Степень окисления фосфор как найти

Как определить окисления фосфора

Фосфор – химический элемент, имеющий 15-й порядковый номер в Таблице Менделеева. Он расположен в ее V группе. Классический неметалл, открытый алхимиком Брандом в 1669-м году. Существует три основных модификации фосфора: красный (входящий в состав смеси для розжига спичек), белый и черный. При очень высоких давлениях (порядка 8,3*10^10Па) черный фосфор переходит в другое аллотропическое состояние («металлический фосфор») и начинает проводить ток. Как определить степень окисления фосфора в различных веществах?

Инструкция

Вспомните, что такое степень окисления. Это величина, соответствующая заряду иона в молекуле, при условии, что электронные пары, осуществляющие связь, смещены в сторону более электроотрицательного элемента (расположенного в Таблице Менделеева правее и выше).

Надо также знать главное условие: сумма электрических зарядов всех ионов, входящих в состав молекулы, с учетом коэффициентов всегда должна равняться нулю.

Необходимо помнить, что степень окисления элементов, входящих в состав простого вещества (например, C, O2, Cl2), всегда равна нулю.

Степень окисления далеко не всегда количественно совпадает с валентностью. Наилучший пример – углерод, который в органических молекулах всегда имеет валентность, равную 4, а степень окисления может быть равной и -4, и 0, и +2, и +4.

Какова степень окисления фосфора в молекуле фосфина PH3, например? С учетом всего вышесказанного дать ответ на этот вопрос очень легко. Поскольку водород – самый первый элемент в Таблице Менделеева, он по определению не может располагаться там «правее и выше», чем фосфор. Следовательно, именно фосфор притянет к себе электроны водорода.

Каждый атом водорода, лишившись электрона, превратится в положительно заряженный ион со степенью окисления +1. Следовательно, суммарный положительный заряд равен +3. Значит, с учетом правила, гласящего, что суммарный заряд молекулы равен нулю, степень окисления фосфора в молекуле фосфина равна -3.

Ну, а какова степень окисления фосфора в оксиде P2O5? Возьмите Таблицу Менделеева. Кислород расположен в VI группе, правее фосфора, и к тому же выше, следовательно, он однозначно более электроотрицателен. То есть степень окисления кислорода в этом соединении будет со знаком «минус», а фосфора – со знаком «плюс». Каковы же эти степени, чтобы молекула в целом была нейтральна? Легко можно увидеть, что наименьшее общее кратное для чисел 2 и 5 – это 10. Следовательно, степень окисления кислорода -2, а фосфора +5.

Видео по теме

Полезный совет

Фосфор – один из важнейших элементов, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, аденозиндифосфорной и аденозинтрифосфорной кислот. Он незаменим для жизни. Его соединения широко используются в разных отраслях промышленности.

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома – тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать.
Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается E_o.
Если не указано иное, то энергия ионизации – это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии
ионизации для каждого последующего электрона.

Энергия ионизации P:
E_o = 1012 кДж/моль

— Что такое ион читайте в статье.

---

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Где P в таблице менделеева?

Скачать таблицу менделеева в хорошем качестве

На этой странице вы узнаете 

• О трех фосфорных братах;
• P₂O₅-разбойник: разберем, почему;

Фосфор был открыт в результате поисков философского камня. Хотели получить золото и бессмертие, а вместо этого обнаружили элемент, который светится зеленым цветом в темноте. Чем ещё отличается фосфор — расскажем в статье.

Общая характеристика

Фосфор находится в VA-группе третьего периода таблицы Менделеева, прямо под азотом. Электронная конфигурация  фосфора в основном состоянии 1s²2s²2p⁶3s²3p³. 

Конфигурация его внешнего слоя такая же, как и у азота. Но фосфор имеет на этом слое полностью свободный d-подуровень, куда в случае возбуждения атома может переехать его электрон. 

Поэтому в возбужденном электронном состоянии атом фосфора имеет конфигурацию внешнего электронного уровня 3s¹3p³3d¹. 

Таким образом, благодаря наличию в возбужденном состоянии пяти неспаренных электронов, фосфор может максимально образовывать в соединениях пять химических связей. 

В отличие от азота, у фосфора максимальная валентность (V) и высшая степень окисления (+5) численно совпадают. 

Какие степени окисления фосфора возможны?

• Высшая степень окисления равна номеру группы: +5. 
• Низшая степень окисления определяется по формуле «номер группы — 8»: -3. 
• Промежуточные степени окисления, как и сам номер группы, нечётные: +1, +3. 

Физические свойства 

Фосфор как простое вещество, аналогично углероду, имеет несколько аллотропных модификаций.

О трех фосфорных братах

Можно запомнить основные свойства по “характерам” модификаций:

• Белый фосфор — токсичный взрывной парень, который отравляет всем жизнь и легком можно возгореться. Поэтому его от греха подальше упрятали под воду.
• Красный фосфор не очень ценит качества своего белого “брата”. Поэтому он неядовит и при высокой температуре просто превращается в любимого брата — в черный фосфор.
• Черный фосфор — полная противоположность белому, самый мирный брат из тройки. Он неядовит, фактически не реагирует на температуру. Дзен среди фосфоров.

Химические свойства 

Фосфор имеет низкое значение электроотрицательности. Это значит, что фосфор проявляет ярко выраженные восстановительные свойства.  Онплохо притягивает к себе электроны, поэтому у него их легко отобрать. 

