1

Wybrane niemetale

Wodór

glowce IVA: w giel i krzem

Azotowce VA:

azot i fosfor

Tlenowce VIA: tlen i siarka

Fluorowce VIIA

2

Azotowce

1.

Grupa VA (15)

– nas najbardziej b

interesowa N i P.

2. Konfiguracja elektronowa pow oki walencyjnej

s

2

p

3

, w po owie zape niona

podpow oka p.

3. Elektroujemno ci Paulinga:

N

3,0

,

P

2,2

, As

2,2

, Sb

2,1

, Bi

2,0

4. N i P - typowe niemetale

As i Sb - pó metale

Bi – metal

5. Wiele form alotropowych. N nie ma metalicznej formy alotropowej, P ma nietrwa

(fosfor czarny), As i Sb maj trwa e formy metaliczne a w przypadku Bi jedyn form

alotropow jest forma metaliczna.

3

Azotowce

6. Typ wi za i hybrydyzacja

Dla azotu i fosforu dominuj wi zania kowalencyjne. Dla pozosta ych azotowców

spory charakter jonowy wi za , zw aszcza dla Bi. Azot nie ma orbitali d w pow oce

walencyjnej, wi c ulega hybrydyzacji

sp

(np. liniowy jon NO

2

+

),

sp

2

(np. trójk tny jon

NO

3

-

) lub

sp

3

(np. tetraedryczne NH

3

i NH

4

+

), a wi c tworzy maksymalnie 4 wi zania

kowalencyjne za pomoc orbitali zhybrydyzowanych. Pozosta e pierwiastki mog

wykorzysta orbitale d i utworzy 5 wi za kowalencyjnych (hybrydyzacja

dsp

3

) lub

nawet 6 wi za kowalencyjnych (hybrydyzacja

d

2

sp

3

, z wyj tkiem Bi). W przypadku

tworzenia 3 wi za kowalencyjnych mamy dwie mo liwo ci:

- wi zania kowalencyjne s tworzone za po rednictwem 3 orbitali p a wolna para

elektronowa pozostaje na orbitalu s (Bi),

- wi zania kowalencyjne s tworzone za po rednictwem orbitali hybrydowych sp

3

,

wi c wolna para elektronowa jest na orbitalu hybrydowym (N, P).

As i Sb wykorzystuj obie te mo liwo ci. Trzeba zaznaczy , e te dwa sposoby

tworzenia 3 wi za kowalencyjnych ró ni si stereochemicznie (inne k ty mi dzy

wi zaniami).

4

Azotowce

7. Jony

Tylko najbardziej elektroujemny N przy cza 3 elektrony i tworzy N

3-

(w azotkach

metali alkalicznych w stanie sta ym). Kationy As

3+

, Sb

3+

i Bi

3+

(oddane 3 elektrony p)

trwa e w silnie kwa nych roztworach, przy podwy szeniu pH As

3+

reaguje z jonami

OH

-

do arsenianów (III)

As

3+

+ 3 OH

-

+ 3H

2

O

AsO

3

3-

+ 3 H

3

O

+

a kationy Sb

3+

i Bi

3+

hydrolizuj do kationów antymonylu SbO

+

i bizmutylu BiO

+

Bi

3+

+ 3 H

2

O

BiO

+

+ 2 H

3

O

+

Tak hydrolizuje np. roztwór 5•hydratu azotanu(V) bizmutu(III) t.j. Bi(NO

3

)

3

•5H

2

O,

zw aszcza po ogrzaniu, daj c nierozpuszczalny 1•hydrat azotanu(V) bizmutylu

BiONO

3

•H

2

O (stosowany dawniej w chorobach przewodu pokarmowego). Uwaga !

Dawne nazwy i zapisy chlorku antymonylu SbOCl i bizmutylu BiOCl nie s w

ciwe,

gdy zwi zki te nie zawieraj w kryszta ach kationów SbO

+

i BiO

+

. Obecna

prawid owa nomenklatura: chlorek tlenek antymonu(III) SbClO i chlorek tlenek

bizmutu(III) BiClO.

5

Azotowce

8. Najwa niejsze stopnie utlenienia i w

ciwo ci redoks:

-III

w

ciwo ci redukuj ce (NH

3

, PH

3

)

+V

w

ciwo ci utleniaj ce, typowe dla azotanów(V) i arsenianów(V)

+III

dzia anie redukuj ce lub utleniaj ce, typowe dla azotanów(III) i arsenianów(III)

Ze wzrostem liczby atomowej wzrasta trwa

stopnia utlenienia

+III

a maleje

trwa

stopnia utlenienia

+V

.

9. Aktywno

w stanie pierwiastkowym

Azot i fosfor czerwony s ma o aktywne. Fosfor bia y jest bardzo aktywny – zapala

si samoistnie w powietrzu. Pod wzgl dem w

ciwo ci chemicznych As, Sb i Bi

wykazuj wiele podobie stw. Ogrzewane w powietrzu lub w tlenie daj tlenki Y

2

O

3

.

cz si

atwo z fluorowcami. As, Sb i rozdrobniony Bi zapalaj si w chlorze.

St

ony HNO

3

utlenia As do H

3

AsO

4

, Sb do nierozpuszczalnego uwodnionego

pentatlenku, Sb

2

O

5

•aq., Bi pod wp ywem HNO

3

przechodzi w Bi(NO

3

)

3

. As, Sb i Bi

ulegaj tak e dzia aniu st

onego, gor cego kwasu siarkowego.

6

Azot

N

1. Wyst powanie

a) 33 miejsce pod wzgl dem zawarto ci w zewn trznych warstwach Ziemi

b) g ówny sk adnik atmosfery (N

2

stanowi 78% obj to ciowych powietrza)

c) minera y azotanowe - najwi cej saletry chilijskiej NaNO

3

d) bia ka zwierz ce i ro linne (obieg azotu w przyrodzie)

2. Otrzymywanie

a) techniczne - destylacja frakcyjna skroplonego powietrza

b)

laboratoryjne

ogrzewanie roztworu azotanu(III) amonu NH

4

NO

2

:

NH

4

NO

2

N

2

+ 2 H

2

O

reakcj przeprowadza si wkraplaj c roztwór NaNO

2

do roztworu NH

4

Cl lub (NH

4

)

2

SO

4

- tworzy si NH

4

NO

2

, który natychmiast si rozpada

utlenianie amoniaku za pomoc wapna chlorowanego

2 NH

3

+ 3 CaCl(OCl)

N

2

+ 3 H

2

O + 3 CaCl

2

termiczny rozk ad azydku sodu (najczystszy azot)

NaN

3

Na + 3/2 N

2

-III

+III

-III

0

0

-I

+I

-I

N

3

-

Na

+

7

Azot

N

5. Amoniak i jego pochodne

5.1. Otrzymywanie

Przemys owe: reakcja Habera-Boscha N

2

+ 3H

2

2NH

3

H = -92 kJ/mol

150-250 atm, 720-770 K, kat. magnetyt Fe

3

O

4

Laboratoryjne: sól amonowa + mocna zasada w podwy szonej temperaturze

NH

4

+

+ OH

-

NH

3

+ H

2

O

3. W

ciwo ci fizyczne azotu molekularnego

Gaz bezbarwny, bez smaku i zapachu, s abo rozpuszczalny w

H

2

O, t.w. = 77 K a t.t. = 63 K, pierwszy raz skroplony przez

Olszewskiego i Wróblewskiego w 1883 r.

4. W

ciwo ci chemiczne azotu molekularnego

Budowa N

2

by a omówiona poprzednio: wzór elektronowy Lewisa

|N N|

. Energia

wi zania b. du a (941 kJ/mol), wi c jest nieaktywny w temp. pokojowej. W

podwy szonej temperaturze z niektórymi metalami tworzy azotki, np. Mg

3

N

2

z

roz arzonym magnezem, reaguje z wodorem i tlenem (patrz dalej) oraz z w glikiem

wapnia (karbidem) daj c cyjanamid wapnia

Ca

2+

[

|N-C N|

]

2-

:

CaC

2

+ N

2

CaCN

2

+ C

8

Azot

N

5.2. W

ciwo ci

Bezbarwny, toksyczny gaz o charakterystycznym zapachu, l ejszy od powietrza, atwo
si skrapla (-33

o

C). Zasada Brønsteda i Lewisa.

