[МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Приветствую вас на четвёртой неделе нашего курса. Мы уже перешли за середину его, а впереди ещё столько всего интересного. На этой неделе мы рассмотрим элементы-неметаллы фосфор, углерод, кремний, после чего перейдём к элементам металлам. Итак, фосфор. Фосфор был открыт в середине 17 века монахом Хеннигом Брандом. В 1669 году он выпаривал солдатскую мочу, а полученный остаток прокаливал с углём и кремнезёмом. В результате получалось белое воскоподобное вещество, которое ярко горело и светилось в темноте. То что получилось просто вещество, доказал знаменитый француз Антуан Лоран Лавуазье, который включил фосфор в свою таблицу простых тел. Фосфор является аналогом азота по группе. Он находится прямо под азотом в периодической системе. Однако, химия азота и фосфора резко различаются. Так, для азота в высших степенях окисления характерны сильные окислительные свойства, вспомните азотную кислоту. А вот для фосфора степень окисления плюс пять, напротив, является самой устойчивой. Азот в своих соединениях проявляет максимум ковалентность, равную четырём. А вот для фосфора наиболее характерно пятивалентное состояние. Это, конечно же, связано с тем, что у фосфора в отличие от азота есть d-подуровень на третьем энергетическом уровне. Простые вещества. Для азота характерно простое вещество N2, в котором атомы азота связаны очень прочной тройной связью. А вот для фосфора характерно образования простого вещества P4, в котором атомы фосфора находятся в вершинах тетраэдра и связаны друг с другом одинарными связями. Как же получают фосфор? Как я уже отметил, для фосфора наиболее характерная степень окисления плюс пять. В природе фосфор встречается именно в этой степени окисления в виде фосфатов, образуя апатиты и фосфориты. Фосфор получают из апатитов и фосфоритов в результате очень сильного прокаливания с коксом и кремнезёмом при температурах 1500-1600 градусов Цельсия. При этом кокс, то есть углерод, выступает в роли восстановителя, а кремнезём добавляют для того, чтобы связать кальций, чрезвычайно прочный силикат кальция. В результате этой реакции получается P4, то есть белый фосфор. В целом для фосфора характерно огромное количество аллотропных модификаций, одиннадцать. Важнейшая из них — это белый фосфор, он обладает молекулярной структурой. Очень реакционно способоный, очень активный, чрезвычайно ядовитый. Растворяется в таких растворителях, как, например, сероуглерод CS2. Другая аллотропная модификация — красный фосфор — образуется в результате полимеризации молекул P4, то есть он полимер, поэтому менее активен и уже не такой ядовитый. Также важной модификацией является чёрный фосфор. Это тоже полимерный фосфор, ещё менее активен, даже чем красный, и также не ядовитый. Какими свойствами обладает фосфор? Фосфор достаточно легко сгорает на воздухе. При этом он способен образовывать два оксида. Оксид фосфора три и оксид фосфора пять. Их формулы — P4O6 и P4O10. Почему такие странные формулы? Посмотрите на это простое вещество. Это молекула P4, если мы разорвём каждую из связей фосфор-фосфор и встроим сюда атом кислорода, то получится оксид фосфора три P4O6. При этом, у каждого из атомов фосфора, остаётся ещё неподелённая электронная пара. Учитывая, что у фосфора есть 3d-подуровень, он может распарить эту неопределённую электронную пару. Это означает, что фосфор способен образовать ещё две ковалентные связи, и поэтому у каждого атома фосфора может быть ещё по одному атому кислорода, тогда эта структура превратится в оксид фосфора пять P4O10. Фосфор реагирует и с другими простыми веществами. Так, фосфору вступает в реакцию с хлором, при этом получаются различные хлориды. PCl3 в случае недостатка хлора и PCl5 в случае избытка хлора. Любопытно, что PCl5 — это твёрдое вещество, тогда как PCl3 — это жидкость при обычных условиях. Фосфор реагирует и со сложными веществами. Важнейшей реакцией является взаимодействие со щёлочью. В щёлочи при нагревании фосфор диспропорционирует, при этом образуется фосфит PH3, в котором фосфор проявляет отрицательную степень окисления минус три, и KH2PO2 в случае использования KH, в котором фосфор проявляет степень окисления плюс один. Это один из способов получения соединений фосфора плюс один. Легко фосфор и окисляется кислотами окислителей, например, азотом. В этом случае он окисляется до своей самой устойчивой степени окисления плюс пять, то есть образует H3PO4, ортофосфорную кислоту. Сама же азотная кислота при этом восстанавливается до NO2. Это означает, что фосфор является слабым восстановителем. Перейдём к рассмотрению соединений фосфора. И по традиции начнём с отрицательных степеней окисления. Для фосфора она характерна всего лишь одна. Минус три, в этой степени окисления подобно азоту фосфор образует водородное соединение PH3, то есть фосфин. Но свойства фосфина достаточно сильно отличаются от аналога, от аммиака. Фосфор в степени окисления минус три образует бинарные соединения, например, с элементами-металлами. Скажем, с кальцием образуется фосфид кальция. Соединения легко получить при прямом взаимодействии простых вещества кальция и фосфора при нагревании. Общим для фосфидов и нитридов ионного строения является их неустойчивость к гидролизу. При взаимодействии с водой фосфиды подвергаются полному гидролизу, образуется CaH2, выделяется газообразный фосфид. Фосфид в отличие от аммиака обладает очень слабыми основными свойствами. Он не способен вступать в реакции с кислотами в водных растворах, да он и не растворим в воде. Зато в газовой фазе можно получить соединение с HI, например. Будет получаться PH4I. Это очень неустойчивый йодид фосфония. При малейшем нагревании он разлагается обратно на фосфид и сероводородную кислоту. Но как только вы вынесли фосфин на воздух, он мгновенно воспламеняется. При этом, фосфин сгорает до оксидов фосфора P406 или P4O10 в зависимости от недостатка или избытка кислорода. Фосфин очень часто обвиняют в возникновении блуждающих огней на кладбищах и болотах.
