Валентность фосфора (P), формулы и примеры
Общие сведения о валентности фосфора
Фосфор образует несколько аллотропических изменений: белый, красный и черный фосфор.
В чистом виде белый фосфор совершенно бесцветен и прозрачен; технический белый фосфор окрашен в желтоватый цвет и по внешнему виду похож на воск. Плотность 1,83 г/см3. На холоду белый фосфор хрупок, но при температуре выше 15oС становится мягким и легко режется ножом. На воздухе он легко окисляется, вследствие чего светится в темноте. Имеет молекулярную кристаллическую решетку в узлах которой находятся тетраэдрические молекулы P4. Ядовит.
Красный фосфор состоит из нескольких форм, являющихся полимерными веществами, состав которых до конца не изучен. Медленно окисляется на воздухе, не светится в темноте, неядовит. Плотность 2,0-2,4г/см3. При нагревании сублимируется. При охлаждении паров красного фосфора получается белый фосфор.
Черный фосфор образуется из белого путем его нагревания под высоким давлением при 200-220
Валентность фосфора в соединениях
Фосфор — пятнадцатый по счету элемент Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Он находится в третьем периоде в VA группе. В ядре атома фосфора содержится 15 протонов и 16 нейтронов (массовое число равно 31). В атоме фосфора есть три энергетических уровня, на которых находятся 15 электронов (рис. 1).
Рис. 1. Строения атома фосфора.
Электронная формула атома фосфора в основном состоянии имеет следующий вид:
1s22s22p63s23p3.
А энергетическая диаграмма (строится только для электронов внешнего энергетического уровня, которые по-другому называют валентными):
Наличие трех неспаренных электронов свидетельствует о том, что фосфор способен проявлять валентность III (PIII2
O3, Ca3PIII2, PIIIH3и т.д.).Поскольку на третьем энергетическом слое помимо 3s- и 3p-подуровней есть еще и 3d-подуровень, для атома фосфора характерно наличие возбужденного состояния: пара электронов 3s-подуровня распаривается и один из них занимает вакантную орбиталь 3d-подуровня.
Наличие пяти неспаренных электронов свидетельствует о том, что для фосфора также характерна валентность V (PV2O5, H3PVO4, PVCl5и др.).
Примеры решения задач
ru.solverbook.com
Фосфор валентность — Справочник химика 21
Фосфор Р (Is 2s 2/f 3s Зр ) по числу валентных электронов является аналогом азота. Однако как элемент 3-го периода он существенно отличается от азота — элемента 2-го периода. Это отличие состоит в том, что у фосфора больше размер атома, меньше энергия ионизации, большее сродство к электрону и большая поляризуемость атома, чем у азота. Максимальное координационное число фосфора шесть. Как и для других элементов 3-го периода, рл — рл-связывание для атома фосфора не характерно и поэтому в отличие от азота sp- и sp -гибридные состоянья орбиталей фосфора неустойчивы. Фосфор в соединениях проявляет степени окисления от —3 до +5. Наиболее характерна степень окисления +5.Составим формулу соединения, которое состоит и. фосфора (валентность V) и кислорода (валентность II). [c.19]
В каких соединениях фосфор имеет максимальную валентность [c.553]
Каковы валентные возможности фосфора Чем он в этом отношении отличается от своего аналога — азота [c.133]
Электронная структура атома фосфора соответствует формуле 1бР 5 25 2р Зз Зр . У фосфора валентные электроны находятся на третьем (внешнем) энергетическом уровне, на котором помимо 5- и трех р-орбиталей имеются пять свободных -орбиталей. [c.79]
Согласно другой точке зрения различие свойств фосфора и азота объясняется наличием в атоме фосфора валентных З -орбиталей, [c.365]
Объясните различие между первой энергией ионизации фосфора, Р (1063 кДж моль ) и серы, 8 (1000 кДж моль ), основываясь на сопоставлении валентных орбитальных электронных конфигураций атомов Р и 8. [c.401]
Но у фосфора, как элемента 3-го периода, роль валентных играют также З -орбитали. Поэтому наряду с общностью свойств в химии этих типических элементов V группы проявляются существенные различия. Для фосфора возможны зрЧ -, зрЧ- и 5р -типы гибридизации валентных орбиталей. Максимальное координационное число фосфора равно 6. В отличие от азота для фосфора характерно л — рл-связывание за счет акцептирования свободными Зй(-орбиталями электронных пар соответствующих атомов
