Электроны атома фосфора находящегося в основном состоянии расположены на орбиталях так

Строение атома фосфора

Общие сведения о строении атома фосфора

Относится к элементам p-семейства. Неметалл. Обозначение – P. Порядковый номер – 15. Относительная атомная масса – 30,974 а.е.м.

Электронное строение атома фосфора

Атом фосфора состоит из положительно заряженного ядра (+15), внутри которого есть 15 протонов и 16 нейтронов, а вокруг, по трем орбитам движутся 15 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома фосфора.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

Внешний энергетический уровень атома фосфора содержит 5 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Каждый валентный электрон атома фосфора можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m_l (магнитное) и s (спиновое):

Наличие трех неспаренных электронов свидетельствует о том, что степень окисления фосфора равна +3. Так как на третьем уровне есть вакантные орбитали 3d-подуровня, то для атома фосфора характерно наличие возбужденного состояния:

Именно поэтому для фосфора также характерна степень окисления +5.

Примеры решения задач

Атом титана имеет порядковый номер 22, следовательно, количество протонов в ядре равно 22 (Z=22). Тогда число нейтронов в ядре атома титана определим по формуле:

A₁ = Z +n = 10 + 10 = 20 а.е.м.

Относительную атомную массу второго изотопа обозначим через A₂.

Средняя относительная атомная масса элемента определяется суммой масс его изотопов с учетом их количества. Составим уравнение:

В ядре атома второго изотопа 10 протонов, следовательно, число, нейтронов будет равно n= A- Z =.22 — 10= 12. По условию задачи в ядре атома первого изотопа было 10 нейтронов. Значит, ядро атома второго изотопа содержит на два нейтрона больше, чем ядро первого изотопа.

Источник

Валентные электроны атома фосфора находятся на орбиталях

Кто знает, валентные электроны атома фосфора находятся на орбиталях 3s, 3p или 3d? Как это узнать? Назовите формулу линейных полифосфорных кислот. Как называется простейшая из них. Расскажите о её свойствах.

Химический элемент фосфор находится в VA группе в третьем периоде Периодической таблицы. Это означает, что его ядро окружено тремя оболочками. Электронная конфигурация атома фосфора в основном состоянии имеет вид:

Валентными электронами называют те, которые находятся на внешней оболочке, это значит, что валентные электроны атома фосфора находятся на орбиталях 3s и 3p.
При повышении концентрации в системе или при нагревании ортофосфорной кислоты тетраэдрические ионы конденсируются — соединяются общими вершинами, образуя полифосфорные кислоты линейного или циклического строения.
Общая формула линейных полифосфорных кислот , где . Первый простейший представитель — пирофосфорная кислота — состоит из двух тетраэдров , соединенных общей вершиной. Она может быть получена дегидратацией при .
В разбавленных растворах пирофосфорная кислота оказывается более сильной, чем , а связи кинетически устойчивы по отношению к гидролитическому распаду. Поскольку значения первой и второй констант диссоциации пирофосфорной кислоты близки, она образует три ряда солей: средние и кислые , .
При нагревании происходит дальнейшая конденсация. В конце концов по мере увеличения длины цепей отношение достигает 3, и образуется полиметафосфорная кислота, представляющая собой линейный полимер . Ее отличают от других фосфорных кислот благодаря способности свертывать белок.
Метафосфаты устойчивы в водных растворах, но могут быть превращены в ортофосфаты при нагревании с оксидами или карбонатами:

Источник

Фосфор: просто и понятно о физических и химических свойствах, применении, влиянии на организм

Что такое фосфор — это металл или неметалл

Фосфор — элемент, расположенный в главной подгруппе V группы (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, является неметаллом, относится к группе пниктогенов.

