31.Фосфин. Оксиды фосфора и фосфорные кислоты: свойства, получение. Медико-биологическое значение фосфора.
Фосфи́н (фосфористый водород, гидрид фосфора, по номенклатуре IUPAC — фосфан РН3) — бесцветный, очень ядовитый, довольно неустойчивый газ (при нормальных условиях) со специфическим запахом гнилой рыбы.
Физические свойства
Бесцветный газ. Плохо растворяется в воде, не реагирует с ней. При низких температурах образует твердый клатрат 8РН3·46Н2О. Растворим в бензоле, диэтиловом эфире, сероуглероде. При −133,8 °C образует кристаллы с гранецентрированной кубической решёткой.
Молекула фосфина имеет форму тригональной пирамиды c молекулярной симметрией C3v (dPH = 0.142 нм, HPH = 93.5o). Дипольный момент составляет 0,58 D, существенно ниже, чем у аммиака. Водородная связь между молекулами PH3 практически не проявляется и поэтому фосфин имеет более низкие температуры плавления и кипения.
]Получение
Фосфин получают при взаимодействии белого фосфора с горячей щёлочью, например:
Также его можно получить воздействием воды или кислот на фосфиды:
Хлористый водород при нагревании взаимодействует с белым фосфором:
Разложение йодида фосфония:
Разложение фосфоновой кистоты:
или её восстановление:
Химические свойства
Фосфин сильно отличается от его аналога аммиака. Его химическая активность выше, чем у аммиака, он плохо растворим в воде, как основание значительно слабее аммиака. Последнее объясняется тем, что связи H-P поляризованы слабо и активность неподелённой пары электронов у фосфора (3s2) ниже, чем у азота (2s2) в аммиаке.
В отсутствие кислорода при нагревании разлагается на элементы:
на воздухе самопроизвольно воспламеняется (в присутствии паров дифосфина или при температуре свыше 100 °C):
Проявляет сильные восстановительные свойства:
При взаимодействии с сильными донорами протонов фосфин может давать соли фосфония, содержащие ион PH4+ (аналогично аммонию). Соли фосфония, бесцветные кристаллические вещества, крайне неустойчивы, легко гидролизуется.
Соли фосфина, как и сам фосфин, являются сильными восстановителями.
Токсичность
Фосфин сильно ядовит, действует на нервную систему, нарушает обмен веществ. ПДК = 0,1 мг/м³. Запах ощущается при концентрации 2-4 мг/м³, длительное вдыхание при концентрации 10 мг/м³ приводит к летальному исходу. В крови человека содержание фосфина не более 0,001 мг/м³.
Известны следующие оксиды фосфора:
Название |
Формула |
Температура плавления |
Температура кипения |
Оксид тетрафосфора |
P4O |
|
|
Диоксид тетрафосфора |
P4O2 |
|
|
Оксид фосфора(III) |
P2O3 (P4O6) |
23,8 °C |
173,5 °C |
Оксид фосфора(IV) |
P4O8 |
|
|
Оксид фосфора(V) |
P2O5 (P4O10) |
569 °C |
591 °C |
Оксид фосфора(III) — бинарное неорганическое соединение, оксид фосфора с формулой P4O6, белые хлопья или кристаллы с неприятным запахом, реагируют с водой.
Получение
Осторожной окисление белого фосфора закисью азота или углекислотой:
Обратное диспропорционирование оксида фосфора(V) и белого фосфора:
[править]Физические свойства
Оксид фосфора(III) образует белые хлопья или кристаллы с неприятным запахом.
Хорошо растворяется в органических растворителях (бензол, сероуглерод).
Неустойчив на свету, вначале желтеет, а затем краснеет.
[править]Химические свойства
На свету или при нагревании в вакууме разлагается с выделением красного фосфора:
Медленно реагирует с холодной водой:
и быстро с горячей водой:
Реагирует с щелочами:
Окисляется кислородом воздуха (быстрее при нагревании):
Реагирует с галогенами:
Реагирует с серой:
Оксид фосфора(V)
Пентаокс́ид фосфора (фо́сфорный ангидрид, пятиокись фосфора, оксид фосфора(V)) — P4O10, кислотный оксид.
Свойства
P4O10 очень активно взаимодействует с водой (H-форма поглощает воду даже со взрывом), образуя смеси фосфорных кислот, состав которых зависит от количества воды и других условий:
Он также способен извлекать воду из других соединений, представляя собой сильное дегидратирующее средство:
Оксид фосфора(V) широко применяется в органическом синтезе. Он реагирует с амидами, превращая их в нитрилы:
Карбоновые кислоты переводит в соответствующие ангидриды:
Оксид фосфора(V) также взаимодействует со спиртами, эфирами, фенолами и другими органическими соединениями. При этом происходит разрыв связей P—О—P и образуются фосфорорганические соединения. Реагирует с NH3 и с галогеноводородами, образуя фосфаты аммония и оксигалогениды фосфора:
При сплавлении P4O10 с основными оксидами образует различные твёрдые фосфаты, природа которых зависит от условий реакции.