Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность фосфора (P) равна (2,19), это умеренное значение для неметаллов 3-го периода.
Которое определяет его способность прочно удерживать собственные валентные электроны и притягивать общие электронные пары при взаимодействии с металлами и менее электроотрицательными неметаллами.
Фосфор — элемент 15-й (VA) группы, занимающий место в 3-м периоде между кремнием и серой.
Если представить эту характеристику как «силу притяжения» чужих электронов, то у атома фосфора эта способность выражена намного сильнее, чем у металлов, но уступает более активным галогенам и кислороду.
Его валентные электроны удерживаются ядром достаточно прочно, что позволяет фосфору проявлять в химических реакциях как окислительные, так и восстановительные свойства.
Наличие пяти валентных электронов (3s23p3) влечёт три основных химических следствия:
- Характерные степени окисления от −3 (в фосфидах) до +3 и +5 (в оксидах и кислотах).
- Преимущественное образование полярных ковалентных связей с неметаллами.
- Способность формировать несколько аллотропных модификаций (белый, красный, чёрный фосфор).

Содержание страницы
- 1. Как определяют электроотрицательность: основные шкалы
- 1.1. Шкала Полинга
- 1.2. Шкала Малликена
- 1.3. Шкала Олреда–Рохова
- 1.4. Шкала Аллена
- 2. Почему у фосфора умеренно высокая электроотрицательность
- 3. Как свойства фосфора влияют на тип химической связи
- 4. Сравнение фосфора с другими элементами VA группы
- 5. Положение в периодической системе и электронная структура
- 6. Физические и энергетические характеристики
- 7. Степень окисления фосфора: роль электронной структуры
- 8. Валентность фосфора: особенности элемента
- 9. Как электронная конфигурация фосфора объясняет его свойства
- 10. Химическая активность и применение
- 11. Особенности, отличающие фосфор от соседних неметаллов
- 12. Вывод
- 13. Проверка знаний
- 14. Часто задаваемые вопросы
Как определяют электроотрицательность: основные шкалы
Электроотрицательность (ЭО) — условная величина, отражающая способность атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары.
Для неметаллов различие между значениями в разных шкалах отражает степень проявления их окислительных и восстановительных функций.
| Шкала | Что измеряется | Значение для P |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 2,19 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,84 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 2,06 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 2,253 |
Шкала Полинга
Шкала Полинга является наиболее распространенной и традиционно применяется в школьных и университетских программах.
Значение для фосфора составляет (2,19). Оно наглядно показывает, что фосфор относится к неметаллам средней активности.
Интересно, что электроотрицательность фосфора по Полингу практически равна электроотрицательности водорода (2,20), из-за чего связь P–H в фосфине (PH3) является практически неполярной.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Шкала Малликена
Шкала Малликена основана на энергетических характеристиках изолированного атома:
Первая энергия ионизации I = 1011,8 кДж/моль — энергия, необходимая для отрыва первого валентного 3p-электрона.
Сродство к электрону E = 72,0 кДж/моль — энергия, выделяющаяся при присоединении электрона.
Формула: χ = ½ (I + E). В пересчете на относительные единицы шкала Малликена дает значение около (1,84), отражающее достаточную удерживающую способность ядра.
Шкала Олреда–Рохова
Олред и Рохов рассчитывают ЭО исходя из кулоновской силы притяжения внешних электронов к ядру:

где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
Из-за компактного атомного радиуса (106 пм) и выросшего заряда ядра (+15) расчетное значение составляет (2,06).
Шкала Аллена
Шкала Ларри Аллена рассчитывается через среднюю энергию валентных электронов:

