Phosphor ist ein ziemlich häufiges chemisches Element auf unserem Planeten. Sein Name bedeutet übersetzt „lichttragend“, denn in seiner reinen Form leuchtet es hell im Dunkeln. Dieses Element wurde ganz zufällig von dem Alchemisten Henning Brand entdeckt, als er versuchte, Gold aus Urin zu extrahieren. So wurde Phosphor das erste Element, das Alchemisten durch ihre Experimente extrahieren konnten.

Phosphor charakteristisch

Es ist chemisch sehr aktiv, daher kommt es in der Natur nur in Form von Mineralien vor - Verbindungen mit anderen Elementen, von denen es 190 Arten gibt. Die wichtigste Verbindung stellt Calciumphosphat dar. Inzwischen sind viele Arten von Apatit bekannt, von denen Fluorapatit die häufigste ist. Sedimentgesteine ​​- Phosphorite - bestehen aus Apatiten verschiedener Art.

Für lebende Organismen ist Phosphor sehr wichtig, da es in Form verschiedener Verbindungen sowohl Bestandteil pflanzlicher als auch tierischer Proteine ​​ist.

In Pflanzen findet sich dieses Element hauptsächlich in den Proteinen des Samens und in tierischen Organismen - in verschiedenen Proteinen des Blutes, der Milch, der Gehirnzellen und eine große Menge Phosphor in Form von Calciumphosphat in den Knochen Wirbeltiere.

Phosphor existiert in drei allotropen Modifikationen: weißer Phosphor, roter und schwarzer. Sehen wir sie uns genauer an.

Weißer Phosphor kann durch schnelles Abkühlen seines Dampfes erhalten werden. Dann entsteht eine feste kristalline Substanz, die in reiner Form absolut farblos und durchsichtig ist. Kommerziell erhältlicher weißer Phosphor hat normalerweise eine leicht gelbliche Farbe und ein sehr wachsartiges Aussehen. Bei Kälte wird dieser Stoff spröde, bei Temperaturen über 15 Grad wird er weich und lässt sich leicht mit einem Messer schneiden.

Weißer Phosphor löst sich nicht in Wasser, eignet sich aber gut für organische Lösungsmittel. An der Luft oxidiert es sehr schnell (beginnt zu brennen) und leuchtet gleichzeitig im Dunkeln. Eigentlich sind Ideen über einen Leuchtstoff und Kriminalgeschichten gerade mit weißem Phosphor verbunden. Es ist ein starkes Gift, das selbst in kleinen Dosen tödlich ist.

Roter Phosphor ist ein tiefroter Feststoff, der sich in seinen Eigenschaften von den oben beschriebenen unterscheidet. Es oxidiert sehr langsam an der Luft, leuchtet nicht im Dunkeln, leuchtet nur beim Erhitzen auf, löst sich nicht in organischen Lösungsmitteln und ist nicht giftig. Bei starker Erwärmung, bei der kein Luftzutritt besteht, verwandelt es sich, ohne zu schmelzen, in Dampf, aus dem beim Abkühlen weißer Phosphor gewonnen wird. Wenn beide Elemente verbrennen, entsteht Phosphoroxid, was das Vorhandensein des gleichen Elements in ihrer Zusammensetzung beweist. Mit anderen Worten, sie werden von einem Element - Phosphor - gebildet und sind seine allotropen Modifikationen.

Bei 200 Grad Celsius wird unter hohem Druck schwarzer Phosphor aus weißem gewonnen. Es hat eine Schichtstruktur, metallischen Glanz und sieht aus wie Graphit. Von allen festen Arten dieser Substanz ist sie am wenigsten aktiv.

PHOSPHOR, P (lat. Phosphorus * a. Phosphorus; n. Phosphor; f. Phosphor; and. fosforo), ist ein chemisches Element der Gruppe V des Periodensystems von Mendeleev, Ordnungszahl 15, Atommasse 30,97376. Natürlicher Phosphor wird durch ein stabiles Isotop 31 P dargestellt. Es sind sechs künstliche radioaktive Isotope von Phosphor mit den Massenzahlen 28–30 und 32–34 bekannt.

Die Methode zur Gewinnung von Phosphor war den arabischen Alchemisten möglicherweise bereits im 12. Jahrhundert bekannt, aber das allgemein akzeptierte Datum für die Entdeckung von Phosphor ist 1669, als H. Brand () eine Substanz erhielt, die im Dunkeln leuchtet und "Kälte" genannt wird Feuer". Die Existenz von Phosphor als chemisches Element wurde Anfang der 70er Jahre nachgewiesen. 18. Jahrhundert Der französische Chemiker A. Lavoisier.

Modifikationen und Eigenschaften

Elementarer Phosphor existiert in Form mehrerer allotroper Modifikationen - weiß, rot, schwarz. Weißer Phosphor ist eine wachsartige transparente Substanz mit charakteristischem Geruch, die durch die Kondensation von Phosphordampf entsteht. Bei Vorhandensein von Verunreinigungen - Spuren von rotem Phosphor, Arsen, Eisen usw. - färbt es sich gelb, daher wird handelsüblicher weißer Phosphor als gelb bezeichnet. Es gibt 2 Modifikationen des weißen Phosphors a-P hat ein kubisches Gitter der dichtesten Packung a = 0,185 nm; Dichte 1828 kg/m 3 ; Schmelzpunkt 44,2°C, Siedepunkt 277°C; Wärmeleitfähigkeit 0,56 W/(m.K); molare Wärmekapazität 23,82 J / (mol.K); Temperaturkoeffizient der linearen Ausdehnung 125,10 -6 K -1 ; in den elektrischen Eigenschaften ist weißer Phosphor in der Nähe von Dielektrika. Bei einer Temperatur von 77,8 ° C und einem Druck von 0,1 MPa verwandelt sich a-P in b-P (Rhombengitter, Dichte 1880 kg / m 3). Das mehrstündige Erhitzen von weißem Phosphor unter Luftabschluss auf 250-300°C führt zur Bildung einer roten Modifikation. Gewöhnlicher kommerzieller roter Phosphor ist praktisch amorph, kann sich jedoch bei längerem Erhitzen in eine der kristallinen Formen (triklin, kubisch) mit einer Dichte von 2000 bis 2400 kg / m 3 und einem Schmelzpunkt von 585-610 ° C verwandeln. Bei der Sublimation (Sublimation t 431 °C) verwandelt sich roter Phosphor in ein Gas, bei dessen Abkühlung hauptsächlich weißer Phosphor entsteht. Wenn weißer Phosphor unter einem Druck von 1,2–1,7 GPa auf 200–220 °C erhitzt wird, entsteht schwarzer Phosphor. Diese Art der Umwandlung kann auch bei Normaldruck (bei t 370 °C) unter Verwendung von als Katalysator sowie einer kleinen Menge schwarzen Phosphors zum Impfen durchgeführt werden. Schwarzer Phosphor ist eine kristalline Substanz mit Rautengitter (a=0,331, b=0,438 und c=1,05 nm), Dichte 2690 kg/m 3 , Schmelzpunkt 1000 °C; Aussehen ähnlich wie Graphit; Halbleiter, diamagnetisch. Beim Erhitzen auf eine Temperatur von 560-580°C und Sättigungsdampfdruck geht es in roten Phosphor über.

Chemischer Phosphor

Phosphoratome werden zu zweiatomigen (P 2) und vieratomigen (P 4) Polymermolekülen kombiniert. Am stabilsten unter normalen Bedingungen sind Moleküle, die lange Ketten miteinander verbundener P4-Tetraeder enthalten. In Verbindungen hat Phosphor eine Oxidationsstufe von +5, +3, -3. Wie Stickstoff in chemischen Verbindungen bildet es hauptsächlich eine kovalente Bindung. Phosphor ist ein reaktives Element. Seine weiße Modifikation ist am aktivsten, die sich bei einer Temperatur von etwa 40 ° C spontan entzündet, daher wird es unter einer Wasserschicht gelagert. Roter Phosphor entzündet sich bei Stoß oder Reibung. Schwarzer Phosphor ist inaktiv und entzündet sich kaum, wenn er gezündet wird. Die Oxidation von Phosphor wird üblicherweise von Chemilumineszenz begleitet. Bei der Verbrennung von Phosphor in Sauerstoffüberschuss entsteht P 2 O 5 , bei Unterschuss hauptsächlich P 2 O 3 . Phosphor bildet Säuren: ortho- (H 3 PO 4), Polyphosphorsäure (H n + 2 PO 3n + 1), Phosphor (H 3 PO 3), Phosphor (H 4 P 2 O 6), Phosphor (H 3 PO 2) sowie Persäuren: Perphosphorsäure (H 4 P 2 O 8) und Monoperphosphorsäure (H 3 PO 5).

Phosphor reagiert direkt mit allen Halogenen und setzt große Wärmemengen frei. Phosphorsulfide und -nitride sind bekannt. Bei einer Temperatur von 2000 °C reagiert Phosphor mit Kohlenstoff zu Carbid (PC 3); wenn Phosphor mit Metallen erhitzt wird - Phosphide. Weißer Phosphor und seine Verbindungen sind hochgiftig, MPC 0,03 mg/m 3 .

