HNO2, axit này không bền nên phân huỷ:

2HNO2  NO2 + NO + H2O

Khí NO2 tác dụng với nước trong dung dịch tạo HNO3 và NO

NO2 + H2O  NO + 2HNO3 Khi nồng độ axit tăng (đặc) thì cân bằng chuyển dịch sang trái, tạo NO2

Do đó khi HNO3 loãng thì cho NO, HNO3đặc thì cho NO2

- Phản ứng với phi kim cũng cho sản phẩm tương tự :

S + 2HNO3 loãng đun sôi H2SO4 + 2NO

S + 6HNO3 đặc đun sôi H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

- Axit đặc gây thụ động hoá cho 1 số kim loại như Al, Fe, Cr, Co, Be, Bi tức là sau khi đã được nhúng vào axit đặc nhưng kim loại này sẽ không tương tác với nhưng axit mà trước đó chúng tương tác dễ dàng

 Nước cường thuỷ: là hỗn hợp của 1 thể tích HNO3 đặc và 3 thể tích HCl đặc Hỗn hợp này có tính oxi hoá mạnh hơn axit HNO3 nhiều, nó có thể hoà tan được Au và Pt do tạo ra clo nguyên tử :

HNO3 + 3HCl  NOCl + NOCl  NO + Cl HNO3 + 3HCl  NO + 3Cl + 2H2O

Ví dụ : Au + HNO3 đặc + 4HClđặc  + NO + 2H2O

3Pt + 4HNO3 đặc + 12HClđặc  3PtCl4 + 4NO + 8H2O 3PtCl4 + 6HCl  3H3[PtCl6]

3Pt + 4HNO3 đặc + 18HClđặc  3H3[PtCl6] + 4NO +

 Phân biệt HNO 3 và HNO 2:

- HNO3 loãng không oxi hoá được HI đến I2 như HNO2

2HI + 2HNO2 loãng  2NO + I2 + 2H2O

- HNO3 loãng oxi hoá Fe2+ đến Fe3+ và bản thân bị khử về NO

Khi có dư ion Fe2+, NO sẽ kết hợp với Fe2+ tạo hợp chất màu nâu, kém bền: 6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4  3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O

FeSO4 dư + NO  [Fe(NO)]SO4 nâu

Dựa vào 2 phản ứng trên , nhận biết axit HNO3

800 2

H2SO4 đặc hoặc có thể tổng hợp trực tiếp từ N2O4 lỏng và HNO3 50% trong nồi

áp suất chịu axit rồi bơm O2 vào thì thu được HNO3 97-99%

3 AO sp tham gia tạo thành 3 liên kết  với 3 nguyên tử O Obitan 2p còn lại ở N tạo 1liên kết  không định chỗ với 3 nguyên tử O

* Tính chất vật lý:

- Do ion NO3- không màu nên các muối nitrat của các cation không màu

đều không màu

- Hầu hết các muối nitrat đều dễ tan trong nước Một vài muối như

NaNO3, NH4NO3 hút ẩm trong không khí Muối nitrat của kim loại hoá trị 2 và 3

thường ở dạng hiđrat

* Tính chất hóa học:

- Nitrat khan của kim loại kiềm khá bền nhiệt (có thể thăng hoa trong

chân không ở 380-5000C) Các nitrat của kim loại khác dễ phân huỷ của các

muối nitrat phụ thuộc vào bản chất của cation kim loại

+ Nitrat của những kim loại hoạt động đứng trước Mg trong dãy điện

hoá (Li, K, Ba, Ca, Na) phân huỷ cho nitrit và O2

Ví dụ : NaNO3  t0C NaNO2 + O2

+ Nitrat của những kim loại từ Mg đến Cu (Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb,

Cu) phân huỷ cho oxit kim loại, NO2 và Ġ:

