ફોસ્ફરસના મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક સંયોજનો

ફોસ્ફરસના મુખ્ય સંયોજનોનો પરિચય

ફોસ્ફરસ, એક p-બ્લોક તત્વ, ઔદ્યોગિક અને જૈવિક રીતે મહત્વપૂર્ણ સંયોજનોની વિવિધતા બનાવે છે. તેની બહુમુખીતા તેની બહુવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં (-3 થી +5 સુધી) અસ્તિત્વ ધરાવવાની અને ઓક્સિજન, હાઇડ્રોજન અને હેલોજન જેવા તત્વો સાથે સ્થિર બંધ બનાવવાની ક્ષમતામાંથી આવે છે. ઉચ્ચ શાળાની પરીક્ષાઓ માટે, ફોસ્ફીન (PH₃), ફોસ્ફરસ હેલાઇડ્સ (દા.ત., PCl₅), અને તેના ઓક્સોએસિડ્સ (દા.ત., H₃PO₄, H₃PO₃) ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે.

ફોસ્ફીન (PH₃)

ફોસ્ફીન એક રંગહીન, અત્યંત ઝેરી વાયુ છે જે સડેલી માછલી જેવી લાક્ષણિક ગંધ ધરાવે છે. તે સૂત્રની દ્રષ્ટિએ એમોનિયા (NH₃) સમાન છે પરંતુ તે ઘણો નબળો બેઝ છે.

રાસાયણિક સૂત્ર

PH₃

સામાન્ય નામ

ફોસ્ફીન

પ્રયોગશાળામાં તૈયારી

1. કેલ્શિયમ ફોસ્ફાઇડ (Ca₃P₂) માંથી પાણી અથવા મંદ એસિડ સાથે: કેલ્શિયમ ફોસ્ફાઇડ પાણી અથવા મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ફોસ્ફીન ઉત્પન્ન કરે છે. આ પદ્ધતિ ઘણીવાર અશુદ્ધ ફોસ્ફીન આપે છે, જે P₂H₄ (ડાયફોસ્ફીન) બાષ્પની હાજરીને કારણે હવામાં આપમેળે સળગી ઉઠે છે.

   • પાણી સાથેનું સમીકરણ: Ca₃P₂ (s) + 6H₂O (l) → 3Ca(OH)₂ (aq) + 2PH₃ (g)

   • મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથેનું સમીકરણ: Ca₃P₂ (s) + 6HCl (aq) → 3CaCl₂ (aq) + 2PH₃ (g)

2. સફેદ ફોસ્ફરસ (P₄) માંથી સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે: શુદ્ધ ફોસ્ફીનને નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં (દા.ત., CO₂) સફેદ ફોસ્ફરસને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના સાંદ્ર દ્રાવણ સાથે ગરમ કરીને તૈયાર કરી શકાય છે. આ એક વિસર્જન પ્રતિક્રિયા છે.

   • સમીકરણ: P₄ (s) + 3NaOH (aq) + 3H₂O (l) → PH₃ (g) + 3NaH₂PO₂ (aq) (સોડિયમ હાઇપોફોસ્ફાઇટ)

ગુણધર્મો

• રંગહીન વાયુ, અત્યંત ઝેરી.
• પાણીમાં ઓછો દ્રાવ્ય.
• નિર્બળ બેઝિક; એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ફોસ્ફોનિયમ સંયોજનો બનાવે છે (દા.ત., PH₄I). PH₃ (g) + HI (g) → PH₄I (s)
• હવામાં બળીને મેટાફોસ્ફોરિક એસિડ આપે છે. 2PH₃ (g) + 4O₂ (g) → P₂O₅ (s) + 3H₂O (l) (P₂O₅ પછી પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને HPO₃ બનાવે છે) 2PH₃ (g) + 4O₂ (g) → 2HPO₃ (aq) + 2H₂O (l) (વધુ સચોટ રીતે, 2PH₃ + 4O₂ → P₂O₅ + 3H₂O. P₂O₅ + H₂O → 2HPO₃) અથવા સરળ દહન: 2PH₃ (g) + 3O₂ (g) → P₂O₃ (s) + 3H₂O (l) (જો ઓક્સિજન મર્યાદિત હોય તો)

ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ (PCl₅)

ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ એ આછો પીળો, ભેજશોષક ઘન પદાર્થ છે, જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં ક્લોરીનેટિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે.

