p區元素(二):第15、16族
膦
/ FOS-feen /
膦,PH3,是氨的磷表親。如果沿第 15 族往下走一步——從氮到磷——再去要它最簡單的氫化物,得到的就是這種無色、劇毒的氣體,傳統上說它有股爛魚或大蒜味(純氣體幾乎無味;氣味來自雜質)。它正是那個讓你能並排比較「從第一週期元素走到下面那個元素時會變什麼」的分子。
PH3 與氨有著相同的基本形狀——三角錐,三根 P-H 鍵加一對孤對電子——但其間的差別很說明問題。H-P-H 鍵角只有約 94 度,遠小於氨約 107 度,因為更大的磷原子用的軌域更接近純 p 性質、幾乎不雜化,於是鍵近乎直角排布。膦的鹼性遠弱於氨:它的孤對電子處在更大、更彌散的軌域裡,握得沒那麼緊,也沒那麼樂意獻給質子,所以 PH3 在水中幾乎沒有鹼性。它也容易得多被氧化——純膦在空氣中就能點燃,含雜質的樣品常因含微量聯膦(P2H4)而自燃。
膦在化學的幾個真實角落裡都很重要。它(常由磷化鋁或磷化鋅原位生成)被用作燻蒸劑,殺滅儲糧中的昆蟲和鼠類。它本身作為配體的重要性一般,但它的有機衍生物——叔膦,如三苯基膦 PPh3——是整個有機金屬化學和催化化學中最重要的配體之一,那裡一個軟的、可調的磷給體能與軟過渡金屬漂亮地結合。膦還展現了第 15 族反覆出現的主題:沿族往下,氫化物鹼性變弱、變得不那麼穩定,中心原子也越來越不願形成強的多重鍵。
沼澤和墓地上空那種詭異的「鬼火」,常被歸因於微量膦和聯膦滲出後在空氣中自燃。
一個古老的民間謎團,有著一個說得通的第 15 族解釋。
與氨相比,膦的鹼性弱得多、還原性強得多,而且基本不形成氫鍵——這就是為什麼 PH3 雖然更重,沸點卻遠低於 NH3。
又稱
另見