Ciek y stanowi dobry rozpuszczalnik substancji polarnych. Autodysocjacja:

2NH

3

NH

4

+

+ NH

2

-

NH

4

+

- s aby kwas Brønsteda, NH

2

-

- mocna zasada Brønsteda

Dobra rozpuszczalno

w wodzie, gdy tworzy z ni wi zania wodorowe.Handlowy st

.

roztwór jest 25-procentowy. NH

3

mo na z niego odp dzi przez ogrzewanie. W wodzie

NH

3

jest s ab zasad . Dysocjacja w wodzie:

NH

3

+ H

2

O

NH

4

+

+ OH

-

pK

b

= 4,7,

czyli w 0,1 molowym roztworze tylko 1% cz steczek jest zdysocjowanych.

Spalanie w tlenie:

bez katalizatora

4NH

3

+ 3O

2

2N

2

+ 6H

2

O

H = -1260 kJ/mol

z katalizatorem

4NH

3

+ 5O

2

4NO + 6H

2

O

H = -907 kJ/mol (reakcja Ostwalda) Na

katalizator w postaci siatki platynowej (+10% Rh) wprowadza si

w 1170 K mieszanin

NH

3

z powietrzem pod ci ieniem 4-10 atm. NO jest produktem po rednim w produkcji

kwasu azotowego (V).

W wysokich temperaturach dzia a silnie redukuj co, co jest spowodowane przez wodór

cy produktem termicznego rozpadu NH

3

.

9

Azot

N

5.3. Pochodne

Sole amonowe

, kation NH

4

+

, dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Amidki

, np. NH

2

Na – bia a, kryst. substancja

Otrzymywanie: 2NH

3

+ 2Na

2NH

2

Na + H

2

Hydroliza: NH

2

Na + H

2

O

NH

3

+ NaOH

Imidki

, np. NHLi

2

lub NHCa

Azotki

, np. Mg

3

N

2

Aminy

- atomy wodoru zast pione niemetalem, np. chlorowcem lub podstawnikiem

organicznym, np. grup metylow .

Hydroksyloamina

NH

2

OH: bia a, higroskopijna, nietrwa a (wybuchowa !) krystaliczna

substancja, w roztworach wodnych wykazuje w

ciwo ci zasadowe (podobnie jak NH

3

):

NH

2

OH + H

2

O

NH

3

OH

+

+ OH

-

Ma zarówno w

ciwo ci utleniajace, jak i redukuj ce (po redni stopie

utlenienia).

Tworzy sole, odpowiedniki amonowych, np. (NH

3

OH)

2

SO

4

siarczan(VI)

hydroksyloamoniowy, które s bardziej trwa e ni wolna hydroksyloamina.

Otrzymywanie na katodzie z Pb przez redukcj

elektrolityczn

HNO

3

(50% HNO

3

+ 50%

H

2

SO

4

): HNO

3

+ 6H

NH

2

OH + 2H

2

O

2NH

2

OH + H

2

SO

4

(NH

3

OH)

2

SO

4

500-600 K

-I

-I

+V

10

Azot

N

Hydrazyna

N

2

H

4

: bezbarwna, toksyczna, mierdz ca, g sta ciecz (asocjacja 3D poprzez

wi zania wodorowe), zwykle w handlu 60% roztwór wodny. Silny reduktor, u ywany w
paliwach rakietowych (+ utleniacz: st

. H

2

O

2

, ciek y O

2

lub dymi cy HNO

3

).

Otrzymywanie z chloraminy NH

2

Cl: NH

3

+ NaClO

NaOH + NH

2

Cl

NH

2

Cl + NH

3

N

2

H

4

+HCl

Tworzy sole, odpowiedniki amonowych, ma wi c w

ciwo ci zasadowe:

np. [NH

3

NH

3

]

2+

SO

4

2-

, zapis N

2

H

4

•H

2

SO

4

, nazwa: siarczan(VI) hydrazoniowy (2+)

[NH

3

NH

2

]

+

Cl

-

, zapis N

2

H

4

•HCl, nazwa: chlorek hydrazoniowy (1+)

Azydek wodoru (kwas azotowodorowy)

HN

3

: bezbarwna, toksyczna, mierdz ca, lotna i

wyj tkowo wybuchowa ciecz o w

ciwo ciach kwasowych, w rodowisku wodnym jest

kwasem o mocy zbli onej do octowego.

