Haluros de fósforo: estructura, propiedades, usos, efectos

El fósforo es necesario para la vida, principalmente a través de los fosfatos, que son moléculas que contienen el ion fosfato. Los fosfatos se encuentran en el ADN, el ARN, el ATP y los fosfolípidos, que son moléculas complejas que requieren las células. El fosfato se encontró por primera vez en la orina humana, y la ceniza de los huesos fue una fuente temprana importante de fosfato. Las minas de fosfato contienen fósiles porque el fosfato se encuentra en depósitos fosilizados de restos de animales y excrementos. En algunos ambientes acuáticos, los niveles bajos de fosfato constituyen una limitación sustancial del crecimiento. La mayoría de los compuestos de fósforo recolectados se utilizan para crear fertilizantes.

Propiedades del fósforo

1. El fósforo es un no metal multivalente con un grupo nitrógeno. Se puede encontrar en la naturaleza en una variedad de formas alotrópicas y es esencial para que los organismos sobrevivan.
2. El fósforo se clasifica en tres tipos: fósforo blanco, rojo y negro; sin embargo, sus colores pueden variar significativamente.
3. La variación industrial es el fósforo blanco, que se enciende en la oscuridad, es espontáneamente combustible cuando se expone al aire y es una toxina fatal.
4. El fósforo rojo puede variar en color de naranja a púrpura debido a pequeños cambios en su estructura química.
5. La tercera forma, el fósforo negro, se crea a alta presión, se parece al grafito y puede conducir la electricidad como el grafito.

Estado de oxidación del fósforo

1. El fósforo, al igual que el nitrógeno, tiene estados de oxidación de +3 o 3, según la electronegatividad de los elementos con los que se mezcla.
2. La principal diferencia entre el nitrógeno y el fósforo es que este último tiene una electronegatividad sustancialmente más baja y átomos más grandes con orbitales d externos disponibles.
3. Debido a esto, las similitudes entre la química del nitrógeno y el fósforo son principalmente formales, ocultando las considerables diferencias subyacentes.
4. Los orbitales d externos del fósforo permiten la expansión del octeto, lo que da como resultado el estado +5, en el que se forman cinco enlaces covalentes genuinos en los compuestos, una condición que el nitrógeno no puede lograr.

Usos del fósforo

1. El fósforo ahora se utiliza ampliamente en cuatro formas: blanco, negro, rojo y violeta.
2. El fósforo se puede encontrar fácilmente en la tabla periódica en la posición quince, justo debajo del nitrógeno (N).
3. El fósforo se puede encontrar en una variedad de productos, incluidos los fuegos artificiales, los fertilizantes y el polvo para hornear.
4. El fósforo también se utiliza en la fabricación de acero.
5. Los fosfatos también se utilizan para fabricar porcelana fina y cristalería especial.

haluros de fósforo

Un haluro de fósforo es una sustancia química que se forma cuando el fósforo reacciona con el halógeno. Hay dos tipos de haluros de fósforo. PX ₃ y PX ₅ son los números de modelo. En este caso, X representa un halógeno. El flúor, el cloro, el bromo o el yodo son todas posibilidades. Sin embargo, el haluro de fósforo más frecuente es el cloruro. Estos cloruros son a menudo de carácter covalente.

tricloruro de fósforo

Este fluido es resbaladizo y suave. Es de naturaleza extremadamente letal. Este compuesto tiene la forma de una pirámide triangular. El átomo de fósforo muestra hibridación sp ^{3 .} El fósforo tiene orbitales sp ^{3 , como se muestra en el diagrama de arriba.} Solo contiene un electrón, que transfiere a un electrón orbital de tres átomos de cloro. El cuarto orbital sp ^{3 está completamente lleno.} Son solo ellos dos. Como resultado, no puede hacer un vínculo. Sin embargo, rechaza bonos alternativos. Esto da como resultado un estado de forma piramidal trigonal.

Preparación

• El tricloruro de fósforo se produce al pasar fósforo blanco sobrecalentado con cloro seco. La siguiente es la reacción que se produce:

_P4 + 6Cl2 → _{4PCl3 _}

• Este producto químico se puede sintetizar alternativamente haciendo reaccionar el cloruro de tionilo con fósforo blanco.

P _{+ 8SOCl2} → 4PCl3 + _{4SO2 + 2S2Cl2} _

Propiedades químicas

• Cuando humedecemos el tricloruro de fósforo, se hidroliza.

PCl3 + 3H2O → _{H3PO3 +} 3HCl _{_ _}

• Se combina con compuestos naturales que contienen un grupo -OH, produciendo ‘cloro’ como subproducto.

3C ₂ H ₅ OH + PCl ₃ → 3C ₂ H ₅ Cl + H ₃ PO ₃

Usos del tricloruro de fósforo

1. Se emplea comúnmente como un reactivo clave en química orgánica para reemplazar el grupo hidroxilo con un átomo de cloro.
2. Se oxida con oxígeno para producir oxicloruro de fósforo.
3. Se utiliza en la fabricación de insecticidas de éster de fosfato.
4. Se utiliza para fabricar productos químicos clorados como el pentacloruro de fósforo, el cloruro de fosforilo, el cloruro de tiofosforilo y los pseudohalógenos.

Estructura

La partícula de fósforo en el centro de PCl ₃ se hibrida con sp ³ . Consta de tres conjuntos de enlaces y un par solitario de electrones. Como resultado, tiene una forma piramidal. Funciona como una base de Lewis porque puede transferir su único par de electrones a otras partículas o átomos deficientes en electrones.

Pentacloruro de fósforo

Tiene un color blanco amarillento. El pentacloruro de fósforo es un sólido sensible al agua. Los disolventes orgánicos como el tetracloruro de carbono, el benceno, el disulfuro de carbono y el éter dietílico lo disuelven. Tiene la forma de una bipirámide trigonal. Esta estructura se encuentra principalmente en las etapas vaporosa y fluida. Existe como un sólido iónico en forma sólida, [PCl ₄ ] ⁺ [PCl ₆ ] ^– . El catión, [PCl ₄ ] ⁺ , es tetraédrico en este caso, y el anión, [PCl ₆ ] ^–es octaédrico. La molécula debe tener tres enlaces P-Cl tropicales y dos enlaces P-Cl cruciales. Debido a la repulsión más fuerte en las posiciones centrales en comparación con las posiciones centrales, los dos enlaces axiales son más largos que los enlaces tropicales.

Preparación

• La reacción con un exceso de cloro seco se puede usar para hacer pentacloruro.

_P4 + 10Cl2 → _{4PCl5 _}

• También podemos hacerlo combinando SO ₂ Cl ₂ con fósforo.

P4 + 10SO2 _Cl2 → _{4PCl5 +} 10SO2 _{_ _}

Propiedades químicas

• El pentacloruro de fósforo se hidroliza a POCl ₃ en presencia de aire húmedo. Con el tiempo, esta molécula se degrada en ácido fosfórico.

PCl ₅ + H ₂ O → POCl ₃ + 2HCl

• Cuando lo calentamos, se sublima y se desintegra aún más en tricloruro de fósforo.
• Bajo la acción del calor, interactúa con metales finamente divididos para formar cloruros metálicos.

Usos del pentacloruro de fósforo

• Se utiliza para clorar el agua.
• Se utiliza en la industria farmacéutica para fabricar penicilina y cefalosporina.
• Se utiliza en la producción de cloruros de ácido.
• Se utiliza como catalizador en la producción de acetilcelulosa, así como catalizador en procesos de condensación y ciclación.

Estructura

En el pentacloruro de fósforo, el átomo de fósforo central sufre una hibridación sp ³ d. Como conjuntos de enlaces, los cinco electrones se unen en estos orbitales híbridos. La partícula tiene una forma molecular bipiramidal trigonal. Recibimos cinco electrones de igual tamaño y forma después de hibridar los cinco electrones. En el centro, tres de ellos forman un triángulo (tabique de 120°). Un vínculo está por encima de esos tres, y uno está por debajo de ellos. Sin embargo, tenga en cuenta que la geometría bipiramidal trigonal en el pentacloruro de fósforo solo es visible en sus estados fluido y vaporoso. Existe como sal en su estado sólido.

