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📜  磷的同素异形体

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:12.719000             🧑  作者: Mango

磷的同素异形体

尽管几千年来人们一直在使用含有磷 (P) 的元素周期表，但直到 1669 年，它才被一位名叫布兰德的化学家分离并命名。磷是一种无法在我们的环境中自然找到的元素。它是高度反应性的。磷是一种原子序数为 15 的化学元素，这意味着它的原子结构中有 15 个质子和 15 个电子。磷的化学符号为 P。

磷的用途

  • 如今，常用的磷有四种：白色、黑色、红色和紫色。
  • 磷很容易位于元素周期表的第 15 位，就在氮 (N) 的下方。
  • 烟花、肥料和发酵粉都含有磷。
  • 磷也用于钢铁生产。
  • 磷酸盐还用于制造精美的瓷器和专门的玻璃。

磷的化合物

三氯化磷 (PCl 3 )

三氯化磷是一种无色油状液体，剧毒。该化合物具有三棱锥形状并且是与磷杂化的sp 3 。

准备

  • 当干氯通过热白磷时，会产生三氯化磷。

P 4 + 6Cl 2 → 4PCl 3

  • 亚硫酰氯与白磷反应生成三氯化磷。

P + 8SOCl 2 → 4PCl 3 + 4SO 2 + 2S 2 Cl 2

化学性质

  • 在水分存在下，三氯化磷会水解。

PCl 3 + 3H 2 O → H3PO 3 + 3HCl

  • 它与含有 -OH 基团的有机化合物反应形成氯代衍生物。

3C 2 H 5 OH + PCl 3 → 3C 2 H 5 Cl + H 3 PO 3

五氯化磷 (PCl 5 )

五氯化磷是一种对水敏感的黄白色固体。四氯化碳、二硫化碳、苯、乙醚均溶于其中。在气相和液相中，它都具有三角双锥结构。它以离子固体[PCl 4 ] + [PCl 6 ] –的形式存在，其中阳离子[PCl 4 ] +为四面体，阴离子[PCl 6 ] –为八面体。存在三个赤道 P-Cl 键和两个轴向 P-Cl 键。由于轴向位置与赤道位置的排斥力更大，因此两个轴向键比赤道键长。

准备

  • 当白磷与过量的干氯结合时，形成五氯化磷。

P 4 + 10Cl 2 →4PCl 5

  • 它也可以由SO 2 Cl 2和磷结合制成。

P 4 + 10SO 2 Cl 2 →4PCl 5 +10SO 2

化学性质

  • 五氯化磷在潮湿空气中水解为 POCl 3 ，然后转化为磷酸。

PCl 5 + H 2 O→POCl 3 + 2HCl

POCl 3 + 3H 2 O→H 3 PO 4 + 3HCl

  • 受热升华，进一步受热分解成三氯化磷。

PCl 5 →PCl 3 + Cl 2

  • 在热的影响下，它与细碎的金属反应生成金属氯化物。

2Ag + PCl 5 →2AgCl + PCl 3

  • 它与含有 -OH 基团的有机化合物反应形成氯代衍生物。

C 2 H 5 OH + PCl 5 →C 2 H 5 Cl + POCl 3 + HCl

卤化磷的用途

  • 它用于氯化水。
  • 它用作生产磷酸、氯酸酐和磷酸衍生物的前体。
  • 用作制造有机磷农药、水处理剂、润滑油和油漆添加剂等的中间体。

磷的同素异形体

白磷

  • 它是白色的，以蜡状固体形式存在。
  • 它具有半透明的外观，有毒，不溶于水。
  • 它可溶于 CS 2并表现出化学发光（在黑暗中发光）。
  • 它比其他碳同素异形体更具反应性。燃烧时放出白色 P 4 O 10烟雾。
  • 它具有四面体结构。

赤磷

  • 它是由白磷制成的。为了生产红磷，白磷在惰性气氛中以 573K 的温度加热数天。
  • 红磷无臭、无色、无毒、有光泽。
  • 它不溶于水或 CS 2 。
  • 它的反应性比白磷低。
  • 它具有由连接在一起的 P 4四面体组成的链。

黑磷

  • 黑磷有两种类型：α黑磷和β黑磷。
  • α黑磷的晶体结构是不透明的单斜或菱面体。它是通过在 803K 的密封管中加热红磷制成的。
  • β黑磷具有低反应性。它是通过在 473K 的高压下加热白磷制成的。

示例问题

问题1：磷有什么独特之处？

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问题2：磷的主要来源是什么？

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问题 3：为什么磷对我们至关重要？

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问题4：磷的三个重要同素异形体是什么？

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问题5：黑磷有哪两种类型？

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