- Do dễ mất oxi, các muối nitrat khan khi đun nóng là những chất oxi hoá

mạnh Trong môi trường trung tính, ion NO3- hầu như không có khả năng oxi

hoá, nhưng trong môi trường axit thì có tính oxi hoá như axit nitric và trong môi

trường kiềm có thể bị Al, Zn khử đến NH3

Ví dụ: NaNO3 + 4Zn + 7NaOH + 6H2O  4Na2[Zn(OH)4] + NH3

Fe 2KOH1 3KNO3nóngchảy4004200CK2FeO4  3KNO2 H2O

3 3

2O 4NaOH 3NaNO

Cr  r nóngchảy4004200C 2Na2CrO4  3NaNO2 2H2O

7.1.3 PHỐT PHO

7.1.3.1 Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý - Thù hình

- Phốt pho có cấu hình electron hoá trị: 3s2 3p3 3d0tương tự cấu hình

electron hoá trị của nitơ, nhưng P là nguyên tố có tính chất quan trọng khác xa

nitơ

- P có orbital 3d nên có khả năng lai hoá sp3d2,sp3d Nhưng trạng thái lai

hoá sp3 là đặc trưng nhất của P

- Trạng thái oxy hoá của P là -3, 0, +1, +3, +5, trong đó +5 là đặc trưng

nhất

- Photpho có nhiều dạng thù hình: P4 trắng, P nđỏ, P mđen, P8tím

* Phot pho trắng: là khối trong suốt, mềm như sáp, có mạng lưới lập

phương, nút mạng là phân tử P4 liên kết với nhau bằng lực Van de van Do có

mạng lưới phân tử nên dễ nóng chảy (t0nc = 440C), dễ bay hơi (t0s = 2570C), dễ

ở trạng thái hơi, phân tử dạng P4 lập thành tứ diện đều, nguyên tử P nằm ở các đỉnh, độ dài liên kết P-P là 2,21Ǻ và góc PPP bằng 600

P= 2,19eV) nhưng phôtpho vẫn hoạt động hoá học mạnh hơn nitơ

Phôtpho trắng ở thể hơi có mùi tỏi, có thể chưng cất ở 100 0C cùng với hơi nước

Vì P trắng không bền nên dưới tác dụng của ánh sáng hoặc nhiệt nó chuyển dần sang dạng bền hơn là P đỏ

Dưới tác dụng của nhiệt,P4 phân huỷ : 800 900 2( )

) (

4k 0C 2P k

Phân tử P2 có cấu tạo giống N2: 2P2(k) 1700 18000C 4P(k)

Phốt pho trắng rất độc, liều chết người là 0,1 gam

* Phốt pho đỏ (P n ): là chất bột màu đỏ, phân tử dạng polyme gồm một số

dạng khác nhau mà cấu trúc cho đến nay chưa xác định được Do vậy, tuỳ theo cách điều chế mà tính chất và tỉ khối khác nhau, d biến đổi từ 2,0 đến 2,4 P đỏ không tan trong dung môi nào cả, nóng chảy ở 5930C, thăng hoa ở áp suất cao, tạo thành hơi gồm những phân tử P4, hơi này ngưng tụ thành P trắng

Sơ đồ chuyển hoá giữa P đỏ và P trắng :

250-2600C,12 ngày đêm không có oxi

* Phot pho đen (P m ): được tạo thành khi đun nóng P trắng ở 370  380 0C

với xúc tác Hg trong khoảng 8 ngày đêm hoặc dưới áp suất cao (12.000atm)

P đen là chất dạng polyme có mạng lưới nguyên tử Mỗi nguyên tử liên kết trực tiếp với 3 nguyên tử khác xung quanh bằng liên kết cộng hoá trị,

dP-P=2,18Å Mạng lưới có cấu trúc lớp hơi tương tự như than chì, tức là có điện

tử hoá trị tự do, tạo cho P đen là chất bán dẫn, không tan trong dung môi nào cả,

tỉ khối d=2,7 P đen khó nóng chảy (t nc0  10000C)

P đỏ và P đen đều không độc

* Phot pho tím: cho P đỏ hoà tan trong chì nóng chảy (ở 327 , 50C) rồi kết tinh lại thì được P tím (P8) có d= 2,32  2,36 ; t nc0 0C

7.1.3.2 Tính chất hoá học

- Mặc dù, độ âm điện của P bé hơn của nitơ nhưng P hoạt động hơn nitơ

vì liên kết P-P trong phân tử P4 kém bền hơn nhiều

- Do các dạng thù hình có cấu trúc khác nhau nên mức độ hoạt động hỗn hợp của chúng khác nhau P trắng hoạt động nhất và P đen kém hoạt động nhất

Ví dụ: với O2 không khí, ở điều kiện thường P trắng bị oxi hoá dần nên phải để trong nước, còn P đỏ và P đen đều bền, P trắng tự bốc cháy trong không khí ở

400C, P đỏ - trên 2500C và P đen – trên 4000C:

60 34 2

Tính chất này được dùng làm diêm: thuốc đầu que diêm là hỗn hợp oxi hoá KClO3, K2Cr2O7, MnO2 và chất khử lưu huỳnh, còn có tinh bột, keo Thuốc phấn diêm ở 2 bên hộp diêm gồm P đỏ, Sb2S3, bột thuỷ tinh, keo

P4 còn thể hiện tính khử khi phản ứng với dung dịch muối vàng, bạc, đồng, chì trong đó các cation là chất oxi hoá

11P4 + 60CuSO4 + 96H2O 0 0C 24H3PO4 + 20Cu3P + 60H2SO4

P4 + 10CuSO4 + 16H2O đun sôi 4H3PO4 + 10Cu + 10H2SO4

P4 + 20AgNO3 + 16H2O đun sôi 4H3PO4 + 20Ag + 20HNO3

- Phôtpho có thể phản ứng với axit, kiềm, hiđro, nước với nhiều kim loại khi đun nóng

Với axit: Pđỏ + 5HNO3 đặc đun sôi H3PO4 + 5NO2 + H2O

P4 + 6HCl   3000C 2PH3 + 2PCl3

Với kiềm: P + 8NaOH đặc + 4H O đun sôi 4Na (PHO ) + 6H 

P4 + 3NaOH đặc + 3H2O nguội 3Na(PH2O2) + PH3

Với nước: 2Pđỏ + 8H2O  800   0C 2H3PO4 + 5H2

Với hiđro: P4 + 6H2  300    360 0C

4PH3 (phôtphin)

7.1.3.3 Trạng thái thiên nhiên - Điều chế

Phôtpho rất phổ biến trong thiên nhiên nhưng tổng lượng không nhiều, khoảng 0,04% tổng số nguyên tử vỏ trái đất Trong đất, phôtpho tập trung dưới 2 khoáng vật chính là photphorit Ca3(PO4)2 và aptit Ca5X(PO3)3 (với X là F, Cl, OH) Nước ta có mỏ apatit ở Lào Cai với trữ lượng lớn Quặng giàu nhất chứa 35-38% P2O5, loại nghèo chứa 7-10% P2O5

Trong cơ thể người, phôtpho chiếm 1,16% khối lượng cơ thể và ở dạng hợp chất Chủ yếu tồn tại trong xương và lượng nhỏ trong protein nhưng giữ vai trò quan trọng trong hoạt động sống Thực phẩm có nhiều phôtpho là phomat, các loại đậu, lòng đỏ trứng Trung bình mỗi người cần 1-2,3gam phôtpho dạng muối mỗi ngày

Trong công nghiệp, P4 trắng được điều chế từ phôtphorit, SiO2, lò điện với điện cực bằng than

2Ca3(PO4)3 + 6SiO2 1500  0C 6CaSiO3 + P4O10

P4O10 + 10C  1500   0C 10CO + P4

Hơi phôtpho được dẫn sang buồng ngưng tụ, được làm lạnh bằng phun nước Để sản xuất 1 tấn P4 cần 9 tấn Ca3(PO4)3, 4 tấn SiO2, 1,5 tấn than cốc và 13.000 kW/h

7.1.4 HỢP CHẤT CỦA PHOTPHO

7.1.4.1 Phot phin PH 3

* Cấu tạo

- Phân tử PH3 có cấu hình không gian tương tự như NH3 Nhưng lai hóa

sp3 trong PH3 không đặc trưng như trong NH3 Một trong những điều kiện lai hóa là các AO tham gia lai hóa phải ở mức năng lượng tương đương, với P thì

E3P - E3S = 8,6eV, do đó (AO)s tham gia rất ít vào lai hóa sp3 nên (AO)3s gần như giữ được dạng cầu của (AO)s Đồng thời (AO)3p trải rộng ra trong không gian nên việc lai hóa sp3 không thuận lợi Điều này dẫn đến giảm góc liên kết và giảm khả năng cho cặp electron chưa liên kết trên phôtpho so với NH3, giảm độ phân cực PH3 = 0,58D < NH3= 1,48D

- Góc HPH = 93,70 (trong khi góc HNH = 107,30)

* Tính chất vật lý

- Ở điều kiện thường PH3 là khí không màu, mùi trứng thối, rất độc, hóa lỏng ở - 87,40C và hóa rắn ở -1330C