Вспомните!, страница 175 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Вспомните!

Охарактеризуйте фосфор по его положению в Периодической системе. Какие валентности и степени окисления имеет фосфор в соединениях? Какие соединения фосфора вам известны?

Охарактеризуйте фосфор по его положению в Периодической системе.

Фосфор (химический символ – $P$) – это химический элемент с атомным номером 15. Он расположен в 3-м периоде, в 15-й группе (или VА группе) Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Атомный номер 15 указывает на то, что ядро атома фосфора содержит 15 протонов, а вокруг ядра движутся 15 электронов. Эти электроны расположены на трех электронных слоях, так как элемент находится в 3-м периоде. Электронная конфигурация атома фосфора: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$. На внешнем электронном слое находится 5 валентных электронов ($3s^2 3p^3$), что определяет его принадлежность к VА группе.

Фосфор является типичным неметаллом (p-элемент). Его неметаллические свойства выражены слабее, чем у азота (элемента над ним в группе), но сильнее, чем у мышьяка (под ним). В периоде он уступает по неметаллическим свойствам сере и хлору, но превосходит кремний.

Высший оксид фосфора – $P_2O_5$ (точнее, его димер $P_4O_{10}$), который проявляет кислотные свойства и образует соответствующую ему ортофосфорную кислоту $H_3PO_4$. Летучее водородное соединение – фосфин $PH_3$.

Относительная атомная масса фосфора составляет приблизительно 30,974 а.е.м.

Ответ: Фосфор ($P$) – элемент 3-го периода, 15-й группы (VА группы) Периодической системы, атомный номер 15. Является неметаллом. На внешнем слое 5 валентных электронов.

Какие валентности и степени окисления имеет фосфор в соединениях?

Валентность и степень окисления фосфора определяются строением его внешнего электронного слоя ($3s^2 3p^3$).

Валентности:

• III: В основном (невозбужденном) состоянии атом фосфора имеет три неспаренных p-электрона, за счет которых он образует три ковалентные связи. Примеры: фосфин ($PH_3$), трихлорид фосфора ($PCl_3$).

• V: Атом фосфора может переходить в возбужденное состояние. Электрон с 3s-орбитали переходит на свободную 3d-орбиталь. В результате у атома становится пять неспаренных электронов ($3s^1 3p^3 3d^1$), что позволяет ему образовывать пять ковалентных связей. Примеры: оксид фосфора(V) ($P_2O_5$), пентахлорид фосфора ($PCl_5$).

Степени окисления:

Фосфор проявляет различные степени окисления, от -3 до +5.

• -3: Низшая степень окисления, проявляется в соединениях с менее электроотрицательными элементами (металлами и водородом). Примеры: фосфин ($PH_3$), фосфид кальция ($Ca_3P_2$).

• 0: В простом веществе (аллотропных модификациях: белый, красный, черный фосфор).

• +1: Например, в фосфорноватистой кислоте ($H_3PO_2$) и ее солях (гипофосфитах).

• +3: В соединениях, где фосфор образует три связи с более электроотрицательными элементами. Примеры: оксид фосфора(III) ($P_2O_3$), фосфористая кислота ($H_3PO_3$).

• +5: Высшая степень окисления, проявляется в соединениях, где фосфор отдает все пять валентных электронов. Примеры: оксид фосфора(V) ($P_2O_5$), ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$).

Ответ: Фосфор проявляет валентности III и V. Основные степени окисления: -3, 0, +3, +5; также встречается +1.

Какие соединения фосфора вам известны?

Фосфор образует множество важных соединений, которые можно разделить на несколько групп:

1. Простое вещество: Фосфор существует в виде нескольких аллотропных модификаций, наиболее известные из которых – белый фосфор ($P_4$), красный фосфор и черный фосфор.

2. Соединения с водородом: Фосфин ($PH_3$) – ядовитый газ с неприятным запахом.

3. Оксиды: Оксид фосфора(III) ($P_2O_3$, или $P_4O_6$) и оксид фосфора(V) ($P_2O_5$, или $P_4O_{10}$).

4. Кислоты:

• Ортофосфорная (фосфорная) кислота ($H_3PO_4$).

• Фосфористая кислота ($H_3PO_3$).

• Фосфорноватистая кислота ($H_3PO_2$).

5. Соли:

• Фосфаты – соли ортофосфорной кислоты, например, фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$), являющийся основой костной ткани и минерала апатита; фосфат натрия ($Na_3PO_4$).

• Фосфиты – соли фосфористой кислоты.

• Фосфиды – соединения с металлами, например, фосфид алюминия ($AlP$).

6. Галогениды: Хлорид фосфора(III) ($PCl_3$) и хлорид фосфора(V) ($PCl_5$).

7. Биоорганические соединения: Фосфор входит в состав жизненно важных молекул, таких как ДНК и РНК (в виде остатков фосфорной кислоты), АТФ (аденозинтрифосфат) – универсальный источник энергии в клетке, и фосфолипиды, формирующие клеточные мембраны.

Ответ: Известны аллотропные модификации фосфора (белый, красный), фосфин ($PH_3$), оксиды ($P_2O_5$, $P_2O_3$), кислоты ($H_3PO_4$), соли (фосфаты, например, $Ca_3(PO_4)_2$), а также биоорганические соединения (ДНК, РНК, АТФ).