При избытке окислителя или воздействии такого сильного окислителя, как F₂, фосфор переходит в степень окисления +5. При недостатке окислителя или воздействии такого слабого окислителя, как I₂, фосфор переходит только в степень окисления +3.

1. Реакции с простыми веществами

Как и многие бинарные соединения, галогениды фосфора способны гидролизоваться в различных средах (нейтральной, щелочной, кислой). Эти реакции мы, как и всегда, пишем по принципу «притяни плюс к минусу». 

Фосфиды металлов также подвергаются гидролизу в разных средах. 

В результате протекания этих реакций образуется ядовитый газ с неприятным запахом чеснока (или тухлой рыбы) — фосфин PH₃. Он проявляет очень слабые основные свойства. 

За счет степени окисления фосфора -3 он проявляет ярко выраженные восстановительные свойства. Он богат, поэтому во время реакции можно его ограбить. Следовательно, способен взаимодействовать с окислителями. 

1. Реакция со щелочами 

Фосфор — один из тех неметаллов, который способен взаимодействовать со щелочами (выражение для запоминания — «LiPSSi Ha»). Так как щёлочь не проявляет выраженных окислительных или восстановительных свойств, фосфору в этой реакции приходится отдуваться за двоих: играть роль как окислителя, так и восстановителя. 

1. Реакции с окислителями

Из-за низкой электроотрицательности фосфор является типичным восстановителем («жертвой»). Поэтому он способен взаимодействовать с окислителями. В ОВР он в подавляющем большинстве случаев как восстановитель повышает свою степень окисления до +5. Она является крайне устойчивой для него. Из-за этого соединения фосфора (V) не являются типичными окислителями, потому что фосфор не хочет уходить из любимой степени окисления.

Получение фосфора

В промышленности главным способом получения фосфора является спекание фосфорита (ортофосфата кальция) с диоксидом кремния и коксом. Для чего это делают? 

Оксид фосфора (III) P₂O₃ и фосфористая кислота H₃PO₃

Оксид фосфора (III) — типичный кислотный оксид. Это значит, он способен реагировать с водой с образованием соответствующей кислоты и вступать в основно-кислотные взаимодействия со своими противоположностями — основаниями и основными оксидами. 

За счет степени окисления +3 оксид фосфора (III) проявляет восстановительные свойства, повышая в реакциях степень окисления до +5.

1. Реакция с водой

Как типичный кислотный оксид, P₂O₃ способен взаимодействовать с водой с образованием соответствующего гидроксида (кислоты).

1.  Основно-кислотное взаимодействие

Тут все очень просто! P₂O₃ — кислотный оксид, он проявляет кислотные свойства. Значит, он способен вступать в основно-кислотные взаимодействия со своими противоположностями — основаниями и основными оксидами — с образованием солей. 

Оксид фосфора (V) P₂O₅

Оксид фосфора (V) P₂O₅  как типичный кислотный оксид будет реагировать с водой и вступать в основно-кислотные взаимодействия со своими противоположностями — основаниями и основными оксидами. Также как условно «сильный» оксид он способен вытеснять условно «слабые» из их солей при сплавлении. 

1. Реакция с водой

При взаимодействии с водой оксид фосфора (V) образует соответствующий гидроксид — ортофосфорную кислоту. 

1. Кислотно-основные реакции

Происходят с основаниями и основными оксидами. При этом образуются соли.  

1. Реакции вытеснения

В отношении реакций вытеснения P₂O₅ — это условно «сильный» оксид. Он способен вытеснять условно «слабые» (CO₂ и SO₂) из их солей при сплавлении (t).  

1. P₂O₅-разбойник

Это вещество обладает крайне сильными дегидратирующими свойствами: оно активно осушает что?, отбирает воду. Он настолько жаден до воды, что может её отобрать даже у безводных кислородсодержащих летучих кислот. 

Ортофосфорная кислота H₃PO₄ и ортофосфаты

Ортофосфорная кислота — ничем не примечательная слабая кислота. 

Как и все кислоты, она обладает кислотными свойствами. Она способна вступать в основно-кислотные взаимодействия с веществами, проявляющими основные свойства.

Опять же как и другие кислоты, она является электролитом. Это значит, она может распадаться на ионы и обмениваться ими с другими электролитами, то есть вступать в реакции ионного обмена. 

Фактчек

• Фосфор — химический элемент VA-группы третьего периода; электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶3s²3p³;
• Возможные степени окисления фосфора: -3, 0, +1, +3, +5;
• Существует несколько аллотропных модификаций фосфора: белый фосфор, черный фосфор, красный фосфор;
• Фосфор является типичным восстановителем в ОВР из-за низкой электроотрицательности;
• Фосфор образует следующие соединения: фосфин, оксиды, кислоты и соответствующие соли.

Проверь себя 

Задание 1.
Количество электронов на внешнем энергетическом уровне атома фосфора равно: 

1. 3
2. 4
3. 5
4. 6

Задание 2.
Какой аллотропной модификации фосфора не существует? 

1. Белый фосфор
2. Желтый фосфор 
3. Черный фосфор
4. Красный фосфор

Задание 3.
Фосфин можно получить реакцией: 

1. Фосфора и водорода
2. Оксида фосфора(III) и водорода
3. Оксида фосфора(V) и водорода
4. Фосфора и раствора гидроксида калия

Задание 4.
Фосфористая кислота H₃PO₃ является: 

1. Трехосновной кислотой
2. Двухосновной кислотой 
3. Одноосновной кислотой 
4. Четырехосновной кислотой 

Ответы: 1. —  3; 2. — 2; 3. — 4; 4. — 2.