Фосфор (P) – это химический элемент 15-й группы (или 5A) 3-го периода периодической таблицы. Сравним его свойства с его ближайшими соседями: кремнием (Si) (слева по периоду), серой (S) (справа по периоду) и азотом (N) (выше по подгруппе) и мышьяком (As) (ниже по подгруппе).
1. Сравнение с кремнием (Si) — слева по периоду:
|
Характеристика |
Кремний (Si) |
Фосфор (P) |
|
Группа, период |
14 (4A), 3 |
15 (5A), 3 |
|
Электронная конфигурация |
[Ne] 3s² 3p² |
[Ne] 3s² 3p³ |
|
Электроотрицательность (по Полингу) |
1.90 |
2.19 |
|
Тип элемента |
Металлоид (полуметалл) |
Неметалл |
|
Агрегатное состояние (при комнатной температуре) |
Твердое |
Твердое (существует в нескольких аллотропных модификациях, например, белый, красный, черный) |
|
Химическая активность |
Менее активен, чем фосфор. |
Более активен, чем кремний. |
|
Кислотные/основные свойства оксидов |
Слабые кислотные свойства. Оксид SiO₂ (кремнезем) — амфотерный. |
Кислотные свойства. Оксид P₄O₁₀ (P₂O₅) является кислотным ангидридом. |
|
Валентность (наиболее типичная) |
4 |
3, 5 |
|
Применение |
Полупроводники, строительные материалы (кремнезем), производство стекла, керамики. |
Производство удобрений, спичек, фосфорной кислоты, моющих средств, в металлургии. |
2. Сравнение с серой (S) — справа по периоду:
|
Характеристика |
Фосфор (P) |
Сера (S) |
|
Группа, период |
15 (5A), 3 |
16 (6A), 3 |
|
Электронная конфигурация |
[Ne] 3s² 3p³ |
[Ne] 3s² 3p⁴ |
|
Электроотрицательность (по Полингу) |
2.19 |
2.58 |
|
Тип элемента |
Неметалл |
Неметалл |
|
Агрегатное состояние (при комнатной температуре) |
Твердое (существует в нескольких аллотропных модификациях, например, белый, красный, черный) |
Твердое (существует в нескольких аллотропных модификациях, например, ромбическая, моноклинная) |
|
Химическая активность |
Менее активен, чем сера. |
Более активна, чем фосфор. |
|
Кислотные/основные свойства оксидов |
Кислотные свойства. Оксид P₄O₁₀ (P₂O₅) является кислотным ангидридом. |
Кислотные свойства. Оксид SO₂ и SO₃ являются кислотными ангидридами. |
|
Валентность (наиболее типичная) |
3, 5 |
2, 4, 6 |
|
Применение |
Производство удобрений, спичек, фосфорной кислоты, моющих средств, в металлургии. |
Производство серной кислоты, резины, спичек, фунгицидов, в косметике, в медицине. |
3. Сравнение с азотом (N) — выше по подгруппе:
|
Характеристика |
Азот (N) |
Фосфор (P) |
|
Группа, период |
15 (5A), 2 |
15 (5A), 3 |
|
Электронная конфигурация |
[He] 2s² 2p³ |
[Ne] 3s² 3p³ |
|
Электроотрицательность (по Полингу) |
3.04 |
2.19 |
|
Тип элемента |
Неметалл |
Неметалл |
|
Агрегатное состояние (при комнатной температуре) |
Газ (N₂) |
Твердое (существует в нескольких аллотропных модификациях, например, белый, красный, черный) |
|
Химическая активность |
Относительно инертен в обычных условиях, но очень активен при высоких температурах и в присутствии катализаторов. |
Более активен, чем азот при комнатной температуре. |
|
Кислотные/основные свойства оксидов |
Различные оксиды имеют разные свойства, некоторые нейтральные, некоторые кислотные. |
Кислотные свойства. Оксид P₄O₁₀ (P₂O₅) является кислотным ангидридом. |
|
Валентность (наиболее типичная) |
3 (в основном) |
3, 5 |
|
Применение |
Производство аммиака, удобрений, взрывчатых веществ, используется в качестве охлаждающей жидкости (жидкий азот). |
Производство удобрений, спичек, фосфорной кислоты, моющих средств, в металлургии. |
4. Сравнение с мышьяком (As) — ниже по подгруппе:
|
Характеристика |
Фосфор (P) |
Мышьяк (As) |
|
Группа, период |
15 (5A), 3 |
15 (5A), 4 |
|
Электронная конфигурация |
[Ne] 3s² 3p³ |
[Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p³ |
|
Электроотрицательность (по Полингу) |
2.19 |
2.18 |
|
Тип элемента |
Неметалл |
Металлоид (полуметалл) |
|
Агрегатное состояние (при комнатной температуре) |
Твердое (существует в нескольких аллотропных модификациях, например, белый, красный, черный) |
Твердое |
|
Химическая активность |
Более активен, чем мышьяк. |
Менее активен, чем фосфор. |
|
Кислотные/основные свойства оксидов |
Кислотные свойства. Оксид P₄O₁₀ (P₂O₅) является кислотным ангидридом. |
Слабые кислотные свойства. Оксид As₂O₃ — амфотерный. |
|
Валентность (наиболее типичная) |
3, 5 |
3, 5 |
|
Применение |
Производство удобрений, спичек, фосфорной кислоты, моющих средств, в металлургии. |
Сплавы, полупроводники, гербициды, инсектициды. |
Основные выводы:
- По периоду (Si и S): При переходе от кремния к фосфору, а затем к сере увеличивается электроотрицательность и неметаллические свойства. Фосфор занимает промежуточное положение между металлоидом (Si) и более активным неметаллом (S). По подгруппе (N и As): При переходе от азота к фосфору и затем к мышьяку уменьшается электроотрицательность и увеличиваются металлические свойства. Азот – газ, а фосфор и мышьяк – твердые вещества. Мышьяк проявляет свойства металлоида, в отличие от фосфора и азота.
Таким образом, фосфор проявляет свойства, характерные для неметаллов, но в разной степени в зависимости от его соседей по периодической таблице. Его положение определяет его промежуточные свойства между более металлическим кремнием и более электроотрицательной серой, а также между газообразным азотом и металлоидным мышьяком.