Otrzymywanie:

N

2

O +

stopiony

NaNH

2

NaN

3

+ H

2

O

NaN

3

+

rozcie czony

H

2

SO

4

HN

3

+ NaHSO

4

(ostro ne oddestylowanie HN

3

)

rod.

bezwodne

-II

Azydki s

bia ymi, wybuchowymi proszkami.

Zastosowanie: NaN

3

– poduszki powietrzne w

samochodach, Pb(N

3

)

2

– detonator.

11

Azot

N

6. Tlenki azotu

- ogrzewanie

Otrzymywanie tlenków azotu:

12

Azot

N

ciwosci tlenków azotu:

TLENEK

STOPIE

UTLENIENIA

STAN SKUPIENIA

KWAS

N

2

O

I

bezbarwny gaz

(rozweselaj cy)

H

2

N

2

O

2

diazotowy(I)

NO

II

bezbarwny gaz

nie jest bezwodnikiem

kwasowym

N

2

O

3

III

niebieska ciecz,

trwa a < 260 K

HNO

2

azotowy(III)

NO

2

N

2

O

4

IV

brunatne gazy

azotowy(III)

HNO

2

+

HNO

3

azotowy(V)

N

2

O

5

V

bezbarwne cia o sta e

HNO

3

azotowy(V)

13

Azot

N

7. Kwasy azotowe i azotany

7.1.

Kwas diazotowy(I)

Nie mo na go otrzyma bezpo rednio w reakcji N

2

O z H

2

O.

Najpierw otrzymuje si sól tego kwasu z organicznego estru RONO w reakcji:

RONO + NH

2

OH + 2EtONa

Na

2

N

2

O

2

+ ROH + 2 EtOH

Dodanie Ag

+

str ca Ag

2

N

2

O

2

.

Nast pnie dzia a si na Ag

2

N

2

O

2

bezwodnym HCl w suchym eterze etylowym:

Ag

2

N

2

O

2

+ 2HCl

H

2

N

2

O

2

+ 2AgCl

H

2

N

2

O

2

jest bia ym, krystalicznym cia em sta ym, bardzo wybuchowym, rozk ada si

wtedy na N

2

O i H

2

O. Rozpuszcza si w wodzie, jest s abym kwasem dwuprotonowym.

7.2.

Kwas azotowy(III)

Przemys owo kwas HNO

2

otrzymywany jest poprzez wprowadzanie do wody

równocz steczkowej mieszaniny NO i NO

2

. W takiej mieszaninie zawsze obecne s

drobne ilo ci N

2

O

3

, który jest bezwodnikiem HNO

2

. W wyniku jego reakcji z wod

wg

równania

N

2

O

3

+ H

2

2 HNO

2

zaburzona (przesuni ta w prawo) zostaje równowaga

reakcji tlenków

NO + NO

2

N

2

O

3

i tworz

si

kolejne porcje N

2

O

3

, które nast pnie

reaguj z wod i tak dalej.

HNO

2

jest s abym kwasem, trwa ym tylko w rozcie czonych

roztworach wodnych:

3HNO

2

HNO

3

+ H

2

O + 2NO

W zale no ci od rodowiska mo e by zrówno utleniaczem, jak i reduktorem.

zat

anie

14

Azot

N

7.3.

Kwas azotowy(V)

Otrzymywanie:

1) Synteza NH

3

metod Habera-Boscha.

2) Spalanie NH

3

do NO metod Ostwalda.

3) Poch anianie NO i NO

2

w H

2

O w obecno ci powietrza:

2NO + O

2

2NO

2

2NO

2

+ H

2

O

HNO

3

+ HNO

2

3HNO

2

HNO

3

+ 2NO +H

2

O

Ignacy Mo cicki

(1867-1946). Chemik,

naukowiec, polityk.

Prezydent RP w latach

1926-1939. Autor wielu

patentów dotycz cych

produkcji kwasu

azotowego i innych

zwi zków azotu.

