Фосфорсодержащие кислоты и их соли

Химический оксид фосфора (+3) имеет кислотную природу:

Р₂ О₃ + 3Н₂ О = 2Н₃ РО₃

Фосфористая кислота - бесцветные легкоплавкие хорошо растворимые в воде кристаллы. По химическому строению она представляет собой искаженный тетраэдр, в центре которого находится атом фосфора с sр³ - гибридными орбиталями, а вершины заняты двумя гидроксогруппами и атомами водорода и кислорода. Атом водорода, непосредственно соединенный с фосфором, не способен к замещению, а потому фосфористая кислота максимум двухосновна и нередко ее изображают формулой Н₂ [НРО₃ ]. Фосфористая кислота - кислота средней силы. Соли ее - фосфиты получают взаимодействием Р₂ О₃ со щелочами:

Р₂ О₃ + 4NаОН = 2Nа₂ НРО₃ + Н₂ О

Фосфиты щелочных металлов и кальция легко растворимы в воде.

При нагревании фосфористая кислота диспропорционирует:

4Н₃ РО₃ = РН₃ + 3Н₃ РО₄

Фосфористая кислота окисляется многими окислителями, в том числе галогенами, например:

Н₃ РО₃ + Сl₂ + Н₂ О = Н₃ РО₄ + 2НСl

Получают обычно фосфористую кислоту гидролизом тригалогенидов фосфора:

РГ₃ + 3Н₂ О = Н₃ РО₃ + 3НГ

При нагревании однозамещенных фосфитов получаются соли пирофосфористой (дифосфористой) кислоты - пирофосфиты:

2NаН₂ РО₃ = Nа₂ Н₂ Р₂ О₅ + Н₂ О

Пирофосфиты при кипячении с водой гидролизуются:

Nа₂ Н₂ Р₂ О₅ + 3Н₂ О = 2NаОН + 2Н₃ РО₃

Сама пирофосфористая кислота Н₄ Р₂ О₅ (пентаоксодифосфорная), как и фосфористая, только двухосновна и сравнительно малоустойчива.

Известна еще одна кислота фосфора (+3) - плохо изученная полимерная метафосфористая кислота (НРО₂)_n.

Наиболее характерен для фосфора оксид Р₂ О₅ - пентаоксид дифосфора. Это белое твердое вещество, которое легко может быть получено и в стеклообразном состоянии. В парообразном состоянии молекулы оксида фосфора (+5) имеют состав Р₄ О₁₀. Твердый Р₂ О₅ имеет несколько модификаций. Одна из форм оксида фосфора (+5) имеет молекулярную структуру с молекулами Р₄ О₁₀ в узлах решетки. По внешнему виду эта модификация напоминает лед. Она обладает небольшой плотностью, легко переходит в пар, хорошо растворяется в воде и реакционноспособна. Р₂ О₅ - сильнейший дегидратирующий реагент. По интенсивности осушающего действия он намного превосходит такие поглотители влаги, как СаСl₂, NаОН, Н₂SО₄ и др. При гидратации Р₂ О₅ сначала образуется метафосфорная кислота:

Р₂ О₅ + Н₂ О = 2НРО₃

дальнейшая гидратация которой последовательно приводит к пирофосфорной и ортофосфорной кислоте:

2НРО₃ + Н₂ О = Н₄ Р₂ О₇ и Н₄ Р₂ О₇ + Н₂ О = 2Н₃ РО₄

Ортофосфорная кислота - одно из наиболее важных производных фосфора (+5). Это бесцветные, легкоплавкие, расплывающиеся на воздухе кристаллы, смешивающиеся с водой в любых соотношениях. В твердой кислоте и концентрированных растворах действуют межмолекулярные водородные связи. Поэтому крепкие растворы Н₃ РО₄ отличаются высокой вязкостью. В водной среде ортофосфорная кислота - кислота средней силы. В водном растворе ортофосфаты - соли фосфорной кислоты - подвергаются гидролизу, причем рН среды при переходе от средней соли к кислой закономерно снижается.

Nа₃ РО₄ + Н₂ О = NаОН + Nа₂ НРО_4, рН = 12,1

Nа₂ НРО₄ + Н₂ О = NаОН + NаН₂ РО_4, рН = 8,9

При окислении влажного фосфора наряду с Р₂ О₅ и Р₂ О₃ образуется фосфорноватая кислота (гексаоксодифосфорная) кислота Н₄ Р₂ О₆, в которой степень окисления фосфора +4. В ее структуре атомы фосфора связаны друг с другом непосредственно в отличие от полифосфорных кислот:

Н₄ Р₂ О₆ - кислота средней силы, все ее четыре атома водорода могут быть замещены на металл. При нагревании ее водных растворов кислота, присоединяя воду, распадается:

Н₄ Р₂ О₆ + Н₂ О = Н₃ РО₃ +Н₃ РО₄

Растворы ее солей - гипофосфатов - в воде вполне устойчивы. Из гипофосфатов в воде хорошо растворимы лишь соли щелочных металлов.

Наименьшая положительная степень окисления фосфора в фосфорноватистой (диоксофосфорной) кислоте Н₃ РО₂. Ее можно получить в свободном состоянии вытеснением из солей - гипофосфитов, например:

Ва(Н₂ РО₂)₂ + Н₂ SО₄ = ВаSО₄ + 2Н₃ РО₂

Фосфорнофатистая кислота - бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Таким образом, в фосфорноватистой кислоте степень окисления фосфора +1, а его ковалентность равна 5. Н₃ РО₂ - сильная кислота. Эта кислота и ее соли гипофосфиты являются сильнейшими восстановителями.

Существуют и другие кислоты, содержащие фосфор - мононадфосфорная Н₃ РО₅, динадфосфорную Н₄Р₂ О₈, тетраметафосфорная (НРО₃)₄, пирофосфорная Н₄ Р₂ О₇.

Поиск по сайту: