Оксид фосфора (V), свойства, получение, химические реакции
Оксид фосфора (V), свойства, получение, химические реакции.
Оксид фосфора (V) – неорганическое вещество, имеет химическую формулу P4O10 и P2O5.
Краткая характеристика оксида фосфора (V). Формула оксида фосфора (V) :
Оксид фосфора (V) – неорганическое вещество белого цвета.
Оксид фосфора (V) содержит четыре атома фосфора и десять атомов кислорода.
Химическая формула оксида фосфора (V) P4O10 и P2O5. Для простоты записи используют последнюю формулу.
В воде не растворяется, а взаимодействует с ней, образуя кислоты.
Модификации оксида фосфора (V):
Твердый оксид фосфора (V) склонен к полиморфизму. Существуют три формы-модификации оксида фосфора (V): H, O`, O и G формы-модификации.
| гексагональная H-форма | орторомбическая O`-форма | орторомбическая O-форма | G-форма | |
| Состояние вещества | Кристаллический вид | Кристаллический | Кристаллический вид | Стекловидный вид |
| Характер стабильности формы | Метастабильная форма | Стабильная форма | Метастабильная форма | |
| Другие характеристики | a=0,744 нм, угол = 87°, пространственная группа R3C | a=1,63 нм, b=0,814 нм, c=0,526 нм, пространственная группа Fdd2 | a=0,923 нм, b = 0,718 нм, c = 0,494 нм, пространственная группа Pnam |
H-форма переходит в O-форму при 300-360 °C (процесс заканчивается при 378 °C).
Оксид фосфора (V)
Оксид фосфора (V) [P2O5] – соединение фосфора с кислородом, существует в виде димера P4O10 (декаоксид тетрафосфора). Наиболее употребима формула состава P2O5 (пентаоксид фосфора).
Устаревшее название – фосфорный ангидрид. Является действующим веществом всех фосфорсодержащих удобрений
Традиционно содержание Фосфора в удбрениях выражают содержанием Оксида фосфора.
Все свойства Фосфора, как питательного элемента описаны в статье Фосфор.
Химические и физические свойства
Оксид фосфора – бесцветное аморфное или стекловидное вещество, существующеев трех кристаллических, двух аморфных и двух жидких формах. [1]
Токсичное вещество. Вызывает ожоги кожи и раздражение слизистой оболочки.
Пентаоксид фосфора очень гигроскопичен. Реагирует со спиртами эфирами, фенолами, кислотами и прочими веществами. В процессе реакции с органическими веществами происходит разрыв связей фосфора с кислородом, и образуются фосфорорганические соединения. Вступает в химические реакции с аммиаком (NH3) и галогеноводородами с образованием фосфатов аммония и оксигалогенидов фосфора. С основными оксидами образует фосфаты. [3]
Трехмерная модель молекулы
Содержание пентаоксида фосфора в почве и удобрениях
Фактически в почве имеются только соли ортофосфорной кислоты H3PO4, но в сложных удобрениях могут быть и соли мета-, пиро- и полифосфорных кислот. [4]
Основой для образования ортофосфорной кислоты является пентаоксида фосфора. Именно поэтому, а так же в связи с тем, что растения не поглощают элементарный фосфор, условлено обозначать концентрацию фосфора через содержание пентаоксида фосфора. [2]
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Двузамещенные соли двухвалентных катионов в воде не растворимы, но легко растворяются в слабокислых кислотах корневых выделений и органических кислотах жизнедеятельности микроорганизмов. В этой связи они так же являются хорошим источником P2O5 для растений. [4]
Поглощение пентаоксида фосфора растениями
Как указывалось выше, в природе основной источник фосфора – это соли ортофосфорнонй кислоты H3PO4. Однако после гидролиза пиро-, поли- и метафосфаты так же используются практически всеми культурами.
Гидролиз пирофосфата натрия:
Гидролиз триполифосфата натрия:
Гидролиз метафосфат иона (в кислой среде):
Некоторые растения приспособились усваивать фосфат-ион из фосфорорганических соединений (фитин, глицефосфаты и прочее). Корни данных растений выделяют особый фермент (фотофтазу), который и отщипляет анион фосфорной кислоты от органических соединений, а затем растения поглощают этот анион. К подобного рода растениям относятся горох, бобы, кукуруза. Причем фосфатазная активность возрастает в условиях фосфорного голода.
Опытным путем установлено, что поглощаемый корнями фосфор прежде всего идет на синтез нуклеотидов, а для дальнейшего продвижения в наземную часть фосфаты вновь поступают в проводящие сосуды корня в виде минеральных соединений. [4]
Рерасчет содержения фосфора в удобрениях
В некоторых случаях требуется рассчитать процентное содержание фосфора в удобрении, если дано содержание по P2O5. Расчет производится по формуле:
y = x,% × 30,974 (молярная масса P) × 2 / 30,974 (молярная масса P) × 2 + 15,999 (молярная масса O) × 5
х – содержание P2O5 в удобрении, %;
y – содержание P в удобрении, %
y = x, % × 0,43643
в удобрении содержится 40% оксида фосфора
для пересчета процентного содержания элемента фосфор в удобрении нужно умножить массовую долю оксида в удобрении на массовую долю элемента в оксиде (для P2O5 – 0,43643): 40 * 0,43643 = 17,4572 %
Оксид фосфора (V): получение и свойства
| Оксиды азота | Цвет | Фаза | Характер оксида |
| P2O3 Оксид фосфора (III), фосфористый ангидрид | белый | твердый | кислотный |
| P2O5 Оксид фосфора(V), фосфорный ангидрид | белый | твердый | кислотный |
Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид. В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P4О10. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).
Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.
Химические свойства
1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.
В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:
Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть здесь.
Еще пример : оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):
Оксиды фосфора. Фосфорная кислота
Фосфор образует очень большое число различных оксидов и кислот. Среди них наиболее устойчивыми являются оксид фосфора (V) и соответствующая ему ортофосфорная, или фосфорная, кислота Н3РО4.
Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидрид Р2О5 – белый порошок, без запаха. По своему характеру является типичным кислотным оксидом. При растворении в воде гидратируется с образованием следующих кислот:
Как кислотный оксид Р2О5 взаимодействует с основаниями и основными оксидами, например:
При взаимодействии Р2О5 со щелочами в зависимости от соотношения реагентов могут образовываться не только средние, но и кислые соли:
Хотя в Р2О5 фосфор имеет высшую степень окисления +5, оксид фосфора (V) не проявляет сколько-нибудь выраженных окислительных свойств, так как эта степень окисления для фосфора очень устойчива.
Оксид фосфора (V) является прекрасным водопоглощающим и водоотнимающим средством. На этом основано его использование в эксикаторах (сосудах для высушивания веществ), при проведении реакций дегидратации и т.д.
Фосфорная кислота
Фосфорная (ортофосфорная) кислота Н3РО4 – бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при температуре 42 о С, очень хорошо растворимое в воде. Фосфорная кислота является трёхосновной кислотой средней силы.
В лаборатории её получают окислением фосфора разбавленной азотной кислотой.
В промышленности Н3РО4 получают экстракционным методом, обрабатывая природные фосфаты серной кислотой:
а также термическим методом, восстанавливая природные фосфаты до свободного фосфора, который затем сжигают и образующийся при этом Р2О5 растворяют в воде.
Фосфорная кислота обладает всеми общими свойствами кислот, но она значительно слабее таких кислородсодержащих кислот, как серная и азотная. В отличие от этих кислот фосфорная кислота не обладает даже значительными окислительными свойствами, несмотря на устойчивость степени окисления +5.
Применение фосфорной кислоты
Помимо производства удобрений, фосфорную кислоту используют при изготовлении реактивов, многих органических веществ, для получения катализаторов, для создания защитных покрытий на металлах, в фармацевтической промышленности и т.д.
Соли фосфорной кислоты
Как трёхосновная кислота Н3РО4 образует три ряда солей: средние (нормальные) соли – фосфаты; кислые соли – гидрофосфаты и дигидрофосфаты.
Например, при нейтрализации фосфорной кислоты гидроксидом натрия в зависимости от молярного соотношения кислоты и щёлочи могут идти следующие реакции:
Большинство средних солей – фосфатов – нерастворимо в воде. Исключением являются лишь фосфаты щелочных металлов и аммония. Многие же кислые соли фосфорной кислоты, хорошо растворяются в воде, причем наиболее растворимыми являются дигидрофосфаты.
Фосфорные удобрения
Фосфор, как и азот, является одним из тех элементов, который необходим для питания растений. Поэтому наряду с азотными в сельском хозяйстве широко используются фосфорные удобрения. В качестве удобрения можно использовать только водорастворимые соединения. В связи с этим основная задача при производстве фосфорных удобрений — превращение нерастворимого фосфата кальция (основа фосфоритов и апатитов) в растворимые кислые фосфаты.
Важнейшее фосфорное минеральное удобрение – суперфосфат (или простой суперфосфат), который получают обработкой природных фосфоритов серной кислотой:
Образующаяся смесь содержит дигидрофосфат кальция, который хорошо растворим в воде, и сульфат кальция, который не имеет практического значения.
Для получения двойного суперфосфата из природного фосфорита выделяют сначала фосфорную кислоту по реакции:
Затем полученной кислотой обрабатывают новую порцию фосфорита:
Иногда фосфорную кислоту нейтрализуют гидроксидом кальция, при этом получается так называемый преципитат, который тоже является хорошим удобрением:
СаНРО4 плохо растворяется в воде, но достаточно хорошо растворим при внесении его в кислые почвы.
Аммофос
В последнее время широкое распространение получили сложные удобрения, содержащие несколько необходимых растениям элементов.
Важнейшим из них является аммофос, который содержит азот и фосфор и образуется при взаимодействии аммиака и фосфорной кислоты:
Смесь аммофоса с калийной селитрой KNO3 называется аммофоской. Это удобрение содержит все наиболее необходимые растениям питательные элементы – азот, фосфор и калий.
*на изображении записи минерал апатит
Похожее
Добавить комментарий Отменить ответ
Репетитор по химии. Занятия проходят онлайн по Скайпу. По всем вопросам пишите в Ватсапп: +7 928 285 70 42
Р2о5 что это оксид
I. Оксид фосфора (V) – фосфорный ангидрид
Физические свойства: Оксид фосфора (V) Р2О5 — белый гигроскопичный порошок (поглощает воду), следует хранить в плотно закрытых сосудах.
Получение: Получается при горении фосфора в избытке воздуха или кислорода
Применение: Оксид фосфора (V) очень энергично соединяется с водой, а также отнимает воду от других соединений. Применяется как осушитель газов и жидкостей.
Химические свойства: Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид, взаимодействует, подобно другим кислотным оксидам с водой, основными оксидами и основаниями.
при нагревании образуется ортофосфорная кислота H3PO4:
II. Ортофосфорная кислота
Наибольшее практическое значение имеет ортофосфорная кислота Н3РO4
Строение молекулы: В молекуле фосфорной кислоты атомы водорода соединены с атомами кислорода:
Физические свойства: Фосфорная кислота представляет собой бесцветное, гигроскопичное твердое вещество, хорошо растворимое в воде.
Получение:
1) Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой при нагревании:
2) Взаимодействие природной соли – ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании:
3) При взаимодействии фосфора с концентрированной азотной кислотой
Химические свойства:
Свойства, общие с другими кислотами
Специфические свойства
1. Водный раствор кислоты изменяет окраску индикаторов на красный:
Ортофосфорная кислота диссоциирует ступенчато:
HPO4 2- ↔ H + + PO4 3- (ортофосфат-ион)
2. Взаимодействует с металлами в ряду активности до (Н2):
3. Взаимодействует с основными оксидами:
4. Взаимодействует с основаниями Ме(ОН)n:
если кислота в избытке, то образуется кислая соль:
5. Реагирует с аммиаком (по донорно-акцепторному механизму), если в избытке кислота, образуются кислые соли:
6. Реагирует с солями слабых кислот:
1. При нагревании ортофосфорная кислота постепенно превращается в метафосфорную кислоту:
Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок:
3. Играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений. Её остатки входят в состав АТФ. При разложении АТФ выделяется большое количество энергии, что очень важно для живых организмов.
Применение:
В основном для производства минеральных удобрений.
А также, используется при пайке, для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество. Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.
III. Минеральные удобрения
Минеральные удобрения — неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания.
В почвах обычно имеются все необходимые растению питательные элементы. Но часто отдельных элементов бывает недостаточно для удовлетворительного роста растений. На песчаных почвах растения нередко испытывают недостаток магния, на торфяных почвах – молибдена, на черноземах – марганца и т. п. Применениеминеральных удобрений – один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью минеральных удобренийможно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель. Для внесения минеральных удобрений используются туковые сеялки.
Установлено, что в состав растений входит около 70 элементов. Некоторые из них – макроэлементы – необходимы растениям в больших количествах; другие же – микроэлементы – требуются в незначительных количествах.
1. Макроэлементы – углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера, магний, калий, кальций.
Тир важнейших элемента – азот, фосфор и калий – необходимы растениям в больших количествах. Поэтому удобрения, содержащие эти элементы, получают в промышленных масштабах.
При недостатке азота задерживается образование зелёной массы, растения плохо растут, их листья желтеют. Азотные удобрения необходимы растениям в весенний период.
Фосфор необходим при росте и развитии репродуктивных органов растений (цветков, плодов).
Калий ускоряет процесс фотосинтеза и содействует накоплению углеводов (сахара – в сахарной свекле, крахмала в картофеле). У злаковых он способствует укреплению стебля и тем самым устраняет их полегание.
Железо, марганец, бор и другие микроэлементы играют определённую роль в жизни растений. Так, например, при наличии микроэлемента бора растения лучше усваивают азот, фосфор, и калий.Медь, марганец и цинк ускоряют окислительно-восстановительные процессы и тем самым способствуют росту растений. Железо участвует в синтезе хлорофилла.
Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В зависимости от того, какие питательные элементы содержатся в них, минеральные удобренияподразделяют на простые и комплексные.
1) Простые минеральные удобрения содержат один какой-либо элемент питания (P,K, N). К ним относятся фосфорные, азотные, калийные и микроудобрения.
2) Комплексные минеральные удобрения содержат одновременно два или более основных питательных элемента.
IV. Тренажеры
V. Закрепление
Задание №1. Составьте уравнения реакций оксида фосфора (V) с
1. Na2O
2. NaOH
3. H2O при нагревании
4. H2O без нагревания
Для 2 реакции запишите полное и краткое ионное уравнение.
Задание №2. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций ортофосфорной кислоты с:
1. калием
2. оксидом калия
3. гидроксидом калия
4. сульфитом калия
Задание №4. Вычислите (в %), какое из фосфорных удобрений: двойной суперфосфат или преципитат богаче фосфором? Химические формулы удобрений найдите в схеме самостоятельно.