где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество. Для фосфора с его пятью валентными (3s23p3) электронами шкала Аллена дает значение (2,253).
По шкале Аллена фосфор существенно сильнее удерживает валентные электроны, чем кремний и алюминий, что подтверждает его выраженную неметаллическую природу.
Почему у фосфора умеренно высокая электроотрицательность
Фосфор — элемент 15-й группы 3-го периода с атомным номером 15. Конфигурация — 1s22s22p63s23p3 (или [Ne]3s23p3).
Пять валентных электронов находятся на 3-м энергетическом уровне. Заряд ядра (+15) сжимает электронную оболочку сильнее, чем у кремния (+14) и алюминия (+13).
При этом атомный радиус фосфора меньше (около 106 пм), а эффективный заряд ядра выше.
Атому энергетически выгодно принимать три электрона до завершения 8-электронной оболочки при реакциях с металлами, а при взаимодействии с более электроотрицательными элементами (кислород, фтор, хлор) — отдавать или смещать общие электронные пары.
Сравнение с элементами 3-го периода:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| Si (кремний) | 1,90 | [Ne] 3s2 3p2 |
| P (фосфор) | 2,19 | [Ne] 3s2 3p3 |
| S (сера) | 2,58 | [Ne] 3s2 3p4 |
| Cl (хлор) | 3,16 | [Ne] 3s2 3p5 |
По мере движения слева направо по периоду от кремния к хлору ЭО закономерно возрастает из-за увеличения заряда ядра и уменьшения атомного радиуса.
Как свойства фосфора влияют на тип химической связи
Умеренное значение электроотрицательности фосфора определяет двойственный характер его химических соединений:
- Ионно-ковалентная связь: в фосфидах металлов (например, Ca3P2) разность электроотрицательностей велика, поэтому фосфор проявляет свойства окислителя и принимает электроны.
- Ковалентная полярная связь: в соединениях с кислородом (P2O5) и галогенами (PCl5) фосфор смещает электронные пары в сторону более электроотрицательного партнера.
- Кислотные оксиды и гидроксиды: оксиды фосфора (P2O3, P2O5) являются типично кислотными и образуют фосфорные кислоты (H3PO3, H3PO4).
Характерные особенности фосфора:
- Аллотропия фосфора: существует в нескольких формах (белый, красный, чёрный фосфор), различающихся строением кристаллической решетки и химической активностью.
- Склонность к распариванию электронов: наличие вакантных 3d-орбиталей позволяет фосфору расширять валентную оболочку до 10 электронов (например, в PCl5).
Сравнение фосфора с другими элементами VA группы
| Элемент | ЭО (Полинг) | Первая энергия ионизации, кДж/моль | Атомный радиус, пм |
|---|---|---|---|
| N (азот) | 3,04 | 1402,3 | 65 |
| P (фосфор) | 2,19 | 1011,8 | 106 |
| As (мышьяк) | 2,18 | 947,0 | 125 |
| Sb (сурьма) | 2,05 | 834,0 | 145 |
| Bi (висмут) | 2,02 | 703,0 | 160 |
При переходе сверху вниз по группе от азота к висмуту ЭО закономерно уменьшается из-за увеличения атомного радиуса и эффекта экранирования ядра внутренними слоями.
Положение в периодической системе и электронная структура
- Группа: 15-я (VA).
- Период: 3-й.
- Конфигурация: 1s22s22p63s23p3.
- Валентные электроны: 5 на внешнем уровне.
- Свойства: способность переходить в возбужденное состояние с распариванием 3s-электронов на свободные 3d-орбитали с образованием 5 ковалентных связей.
Физические и энергетические характеристики
- Суммарная энергия ионизации (1–5) — 10838 кДж/моль.
- Атомный радиус — около 106 пм.
- Окислительно-восстановительная способность — проявляет свойства окислителя с металлами и восстановителя с сильными неметаллами.
Степень окисления фосфора: роль электронной структуры
Значение ЭО по Полингу (2,19) определяет переменный характер химического поведения фосфора в реакциях.
Эта характеристика обуславливает ключевые свойства элемента:
- Низшая степень окисления (−3): атом принимает 3 электрона (в фосфидах Mg3P2, PH3).
- Высшая степень окисления (+5): атом смещает все 5 валентных электронов к более электроотрицательным элементам (P2O5, H3PO4).
- Промежуточные степени окисления (+3, +1, 0): проявляются в оксиде P2O3, фосфористой кислоте H3PO3 и простом веществе.
Причина широкого диапазона: наличие 5 валентных электронов и возможность как присоединения 3 электронов до октета, так и отдачи/смещения от 1 до 5 электронов.
Главное правило: при взаимодействии с металлами фосфор выступает окислителем (степень окисления −3), а с кислородом и галогенами — восстановителем (степени окисления +3, +5).
Валентность фосфора: особенности элемента
На внешнем уровне у атома фосфора в основном состоянии находится 3 неспаренных 3p-электрона и неподеленная пара 3s-электронов. Поэтому в основном состоянии фосфор проявляет валентность III.
Благодаря наличию свободных d-орбиталей на 3-м энергетическом уровне при переходе в возбужденное состояние один 3s-электрон переходит на 3d-орбиталь, что даёт 5 неспаренных электронов.
В этом состоянии валентность фосфора равна V.
Краткий итог: электронное строение 3s23p3 с учетом распаривания электронов на 3d-подуровень определяет характерные валентности фосфора, равные III и V.
Как электронная конфигурация фосфора объясняет его свойства
Электроотрицательность фосфора вытекает из строения его электронной оболочки.
Электронная формула фосфора: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
На внешнем энергетическом уровне находятся 5 валентных электронов.
Два ключевых фактора:
- Энергетическая выгода. Прием трёх электронов приводит к устойчивой конфигурации аргона [Ar], а отдаче/смещению 5 электронов способствует образованию прочных ковалентных связей.
- Доступность d-орбиталей. Наличие 3d-подуровня позволяет фосфору увеличивать координационное число и проявлять валентность V.
Значение электроотрицательности (2,19) — это прямое следствие формулы 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
Химическая активность и применение
Благодаря своей электронной структуре и значению ЭО фосфор широко используется:
- В производстве минеральных удобрений (фосфаты, суперфосфат).
- В спичечной промышленности (красный фосфор).
- В производстве органических фосфорсодержащих соединений, моющих средств и лекарственных препаратов.
Особенности, отличающие фосфор от соседних неметаллов
В отличие от азота и серы:
- фосфор обладает практически равной электроотрицательностью с водородом (2,19 против 2,20);
- образует стабильные аллотропные формы с различной химической активностью;
- легко образует соединения с расширенным октетом (PCl5, SF6 аналогии) за счет 3d-орбиталей.
Вывод
Электроотрицательность фосфора (по Полингу равна 2,19):
- Отражает умеренную способность ядра удерживать и притягивать валентные электроны.
- Обуславливает его (двойственную окислительно-восстановительную природу).
- Фиксирует его (характерные степени окисления (−3, +3, +5)).
- Объясняет образование (преимущественно ковалентных полярных связей).
Таким образом, фосфор выступает классическим примером неметалла средней активности с умеренной электроотрицательностью.
Проверка знаний
Показать ответы
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: электроотрицательность фосфора (2,19) выше, чем у кремния (1,90).
5 — неверно: в соединениях с металлами (фосфидах) фосфор проявляет отрицательную степень окисления −3.
Часто задаваемые вопросы
По шкале Полинга электроотрицательность фосфора равна 2,19.
Потому что электроотрицательности фосфора (2,19) и водорода (2,20) практически совпадают.
С галогенами фосфор образует ковалентные полярные связи (например, в PCl3 и PCl5).

Добавить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.