ఫాస్ఫరస్ యొక్క ముఖ్యమైన రసాయన సమ్మేళనాలు
ఫాస్ఫరస్ యొక్క ప్రధాన సమ్మేళనాలకు పరిచయం
ఫాస్ఫరస్, ఒక p-బ్లాక్ మూలకం, పారిశ్రామికంగా మరియు జీవసంబంధంగా ముఖ్యమైన అనేక సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది అనేక ఆక్సీకరణ స్థితులలో (-3 నుండి +5 వరకు) ఉండగల సామర్థ్యం మరియు ఆక్సిజన్, హైడ్రోజన్ మరియు హాలోజెన్ వంటి మూలకాలతో స్థిరమైన బంధాలను ఏర్పరచగలగడం వల్ల దీనికి బహుముఖ ప్రజ్ఞ లభిస్తుంది. ఉన్నత పాఠశాల పరీక్షలకు, ఫాస్ఫీన్ (PH₃), ఫాస్ఫరస్ హాలైడ్లు (ఉదాహరణకు, PCl₅) మరియు దాని ఆక్సోయాసిడ్లు (ఉదాహరణకు, H₃PO₄, H₃PO₃) ముఖ్యమైనవి.
ఫాస్ఫీన్ (PH₃)
ఫాస్ఫీన్ రంగులేని, అత్యంత విషపూరితమైన వాయువు, ఇది కుళ్ళిన చేపల వాసనను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఫార్ములా పరంగా అమ్మోనియా (NH₃)తో సమానంగా ఉంటుంది, కానీ చాలా బలహీనమైన క్షారం.
రసాయన ఫార్ములా
PH₃
సాధారణ నామం
ఫాస్ఫీన్
ప్రయోగశాల తయారీ
-
కాల్షియం ఫాస్ఫైడ్ (Ca₃P₂) నుండి నీరు లేదా విలీన ఆమ్లంతో: కాల్షియం ఫాస్ఫైడ్ నీటితో లేదా విలీన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపి ఫాస్ఫీన్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ పద్ధతి తరచుగా అశుద్ధ ఫాస్ఫీన్ను ఇస్తుంది, ఇది P₂H₄ (డైఫాస్ఫీన్) బాష్పాలు ఉండటం వలన గాలిలో స్వయంగా మండుతుంది.
-
నీటితో సమీకరణం:
Ca₃P₂ (s) + 6H₂O (l) → 3Ca(OH)₂ (aq) + 2PH₃ (g) -
విలీన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో సమీకరణం:
Ca₃P₂ (s) + 6HCl (aq) → 3CaCl₂ (aq) + 2PH₃ (g)
-
-
తెల్ల ఫాస్ఫరస్ (P₄) నుండి సోడియం హైడ్రాక్సైడ్తో: శుద్ధ ఫాస్ఫీన్ను తెల్ల ఫాస్ఫరస్ను సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ యొక్క గాఢ ద్రావణంతో నిష్క్రియ వాతావరణంలో (ఉదాహరణకు, CO₂) వేడి చేయడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు. ఇది అసమానుపాత చర్య (disproportionation reaction).
- సమీకరణం:
P₄ (s) + 3NaOH (aq) + 3H₂O (l) → PH₃ (g) + 3NaH₂PO₂ (aq)(సోడియం హైపోఫాస్ఫైట్)
- సమీకరణం:
ధర్మాలు
- రంగులేని వాయువు, అత్యంత విషపూరితమైనది.
- నీటిలో కొద్దిగా కరుగుతుంది.
- బలహీనమైన క్షారం; ఆమ్లాలతో చర్య జరిపి ఫాస్ఫోనియం సమ్మేళనాలను (ఉదాహరణకు, PH₄I) ఏర్పరుస్తుంది.
PH₃ (g) + HI (g) → PH₄I (s) - గాలిలో మండి మెటాఫాస్ఫోరిక్ ఆమ్లాన్ని ఇస్తుంది.
2PH₃ (g) + 4O₂ (g) → P₂O₅ (s) + 3H₂O (l)(P₂O₅ తరువాత నీటితో చర్య జరిపి HPO₃ను ఏర్పరుస్తుంది)2PH₃ (g) + 4O₂ (g) → 2HPO₃ (aq) + 2H₂O (l)(మరింత కచ్చితంగా,2PH₃ + 4O₂ → P₂O₅ + 3H₂O. P₂O₅ + H₂O → 2HPO₃) లేదా సరళమైన దహనం:2PH₃ (g) + 3O₂ (g) → P₂O₃ (s) + 3H₂O (l)(పరిమిత ఆక్సిజన్ ఉంటే)
ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్లోరైడ్ (PCl₅)
ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్లోరైడ్ లేత పసుపు రంగులో ఉండే, డెలిక్వెసెంట్ (తేమను పీల్చుకునే) ఘనపదార్థం, ఇది సాధారణంగా కర్బన రసాయన శాస్త్రంలో క్లోరినేటింగ్ కారకంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
రసాయన ఫార్ములా
PCl₅
తయారీ ప్రక్రియ
-
తెల్ల ఫాస్ఫరస్ (P₄) మరియు అధిక క్లోరిన్ (Cl₂) నుండి: తెల్ల ఫాస్ఫరస్ అధిక శుష్క క్లోరిన్ వాయువుతో చర్య జరిపినప్పుడు, ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్లోరైడ్ ఏర్పడుతుంది.
- సమీకరణం:
P₄ (s) + 10Cl₂ (g) → 4PCl₅ (s)
- సమీకరణం:
-
ఫాస్ఫరస్ ట్రైక్లోరైడ్ (PCl₃) మరియు క్లోరిన్ (Cl₂) నుండి: ఫాస్ఫరస్ ట్రైక్లోరైడ్ క్లోరిన్తో సులభంగా చర్య జరిపి ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్లోరైడ్ను ఏర్పరుస్తుంది.
- సమీకరణం:
PCl₃ (l) + Cl₂ (g) → PCl₅ (s)
- సమీకరణం:
ధర్మాలు
- లేత పసుపు నుండి పసుపు-తెలుపు స్ఫటికాకార ఘనపదార్థం.
- డెలిక్వెసెంట్ (గాలి నుండి తేమను పీల్చుకుంటుంది).
- వేడి చేసినప్పుడు ఉత్పతనం చెందుతుంది.
- PCl₃ మరియు Cl₂ గా ఉష్ణ విఘటనానికి గురవుతుంది.
పరీక్ష-సంబంధిత చర్యలు
-
జలవిశ్లేషణ (నీటితో చర్య): PCl₅ ఉష్ణోగ్రతను బట్టి నీటితో విభిన్నంగా చర్య జరుపుతుంది.
-
చల్లని నీరు (పాక్షిక జలవిశ్లేషణ):
PCl₅ (s) + H₂O (l) → POCl₃ (l) + 2HCl (g)(ఫాస్ఫోరిల్ క్లోరైడ్ లేదా ఫాస్ఫరస్ ఆక్సీక్లోరైడ్) -
వేడి నీరు (సంపూర్ణ జలవిశ్లేషణ):
PCl₅ (s) + 4H₂O (l) → H₃PO₄ (aq) + 5HCl (aq)(ఆర్థోఫాస్ఫోరిక్ ఆమ్లం)
-
-
కర్బన సమ్మేళనాలతో చర్య (క్లోరినేటింగ్ కారకంగా):
-
ఆల్కహాల్లతో (ఉదాహరణకు, ఇథనాల్):
C₂H₅OH (l) + PCl₅ (s) → C₂H₅Cl (l) + POCl₃ (l) + HCl (g)(క్లోరోఈథేన్) -
కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లాలతో (ఉదాహరణకు, ఎసిటిక్ ఆమ్లం):
CH₃COOH (l) + PCl₅ (s) → CH₃COCl (l) + POCl₃ (l) + HCl (g)(ఎసిటైల్ క్లోరైడ్)
-
-
ఉష్ణ విఘటనము: వేడి చేసినప్పుడు, PCl₅ ఫాస్ఫరస్ ట్రైక్లోరైడ్ మరియు క్లోరిన్ వాయువుగా విఘటనం చెందుతుంది. ఈ చర్య తిరోగమన చర్య.
- సమీకరణం:
PCl₅ (s) ⇌ PCl₃ (l) + Cl₂ (g)
- సమీకరణం:
ఫాస్ఫరస్ యొక్క ఆక్సోయాసిడ్లు
ఫాస్ఫరస్ అనేక ఆక్సోయాసిడ్లను ఏర్పరుస్తుంది, ఇక్కడ ఫాస్ఫరస్ ఆక్సిజన్ పరమాణువులతో కేంద్రీయంగా బంధించబడి ఉంటుంది, వాటిలో కొన్ని ప్రోటానీకరణం చెంది ఉండవచ్చు (–OH సమూహాలు). ముఖ్య లక్షణాలు P యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి, P–OH బంధాల సంఖ్య (క్షారతను నిర్ణయిస్తుంది) మరియు P=O మరియు P–H బంధాల ఉనికి.
ఆర్థోఫాస్ఫోరిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄)
- రసాయన ఫార్ములా: H₃PO₄
- P యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి: +5
- క్షారత: ట్రైబాసిక్ (మూడు P–OH బంధాలను కలిగి ఉంటుంది)
- నిర్మాణం: ఒక P=O మరియు మూడు P–OH బంధాలతో టెట్రాహెడ్రల్ ఫాస్ఫరస్.
O || HO—P—OH | OH - తయారీ: ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్సైడ్ (P₄O₁₀)ను వేడి నీటితో వేడి చేయడం ద్వారా:
P₄O₁₀ (s) + 6H₂O (l) → 4H₃PO₄ (aq)ఫాస్ఫేట్ రాక్ను సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపి వాణిజ్యపరంగా కూడా తయారు చేస్తారు.
ఫాస్ఫరస్ ఆమ్లం (H₃PO₃)
- రసాయన ఫార్ములా: H₃PO₃
- P యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి: +3
- క్షారత: డైబాసిక్ (రెండు P–OH బంధాలను మరియు ఒక P–H బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది)
- నిర్మాణం: ఒక P=O, రెండు P–OH బంధాలు మరియు ఒక P–H బంధంతో టెట్రాహెడ్రల్ ఫాస్ఫరస్. P–H బంధం దాని క్షయకరణ ధర్మాలకు కారణం.
O || HO—P—H | OH - తయారీ: ఫాస్ఫరస్ ట్రైఆక్సైడ్ (P₄O₆)ను చల్లని నీటిలో కరిగించడం ద్వారా లేదా ఫాస్ఫరస్ ట్రైక్లోరైడ్ (PCl₃) జలవిశ్లేషణ ద్వారా.
PCl₃ (l) + 3H₂O (l) → H₃PO₃ (aq) + 3HCl (aq)
ముఖ్యమైన ఫాస్ఫరస్ సమ్మేళనాల తులనాత్మక ధర్మాలు
| ధర్మం | ఫాస్ఫీన్ (PH₃) | ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్లోరైడ్ (PCl₅) | ఆర్థోఫాస్ఫోరిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄) | ఫాస్ఫరస్ ఆమ్లం (H₃PO₃) |
|---|---|---|---|---|
| ఫార్ములా | PH₃ | PCl₅ | H₃PO₄ | H₃PO₃ |
| భౌతిక స్థితి | రంగులేని వాయువు | లేత పసుపు ఘనపదార్థం | రంగులేని జిగట ద్రవం | రంగులేని స్ఫటికాకార ఘనపదార్థం |
| వాసన | కుళ్ళిన చేపల వాసన | ఘాటైన, చిరాకు కలిగించే | వాసన లేనిది | వెల్లుల్లి వాసన (శుద్ధమైనది), వాసన లేనిది (ద్రావణం) |
| స్వభావం | బలహీనమైన క్షారం | లూయిస్ ఆమ్లం, క్లోరినేటింగ్ కారకం | బలమైన ఆమ్లం (ట్రైబాసిక్) | మధ్యస్థ బలమైన ఆమ్లం (డైబాసిక్), క్షయకరణి |
| P యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి | -3 | +5 | +5 | +3 |
| P యొక్క సంకరీకరణం | sp³ | sp³d (వాయువు/ద్రవం), sp³d² & sp³ (ఘన అయాన్: [PCl₄]⁺[PCl₆]⁻) | sp³ | sp³ |
| ముఖ్య బంధాలు | 3 P–H | 5 P–Cl | 1 P=O, 3 P–OH | 1 P=O, 2 P–OH, 1 P–H |
| చర్యాశీలత | స్వయంగా మండుతుంది (అశుద్ధమైనది), PH₄⁺ను ఏర్పరుస్తుంది | జలవిశ్లేషణ చెందుతుంది, క్లోరినేటింగ్ కారకం, ఉష్ణ విఘటనము | ఫాస్ఫేట్ ఎస్టర్లు మరియు లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది | క్షయకరణి, ఫాస్ఫైట్ లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది |