ఫాస్ఫరస్ (P) - రసాయన ధర్మాలు మరియు చర్యలు

రసాయన ధర్మాల స్థూల వివరణ

ఫాస్ఫరస్ (P) ఆవర్తన పట్టికలోని 15వ గ్రూపు (p-బ్లాక్)లో ఉన్న ఒక అలోహ మూలకం. ఇది అనేక రూపాంతర రూపాలలో లభిస్తుంది, వాటిలో శ్వేత ఫాస్ఫరస్ మరియు రక్త ఫాస్ఫరస్ అత్యంత సాధారణమైనవి మరియు అధ్యయనం చేయబడినవి.

• క్రియాశీలత శ్రేణిలో స్థానం: P సాపేక్షంగా క్రియాశీలక అలోహం. శ్వేత ఫాస్ఫరస్ అసాధారణంగా క్రియాశీలమైనది, అయితే రక్త ఫాస్ఫరస్ చాలా తక్కువ క్రియాశీలమైనది.
• ఋణ విద్యుదాత్మకత: 2.19 (పౌలింగ్ స్కేలు). ఇది నైట్రోజన్ కంటే తక్కువ ఋణ విద్యుదాత్మకతను కలిగి ఉంటుంది, కానీ సిలికాన్ కంటే ఎక్కువ ఋణ విద్యుదాత్మకతను కలిగి ఉంటుంది.
• ఆక్సీకరణ స్థితులు: సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితులు -3 (ఫాస్ఫైడ్‌లు మరియు ఫాస్ఫిన్ లో), +3 (PCl₃, H₃PO₃ లో), మరియు +5 (PCl₅, H₃PO₄ లో) ఉన్నాయి. ఇది +1 (హైపోఫాస్ఫైట్‌లలో) మరియు +4 (కొన్ని ఆక్సైడ్‌లలో) ఆక్సీకరణ స్థితులను కూడా ప్రదర్శిస్తుంది.
• సాధారణ క్రియాశీలత: నైట్రోజన్ తో పోలిస్తే పెద్ద పరిమాణం మరియు తక్కువ ఋణ విద్యుదాత్మకత కారణంగా, ఫాస్ఫరస్ తన అష్టకాన్ని విస్తరించగలదు, 5 వాలెన్సీ ఉన్న సమ్మేళనాలను (ఉదాహరణకు, PCl₅) ఏర్పరుస్తుంది. శ్వేత ఫాస్ఫరస్ అత్యంత విషపూరితమైనది, పారదర్శకంగా, మైనం వంటిది, మరియు వివిక్త P₄ టెట్రాహెడ్రల్ అణువులుగా ఉంటుంది. రక్త ఫాస్ఫరస్ పాలిమెరిక్ మరియు మరింత స్థిరమైనది.

గాలి మరియు ఆక్సిజన్‌తో చర్య

ఫాస్ఫరస్ ఆక్సిజన్‌తో సులభంగా చర్య జరిపి ఆక్సైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది, ప్రధానంగా ఫాస్ఫరస్ ట్రైఆక్సైడ్ (P₄O₆) మరియు ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్సైడ్ (P₄O₁₀).

• అధిక ఆక్సిజన్‌తో (దహనం):
  • శ్వేత ఫాస్ఫరస్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద గాలిలో స్వయంచాలకంగా మండి (దహన ఉష్ణోగ్రత ≈ 303 K లేదా 30 °C) ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్సైడ్ యొక్క దట్టమైన తెల్లటి పొగలను ఏర్పరుస్తుంది.
  • రక్త ఫాస్ఫరస్ గాలిలో మండడానికి వేడి చేయడం అవసరం (దహన ఉష్ణోగ్రత ≈ 533 K లేదా 260 °C), ఇది కూడా ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

P₄(s) + 5O₂(g) → P₄O₁₀(s)

(గమనిక: P₄O₁₀ ను తరచుగా ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్సైడ్ అని పిలుస్తారు, దాని అనుభావిక ఫార్ములా P₂O₅ ఆధారంగా.)

• పరిమిత ఆక్సిజన్‌తో:
  • ఫాస్ఫరస్ పరిమిత ఆక్సిజన్ సరఫరాతో చర్య జరిపి ఫాస్ఫరస్ ట్రైఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

P₄(s) + 3O₂(g) → P₄O₆(s)

నీరు మరియు నీటి ఆవిరితో చర్య

మూలక ఫాస్ఫరస్ సాధారణ పరిస్థితులలో చల్లటి నీరు లేదా నీటి ఆవిరితో చర్య జరపదు.

• శ్వేత ఫాస్ఫరస్ నీటిలో కరగదు మరియు గాలిలో దాని ఆకస్మిక దహనాన్ని నిరోధించడానికి సాధారణంగా నీటి కింద నిల్వ చేస్తారు.
• రక్త ఫాస్ఫరస్ కూడా నీటిలో కరగదు మరియు దానితో నిష్క్రియంగా ఉంటుంది.

(గమనిక: ఫాస్ఫరస్ స్వయంగా నీటితో చర్య జరపనప్పటికీ, దాని ఆక్సైడ్‌లు నీటితో తీవ్రంగా చర్య జరిపి సంబంధిత ఆమ్లాలను ఏర్పరుస్తాయి, ఉదాహరణకు, P₄O₁₀ H₃PO₄ ను ఏర్పరుస్తుంది.)

ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలతో చర్య

ఆమ్లాలతో చర్య

ఫాస్ఫరస్ విలీన HCl లేదా H₂SO₄ వంటి ఆక్సీకరణ రహిత ఆమ్లాలతో చర్య జరపదు. అయితే, ఇది బలమైన ఆక్సీకరణ ఆమ్లాల ద్వారా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.

• గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం (HNO₃) తో:
  • ఫాస్ఫరస్ ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄) గా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, అయితే నైట్రిక్ ఆమ్లం సాధారణంగా నైట్రోజన్ మోనాక్సైడ్ (NO) గా క్షయకరణం చెందుతుంది.

3P(s) + 5HNO₃(conc) + 2H₂O(l) → 3H₃PO₄(aq) + 5NO(g)

• గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం (H₂SO₄) తో:
  • ఫాస్ఫరస్ ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄) గా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, మరియు గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ (SO₂) గా క్షయకరణం చెందుతుంది.

2P(s) + 5H₂SO₄(conc) → 2H₃PO₄(aq) + 5SO₂(g) + 2H₂O(l)

క్షారాలతో (ఆల్కలీలు) చర్య

• వేడి గాఢ క్షార ద్రావణంతో:
  • శ్వేత ఫాస్ఫరస్ బలమైన క్షారం (ఉదాహరణకు, NaOH) యొక్క గాఢ ద్రావణంతో వేడి చేసినప్పుడు అసమాన అనుపాత చర్యకు (ఆక్సీకరణం మరియు క్షయకరణం రెండూ) లోనవుతుంది. ఈ చర్య ఫాస్ఫిన్ (PH₃) మరియు హైపోఫాస్ఫైట్ లవణాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. రక్త ఫాస్ఫరస్ ఈ చర్యకు లోనవదు.

P₄(s) + 3NaOH(aq) + 3H₂O(l) → PH₃(g) + 3NaH₂PO₂(aq)

(గమనిక: ఇది ఫాస్ఫిన్ యొక్క సాధారణ ప్రయోగశాల తయారీ పద్ధతి.)

ముఖ్యమైన ప్రయోగశాల పరీక్ష/గుర్తింపు చర్యలు

మూలక ఫాస్ఫరస్ సాధారణంగా గుణాత్మక విశ్లేషణలో గుర్తించబడదు. బదులుగా, దాని అత్యంత స్థిరమైన మరియు సాధారణ అయాన్, ఫాస్ఫేట్ అయాన్ (PO₄³⁻), గుర్తించబడుతుంది.

1. అమ్మోనియం మోలిబ్డేట్ పరీక్ష (ఫాస్ఫేట్ అయాన్‌ల కోసం, PO₄³⁻)

ఇది ఫాస్ఫేట్ అయాన్‌ల కోసం అత్యంత ఖచ్చితమైన పరీక్ష.

• విధానం: ఫాస్ఫేట్ అయాన్‌లను కలిగి ఉన్న ద్రావణానికి, అమ్మోనియం మోలిబ్డేట్ ద్రావణం మరియు గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం కలిపి, ఆపై మెల్లగా వేడి చేయాలి.
• పరిశీలన: అమ్మోనియం ఫాస్ఫోమోలిబ్డేట్ యొక్క కానరీ-పసుపు అవక్షేపం ఏర్పడటం.
• చర్య (అయానిక్ ప్రాతినిధ్యం):

PO₄³⁻(aq) + 12MoO₄²⁻(aq) + 24H⁺(aq) + 3NH₄⁺(aq) → (NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀](s) + 12H₂O(l)

(గమనిక: పూర్తి అణు సమీకరణం సంక్లిష్టమైనది మరియు తరచుగా ఉన్నత పాఠశాలలో సరళీకరించబడుతుంది. లక్షణమైన పసుపు అవక్షేపం ముఖ్యమైన పరిశీలన.)

2. మెగ్నీషియా మిశ్రమ పరీక్ష (ఫాస్ఫేట్ అయాన్‌ల కోసం, PO₄³⁻)

క్షార మాధ్యమాన్ని నిర్వహించడానికి మరియు మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ అవక్షేపణను నివారించడానికి అమ్మోనియం క్లోరైడ్ (NH₄Cl) మరియు అమ్మోనియం హైడ్రాక్సైడ్ (NH₄OH) సమక్షంలో ఈ పరీక్ష నిర్వహిస్తారు.

• విధానం: ఫాస్ఫేట్ ద్రావణానికి మెగ్నీషియా మిశ్రమాన్ని (MgCl₂, NH₄Cl మరియు NH₄OH ల ద్రావణం) కలపాలి.
• పరిశీలన: మెగ్నీషియం అమ్మోనియం ఫాస్ఫేట్ యొక్క తెల్లటి స్ఫటికాకార అవక్షేపం ఏర్పడటం.
• చర్య:

PO₄³⁻(aq) + Mg²⁺(aq) + NH₄⁺(aq) → MgNH₄PO₄(s)