ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 9 класс · § 31
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 31. Фосфор. Химический элемент и простое вещество

Как строение белого, красного и чёрного фосфора определяет различия свойств?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Как строение белого, красного и чёрного фосфора определяет различия свойств?

Исследуем вместе

Один элемент в трёх структурах

Переключай формы фосфора. Схема меняет связи и упаковку, сохраняя один химический элемент.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

01

Фосфор в группе азота

Фосфор имеет атомный номер 15 и распределение электронов 2, 8, 5. Как и азот, он имеет пять внешних электронов. Характерные степени окисления в соединениях — −3, +3 и +5; конкретное значение зависит от партнёров.

В природе фосфор обычно связан в соединениях, прежде всего фосфатах. Простое вещество и фосфат-ион PO₄³⁻ существенно различаются по свойствам. Содержание элемента в минерале не означает присутствия в нём свободного фосфора.

СоединениеСтепень окисления PПричина
Ca₃P₂−3Три Ca по +2
P₂O₃+3Три O по −2
P₂O₅+5Пять O по −2

Фосфор имеет атомный номер 15 и распределение электронов 2, 8, 5. Как и азот, он имеет пять внешних электронов.

02

Аллотропия особенно заметна

Белый фосфор имеет молекулярное строение с молекулами P₄. Красный фосфор образует более протяжённые структуры, а чёрный имеет слоистое строение. Различия связей и упаковки приводят к различиям активности и физических свойств.

Белый фосфор намного активнее и токсичен; красный устойчивее при обычных условиях. Эти формы нельзя считать разными элементами: все состоят из P. Сравнение в модели показывает строение, не предлагая превращений веществ вне лаборатории.

Признак / объектЧто означаетПояснение
БелыйМолекулы P₄Высокая реакционная способность
КрасныйПротяжённые структурыБольшая устойчивость
ЧёрныйСлоистая структураИные физические свойства

Белый фосфор имеет молекулярное строение с молекулами P₄. Красный фосфор образует более протяжённые структуры, а чёрный имеет слоистое строение.

Белый, красный и фиолетовый фосфор

Слева направо показаны белый, красный и фиолетовый фосфор. Это формы одного элемента с разным строением; чёрный фосфор на фотографии не показан.

Materialscientist; BXXXD, Tomihahndorf, Peter Krimbacher / Gschnaller Jochen; исходные работы на странице файла · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.

Периодическая система химических элементов

В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.

Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Кислород окисляет фосфор

При достаточном количестве O₂ образуется оксид фосфора(V). Школьная запись 4P + 5O₂ → 2P₂O₅ использует простейшую формулу оксида. Для молекулярной формы более явно P₄ + 5O₂ → P₄O₁₀.

Фосфор повышает степень окисления с 0 до +5 и является восстановителем. С активным металлом, напротив, он может принимать электроны: 3Ca + 2P → Ca₃P₂. Окислительно-восстановительную роль устанавливают по изменению степени.

С кислородом

P: 0 → +5

С кальцием

P: 0 → −3

Учебная формула оксида

P₂O₅ — отношение атомов 2 : 5

При достаточном количестве O₂ образуется оксид фосфора(V). Школьная запись 4P + 5O₂ → 2P₂O₅ использует простейшую формулу оксида.

04

Фосфаты соединяют геологию и жизнь

Фосфор входит в минеральные соединения и вещества живых организмов. В почву его вносят преимущественно в составе фосфорных удобрений. Доступность определяется не только общей массой элемента, но и растворимостью соединения и условиями среды.

Цепочка от минерала до доступного соединения включает химическую переработку. В ней сохраняются атомы P, меняются их окружение и форма вещества. Поэтому одно число массовой доли фосфора не описывает все свойства материала.

Природные фосфаты

Связанный фосфор в минералах

Переработка

Изменение состава и доступности

Удобрение

Источник элемента для растений

Биологические вещества

Фосфор в новых соединениях

Фосфор входит в минеральные соединения и вещества живых организмов. В почву его вносят преимущественно в составе фосфорных удобрений.

Соберём главное

Шесть выводов

01Фосфор имеет атомный номер 15 и распределение электронов 2, 8, 5. Как и азот, он имеет пять внешних электронов.
02Белый фосфор имеет молекулярное строение с молекулами P₄. Красный фосфор образует более протяжённые структуры, а чёрный имеет слоистое строение.
03При достаточном количестве O₂ образуется оксид фосфора(V). Школьная запись 4P + 5O₂ → 2P₂O₅ использует простейшую формулу оксида.
04Фосфор входит в минеральные соединения и вещества живых организмов. В почву его вносят преимущественно в составе фосфорных удобрений.
05Белый фосфор намного активнее и токсичен; красный устойчивее при обычных условиях. Эти формы нельзя считать разными элементами: все состоят из P.
06Цепочка от минерала до доступного соединения включает химическую переработку. В ней сохраняются атомы P, меняются их окружение и форма вещества.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Атомный номер P?
2. Внешних электронов у P?
3. Формула молекулы белого фосфора?
4. Красный и белый фосфор — это…
5. Какая форма более активна в обычных условиях?
6. Степень P в P₂O₅?
7. Как понимать P₂O₅ и P₄O₁₀?
8. Роль P при окислении до P₂O₅?
9. Степень P в Ca₃P₂?
10. Почему наличие P в минерале не означает наличие простого фосфора?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 31. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 31. Фосфор. Химический элемент и простое вещество.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…