Качественная реакция на ион РO43‑ – образование желтого осадка ортофосфата серебра (I).
Применяется для устранения «постоянной» жесткости пресной воды, как компонент моющих средств и фотопроявителей, реагент в синтезе каучука. Уравнения важнейших реакций:
Na3PO4 12Н2O = Na3PO4 + 12Н2O (200 °C, вакуум)
2РО43‑ (конц.) + 8Н2O + 2Al = 2[Al(ОН)4]‑ + 2НРО42‑ + ЗН2↑
2РО43‑ (конц.) + 4Н2O + Zn = [Zn(OH)4]2‑ + 2HPO42‑ + Н2↑
2РО43‑ (разб.) + ЗСа2+ = Са3(РO4)2↓
РО43‑ (разб.) + 3Ag+ = Ag3PO4↓ (желт.)↓
Получение: полная нейтрализация Н3РO4 (см.) гидроксидом натрия или по реакции:
2Н3РO4 + 3Na2CO3 = 2Na3PO4 + 3CO2↑ + 3H2O
Гидроортофосфат натрия Na2HPO4. Кислая оксосоль. Белый, при умеренном нагревании разлагается без плавления. Хорошо растворим в воде, гидролизуется по аниону. Реагирует с Н3РO4 (конц.), нейтрализуется щелочами. Вступает в реакции ионного обмена.
Качественная реакция на ион НРО42‑ – образование желтого осадка ортофосфата серебра (I).
Применяется как эмульгатор при сгущении коровьего молока, компонент пищевых пастеризаторов и фотоотбеливателей.
Уравнения важнейших реакций:
Получение: неполная нейтрализация Н3РO4 гидроксидом натрия в разбавленном растворе:
2NaOH + Н3РO4 = Na2HPO4 + 2Н2O
Дигидроортофосфат натрия NaH2PO4. Кислая оксосоль. Белый, гигроскопичный. При умеренном нагревании разлагается без плавления. Хорошо растворим в воде, анион Н2РO4 подвергается обратимой диссоциации. Нейтрализуется щелочами. Вступает в реакции ионного обмена.
Качественная реакция на ион Н2РO4 – образование желтого осадка ортофосфата серебра(I).
Применяется в производстве стекла, для защиты стали и чугуна от коррозии, как умягчитель воды.
Уравнения важнейших реакций:
Получение: неполная нейтрализация Н3РO4 едким натром:
Н3РO4 (конц.) + NaOH (разб.) = NaH2PO4 + Н2O
Ортофосфат кальция Са3(РO4)2. Оксосоль. Белый, тугоплавкий, термически устойчивый. Нерастворим в воде. Разлагается концентрированными кислотами. Восстанавливается коксом при сплавлении. Основной компонент фосфоритных руд (апатиты и др.).
Применяется для получения фосфора, в производстве фосфорных удобрений (суперфосфаты), керамики и стекла, осажденный порошок – как компонент зубных паст и стабилизатор полимеров.
Уравнения важнейших реакций:
Са3(РO4)2 + 2H2SO4 (60 %) = Са(Н2РO4)2↓ + 2CaSO4↓ (до 50 °C)
Са3(РO4)2 + 4Н3РO4 (40 %) = ЗСа(Н2РO4)2↓ (примесь СаНРO4)
Са3(РO4)2 + 5С + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2Р + 5СО (1000 °C)
Смесь Са(Н2РO4)2 и CaSO4 называется простым суперфосфатом, Са(Н2РO4)2 с примесью СаНРO4 – двойным суперфосфатом, они легко усваиваются растениями при подкормке.
Наиболее ценные удобрения – аммофосы (содержат азот и фосфор), представляют собой смесь аммонийных кислых солей NH4H2PO4 и (NH4)2HPO4.
Хлорид фосфора (V) РCl5. Бинарное соединение. Белый, летучий, термически неустойчивый. Молекула имеет строение тригональной бипирамиды (sр3d‑гибридизация). В твердом состоянии димер Р2Cl10 с ионным строением РCl4+[РCl6]‑. «Дымит» во влажном воздухе. Весьма реакционноспособный, полностью гидролизуется водой, реагирует со щелочами. Восстанавливается белым фосфором. Применяется как хлорагент в органическом синтезе. Ядовит.
Уравнения важнейших реакций:
Получение: хлорирование фосфора.
7.5. Неметаллы IVA‑группы
7.5.1. Углерод в свободном виде
Углерод – элемент 2‑го периода и IVA‑группы Периодической системы, порядковый номер 6. Химия углерода – это в основном химия органических соединений; неорганических производных углерода не так много. Электронная формула атома [3He]2s22p2, характерные степени окисления 0, ‑IV, +II и +IV, состояние CIV считается устойчивым.
Шкала степеней окисления углерода:
Углерод имеет среднюю для неметаллов электроотрицательность (2,50), проявляет неметаллические (кислотные) свойства. Неорганические углеродсодержащие вещества – оксиды, угольная кислота и ее соли, бинарные соединения; органические вещества – практически неограниченное число соединений с водородом (углеводороды) и их производных, содержащих различные по длине цепи и циклы атомов углерода.
В природе – одиннадцатый по химической распространенности элемент (четвертый среди неметаллов). Встречается в самородном состоянии (алмаз, графит) и в виде соединений. Жизненно важный элемент для всех организмов.