• 1

LÝ THUYẾT VỀ PHOTPHO VÀ HỢP CHẤT CỦA PHOTPHO​

9. PHOTPHO​

1. Tính chất vật lí Thường gặp 2 dạng thù hình phổ biến là P đỏ và P trắng: - P trắng là chất rắn trong suốt, màu trắng hoặc vàng nhạt, giống sáp, cấu trúc mạng tinh thể phân tử. P trắng mềm, dễ nóng chảy. P trắng không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ; rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da; bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ trên 400c, bảo quản bằng cách ngâm trong nước. Ở nhiệt độ thường, P trăng phát quang màu lục nhạt trong bóng tối. - P đỏ là chất bột màu đỏ có cấu trúc polime, khó nóng chảy và khó bay hơi hơn P trắng; không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường, dễ hút ẩm và chảy rữa, bền trong không khí ở nhiệt độ thường và không phát quang trong bóng tối. Chỉ bốc cháy ở nhiệt độ trên 2500c. Khi đun nóng không có không khí, P đỏ chuyển thành dạng hơi, khi làm lạnh thì hơi của nó ngưng tụ lại thành P trắng. 2. Tính chất hóa học - Các mức oxi hóa có thể có của P: -3, 0, +3, +5. - P hoạt động hóa học mạnh hơn N2 vì liên kết P - P kém bền hơn so với liên kết N ≡ N. - P trắng hoạt động hơn P đỏ (vì P trắng có kiểu mạng phân tử còn P đỏ có cấu trúc kiểu polime).

1. Tính oxi hóa P có phản ứng với nhiều kim loại → muối photphua: 2P + 3Mg → Mg3P2 Các muối photphua bị thủy phân mạnh giải phóng photphin (PH3). Ca3P2 + 6H2O → 2PH3 + 3Ca(OH)2 Photphin là một khí không màu rất độc, có mùi tỏi, bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ gần 1500C. 2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O
2. Tính khử - Phản ứng với phi kim: O2, halogen... 4P + 3O2 → 2P2O3 4P + 5O2 → 2P2O5 (nếu O2 dư) (P trắng phản ứng được ở ngay nhiệt độ thường và có hiện tượng phát quang hóa học; P đỏ chỉ phản ứng khi nhiệt độ > 2500C). 2P + 3Cl2 → 2PCl3 2P + 5Cl2 → 2PCl5 - Phản ứng với các chất oxi hóa khác 6P + 3KClO3 → 3P2O5 + 5KCl (t0) (phản ứng xảy ra khi quẹt diêm) 6Pt + 5K2Cr2O7 → 5K2O + 5Cr2O3 + 3P2O5 P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O 2P + 5H2SO4 đặc → 2H3PO4 + 3H2O + 5SO2 3. Trạng thái tự nhiên và điều chế - Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Hai khoáng vật chính là apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 và photphorit Ca3(PO4)2. - Điều chế: Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → 3CaSiO3 + 2P + 5CO (lò điện ở 15000C) II. ĐIPHOTPHO PENTAOXIT - P2O5 1. Tính chất vật lí Là chất khói trắng, không mùi, háo nước và dễ chảy rữa thường dùng để làm khô các chất. 2. Tính chất hóa học P2O5 có tính chất của một oxit axit. - Tác dụng với nước: P2O5 + H2O → 2HPO3 (axit metaphotphoric) P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 (axit photphoric) - Tác dụng với dung dịch kiềm, tùy theo tỉ lệ có thể tạo thành các muối khác nhau: H2O + P2O5 + 2NaOH → 2NaH2PO4 P2O5 + 4NaOH → 2Na2HPO4 + H2O P2O5 + 6NaOH → 2Na3PO4 + 3H2O 3. Điều chế 4P + 5O2 → 2P2O5 III. AXIT PHOTPHORIC HOẶC AXIT ORTHOPHOTPHORIC - H3PO4 1. Tính chất vật lí Tồn tại ở dạng lỏng siro, không màu, không mùi, dễ tan trong nước và rượu, không độc. 2. Tính chất hóa học
3. Là axit trung bình - Trong dung dịch H3PO4 phân li thuận nghịch theo 3 nấc: H3PO4 ↔ H+ + H2PO4- H2PO4- ↔ H+ + HPO42- HPO42- ↔ H+ + PO43- - Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ. - Tác dụng với oxit bazơ → muối + H2O 2H3PO4 + 3Na2O → 2Na3PO4 + 3H2O - Tác dụng với bazơ → muối + H2O (tùy theo tỉ lệ phản ứng có thể tạo thành các muối khác nhau). KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O 2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O 3KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3H2O - Tác dụng với kim loại đứng trước H2 → muối + H2 2H3PO4 + 3Mg → Mg3(PO4)2 + 3H2 - Tác dụng với muối → muối mới + axit mới H3PO4 + 3AgNO3 → 3HNO3 + Ag3PO4
4. Tính oxi hóa - khử Trong H3PO4, P có mức oxi hóa +5 là mức oxi hóa cao nhất nhưng H3PO4 không có tính oxi hóa như HNO3 vì nguyên tử P có bán kính lớn hơn so với bán kính của N → mật độ điện dương trên P nhỏ → khả năng nhận e kém.
5. Các phản ứng do tác dụng của nhiệt 2H3PO4 → H4P2O7 + H2O (200 – 2500C) (Axit điphotphoric) H4P2O7 → 2HPO3 + H2O (400 – 5000C) (Axit metaphotphoric) Chú ý: Axit photphorơ H3PO3 là axit 2 lần axit. 3. Điều chế - Trong phòng thí nghiệm: P + 5HNO3 đặc → H3PO4 + 5NO2 + H2O (t0) - Trong công nghiệp: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 đặc → 3CaSO4 + 2H3PO4 (t0) Để điều chế H3PO4 với độ tinh khiết cao ta dùng sơ đồ: P → P2O5 → H3PO4 4P + 5O2 → 2P2O5 P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 4. Nhận biết - Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ. - Tạo kết tủa vàng với dung dịch AgNO3. IV. MUỐI PHOTPHAT 1. Khái niệm và tính chất vật lí - Có 3 loại: PO43-, HPO42- và H2PO4-. - Tất cả muối H2PO4- đều tan; muối PO43- và HPO42- chỉ có muối của kim loại kiềm và amoni tan được. 2. Tính chất hóa học - Muối photphat có đầy đủ các tính chất hóa học của muối. - Các muối photphat của kim loại kiềm dễ bị thủy phân trong dung dịch tạo môi trường bazơ: Na3PO4 → 3Na+ + PO43- PO43- + H2O → HPO42- + OH- - Muối axit còn biểu hiện tính chất của axit. NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O 3. Điều chế - Cho P2O5 hoặc H3PO4 tác dụng với dung dịch kiềm. - Dùng phản ứng trao đổi ion. 4. Nhận biết Nhận biết ion PO43- bằng dung dịch AgNO3: 3Ag+ + PO43- → Ag3PO4 (kết tủa vàng)