Фосфор

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

• 

  2 слайд

  Фосфор
  

• 

  3 слайд

  Важное биологическое значение
  соединений фосфора
  100 кг зерна содержит около 1 кг фосфора
  Почва обедняется по содержанию фосфора
  На 100 кг почвы надо вносить
  0.1 - 0.2 кг H3PO4
  
  Фосфор содержится в белках и нуклеиновых кислотах,
  в мозговой ткани, в скелете человека и животных, в мускулах
  

• 

  4 слайд

  Важное биологическое значение
  соединений фосфора
  Природные минералы :
  
  Фосфориты – Ca3(PO4)2
  
  Апатиты – Ca3(PO4)2 CaX2 ( X = F, CI )
  
  Фосфор открыт Гамбургским
  купцом Брандтом :
  
  2Ca3(PO4)2 + 10 С + 6SiO2 нагрев. =
  
  = Р4 + CaSiO3 + 10 CO
  5е
  2е
  

• 

  5 слайд

  Аллотропные формы фосфора
  Фосфор белый – 4 –х атомная молекула Р4 с углами связи = 600. Структура напряженная,
  что обусловливает высокую реакционную способность этой формы
  
  
  Р
  
  Р Р
  
  Р
  

• 

  6 слайд

  Аллотропные формы фосфора
  
  Р4 хорошо растворим в CS2 , C6H6
  и др. неполярных растворителях
  Белый фосфор хранят под водой, но даже под водой его можно заставить гореть :
  
  5KCIO3 + 1.5 P4 + 9H2O = 6 H3PO4 + 5KCI
  
  Белый фосфор очень ядовит ! ! !
  6е
  20е
  

• 

  7 слайд

  Аллотропные формы фосфора
  
  
  Красный фосфор является более
  
  полимеризованной аллотропной
  
  модификацией и менее активен
  
  
  

• 

  8 слайд

  Степени окисления фосфора
  
  -3 +1 +3 +5
  
  фосфорноватистая ортофосфорная
  PH3 H3PO2 H3PO3 H3PO4
  фосфин фосфористая
  
  кислоты
  

• 

  9 слайд

  Соединения фосфора с водородом
  Фосфин – РН3
  P4 + 3KOH + 3H2O нагрев. = PH3 +
  + 3KH2PO2
  В этой реакции Р4 диспропорционирует
  на Р3- и Р1+
  NH3 – хорошо растворим в воде
  ( 700 л в 1л Н2О , 200С )
  Отличие : РН3 – малорастворим,
  т.к. не образует водородных связей с Н2О
  1е
  3е
  

• 

  10 слайд

  Изменение основных свойств
  соединений ЭН3
  
  NH3 –более сильное основание ( Kb = 10-5 ) ,
  чем РН3 ( Kb = 10-26 )
  
  Основные свойства убывают в ряду :
  
  NH3 >> PH3 > AsH3 > SbH3 > BiH3
  
  Восстановительные свойства в этом ряду увеличиваются ! ! !
  

• 

  11 слайд

  Фосфорноватистая кислота H3PO2
  O
  
  P H
  Н O
  Н
  
  H3PO2 - к - та одноосновная ( Ka = 10-1 )
  Соли – гипофосфиты NaH2PO2 используются
  в качестве сильных, но медленно действующих
  восстановителей
  

• 

  12 слайд

  Ангидрид фосфористой кислоты P4O6
  P
  O O
  O
  P P
  O
  O O
  P
  Следует обратить внимание на то,
  что все связи в Р4О6 являются
  одинарными ! ! !
  

• 

  13 слайд

  Фосфористая кислота H3PO3
  Ангидрид фосфористой кислоты Р4О6
  получают путем окисления фосфора
  при недостатке кислорода :
  
  Р4 + 3О2 = Р4О6
  
  Р4О6 + 6Н2О = 4Н3РО3
  
  Н3РО3 кислота 2 – х основная :
  K1 = 10-2 K2 = 10-7
  12е
  4е
  

• 

  14 слайд

  Фосфористая кислота H3PO3
  
  Н3РО3 кислота 2–х основная : K1 = 10-2, K2 = 10-7
  O
  
  H P H
  O O
  H
  
  Н3РО3 и её соли Na2НPO3
  являются восстановителями
  

• 

  15 слайд

  Ангидрид фосфорной кислоты Р4О10
  Строение:
  О
  
  P
  O O
  O
  О P P О
  O
  O O
  P
  
  О
  

• 

  16 слайд

  Получение высшего оксида P4O10
  Путем сжигания фосфора
  в избытке кислорода :
  
  P4 + 5O2 = P4O10
  
  Окисление фосфора азотной кислотой :
  
  3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
  20е
  4е
  5е
  3е
  

• 

  17 слайд

  Свойства высшего оксида P4O10
  Р4О10 обладает сильнейшим
  водоотнимающим свойством :
  
  4HNO3 + P4O10 = 2N2O5 + 4HPO3
  
  Процессы взаимодействия
  Р4О10 с водой
  очень сложные ! ! !
  Рассмотрим их более подробно.
  

• 

  18 слайд

  При медленном добавлении Р4О10
  к ледяной воде образуется полимерная
  тетраметафосфорная кислота ( НРО3 ) 4 :
  Р4О10 + 2Н2О = ( НРО3 ) 4
  ( НРО3 )4 – циклический тетрамер
  
  О О
  
  Н Р Р Н
  О О О
  О О
  
  Н Р Р Н
  О О О
  О О
  

• 

  19 слайд

  Процессы гидратации тетрамера ( НРО3 )4
  ( НРО3 )4 + Н2О = Н6Р4О13
  Н6Р4О13 – тетраполифосфорная кислота –
  - линейный полимер
  
  О О О О
  
  Р Р Р Р
  НО О О О ОН
  ОН ОН ОН ОН
  
  

• 

  20 слайд

  Процессы гидратации тетрамера ( НРО3 )4
  Дальнейший процесс гидратации протекает
  
  с отщеплением молекул НРО3 :
  
  Н6Р4О13 = НРО3 + Н5Р3О10 ( трифосфорная )
  
  Н5Р3О10 = НРО3 + Н4Р2О7 ( дифосфорная )
  
  Н4Р2О7 + Н2О = 2Н3РО4 ( ортофосфорная )
  
  

• 

  21 слайд

  Процессы гидратации тетрамера ( НРО3 )4
  
  Конечным продуктом гидратации
  
  оксида фосфора ( V ) является
  
  ортофосфорная кислота Н3РО4
  

• 

  22 слайд

  Процессы гидратации Р4О10
  
  Очень важно отметить тот факт,
  
  что процессы гидратации Р4О10
  
  протекают очень медленно ! ! !
  
  
  

• 

  23 слайд

  Свойства фосфорных кислот
  
  ( НРО3 )4 –тетрамер довольно сильная кислота
  ( Ka = 10-2 )
  
  Н3РО4 – ортофосфорная кислота :
  
  
  K1 = 10-2 K2 = 10-8 K3 = 10-12
  
  
  

• 

  24 слайд

  Ортофосфорная кислота Н3РО4
  рК1 = 2.12 рК2 = 7.21 рК3 = 12.36
  Н3РО4
  Н2РО41-
  НРО42-
  РО43-
  рН
  1
  
  α0
  α1
  α2
  α3
  
  
  0
  

• 

  25 слайд

  Свойства фосфорных кислот
  
  Н4Р2О7 - дифосфорная кислота
  
  более сильная, чем Н3РО4 :
  
  K1 = 10-1 K2 = 10-2
  
  K3 = 10-6 K4 = 10-9
  
  

