Tính chất của photpho, hóa học phổ thông

Photpho thuộc nhóm VA (cùng nhóm với nitơ) nhưng ở điều kiện thường, photpho hoạt động hóa học mạnh hơn nitơ rất nhiều.

Tính chất vật lí của photpho

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.

Tính chất hóa học của photpho

– 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).

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

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_đ + 3KClO₃ → 3P₂O₅ + 5KCl (t⁰) (phản ứng xảy ra khi quẹt diêm)

6P_t + 5K₂Cr₂O₇ → 5K₂O + 5Cr₂O₃ + 3P₂O₅

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

2P + 5H₂SO₄ đặc → 2H₃PO₄ + 3H₂O + 5SO₂

Trạng thái tự nhiên và điều chế của photpho

– 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)