Химический символ элемента — Р. В состав атома фосфора входит ядро с положительным зарядом (+15) и 15 электронов, распределенных по трем энергетическим уровням (по причине расположения элемента в третьем периоде). На первом уровне содержится 2 электрона, на втором — 8, на третьем (внешнем) — 5:

Ядро атома фосфора-31 включает в себя:

Фосфор относится к элементам p-семейства. Радиус атома фосфора (вычисленный) равен 114 пм. Атомная масса атома фосфора составляет 30,973762(2) а. е. м.

Электронная конфигурация атома фосфора в основном состоянии:

Внешний энергетический уровень атома фосфора содержит 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Таким образом, атом фосфора обладает способностью к образованию 3 химических связей по обменному механизму, что соответствует валентности, равной III. В отличие от азота атом фосфора, имея вакантную 3d орбиталь, способен при переходе в возбужденное энергетическое состояние расспаривать 3s-электроны, один из которых переходи на 3d-орбиталь. Таким образом расширяются валентные возможности атома фосфора и он становится способным проявлять в соединениях валентность, равную V.

Электронная конфигурация фосфора в возбужденном состоянии:

По этой причине, высшая валентность фосфора в соединениях равна V, что отличает его от азота, у которого высшая валентность равна IV.

Внешний слой атома фосфора включает в себя пять валентных электронов. Для того чтобы его завершить, необходимо еще три электрона. По этой причине в соединениях с металлами и водородом фосфор проявляет степень окисления –3, а при взаимодействии с более электроотрицательными элементами, в том числе, кислородом, фтором и другими, — положительные степени окисления +3 или +5. Атом фосфора обладает большим числом электронных слоев, чем атом азота. В связи с этим, электроотрицательность, окислительные и неметаллические свойства фосфора выражены в меньшей степени.

Электронная схема фосфора

P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
Короткая запись:
P: [Ne]3s2 3p3

Порядок заполнения оболочек атома фосфора (P) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Фосфор имеет 15 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

3 электрона на 3p-подуровне

Химические свойства

Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность резко снижается. Белый фосфор на воздухе светится в темноте, свечение обусловлено окислением паров фосфора до низших оксидов.

В жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800 °С фосфор состоит из молекул Р4. При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: Р4 = 2Р2. При температуре выше 2000 °С молекулы распадаются на атомы.

Взаимодействие с водой

Взаимодействует с водой, при этом диспропорционирует:

Взаимодействие с простыми веществами

Фосфор легко окисляется кислородом:

Взаимодействует со многими простыми веществами — галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства:

с металлами — окислитель, образует фосфиды:

с неметаллами — восстановитель:

Не взаимодействует с водородом.

Взаимодействие со щелочами

В растворах щелочей диспропорционирование происходит в большей степени:

Восстановительные свойства

Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:

Реакция окисления также происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:

Физические свойства

Как и азот, фосфор способен образовывать двухатомные молекулы Р2.. Однако подобные молекулы фосфора могут быть устойчивыми лишь при очень высокой температуре – около 1000 С. В обычных же условиях атомы фосфора соединяются в молекулы других составов. Например, белый фосфор состоит из четырехатомных молекул Р4. Между собой атомы белого фосфора соединены в виде простейшего многогранника тетраэдра.

Сам белый фосфор являет собой практически бесцветное твердокристаллическое вещество, моментально окисляемое кислородом воздуха, при этом во время окисления фосфора идет дым, а в воздухе появляется явный чесночный запах. Своим внешним видом белый фосфор похож на воск, такой же мягкий и легкоплавкий, при этом светится в темноте и является чрезвычайно опасным, так как очень ядовит и огнеопасен.

Помимо белого фосфора физики также различают красный фосфор, черный фосфор, желтый фосфор и металлический фосфор, каждый из них имеет свои особенные физические свойства.

Так если белый фосфор нагревать до температуры 300 С без доступа воздуха и в присутствии катализаторов (ими может быть йод или натрий), то он превратится в красный фосфор. В отличие от белого фосфора его красный собрат не светится в темноте и не является ядовитым и опасным, к слову именно его используют при производстве спичек.