15

Azot

N

Czysty, bezwodny jest bezbarwn ciecz . Na wietle ulega cz

ciowemu

rozk adowi, co nadaje mu

taw barw od rozpuszczonego w nim NO

2

:

4HNO

3

4NO

2

+ 2H

2

O + O

2

Roztwór wodny o st

. > 86% HNO

3

nazywany jest dymi cym kwasem azotowym.

Kwas azotowy(V) 98% otrzymuje si przez destylacj ze st

. H

2

SO

4

.

Bezwodny kwas ulega autodysocjacji:

2HNO

3

H

2

NO

3

+

+ NO

3

-

NO

2

+

+ H

2

O

NO

2

+

- jon nitroniowy

2HNO

3

NO

2

+

+ NO

3

-

+ H

2

O

Miesza si z wod we wszystkich proporcjach, podczas destylacji daje z wod 68%
azeotrop o temp. wrzenia 120,5

o

C.

W roztworze wodnym jest silnym kwasem:

HNO

3

+ H

2

O

H

3

O

+

+ NO

3

-

pK

a

= -1,4

Ma silne w

ciwo ci utleniaj ce:

Cu + 4HNO

3

(st

.)

Cu(NO

3

)

2

+ 2NO

2

+ 2H

2

O

3Cu + 8HNO

3

(rozcie cz.)

3Cu(NO

3

)

2

+ 2NO + 4H

2

O

Tak reaguj Cu, Ag, Hg.

wiat o

O

H

N

O

O

16

Azot

N

Cr, Fe i Al pasywuj

si

w st

. HNO

3

. Z zimnym rozcie czonym HNO

3

reaguj

z

wydzieleniem wodoru. W ten sposób reaguj jeszcze Mg, Mn i Ca.

Woda królewska (stosunek obj. st

. kwasów

HNO

3

: HCl = 1 : 3

) roztwarza Au i Pt:

Au + 3 NO

3

-

+ 6 H

+

Au

3+

+ 3 NO

2

+ 3 H

2

O

Au

3+

+ 4 Cl

-

AuCl

4

-

Tworzenie chloroz ocianów przesuwa równowag pierwszej reakcji w prawo.

Samoistny rozk ad wody królewskiej:

3HCl + HNO

3

2H

2

O + Cl

2

+ NOCl

2NOCl

2NO + Cl

2

Wod

królewsk

odkry

arabski alchemik

abir Ibn Hajjan zwany tak e Geberem

(721-815). Dzia

w Kufie (obecnie Irak).

Jest uwa any za twórc eksperymentalnego
nurtu alchemii. Wprowadzi takie operacje
chemiczne jak destylacja i krystalizacja.
Odkry tak e kwasy azotowy i solny oraz
cytrynowy, octowy i winowy.

17

Azot

N

HNO

3

utlenia niemetale (oprócz fluorowców i metaloidu Si):

S + 2HNO

3

H

2

SO

4

+ 2NO

(ew. do NO

2

)

3C + 4HNO

3

3CO

2

+ 4NO + 2H

2

O

(ew. do NO

2

)

P

4

+ 20HNO

3

4H

3

PO

4

+ 20NO

2

+ 4H

2

O

(ew. do NO)

7.4.

Azotany(V)

Azotany(V), bezbarwne lub bia e kryszta y dobrze rozpuszczalne w wodzie, w stanie
sta ym i w silnie zakwaszonych roztworach maj

ciwo ci utleniaj ce.

Próba z brunatn

obr czk :

W badanym roztworze rozpuszcza si

du

ilo

siarczanu elaza (II), a nast pnie ostro nie podwarstwia, to znaczy wprowadza na
dno st

ony kwas siarkowy. Roztwory nie mieszaj

si , wskutek ró nicy g sto ci.

Dodatni wynik próby, czyli brunatna obr czka wiadczy o obecno ci jonów NO

3

-

:

NO

3

-

+ 4 H

+

+ 3 Fe

2+

NO + 2 H

2

O + 3 Fe

3+

NO + Fe

2+

[Fe(NO)]

2+

Je li w roztworze wyst puj

jony NO

2

-

, nale y roztwór podgrza

najpierw z NH

4

Cl,

usuwaj c azotany(III): NO

2

-

+ NH

4

+

N

2

+ 2 H

2

O, które równie da yby t prób .

