Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 10. ПОДГРУППА АЗОТА

§ 10.11. Оксиды фосфора и фосфатных кислоты

Оксиды фосфора. Фосфор образует несколько оксидов. Важнейшими из них являются Р₄О₆ и Р₄О₁₀. Часто их формулы пишут в упрощенном виде как Р₂О₃ и Р₂О₅ (индексы предыдущих разделена на 2).

Оксид фосфора(III) Р₄О₆ - воскообразное кристаллическая масса, которая плавится при 22,5 °С. Добывают сжиганием фосфора при недостаточном количестве кислорода. Сильный восстановитель. Очень ядовитый.

Оксид фосфора(V) Р₄О₁₀ - белый гигроскопичный порошок. Образуется при сгорании фосфора в избытке воздуха или кислорода. Он очень энергично соединяется с водой, а также отнимает воду от других соединений. Используют как осушитель газов и жидкостей.

Оксиды и все кислородные соединения фосфора гораздо прочнее аналогичные соединения азота, что следует объяснить ослаблением неметаллических свойств фосфора по сравнению с азотом.

Фосфатные кислоты. Оксид фосфора (V) Р₄О₁₀, взаимодействуя с водой, образует триметафосфатну кислоту Н₃(РО₃)₃ (упрощенно ее формулу часто пишут НРО₃); последняя при кипячении с избытком воды образует ортофосфатну, или фосфатную, кислоту Н₃РО₄; при нагревании Н₃РО₄ образуется дифосфатна кислота Н₄Р₂О₇:

3P₄O₁₆ + 6H₂O = 4H₃(PO₃)₃;

Н₃(РО₃)₃ + ЗН₂О = Н₃РО₄;

2Н₃РО₄ = Н₄Р₂О₇ + Н₂O.

Наибольшее практическое значение имеет фосфатная кислота, поскольку ее соли используются как удобрения.

Фосфатная кислота - белая твердая вещество. С водой смешивается в любых соотношениях. В отличие от азотной кислоты не является окисником и не разлагается при нагревании, что объясняется наибольшей устойчивостью степени окисления +5 из всех возможных для фосфора. В промышленности фосфатную кислоту добывают двумя способами: экстракционным и термическим.

По первому способу измельченный фосфат кальция обрабатывают серной кислотой:

Са₃ (РO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 2Н₃РО₄ + 3CaSO₄ ↓.

CaSO₄ выпадает в виде осадка, а кислота остается в растворе. Вместе с кислотой в раствор переходит много примесей - сульфаты железа, алюминия и др. Такая кислота используется при производстве удобрений.

Вторым способом сначала добывают фосфор (восстановлением природного фосфора в электропечи). Далее его вещества к оксида Р₄О₁₀, а последний соединяют с водой и получают чистую кислоту (концентрация до 80 %).

Соли фосфатной кислоты. В молекуле фосфатной кислоты атомы водорода соединены с атомами кислорода:

В водном растворе фосфатная кислота диссоциирует ступенчато. Как триосновна кислота, она образует соли - фосфаты - трех видов:

1) фосфаты - замещено все атомы водорода в фосфатной кислоте, например К₃РО₄ - фосфат калия, (NH₄)₃PO₄ - фосфат аммония;

2) гідрофосфати - замещено два атома водорода кислоты, например К₂НРО₄ - гидрофосфат калия, (NH₄)₂HPO₄ - гидрофосфат аммония;

3) дигідрофосфати - замещен один атом водорода кислоты, например КН₂РО₄ - дигидрофосфат калия, NH₄H₂PO₄ - дигидрофосфат аммония.

Все фосфаты щелочных металлов и аммония растворяются в воде. Из кальциевых солей фосфорной кислоты растворяется в воде только дигидрофосфат кальция Са (Н₂РO₄)₂. Гидрофосфат кальция СаНРO₄ и фосфат кальция Са₃ (РO₄)₂ растворимые в органических кислотах (органические кислоты есть в подзолистых и торфяных почвах).