Введение

Фосфор — химический элемент, относящийся к неметаллам V группы Периодической системы. Его соединения играют ключевую роль в природе, биохимии и промышленности. Фосфор необходим для синтеза ДНК, АТФ и других биомолекул.

Изучение фосфора и его соединений позволяет:

• понять многообразие химических свойств неметаллов;
• освоить окислительно-восстановительные реакции;
• рассчитать массовые соотношения веществ;
• изучить промышленное и лабораторное получение соединений фосфора.

---

1. Общие сведения о фосфоре

1.1 Положение в Периодической системе

• Группа: V (15)
• Период: 3
• Символ: P
• Атомный номер: 15
• Электронная конфигурация: [Ne] 3s²3p³
• Фосфор образует несколько аллотропных форм: белый, красный, черный и фиолетовый.

---

1.2 Аллотропные формы фосфора

---

2. Физические свойства фосфора

• Температура плавления:
  • белый P — 44 °C
  • красный P — 590 °C
  • чёрный P — 590 °C
• Температура кипения белого P — 280 °C
• Растворимость: белый P растворим в CS₂, не растворим в воде
• Белый P светочувствителен и самовоспламеняется на воздухе

---

3. Химические свойства фосфора

3.1 Взаимодействие с кислородом

• Фосфор активно окисляется, особенно белый:

​

• При ограниченном доступе кислорода образуется P₄O₆:

​

3.2 Реакции с водородом

• Образуется фосфин:

​

• PH₃ — токсичный газ, с запахом чеснока, легко воспламеняется

3.3 Взаимодействие с галогенами

• При действии Cl₂ на P образуется PCl₃ или PCl₅:

​

3.4 Реакции с металлами

• Фосфор образует фосфиды:

​

3.5 Реакции с щелочами

• При нагревании с NaOH:

• Образуется гипофосфит и фосфин

---

4. Получение фосфора

4.1 Лабораторное получение

• Восстановление фосфорных соединений с углём:

4.2 Промышленное получение

• Белый фосфор получают из апатитов и фосфоритов
• Процесс включает восстановление Ca₃(PO₄)₂ в электрических печах

---

5. Соединения фосфора

5.1 Фосфорные оксиды

• Oксиды проявляют кислотные свойства

5.2 Фосфористая и фосфорная кислоты

• H₃PO₃ (фосфористая) — слабая кислота, проявляет двухосновные свойства
• H₃PO₄ (фосфорная) — трёхосновная кислота, образует соли: фосфаты

5.3 Галогениды фосфора

• PCl₃ и PCl₅ — важные реактивы в органическом синтезе
• Реагируют с водой, образуя кислоты:

5.4 Фосфиды и гидриды

• PH₃ — токсичный газ
• Металлические фосфиды применяются в пиротехнике

---

6. Соли фосфорных кислот

6.1 Фосфаты

• Соли H₃PO₄ — фосфаты: Na₃PO₄, Ca₃(PO₄)₂, K₃PO₄
• Применяются в удобрениях, моющих средствах и пищевой промышленности

6.2 Гидрофосфаты и метафосфаты

• NaH₂PO₄, Na₂HPO₄ — регулируют кислотность
• Метафосфаты используются в производстве стекла и керамики

---

7. Применение фосфора и его соединений

---

8. Решение типовых задач

Пример 1: Получение фосфорной кислоты

Задача: Сколько H₃PO₄ можно получить из 123 г P₄O₁₀?

​

• Молярная масса P₄O₁₀ = 284 г/моль
• Молярная масса H₃PO₄ = 98 г/моль
• 123 г → 123/284 ≈ 0,433 моль P₄O₁₀
• H₃PO₄: 0,433 × 4 × 98 ≈ 169,3 г

---

Пример 2: Термическое разложение нитратов

​

• Сколько NO₂ образуется из 164 г Ca(NO₃)₂?
• Молярная масса Ca(NO₃)₂ = 164 г/моль
• 1 моль → 2 моль NO₂ = 2 × 46 = 92 г
• Следовательно, из 1 моль Ca(NO₃)₂ образуется 92 г NO₂

---

Вопросы для самопроверки

Теоретические

1. Какие аллотропные формы фосфора вы знаете?

2. Как строится молекула фосфорной кислоты?

3. Чем отличается P₄O₆ от P₄O₁₀?

4. Назовите основные галогениды фосфора и их реакции с водой.

5. Какие реакции характерны для фосфидов?

Практические

1. Напишите уравнение получения PH₃ из фосфора и щелочи.
2. Рассчитайте массу H₃PO₄ из 123 г P₄O₁₀.
3. Составьте уравнение разложения Ca₃(PO₄)₂ с углём.
4. Определите продукты реакции PCl₅ с водой.
5. Напишите реакцию образования Ca₃(PO₄)₂ из фосфорной кислоты.