Красный фосфор это аморфное вещество, состоящее из полимерных молекул Px, он нерастворим в воде и других органических растворителях, а при нагревании без доступа воздуха не возгорается.

Если белый фосфор поместить под очень большое давление (в сотни атмосфер) то из него получится черный фосфор, который своими свойствами напоминает металл: он блестит и проводит электрический ток. Если еще больше увеличить давление, то черный фосфор превратится в металлический, его кристаллическая решетка будет такой же плотной как у металлов. Металлический фосфор очень хорошо проводит электрический ток.

Так выглядят разные виды фосфора.

Хотя фосфор и является одним из самых распространенных химических элементов на нашей планете, в чистом виде в природных условиях его не бывает, добыть чистый фосфор возможно лишь в химической лаборатории. Однако фосфор входит в состав многих важных химических и биологических соединений: фосфолипидов, фосфидов (соединения фосфора и металлов), фосфинов (соединений водорода с фосфором), фосфорной кислоты и так далее.

Применение

Научившись добывать фосфор в чистом виде человек нашел ему самое разнообразное применение, причем не только созидательное, но порой и очень разрушительное. Так еще во время первой мировой войны немецкими химиками был использован желтый фосфор в качестве начинки зажигательных боеприпасов и отравляющих газов.

Впоследствии применение таких газов на поле боя было запрещено Женевской конвенцией. Увы, такая наша глупая человеческая природа – использовать научные открытия в разрушительных целях, как впрочем, и открытие энергии расщепления атома было применено для создания атомной бомбы, и лишь потом для атомной энергетики.

Но вернемся к фосфору, в мирных целях этот химический элемент активно используется в сельском хозяйстве для создания эффективных удобрений для растений. Фосфор входит в состав некоторых лекарственных препаратов, к примеру, в антибиотик фосфомицин, в состав моющих средств, наконец, из безопасного красного фосфора делают спички.

Фосфор имеет свое применение и в металлургии, в качестве сверхпрочных и антикоррозийных покрытий (черный и металлический фосфор). А многие фосфиды (соединения фосфора и металлов) обладают отличными полупроводниковыми свойствами и активно задействуются в микроэлектронике.

Получение

Для получения белого фосфора в чистом виде химики прокалывают природные фосфаты вместе с коксом и песком в электрической печи. Впрочем, вместо фосфатов можно использовать и другие неорганические соединения фосфора, например, метафосфорную кислоту. Красный и черный фосфор получают уже из белого фосфора путем разных манипуляций над последним (нагревание, увеличение давления).

Соединения фосфора, биологическая роль

Типичные соединения фосфора можно представить в виде таблицы:

Соединения фосфора являются неотъемлемым компонентом растительных и животных организмов. Растения формируют запасы данного вещества в семенах и плодах. В организме человека и животных фосфор содержится в тканях скелета, мышц и нервной системы. По усредненным показателям человеческое тело содержит примерно 1,5 кг фосфора:

У людей во взрослом возрасте около 86% фосфора находится в минеральной части костей и зубов. Оставшийся объем вещества распределен по мышцам, органам, жидкостям организма. Большой концентрацией фосфора обладают ткани нервных клеток и мозга.

Биологическое значение фосфора:

В качестве суточной нормы фосфора для взрослого человека определено количество в 1600 мг. У беременных женщин максимальная потребность в данном элементе увеличивается до 3000 мг. Кормящим матерям необходимо 3800 мг фосфора в сутки. Получить дневную норму вещества человек во взрослом возрасте может, употребляя 130 г сыра, 12 яичных желтков, 6 столовых ложек тыквенных семечек, 500 г мяса или рыбы, либо 400 г овсяных хлопьев. Фосфор усваивается в костях, спустя 4 — 6 часов после попадания в организм с пищей.