Zn i Al w roztworach alkalicznych redukuj azotany do wolnego N

2

lub do NH

3

:

4Zn + NO

3

-

+ 7OH

-

+ 6H

2

O

4[Zn(OH)

4

]

2-

+ NH

3

Rozk ad termiczny:

2KNO

3

2KNO

2

+ O

2

2Pb(NO

3

)

2

2PbO + 4NO

2

+ O

2

2AgNO

3

2Ag + 2NO

2

+ O

2

0

V

II

-III

18

Fosfor

P

1. Wyst powanie

a) 12-ty pierwiastek co do zawarto ci w zewn trznych warstwach Ziemi (0,11 % mas.)

b) minera y, przede wszystkim apatyty

Ca

10

X

2

(PO

4

)

6

(X = F, Cl, OH) i fosforyt

Ca

3

(PO

4

)

2

c) fosfor organiczny, sk adnik organizmów ywych

2. Otrzymywanie

Otrzymywanie techniczne polega na ogrzewaniu bez dost pu powietrza fosforytu z

piaskiem i koksem w piecu elektrycznym w temp. ok. 1600 K:

Ca

3

(PO

4

)

2

+ 3 SiO

2

+ 5 C

3 CaSiO

3

+ 5 CO + 1/2 P

4

Fosfor wydziela si w postaci pary, któr kondensuje si przepuszczaj c przez warstw

wody - powstaje fosfor bia y, który oczyszcza si przez destylacj .

3.

W

ciwo ci fizyczne i chemiczne fosforu pierwiastkowego

Dwie najwa niejsze odmiany alotropowe: fosfor bia y i czerwony.

19

Fosfor

P

Fosfor bia y

, krystaliczny, silnie toksyczny - bia a masa o zapachu czosnku, mi kka jak wosk,

ona z cz steczek P

4

(czworo cian foremny, w ka dym naro u atom P tworz cy z s siadami

3 wi zania). Energia wi zania P-P (201 kJ/mol) jest 4 razy mniejsza ni w cz steczce azotu,

wi c fosfor bia y jest bardzo reaktywny.

20

Fosfor

P

w temp. 30

o

C zapala si w powietrzu P

4

+ 5 O

2

P

4

O

10

(w zwi zku z tym przechowuje si

go pod wod i kroi si go te pod wod !) reakcja ta jest silnie egzotermiczna

rozpuszcza si w CS

2

a roztwór odparowany na kawa ku bibu y powoduje jej zapalenie

w temp. pok. utlenia si powoli, czemu towarzyszy chemiluminescencja

rozpuszcza si w gor cym ugu potasowym

P

4

+ 3KOH + 3 H

2

O

PH

3

+ 3KH

2

PO

2

(powstaj fosfan + fosfinian potasu, dawniej
nazywane fosforowodorem i podfosforynem
potasu; kwas fosfinowy

H

3

PO

2

jest kwasem

jednoprotonowym, wi c nie nale y nazywa
tej soli „kwa

”).

Bia y fosfor wykazuje niezwyk e zjawisko
„zimnego p omienia”. Trzymany pod wod

i

ogrzewany, bia y fosfor powoli odparowuje i
zaczyna si

arzy . Temperatura tego p omienia

jest niska i dlatego nazywa si

go „zimnym

omieniem”.

Fosfor bia y:

O

H

P

H

H

O

+I

bezbarwna lub

tawa ciecz

21

Fosfor

P

Fosfor czerwony

, amorficzny, otrzymuje si ogrzewaj c fosfor bia y w temp. 250

o

C bez

dost pu powietrza (katalizuj

lady jodu). Ciemnoczerwona, bezwonna, nietoksyczna

substancja, nierozpuszczalna w CS

2

i znacznie mniej reaktywna od fosforu bia ego. Jest

produktem polimeryzacji fosforu bia ego, w którym p kaj wi zania w cz steczkach P

4

i

tworz si

cuchy:

22

Fosfor

P

4. Tlenki fosforu

P

4

O

6

stopie utlenienia

+III heksatlenek terafosforu

Bia e, truj ce cia o sta e, bezwodnik kwasu
fosfonowego H

3

PO

3

:

P

4

O

6

+ 6H

2

O

4 H

3

PO

3

(na zimno),

z gor

wod

dysproporcjonuje si

do H

3

PO

4

, PH

3

i

czerwonego P

Otrzymywanie: spalanie P przy ograniczonym
dost pie powietrza.