રાસાયણિક સૂત્ર

PCl₅

બનાવટ પ્રક્રિયા

1. સફેદ ફોસ્ફરસ (P₄) અને વધારાના ક્લોરિન (Cl₂) માંથી: જ્યારે સફેદ ફોસ્ફરસ શુષ્ક ક્લોરિન વાયુના વધારા સાથે પ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ બને છે.

   • સમીકરણ: P₄ (s) + 10Cl₂ (g) → 4PCl₅ (s)

2. ફોસ્ફરસ ટ્રાઇક્લોરાઇડ (PCl₃) અને ક્લોરિન (Cl₂) માંથી: ફોસ્ફરસ ટ્રાઇક્લોરાઇડ ક્લોરિન સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા કરીને ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ બનાવે છે.

   • સમીકરણ: PCl₃ (l) + Cl₂ (g) → PCl₅ (s)

ગુણધર્મો

• આછો પીળો થી પીળાશ પડતો સફેદ સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ.
• ભેજશોષક (હવામાંથી ભેજ શોષી લે છે).
• ગરમ કરવાથી ઉર્ધ્વપાતન થાય છે.
• PCl₃ અને Cl₂ માં ઉષ્મીય વિયોજન પામે છે.

પરીક્ષા સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ

1. જળવિભાજન (પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા): તાપમાનના આધારે PCl₅ પાણી સાથે અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

   • ઠંડા પાણી (આંશિક જળવિભાજન): PCl₅ (s) + H₂O (l) → POCl₃ (l) + 2HCl (g) (ફોસ્ફોરિલ ક્લોરાઇડ અથવા ફોસ્ફરસ ઓક્સીક્લોરાઇડ)

   • ગરમ પાણી (સંપૂર્ણ જળવિભાજન): PCl₅ (s) + 4H₂O (l) → H₃PO₄ (aq) + 5HCl (aq) (ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ)

2. કાર્બનિક સંયોજનો સાથે પ્રતિક્રિયા (ક્લોરીનેટિંગ એજન્ટ તરીકે):

   • આલ્કોહોલ સાથે (દા.ત., ઇથેનોલ): C₂H₅OH (l) + PCl₅ (s) → C₂H₅Cl (l) + POCl₃ (l) + HCl (g) (ક્લોરોઇથેન)

   • કાર્બોક્સિલિક એસિડ સાથે (દા.ત., એસિટિક એસિડ): CH₃COOH (l) + PCl₅ (s) → CH₃COCl (l) + POCl₃ (l) + HCl (g) (એસીટાઇલ ક્લોરાઇડ)

3. ઉષ્મીય વિઘટન: ગરમ કરવાથી, PCl₅ ફોસ્ફરસ ટ્રાઇક્લોરાઇડ અને ક્લોરિન વાયુમાં વિયોજિત થાય છે. આ પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવી છે.

   • સમીકરણ: PCl₅ (s) ⇌ PCl₃ (l) + Cl₂ (g)

ફોસ્ફરસના ઓક્સોએસિડ્સ

ફોસ્ફરસ ઘણા ઓક્સોએસિડ બનાવે છે, જ્યાં ફોસ્ફરસ કેન્દ્રિય રીતે ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે, જેમાંથી કેટલાક પ્રોટોનેટેડ (–OH સમૂહો) હોઈ શકે છે. મુખ્ય વિશેષતાઓ P ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા, P–OH બંધનોની સંખ્યા (બેઝિકતા નક્કી કરતી), અને P=O અને P–H બંધનોની હાજરી છે.

ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ (H₃PO₄)

• રાસાયણિક સૂત્ર: H₃PO₄
• P ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા: +5
• બેઝિકતા: ટ્રાઇબેઝિક (ત્રણ P–OH બંધ ધરાવે છે)
• રચના: એક P=O અને ત્રણ P–OH બંધ સાથે ટેટ્રાહેડ્રલ ફોસ્ફરસ.

      O
      ||
    HO—P—OH
      |
      OH
  

• તૈયારી: ફોસ્ફરસ પેન્ટોક્સાઇડ (P₄O₁₀) ને ગરમ પાણી સાથે ગરમ કરીને: P₄O₁₀ (s) + 6H₂O (l) → 4H₃PO₄ (aq) ફોસ્ફેટ રોકને સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરાવીને વ્યાવસાયિક રીતે પણ તૈયાર કરવામાં આવે છે.

ફોસ્ફરસ એસિડ (H₃PO₃)

• રાસાયણિક સૂત્ર: H₃PO₃
• P ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા: +3
• બેઝિકતા: ડાયબેઝિક (બે P–OH બંધ અને એક P–H બંધ ધરાવે છે)
• રચના: એક P=O, બે P–OH બંધ અને એક P–H બંધ સાથે ટેટ્રાહેડ્રલ ફોસ્ફરસ. P–H બંધ તેના રિડ્યુસિંગ ગુણધર્મો માટે જવાબદાર છે.

      O
      ||
    HO—P—H
      |
      OH
  

• તૈયારી: ફોસ્ફરસ ટ્રાઇઓક્સાઇડ (P₄O₆) ને ઠંડા પાણીમાં ઓગાળીને અથવા ફોસ્ફરસ ટ્રાઇક્લોરાઇડ (PCl₃) ના જળવિભાજન દ્વારા. PCl₃ (l) + 3H₂O (l) → H₃PO₃ (aq) + 3HCl (aq)

મહત્વપૂર્ણ ફોસ્ફરસ સંયોજનોના તુલનાત્મક ગુણધર્મો

ગુણધર્મ	ફોસ્ફીન (PH₃)	ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ (PCl₅)	ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ (H₃PO₄)	ફોસ્ફરસ એસિડ (H₃PO₃)
સૂત્ર	PH₃	PCl₅	H₃PO₄	H₃PO₃
ભૌતિક અવસ્થા	રંગહીન વાયુ	આછો પીળો ઘન	રંગહીન સ્નિગ્ધ પ્રવાહી	રંગહીન સ્ફટિકમય ઘન
ગંધ	સડેલી માછલી જેવી	તીવ્ર, બળતરાકારક	ગંધહીન	લસણ જેવી (શુદ્ધ), ગંધહીન (દ્રાવણ)
પ્રકૃતિ	નિર્બળ બેઝિક	લુઇસ એસિડ, ક્લોરીનેટિંગ એજન્ટ	પ્રબળ એસિડ (ટ્રાઇબેઝિક)	મધ્યમ પ્રબળ એસિડ (ડાયબેઝિક), રિડ્યુસિંગ એજન્ટ
P ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા	-3	+5	+5	+3
P નું સંકરણ	sp³	sp³d (વાયુ/પ્રવાહી), sp³d² & sp³ (ઘન આયન: [PCl₄]⁺[PCl₆]⁻)	sp³	sp³
મુખ્ય બંધો	3 P–H	5 P–Cl	1 P=O, 3 P–OH	1 P=O, 2 P–OH, 1 P–H
પ્રતિક્રિયાત્મકતા	આપમેળે સળગી ઉઠે છે (અશુદ્ધ), PH₄⁺ બનાવે છે	જળવિભાજન પામે છે, ક્લોરીનેટિંગ એજન્ટ, ઉષ્મીય વિયોજન	ફોસ્ફેટ એસ્ટર અને ક્ષાર બનાવે છે	રિડ્યુસિંગ એજન્ટ, ફોસ્ફાઇટ ક્ષાર બનાવે છે