Устойчивое координационное число фосфора (V) 4, что отвечает sp -гибридизации его валентных орбиталей. Реже проявляются координационные числа 5 и 6, в этих случаях атому фосфора приписывают соответственно sp4- и вр й -гибридные состояния (стр. 415). [c.414]
Аналогичное поведение обнаруживается и у элементов группы VA, но граница между металлами и неметаллами в этой группе проходит ниже. Азот и фосфор являются неметаллами, химия их ковалентных соединений и возможные состояния окисления определяются наличием пяти валентных электронов в конфигурации Азот и фосфор чаще всего имеют степени окисления — 3, -Ь 3 и +5. Мыщьяк As и сурьма Sb-семи-металлы, образующие амфотерные оксиды, и только висмут обладает металлическими свойствами. Для As и Sb наиболее важным является состояние окисления + 3. Для Bi оно единственно возможное, если не считать степеней окисления, проявляемых в некоторых чрезвычайно специфических условиях. Висмут не может терять все пять валентных электронов требуемая для этого энергия слишком велика. Однако он теряет три бр-электро-на, образуя ион Bi . [c.455]
Менделеев выполнял свою диссертационную работу в Германии, в Гейдельберге, как раз во время Международного химического конгресса в Карлсруэ. Он присутствовал на конгрессе и слышал речь Канниццаро, в которой тот четко изложил свою точку зрения на проблему атомного веса. Вернувшись в Россию, Менделеев приступил к изучению списка элементов и обратил внимание на периодичность изменения валентности у элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов валентность водорода 1, лития I, бериллия 2, бора 3, углерода 4, магния 2, азота 3, серы 2, фтора 1, натрия 1, алюминия 3, кремния 4, фосфора 3, к1 слорода 2, хлора I и т. д. [c.99]
Фосфор по числу валентных электронов (35 3р ) является аналогом азота [c.407]
Атомы кислорода соединяются не менее чем с двумя различными атомами. Так же ведут себя кальций, сера, магний и барий. У этих элементов валентность два, У азота, фосфора, алюминия и золота валентность три. Железо может иметь валентность два или три. В принципе вопрос о валентности оказался не столь простым, каким представлялось вначале, но даже такой простейший вариант этой теории позволил сделать важные выводы.
При переходе от лития к фтору Г происходит закономерное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических с одновременным увеличением валентности. Переход от фтора Г к следующему по значению атомной массы элементу натрию Ыа сопровождается скачкообразным изменением свойств и валентности, причем натрий во многом повторяет свойства лития, будучи типичным одновалентным металлом, хотя и более активным. Следующий за натрием магний во многом сходен с бериллием Ве (оба двухвалентны, проявляют металлические свойства, но химическая активность обоих выражена слабее, чем у пары Ы — Ыа). Алюминий А1, следующий за магнием, напоминает бор В (валентность равна 3). Как близкие родственники похожи друг на друга кремний 81 и углерод С, фосфор Р и азот Ы, сера 8 и кислород О, хлор С1 и фтор Г. При переходе к следующему за хлором в последовательности увеличения атомной массы элементу калию К опять происходит скачок в изменении валентности и химических свойств. Калий, подобно литию и натрию, открывает ряд элементов (третий по счету), представители которого показывают глубокую аналогию с элементами первых двух рядов. [c.20]
Эффективность присадки зависит от валентного состояния и положения элементов в молекуле присадки, наличия функциональных групп, их синергизма и других факторов. Применение фосфор-, серу-, кислород- и азотсодержащих соединений в качестве присадок к смазочным маслам тесно связано с особенностью электронной структуры этих элементов. Взаимодействие их с металлической поверхностью деталей двигателя приводит к модифицированию последней (изменению структуры) и за счет образования защитных пленок обеспечиваются противокоррозионные, противоизносные и противозадирные свойства указанных соединений в растворе масел. Кроме того, присадки, содержащие эти элементы, стабилизируют масло, обрывая цепь окисления по реакции с пер-оксидными радикалами и разрушая гидропероксиды.
Галоидирование. Катализаторы, наиболее часто применяющиеся для хлорирования металлическое железо, окись меди, бром, сера, иод, галоиды железа, сурьмы, олова, мышьяка, фосфора, алюминия и меди растительный и животный уголь, активированный боксит и другие глины. Большинство этих катализаторов является носителями галоидов. Так, Fe, Sb и Р в галоидных соединениях способны существовать в двух валентных состояниях в присутствии свободного хлора они поочередно присоединяют и отдают хлор в активной форме. Аналогично иод, бром и сера образуют с хлором неустойчивые соединения. Катализаторы броми-рования подобны катализаторам хлорирования. Для иодирования наилучшим ускорителем служит фосфор. Для проведения процесса фторирования катализатор не требуется. В присутствии кислорода галоидирование замедляется. [c.329]
Каталитическое хлорирование основано на применении переносчика хлора, такого как йод [2], сера [3], фосфор, сурьма и другие, в виде соответствующих хлоридов, которые растворяются в хлорируемом углеводороде или прн хлорировании газообразных парафиновых углеводородов — в растворителе. Применяются исключительно элементы, имеющие по крайней мере два значения валентности. В качестве гомогенных катализаторов могут также применяться вещества, образующие радикалы, как, например, диазо-метап, тетраэтилсвинец и гексафенилэтан [4]. Они обладают способностью разделять молекулу хло
www.chem21.info
Фосфор атом, возбуждение — Справочник химика 21
Поэтому при возбуждении атома фосфора один из 35-электронов может переходить на З -орбиталь. Следовательно, атом фосфора в основном состоянии может быть трехвалентным, в возбужденном — иметь пять неспаренных электронов и выступать как пятивалентный элемент. Аналогичное распределение электронов по подуровням имеют мышьяк, сурьма и висмут.Атом фосфора в нормальном состоянии трехвалентен, так как имеет три неспаренных электрона (Зр ), в возбужденном состоянии он пятивалентен, потому что один электрон с -подуровня переходит на -подуровень [c.49]
На внешнем энергетическом уровне атомов фосфора имеются свободные -орбитали, что позволяет атому переходить в возбужденное состояние [c.144]
Возбужденный атом фосфора Р имеет электронную структуру Зх Зр З . В молекуле РС15 (рис. 36) пять р й-гибридных орбиталей фосфора ориентированы в пространстве так, что атомы хлора образуют треугольную бипирамиду, причем в экваториальной плоскости три атома хлора располагаются в углах правильного треугольника. Аналогичные структуры с р й-гиб-ридными орбиталями имеют А8С 5 и ЗЬРб. [c.57]
Атом фосфора. В отличие от азота фосфор может расширять валентность до 5, что невозможно для атома азота из-за очень высокой энергии возбуждения [c.49]
Во внешнем электронном слое атома фосфора имеется 5 электронов, и его электронная конфигурация может быть представлена схемой 5 25Чр 35 р . Максимальную валенг-ность, равную 5, атом фосфора проявляет в результате возбуждения 3 электронов [c.180]
Атом фосфора в отличие от азота имеет конфигурацию валентной оболочки Ъз Ър Ъ( . Вакантная З -орбиталь участвует в образовании химических связей за счет промотирования (возбуждения) З -электронов [c.534]
В молекуле РНз атом фосфора в отличие от азота имеет разрешенную З -орбиталь, на которую при возбуждении переходит избыточная часть электронного облака атома фосфора. Энергия такого возбуждения достаточно велика, и в совокупности с другими факторами уменьшает энергию связи в молекуле РН, (322 кДж). При этом в три раза уменьшается и момент диполя РНз из-за отсутствия гибридной орбитали, аналогичной той, кото- [c.312]
Следует отметить, что в электронно-структурных формулах в отличие от электронных изображают не только заполненные, но и вакантные орбитали валентных подуровней. Это позволяет предсказать изменение валентности элемента в результате перехода его атома в возбужденное состояние. Атом в возбужденном состоянии обозначают символом соответствующего элемента со звездочкой, например Р. При переходе атома в возбужденное состояние происходит распаривание электронов более низкого электронного подуровня и переход их на более высокий подуровень. Это хорошо видно на примере фосфора (см. рис. 9.14). [c.126]
Однако эта формула противоречит тому факту, что фосфор-новатистая кислота. Н3РО2 — кислота одноосновная. Последнее означает, что только один атом водорода присоединен к фосфору через кислород, а два других — непосредственно к фосфору. Поэтому графическая формула Н3РО2 строится на основании электронно-графической формулы валентно-возбужденного состояния атома фосфора [c.89]
