16.3. Фосфор

В отличие от атома азота, атом фосфора может образовывать пять ковалентных связей по обменному механизму. Традиционное объяснение этого сводится к возможности возбуждения одного из 3s-электронов и переход его на 3d-подуровень. Элемент фосфор образует довольно много аллотропных модификаций. Из них наиболее устойчивы три модификации: белый фосфор, красный фосфор и черный фосфор. Белый фосфор – воскообразное ядовитое склонное к самовозгоранию на воздухе вещество, состоящее из молекул P₄. Красный фосфор – немолекулярное менее активное вещество темно-красного цвета с довольно сложным строением. Обычно красный фосфор всегда содержит примесь белого, поэтому и белый, и красный фосфор всегда хранят под слоем воды. Черный фосфор – также немолекулярное вещество со сложным каркасным строением. Молекулы белого фосфора тетраэдрические, атом фосфора в них трехвалентен. Шаростержневая модель и структурная формула молекулы белого фосфора:

Для фосфора наиболее характерны соединения со степенью окисления +V. При взаимодействии с избытком хлора фосфор образует пентахлорид. При сгорании любой аллотропной модификации фосфора в избытке кислорода образуется оксид фосфора(V):

4Р + 5O₂ = 2P₂O₅.

Существует две модификации оксида фосфора(V): немолекулярная (с простейшей формулой P₂O₅) и молекулярная (с молекулярной формулой P₄O₁₀). Обычно оксид фосфора представляет собой смесь этих веществ.

Этот очень гигроскопичный кислотный оксид, реагируя с водой, образует последовательно метафосфорную, дифосфорную и ортофосфорную кислоты:

P₂O₅ + H₂O = 2HPO₃, 2HPO₃ + H₂O = H₄P₂O₇, H₄P₂O₇ + H₂O = 2H₃PO₄.

Ортофосфорная кислота (обычно ее называют просто фосфорной) – трехосновная слабая кислота (см. приложение 13). Это бесцветное кристаллическое вещество, очень хорошо растворимое в воде. При реакции с сильными основаниями в зависимости от соотношения реагентов образует три ряда солей (ортофосфаты, гидроортофосфаты и дигидроортофосфаты – обычно в их названиях приставку "орто" опускают):

H₃PO₄ + OH = H₂PO₄ + H₂O, H₃PO₄ + 2OH = HPO₄² + 2H₂O, H₃PO₄ + 3OH = PO₄³ + 3H₂O.

Большинство средних фосфатов (исключение – соли щелочных элементов кроме лития) нерастворимы в воде. Растворимых кислых фосфатов существенно больше. Фосфорную кислоту получают из природного фосфата кальция, обрабатывая его избытком серной кислоты. При другом соотношении фосфата кальция и серной кислоты образуется смесь дигидрофосфата и сульфата кальция, используемая в сельском хозяйстве в качестве минерального удобрения под названием "простой суперфосфат": Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 2H₃PO₄ + 3CaSO₄; Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ = Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄.

Вопрос 37 Азот – бесцветный газ без запаха и вкуса, имеющий несколько меньшую плотность , чем воздух ,мало растворим в воде. Из азота на три четверти состоит земная атмосфера. Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, ,хлорофилла, гемоглобина и др. В составе живых клеток по числу атомов азота около 2 %, по массовой доле — около 2,5 % (четвёртое место после водорода, углерода и кислорода). В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, «мёртвой органике» и дисперсном веществе морей и океанов. В результате процессов гниения и разложения азотсодержащей органики, при условии благоприятных факторов окружающей среды, могут образоваться природные залежи полезных ископаемых, содержащие азот, например, «чилийская селитра» (нитрат натрия с примесями других соединений), норвежская, индийская селитры.Молекула азота исключительно устойчива. Азот типичный неметалл. Связь ковалентная неполярная. Аммиа́к — NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика, 17 — молекулярная масса. Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуя ион аммония NH4+. Благодаря тому, что не связывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде. Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота: N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г) + 91,84 кДж Свойства аммиака  Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония: Взаимодействуя с кислотами даёт соответствующие соли аммония:  Аммиак также является очень слабой кислотой, способен образовывать с металлами соли — амиды. Соединения, содержащие ионы NH2−, называются амидами, NH2− — имидами, а N3− — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком: Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота. АМИДЫ неорганические и органические соединения, содержащие азот и являющиеся производными аммиака NH3. Все амиды содержат одну или несколько амидных групп -NH2. Различают амиды кислот и амиды металлов. Неорганические амиды - амиды металлов - образуются при реакции металла, например натрия или цинка, с аммиаком. Примерами могут служить амид натрия NaNH2 и амид цинка Zn(NH2)2. Аммо́ний (лат. Ammonium) — комплексный неорганический катион, в соединениях играет роль одновалентного металла. Химическая формула — NH4+. При растворении аммиака в растворах кислот происходит реакция: NH3 + H+ = NH4+ Оксиды азота — неорганические бинарные соединения азота с кислородом Оксид азота, NO Триоксид диазота , N2O3 Диоксид азота , NO2 Тетраоксид диазота, N2O4 Пентаоксид диазота, N2O5 Азо́тная кислота́ (HNO3), — сильная одноосновная кислота Нитраты HNO3 — сильная кислота. Её соли — нитраты — получают действием HNO3 на металлы, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Соли азотной кислоты — нитраты — при нагревании необратимо разлагаются, продукты разложения определяются катионом: а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния: 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2 б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью: 4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2 в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений