Фосфін

План:

1 Фізичні властивості
2 Отримання
3 Хімічні властивості
4 Токсичність
5 Цікаві відомості

Введення

Фосфін (фосфористий водень, гідрид фосфору, за номенклатурою IUPAC - фосфан РН ₃₎ - безбарвний, дуже отруйний, досить нестійкий газ зі специфічним запахом гнилої риби.

1. Фізичні властивості

Безбарвний газ. Погано розчиняється у воді, не реагує з нею. При низьких температурах утворює твердий клатрат 8РН ₃ 46Н ₂ О. Розчинний в бензолі, діетиловому ефірі, сероуглероде. При -133,8 C утворює кристали з гранецентрированной кубічної гратами.

Молекула фосфіну має форму піраміди тригональной c молекулярної симетрією C _3v (d _PH = 0.142 нм, HPH = 93.5 ^o). Дипольний момент становить 0,58 D, істотно нижче, ніж у аміаку. Водневий зв'язок між молекулами PH ₃ практично не проявляється і тому фосфін має нижчі температури плавлення і кипіння.

2. Отримання

Фосфін отримують при взаємодії білого фосфору з гарячою лугом, наприклад:

$~ \ Mathrm {8P + 3Ca (OH) _2 + 6H_2O \ \ xrightarrow {\ \} \ 2PH_3 \ uparrow + 3Ca (H_2PO_2) _2}$

Також його можна отримати впливом води або кислот на фосфіди :

$~ \ Mathrm {Ca_3P_2 + 6H_2O \ \ xrightarrow {\ \} \ 2PH_3 \ uparrow + 3Ca (OH) _2}$

$~ \ Mathrm {Mg_3P_2 + 6HCl \ \ xrightarrow {\ \} \ 2PH_3 \ uparrow + 3MgCl_2}$

Можливий синтез безпосередньо з елементів:

$~ \ Mathrm {2P + 3H_2 \ \ xrightarrow {300-360 \ ^ \ circ C, \ \ mathit {p}} \ 2PH_3}$

Хлористий водень при нагріванні взаємодіє з білим фосфором:

$~ \ Mathrm {4P + 6HCl \ \ xrightarrow {300 ^ \ circ C} \ 2PH_3 + 2PCl_3}$

Розкладання йодиду фосфония:

$~ \ Mathrm {PH_4I \ \ xrightarrow {> 80 ^ \ circ C} \ PH_3 + HI}$

$~ \ Mathrm {PH_4I + H_2O \ \ rightleftarrows \ PH_3 \ uparrow + H_3O ^ + + I ^ -}$

$~ \ Mathrm {PH_4I + NaOH \ \ rightleftarrows \ PH_3 \ uparrow + NaI + H_2O}$

Розкладання фосфонової кістоти:

$~ \ Mathrm {4H_2 (PHO_3) \ \ xrightarrow {170-200 ^ \ circ C} \ PH_3 \ uparrow + 3H_3PO_4}$

або її відновлення:

$~ \ Mathrm {H_2 (PHO_3) + 3H_2 \ \ xrightarrow {Zn, \ H_2SO_4} \ PH_3 \ uparrow + 3H_2O}$

3. Хімічні властивості

Фосфін сильно відрізняється від його аналога аміаку. Його хімічна активність вище, ніж в аміаку, він погано розчинний у воді, як підстава значно слабше аміаку. Останнє пояснюється тим, що зв'язки HP поляризовані слабо і активність неподіленої пари електронів у фосфору (3s ²⁾ нижче, ніж у азоту (2s ²⁾ в аміаку.

За відсутності кисню при нагріванні розкладається на елементи:

$~ \ Mathrm {2PH_3 \ \ xrightarrow {\ mathit {t}} \ 2P + 3H_2}$

на повітрі мимовільно запалюється (у присутності парів дифосфин або при температурі понад 100 C):

$~ \ Mathrm {PH_3 + 2O_2 \ \ xrightarrow {\ \} \ H_3PO_4}$

Виявляє сильні відновні властивості:

$~ \ Mathrm {PH_3 + 3H_2SO_4 \ \ xrightarrow {\ \} \ H_2 (PHO_2) + 3SO_2 \ uparrow + \ 3H_2O}$

$~ \ Mathrm {PH_3 + 8HNO_3 \ \ xrightarrow {\ \} \ H_3PO_4 + 8NO_2 \ uparrow + \ 4H_2O}$

$~ \ Mathrm {PH_3 + 2I_2 + 2H_2O \ \ xrightarrow {\ \} \ H (PH_2O_2) + 4HI}$

При взаємодії з сильними донорами протонів фосфін може давати солі фосфония, що містять іон PH ₄ ⁺ (аналогічно амонію). Солі фосфония, безбарвні кристалічні речовини, вкрай нестійкі, легко гідролізується.

$~ \ Mathrm {PH_3 + HCl \ \ xrightarrow {30 ^ \ circ C} \ PH_4Cl}$

$~ \ Mathrm {PH_3 + HI \ \ xrightarrow {\ \} \ PH_4I}$

Солі фосфіну, як і сам фосфін, є сильними восстановителями.

4. Токсичність

Фосфін сильно отруйний, діє на нервову систему, порушує обмін речовин. ГДК = 0,1 мг / м . Запах відчувається при концентрації 2-4 мг / м , тривале вдихання при концентрації 10 мг / м призводить до летального результату.

5. Цікаві відомості

У романах Енн Маккефрі (Пернскій цикл) фосфін використовувався для видобутку драконами вогню.