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.
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.
| Соединение | Степень окисления P | Причина |
|---|---|---|
| Ca₃P₂ | −3 | Три Ca по +2 |
| P₂O₃ | +3 | Три O по −2 |
| P₂O₅ | +5 | Пять O по −2 |
Фосфор имеет атомный номер 15 и распределение электронов 2, 8, 5. Как и азот, он имеет пять внешних электронов.
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 / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Белый | Молекулы P₄ | Высокая реакционная способность |
| Красный | Протяжённые структуры | Большая устойчивость |
| Чёрный | Слоистая структура | Иные 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.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
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.
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.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
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