Из сказанного о валентных состояниях азота, кислорода и фтора следует, что эти атомы не возбуждаются при соединении с другими атомами. В отличие от них их аналоги фосфор, сера и хлор — могут вступать в соединения в возбужденном состоянии. Действительно, валентные электроны этих атомов расположены на третьем энергетическом уровне, на котором кроме одной 5- и трех р-орбит имеются еще пять свободных -орбит, так что при возбуждении, например, атома фосфора один из его 3 -электронов переходит на 3 -орбиту. Поскольку эта орбита принадлежит тому же энергетическому уровню, на возбуждение не потребуется затраты большого количества энергии. В возбужденном состоянии атом фосфора будет иметь 5 непарных электронов. Фосфор, следовательно, может выступать как трехвалентный элемент (в нормальном состоянии) и как пятивалентный элемент (в возбужденном состоянии). [c.100]
Атом фосфора имеет относительно высокий первый потенциал ионизации (10,48 эв) и потенциалы возбуждения последних линий (7,0—7,5 эв). Поэтому наиболее интенсивные линии фосфора лежат в области длин волн короче 200 нм, т. е. в области спектра, поглощаемого воздухом, кварцем оптики и желатином спектральной пластинки. Линии фосфора, лежащие в ближней ультрафиолетовой области, имеют меньшую интенсивность, а следовательно, дают более низкую чувствительность. [c.68]
Одновременное облучение красным и инфракрасным светом, усиливающее фосфоресценцию кристаллофосфоров на основе сульфидов, не оказывает никакого влияния на люминесценцию солей уранила. Это согласуется с интерпретацией ее не как фосфоресценции, а как долгоживущей флуоресценции. (Флуоресценция сульфидных фосфоров и подобных твердых люминофоров вызвана переходом в метастабильное состояние, в котором первоначально возбужденный электрон покидает свой атом и захватывается ловушкой , чаще всего атомом примеси. При облучении инфракрасным светом электрон выходит из ловушки . Таким образом, ускоряется восстановление первоначального возбужденного состояния и усиливается испускание фосфоресценции.) [c.186]
Большой интерес представляет появление металлических свойств у неметаллов при сверхвысоких давлениях. По существу во всех этих случаях речь идет о возбуждении атомов, приводящем к появлению в веществе свободных электронов, что и является характерным для металлов. Известно, например, что при 12 900 ат и 200° (или 35 ООО ат и комнатной температуре) желтый фосфор необратимо превращается в более плотную модификацию — черный фосфор, который обнаруживает отсутствующие у желтого фосфора металлические свойства (металлический блеск и высокую электропроводность). Аналогичное наблюдение сделано и для теллура. В связи с этим следует упомянуть об одном интересном явлении, обнаруженном при исследовании внутреннего строения Земли. Оказалось, что плотность Земли на глубине, равной приблизительно половине земного радиуса, скачкообразно возрастает с [c.53]
В невозбужденном состоянии атом фосфора имеет три неспаренных электрона на р-подуровне. При переходе атома в возбужденное состояние электронная пара 8-подуровня может разделяться и один из электронов с -подуровня может переходить на -подуровень. Валентность фосфора при этом меняется с трех в основном состоянии до пяти в возбужденном состоянии. [c.126]
Нормальный атом фосфора с его электронной конфигурацией 3s 3p , присоединяя лишний электрон, переходит от конфигурации 3sV к 3s p4 при этом выделяется 0,77 эв энергии и образуется анион Р . Если оставить атом Р нейтральным и только перевести один из его Зр-электронов на возбужденную позицию 3d, связь этого внешнего электрона с атомом будет уже равна не 0.77 эв, а 2,25 эв такое положение является результатом [c.281]
Орбитальная модель атома и метод валентных связей позволяют объяснить образование этих комплексов следующим образом. Атом бора В (2 2р ) в атом фосфора Р(35 3р ) переходят в возбужденные состояния В (25 2р ) и Р (З Зр 3(/ ) и формируют о-связи по равноценному механизму с тремя и пятью атомами фтора Р(2 2р ). Полученные молекулы простых соединение ВР и РР, присоединяют по одному фторид-иону р- 2в 2р ). Возникают комплексные ноны [ВР41 и [РР ]- [c.151]
Участием Зd-элeктpoнoв в ковалентных связях объясняется появление новых валентностей при возбуждении Зх- и Зр-электронов и переходе их в Зй-состояние. В качестве иллюстрации рассмотрим фосфор и серу. В основном состоянии конфигурация /И-го слоя фосфора 2>s ip и соответствует трем валентностям. При переходе 35 М фосфор приобретает пятивалентную конфигурацию 35 3р 3с( , например, в соединении РО «. Атом серы в конфигурации 2>в 2>р двухвалентен. Посредством возбуждения одного Зр-электрона в 34-состояние сера становится четырех- и даже шестивалентной при последующем возбуждени
www.chem21.info