Efectos nocivos del pentacloruro de fósforo  

El pentacloruro de fósforo es una sustancia química reactiva. La exposición directa al pentacloruro de fósforo puede provocar fatiga, náuseas, dolor de cabeza, mareos y vómitos. Tiene el potencial de dañar el hígado y los riñones. El pentacloruro de fósforo debe identificarse como medida de precaución. Es una sustancia cristalina con un olor acre y un color que va del blanco al amarillo pálido. El pentacloruro de fósforo es un producto químico que se utiliza en la producción de varios productos químicos, la metalurgia del aluminio y el sector farmacéutico. Los siguientes son algunos de los riesgos graves para la salud que puede causar el pentacloruro de fósforo:

1. Las personas que entran en contacto con el pentacloruro de fósforo pueden tener irritación severa y ardor en la piel y los ojos, así como daño ocular permanente.
2. Respirar pentacloruro de fósforo puede causar molestias en la nariz y la garganta.
3. Puede causar irritación severa y daño a los pulmones si se inhala profundamente, resultando en tos y/o dificultad para respirar. Una mayor exposición al pentacloruro de fósforo también puede resultar en una emergencia médica. Esto puede resultar en edema pulmonar o acumulación de líquido en los pulmones, así como dificultad para respirar severa.
4. La exposición al pentacloruro de fósforo puede provocar tos, flema y bronquitis.

Problemas de muestra

Pregunta 1: ¿Cuáles son las principales fuentes de fósforo?

Responder:

El fósforo es abundante en las comidas proteicas como la leche y los derivados de la leche, así como en los sustitutos de la carne como los frijoles, las lentejas y las nueces. El fósforo se puede encontrar en los cereales, especialmente en los integrales. Las concentraciones de fósforo son más bajas en verduras y frutas.

Pregunta 2: ¿Qué hace que el fósforo sea único?

Responder:

El fósforo, a excepción del fósforo negro, es un mal conductor del calor y la electricidad. Todos los tipos de fósforo son estables a temperatura normal. El alótropo blanco (también conocido como fósforo amarillo) es similar a la cera, los alótropos rojo y púrpura son sólidos no cristalinos y el alótropo negro es grafito en mina de lápiz.

Pregunta 3: ¿Qué fósforo se usa en los fósforos? 

Responder:

Cuando enciende el fósforo, una pequeña cantidad de fósforo rojo en la superficie de encendido se convierte en fósforo blanco, que se enciende. El calor de esto enciende el clorato de potasio, lo que hace que la cabeza del fósforo estalle en llamas.

Pregunta 4: Mencione algunos de los usos comunes de los haluros de fósforo.

Responder: 

Las siguientes son algunas de las aplicaciones de los haluros de fósforo:

1. Como agente clorante, utilizamos haluros de fósforo. Se utiliza específicamente para limpiar cuerpos de agua.
2. También los usamos para hacer agentes de tratamiento de agua. Los utilizamos con demasiada frecuencia para crear insecticidas organofosforados.
3. También son un componente importante de los aditivos para lubricantes y pinturas. En estas sustancias, sirven como intermediario.
4. Los haluros de fósforo se utilizan en la producción de ácido de fósforo. Como intermediario, también los empleamos para hacer cloroanhídridos y filiales de ácido fosfórico.

Pregunta 5: ¿Cuál es la estructura del pentacloruro de fósforo?

Responder:

En el pentacloruro de fósforo, el átomo de fósforo central sufre una hibridación sp ³ d. Como conjuntos de enlaces, los cinco electrones se unen en estos orbitales híbridos. La partícula tiene una forma molecular bipiramidal trigonal. Recibimos cinco electrones de igual tamaño y forma después de hibridar los cinco electrones.