P

4

O

10

stopie utlenienia

+V dekatlenek tetrafosforu

Bia e, bardzo higroskopijne cia o sta e ( rodek
odwadniajacy), bezwodnik kwasu ortofosforowego(V)
H

3

PO

4

:

P

4

O

10

+ 6H

2

O

4 H

3

PO

4

Otrzymywanie: spalanie P przy obfitym dost pie
powietrza.

23

Fosfor

P

4. Kwasy fosforu

4.1. Kwasy proste

O

H

P

H

OH

O

III

fosfonowy H

3

PO

3

(dawniej fosforawy)

Kwas dwuprotonowy

bia e cia o sta e

O

H

P

OH

OH

O

V

ortofosforowy(V)

H

3

PO

4

Kwas trójprotonowy o redniej mocy, bezbarwne,
przezroczyste kryszta y; w sprzeda y 85% roztwór
(bezbarwna, g sta, lepka ciecz)

Sole pierwszo-

(NaH

2

PO

4

), drugo-

(Na

2

HPO

4

)

i

trzeciorz dowe (Na

3

PO

4

). Pierwszorz dowe s

rozpuszczalne w wodzie. Drugo- i trzeciorz dowe – dobrze
rozpuszczalne w wodzie s tylko ortofosforany litowców.

Otrzymywanie H

3

PO

4

:

1. P

4

O

10

+ 6H

2

O

4H

3

PO

4

2. Ca

3

(PO

4

)

2

+ 3H

2

SO

4

3CaSO

4

+ 2H

3

PO

4

fosforyt

Odwadnianie H

3

PO

4

:

H

3

PO

4

HPO

3

+ H

2

O

Bia a szklista masa, mieszanina cyklicznych polikwasów
(skondensowane typu meta)

2H

3

PO

4

H

4

P

2

O

7

+ H

2

O

Bia a szklista masa, g ównie kwas ortodifosforowy(V),
czyli pirofosforowy wg dawnej nomenklatury.

590 K

500 K

24

Fosfor

P

4.2. Kwasy skondensowane:

cuchowe – przedrostek orto, cykliczne – przedrostek meta

Kwasy

cuchowe

O

H

P

OH

O P

OH

OH

O

O

O

H

P

OH

OH

O

O

H

P

OH

OH

O

-H

2

O

V

V

V

V

P

OH

OH

O

O

H

P

OH

O

P

OH

O

O

O

V

V

V

H

4

P

2

O

7

kwas ortodifosforowy(V), dawniej

pirofosforowy – szklista masa

H

5

P

3

O

10

kwas ortotrifosforowy(V)

- nie uda o si go wydzieli w

postaci czystej, znane s sole

25

Fosfor

P

Kwasy cykliczne – wzór ogólny (HPO

3

)

n

Pier cie sze ciocz onowy

H

3

P

3

O

9

kwas metatrifosforowy(V),

- nie uda o si go wydzieli w postaci czystej,

znane s sole

Pier cie

miocz onowy

H

4

P

4

O

12

kwas metatetrafosforowy(V)

- nie uda o si go wydzieli w

postaci czystej, znane s sole

O

H

P

OH

OH

O

O

H

P

OH

OH

O

OH

P

O

H

O

H

O

O

P

O

P

O

P

O

H

OH

OH

O

O

O

-3H

2

O

V

V

V

V

V

V

O

H

P

O P

OH

O

O

O

H

P

O P

OH

O

O

O

O

V

V

V

V

26

Fosfor

P

Najwa niejszym polifosforanem jest trifosforan adenozyny ATP,
wyst puj cy w ka dej ywej komórce:

Przemiana ATP w difosforan adenozyny ADP, w reakcji:

R

+ H

2

O

R

+ HPO

4

2-

+ H

+

(aq)

uwalnia du o energii, która jest niezb dna do przebiegu ró nych
procesów wewn trzkomórkowych.

adenina

ryboza