3Ca + 2Р = Ca3Р2;
3Mg + 2P = Mg3P2.
Соединения эти, устойчивые сами по себе, в присутствии кислот разлагаются:
Mg3P2 + 6HCl = 3MgCl2 + 2РН3.
Фосфор легко соединяется с кислородом, причем, как и в случае взаимодействия с хлором, процесс может идти двумя путями, в зависимости от количества кислорода, принимающего участие в реакции:
4Р + 5O2 = 2Р2O5;
4Р + 3O2 = 2Р2O3.
Вещества, образующиеся при этом, называются соответственно фосфорным и фосфористым ангидридами. Это очень гигроскопические белые вещества, легко вступающие в реакцию с водой с образованием кислот.
Можно сказать, что фосфор способен реагировать с большинством элементов периодической системы и со многими соединениями, например: серой, едкими щелочами, кислотами, некоторыми солями и т. п. О многообразии соединений фосфора можно судить хотя бы по тому, что были получены вещества, формулы которых можно написать так: POFClBr и PSFClBr.
Интересно отметить, что с углеродом фосфор непосредственно не соединяется. Однако этот «недостаток» он с лихвой покрывает тем, что образует многочисленные фосфорорганические соединения, которые получаются при взаимодействии различных производных фосфора с органическими соединениями. О некоторых из них, играющих исключительно важную роль в жизни животных и человека, мы еще будем говорить.
Сам фосфор, как обычно принято говорить — «элементарный», находит лишь ограниченное применение. Белый фосфор весьма ядовит, поэтому его используют для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Кстати, он применяется и в военном деле — как наполнитель специальных типов зажигательных бомб и дымообразующее вещество при постановке дымовых завес. Красный фосфор используют в производстве спичек. Но поистине громадное значение имеют соединения фосфора.
Мы уже говорили, что фосфор способен соединяться с кислородом с образованием различных окислов. А теперь посмотрим, что же представляют собой продукты их взаимодействия с водой. Лучше всего начать с фосфорного ангидрида — Р2O5. Оказывается, если он реагирует с водой, то при этом образуется не одна кислота, как это бывает у обычных ангидридов, а три (опять число три — три вида элементарного фосфора, теперь три кислоты):
Р2O5 + H2O = 2НРО3;
Р2O5 + 3H2O = 2Н3PO4;
Р2O5 + 2H2O = Н4Р2O7,
которые называются соответственно метафосфорной, ортофосфорной (или просто фосфорной) и пирофосфорной. Таким образом, в зависимости от количества молекул воды, вошедших в реакцию с одной молекулой фосфорного ангидрида, могут образоваться различные кислоты. Для того чтобы легче уяснить себе такое странное поведение фосфорного ангидрида, напишем структурные формулы этих веществ:
Похоже, что все они, как принято говорить, генетически связаны, то есть все их можно получить друг из друга. Например, ортофосфорную можно получить из метафосфорной кислоты простым присоединением воды:
А пирофосфорную можно получить из ортофосфорной при конденсации ее молекул:
Вообще говоря, это не только теоретические возможности. В самом деле, из метафосфорной кислоты при определенных условиях можно получить и орто- и пирофосфорную кислоты.
Все эти кислоты при обычных условиях — кристаллические вещества, все они бесцветны и очень сильно поглощают воду. (Правда, еще сильнее воду поглощает сам фосфорный ангидрид. Он способен отнимать ее у других кислот, например таких, как азотная кислота, и даже обугливать некоторые органические вещества, забирая у них воду.)
Наиболее важное практическое значение имеет ортофосфорная кислота, и не столько она сама, как ее соли, которые используются в качестве удобрений.
Кроме мета-, орто- и пирофосфорной кислот, фосфор способен образовывать еще много других, из которых, пожалуй, самой интересной является фосфористая. Получается она при взаимодействии фосфористого ангидрида с водой:
Р2O3 + 3H2O = 2Н3PO3.
Это тоже белое кристаллическое вещество, легко растворимое в воде.
Однако в отличие от кислот, которые фосфор образует в своей высшей степени окисления, как фосфористая кислота, так и ее соли сильно ядовиты. И еще одно интересное обстоятельство. Строение фосфористой кислоты можно изобразить в виде двух формул: