p区元素(二):第15、16族

/ FOS-feen /

膦,PH3,是氨的磷表亲。如果沿第 15 族往下走一步——从氮到磷——再去要它最简单的氢化物,得到的就是这种无色、剧毒的气体,传统上说它有股烂鱼或大蒜味(纯气体几乎无味;气味来自杂质)。它正是那个让你能并排比较「从第一周期元素走到下面那个元素时会变什么」的分子。

PH3 与氨有着相同的基本形状——三角锥,三根 P-H 键加一对孤对电子——但其间的差别很说明问题。H-P-H 键角只有约 94 度,远小于氨约 107 度,因为更大的磷原子用的轨道更接近纯 p 性质、几乎不杂化,于是键近乎直角排布。膦的碱性远弱于氨:它的孤对电子处在更大、更弥散的轨道里,握得没那么紧,也没那么乐意献给质子,所以 PH3 在水中几乎没有碱性。它也容易得多被氧化——纯膦在空气中就能点燃,含杂质的样品常因含微量联膦(P2H4)而自燃。

膦在化学的几个真实角落里都很重要。它(常由磷化铝或磷化锌原位生成)被用作熏蒸剂,杀灭储粮中的昆虫和鼠类。它本身作为配体的重要性一般,但它的有机衍生物——叔膦,如三苯基膦 PPh3——是整个有机金属化学和催化化学中最重要的配体之一,那里一个软的、可调的磷给体能与软过渡金属漂亮地结合。膦还展现了第 15 族反复出现的主题:沿族往下,氢化物碱性变弱、变得不那么稳定,中心原子也越来越不愿形成强的多重键。

沼泽和墓地上空那种诡异的「鬼火」,常被归因于微量膦和联膦渗出后在空气中自燃。

一个古老的民间谜团,有着一个说得通的第 15 族解释。

与氨相比,膦的碱性弱得多、还原性强得多,而且基本不形成氢键——这就是为什么 PH3 虽然更重,沸点却远低于 NH3。

又称
PH3phosphorus trihydride磷化氢磷化氫