Продукты, содержащие фосфор

К счастью фосфор содержится во многих доступных продуктах питания: орехах, морепродуктах (особенно в рыбе), в сыре, капусте, моркови, чесноке, куриных яйцах (особенно в желтке). Особенно много фосфора имеется в яблоках, грецких орехах, говяжьей печени, гречке и икре рыб семейства осетровых.

Теперь вы знаете, какие продукты могут увеличить содержание фосфора в вашем организме и организме ваших детей.

Суточная потребность в фосфоре

Для нормального функционирования организм взрослого человека должен получать 1,0-2,0 г фосфора в сутки. Для детей и подростков норма составляет 1,5-2,5 г, для беременных и кормящих женщин возрастает до 3,0-3,8 г (calorizator). Суточная потребность в фосфоре увеличивается во время регулярных спортивных тренировок и при физических нагрузках.

Источник

Строение атома фосфора

Всего получено оценок: 293.

Всего получено оценок: 293.

Фосфор (Р) – типичный неметалл с относительной атомной массой 31. Строение атома фосфора определяет его активность. Фосфор легко вступает в реакции с другими веществами и элементами.

Строение

Строение атома элемента фосфора отражено в периодической таблице Менделеева. Фосфор расположен под 15 номером в пятой группе, третьем периоде. Следовательно, атом фосфора состоит из положительно заряженного ядра (+15) и трёх электронных оболочек, на которых находится 15 электронов.

Рис. 1. Положение в таблице Менделеева.

Графически расположение строение атома выглядит следующим образом:

Фосфор относится к р-элементам. На внешнем энергетическом уровне в возбуждённом состоянии располагается пять электронов, которые определяют валентность элемента. В обычном состоянии внешний уровень остаётся незавершённым. Три неспаренных электрона указывают на степень окисления (+3) и третью валентность. Фосфор легко переходит из обычного в возбуждённое состояние.

Ядро состоит из 15 протонов и 16 нейронов. Чтобы посчитать количество нейронов, необходимо вычесть из относительной атомной массы порядковый номер элемента – 31-15=16.

Аллотропия

Фосфор имеет несколько аллотропических модификаций, отличающихся строением кристаллической решётки:

Белый фосфор – наиболее активная модификация элемента, которая быстро окисляется на воздухе, поэтому белый фосфор хранят под водой.

Свойства

Фосфор реагирует c простыми веществами – металлами и неметаллами, проявляя окислительно-восстановительные свойства. Основные реакции с фосфором описаны в таблице.

Источник

Электронная конфигурация фосфора

Задание по теме фосфор. Подскажите, электронная конфигурация фосфора каким образом. Кроме этого надо указать число электронов на внешнем энергетическом уровне. Есть ли среди них неспаренные?

Фосфор – неметалл, расположен в VA группе в третьем периоде Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Относится к химическим элементам р— семейства. Для фосфора характерно явление аллотропии, т.е. существование в природе виде нескольких простых веществ – аллотропных видоизменений: белый, красный и черный фосфор. Иногда говорят о желтом и металлическом фосфоре. Данные модификации отличаются не только по внешнему виду, физическим свойствам, но и химической активности.
Обозначение фосфора в Периодической таблице Д.И. Менделеева – P. Порядковый номер – 15, значит заряд ядра атома равен (+15). В ядре атома фосфора содержится 15 протонов и 16 нейтронов (массовое число равно 31). В атоме фосфора есть три энергетических уровня, на которых находятся 15 электронов. Электронная конфигурация основного состояния имеет вид:

.

Электронно-графическая схема выглядит следующим образом:

На внешнем энергетическом уровне находится 5 электронов, из которых три неспаренных. Однако, из-за наличия незаполненных орбиталей 3d-валентного уровня, при сильном возбуждении электроны 3s-подуровня могут распариваться и один из них способен занимать вакантную орбиталь 3d-подуровня. Т.е. число валентных электронов в атоме фосфора в возбужденном состоянии равно пяти.
Проявляет валентности равные III и V.

Источник