• 

  26 слайд

  Дифосфорная кислота Н4Р2О7
  рК1 = 1.52 рК2 = 2.36 рК3= 6.60 рК4 = 9.25
  Н2Р2О72-
  НР2О73-
  Р2О74-
  Н4Р2О7
  Н3Р2О71-
  рН
  1
  
  α0
  α1
  α2
  α3
  α4
  
  
  0
  

• 

  27 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот
  Найти рН 0.1 М р – ра K4P2O7
  
  Н4Р2О7 K1 = 10-1 K2 = 10-2 K3 = 10-6 K4 = 10-9
  
  
  K4P2O7 4 K+aq + P2O74-aq
  
  
  P2O74-aq + H2O HP2O73-aq + OH1-aq
  
  основание сопряж. кислота
  
  
  

• 

  28 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот ( К4Р2О7 )
  
  P2O74-aq + H2O HP2O73-aq + OH1-aq
  основание сопряж. кислота
  
  Kb = Kw / K4 = 10-14 / 10-9 = 10-5
  
  [ OH1- ] = ( 10-5 10-1 )0.5 = 10-3 м/л
  
  рОН = 3 рН = 11
  
  
  Степень превращения Р2О74- = 1%
  

• 

  29 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот ( К3НР2О7 )
  Найти рН 0.1 М р – ра K3НP2O7
  
  Н4Р2О7 K1 = 10-1 K2 = 10-2 K3 = 10-6 K4 = 10-9
  
  HP2O73- H+ + P2O74-
  кислота ( K4 = 10-9 )
  
  
  HP2O73-aq + H2O H2P2O72-aq + ОН1-aq
  основание сопр. к - та ( К3 = 10-6 )
  
  

• 

  30 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот ( К3НР2О7 )
  
  HP2O73-aq + H2O H2P2O72-aq + OH1-aq основание сопр. к - та ( К3 = 10-6 )
  
  Kb = 10-14 / 10-6 = 10-8 Kb ( 10-8 ) > Ka4( 10-9 )
  Cледовательно, у иона HP2O73-
  преобладают основные свойства
  
  [ H+ ] = ( К3 К4 )0.5 = ( 10-6 10-9 )0.5 = 10-7.5 м/л
  
  рН = 7.5
  

• 

  31 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот ( К2Н2Р2О7 )
  Найти рН 0.1 М р – ра K2Н2P2O7
  
  Н4Р2О7 K1 = 10-1 K2 = 10-2 K3 = 10-6 K4 = 10-9
  
  H2P2O72- H+ + HP2O73-
  кислота ( K3 = 10-6 )
  
  
  H2P2O72-aq + H2O H3P2O71-aq + ОН1-aq
  основание сопр. к - та ( К2 = 10-2 )
  
  

• 

  32 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот ( К2Н2 Р2О7 )
  H2P2O72-aq + H2O H3P2O71-aq + ОН1-aq
  основание сопр. к - та ( К2 = 10-2 )
  
  Kb = 10-14 / 10-2 = 10-12 Kb ( 10-12 ) < Ka2 ( 10-2 )
  
  Cледовательно, у иона H2P2O72-
  преобладают кислотные свойства
  
  [ H+ ] = ( К2 К3 )0.5 = ( 10-2 10-6 )0.5 = 10-4 м/л
  
  рН = 4
  

• 

  33 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот ( KH3P2O7 )
  Найти рН 0.1 М р–ра K Н3P2O7
  
  Н4Р2О7 K1 = 10-1 K2 = 10-2 K3 = 10-6 K4 = 10-9
  
  H3P2O71- H+ + H2P2O72-
  кислота ( K2 = 10-2 )
  
  
  H3P2O71-aq + H2O H4 P2O7aq + ОН1-aq
  основание сопр. к-та ( К1 = 10-1 )
  
  

• 

  34 слайд

  Свойства солей фосфорных кислот ( KH3P2O7 )
  
  H3P2O71-aq + H2O H4P2O7aq + ОН1-aq
  основание сопр. к - та ( К1 = 10-1 )
  
  Kb = 10-14 / 10-1 = 10-12 Kb ( 10-12 ) < Ka2 ( 10-2 )
  
  Cледовательно, у иона H3P2O71-
  преобладают кислотные свойства
  
  [ H+ ] = ( К1 К2 )0.5 = ( 10-1 10-2 )0.5 = 10-1.5 м/л
  
  рН = 1.5
  

• 

  35 слайд

  Изополикислоты
  
  Н4Р2О7 + НРО3 = Н5Р3О10 - три-
  
  Н5Р3О10 + НРО3 = Н6Р4О13 - тетра-
  
  Н6Р4О13 + НРО3 = Н7Р5О16 - пента
  - фосфорные кислоты
  

• 

  36 слайд

  Изополикислоты
  
  Н3РО4 + 2Н2О = Н7РО6
  
  такой кислоты не существует,
  
  назовем её гипотетической
  
  Есть производные этой кислоты.
  

• 

  37 слайд

  Гетерополикислоты
  
  
  Н3РО4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 нагрев. =
  
  + 21NH4NO3 + 10H2O + (NH4)3 H4 [ P(Mo2O7)6 ]
  
  желтый осадок
  
  Осадок – соль фосфорномолибденовой
  гетерокислоты
  

• 

  38 слайд

  Определение фосфат - ионов
  
  Другая аналитическая реакция :
  
  MgCI2 + NaH2PO4 + ( NH3 + NH4CI, pH = 9 ) =
  
  = MgNH4PO4
  
  Характерные кристаллы
  рассматривают в микроскоп ! ! !
  

• 

  39 слайд

  Фосфорсодержащие удобрения
  
  Ca3(PO4)2 ( апатиты, фосфориты - природное сырье ) мало растворимы и плохо усваиваются растениями
  
  Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + CaSO4
  
  простой суперфосфат
  
  содержит 14 - 20% Р4О10
  

• 

  40 слайд

  Фосфорсодержащие удобрения
  
  Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 2H3PO4 + 3CaSO4
  
  4H3PO4 + Ca3(PO4)2 = 3Ca(H2PO4)2 –
  
  двойной суперфосфат
  
  содержит 40 - 50% Р4О10
  

• 

  41 слайд

  Фосфорсодержащие удобрения
  
  Ca(OH)2 + H3PO4 = CaHPO4 + 2H2O –
  
  преципитат ( 30 - 35% Р4О10 )
  
  H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 – аммофос
  
  (NH4)KHPO4 – аммофоска содержит
  
  три биологически активных
  
  элемента ( K , N , P )
  

• 

  42 слайд

  Соединения фосфора с галогенами
  PF3 PF5
  PCI3 PCI5
  PBr3
  PJ
  Эти соединения – типичные галогенангидриды,
  практически полностью гидролизуются :
  
  PCI5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCI
  

• 

  43 слайд

  Соединения фосфора с галогенами
  
  Оксигалогениды фосфора :
  2PCI3 + O2 = 2 POCI3
  P4O10 + 6PCI5 = 10 POCI3
  POCI3 + H2O = H3PO4 + 3HCI
  

• 

  44 слайд

  Соединения фосфора – аккумуляторы энергии в живых организмах
  
  Источник энергии - окисление глюкозы :
  С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О
  ΔН = - 2800 кДж/м ! ! !
  Выделившаяся энергия идет на превращение аденозиндифосфата ( АДФ )
  в аденозинтрифосфат ( АТФ )
  

• 

  45 слайд

  Соединения фосфора – аккумуляторы энергии в живых организмах
  
  АТФ используется как источник энергии
  по мере необходимости :
  
  ( АТФ ) [ Н4Р3О10аденозин ] + Н2О
  
  Н3РО4 + ( АДФ ) [ H3P2O7 аденозин ] +
  
  + 33 кДж/м