Phosphor in der Natur

Der durchschnittliche Phosphorgehalt in der Erdkruste (Clark) beträgt 9,3,10 -2 %, in ultrabasischen Gesteinen 1,7. 10 -2 %, basisch - 1.4.10 -2 %, sauer - 7.10 -2 %, sedimentär - 7.7.10 -2 %. Phosphor ist an magmatischen Prozessen beteiligt und wandert stark in die Biosphäre. Beide Prozesse sind mit ihren großen Ansammlungen verbunden, die industrielle Lagerstätten von Apatiten - Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl) und Phosphoriten - amorphem Ca 5 (PO 4) 3 (OH, CO 3) mit verschiedenen Verunreinigungen bilden. Phosphor ist ein äußerst wichtiges biogenes Element, das von vielen Organismen angereichert wird. Mit der biogenen Migration sind die Prozesse der Phosphorkonzentration in der Erdkruste verbunden. Über 180 phosphorhaltige Mineralien sind bekannt.

Erhalten und verwenden

Im industriellen Maßstab wird Phosphor aus natürlichen Phosphaten durch elektrothermische Reduktion mit Koks bei Temperaturen von 1400–1600 °C in Gegenwart von Kieselsäure (Quarzsand) extrahiert; gasförmiger Phosphor wird nach der Reinigung von Staub in Kondensationseinheiten geleitet, wo flüssiger technischer weißer Phosphor unter einer Wasserschicht gesammelt wird. Der Großteil des produzierten Phosphors wird zu Phosphorsäure- und Phosphatdüngemitteln und daraus gewonnenen technischen Salzen verarbeitet. Weit verbreitet sind Salze von Phosphorsäuren - in etwas geringerem Maße Phosphate - Phosphite und Hypophosphite. Weißer Phosphor wird zur Herstellung von Brand- und Nebelgeschossen verwendet; rot - in Streichholzproduktion.

Die erste Erwähnung von Phosphormunition geht auf den Beginn des 20. Jahrhunderts zurück - 1916 tauchten in England mit weißem Phosphor gefüllte Granaten auf. Während des Zweiten Weltkriegs wurde weißer Phosphor als eine der Substanzen zum Füllen von Brandbomben verwendet. In den letzten Jahren hat nur die amerikanische Armee aktiv Phosphorwaffen eingesetzt, insbesondere im Irak während der Bombardierung der Stadt Falludscha.

Unter Phosphormunition wird derzeit eine Art Brand- oder Nebelmunition verstanden, die mit weißem Phosphor ausgestattet ist. Es gibt verschiedene Arten solcher Waffen und Munition, darunter Luftbomben, Artilleriegeschosse, Raketen (Raketen), Mörser, Handgranaten.
Roher weißer Phosphor wird allgemein als "gelber Phosphor" bezeichnet. Es ist eine brennbare kristalline Substanz von hellgelber bis dunkelbrauner Farbe, die sich nicht in Wasser auflöst, aber leicht oxidiert und sich an der Luft selbst entzündet. Weißer Phosphor als chemische Verbindung ist sehr giftig (verursacht Schäden an Knochen, Knochenmark, Kiefernekrosen).

Eine Phosphorbombe verbreitet eine brennbare Substanz, deren Verbrennungstemperatur 1200 °C übersteigt. Es brennt mit einer blendenden, hellgrünen Flamme, die dicken weißen Rauch abgibt. Das Verbreitungsgebiet kann mehrere hundert Quadratmeter erreichen. Das Verbrennen der Substanz wird fortgesetzt, bis der Sauerstoffzugang stoppt oder der gesamte Phosphor ausbrennt.
Zum Löschen von Phosphor wird Wasser in großen Mengen (um die Temperatur der Zündquelle zu senken und Phosphor in einen festen Zustand zu überführen) oder eine Kupfersulfatlösung (Kupfersulfat) verwendet, und nach dem Abschrecken wird Phosphor mit feuchtem Sand bedeckt. Zum Schutz vor Selbstentzündung wird gelber Phosphor unter einer Wasserschicht (Calciumchloridlösung) gelagert und transportiert.

Die Verwendung von weißem Phosphor hat eine komplexe Wirkung - es handelt sich nicht nur um schwere körperliche Verletzungen und einen langsamen Tod, sondern auch um einen psychischen Schock. Die tödliche Dosis von weißem Phosphor für einen Erwachsenen beträgt 0,05 bis 0,1 g. Forschern zufolge ist ein charakteristisches Merkmal des Einsatzes dieser Waffe das Verkohlen von organischem Gewebe, und wenn eine brennende Mischung eingeatmet wird, werden die Lungen ausgebrannt.
Die Behandlung von Wunden, die durch solche Waffen verursacht werden, erfordert medizinisches Personal, das eine entsprechende Ausbildung erhalten hat. In der Fachliteratur wird darauf hingewiesen, dass auch unerfahrene und ungeschulte Ärzte bei der Arbeit mit betroffenem Personal Phosphorwunden bekommen können.

Der militärische Einsatz von Munition, die weißen Phosphor enthält, gegen Ziele innerhalb oder in der Nähe von Städten und anderen besiedelten Gebieten ist nach internationalen Abkommen (Protokoll III zum Übereinkommen über bestimmte konventionelle Waffen) verboten.

Aus der Geschichte des Einsatzes von Phosphorbomben:
1916 In England wurden mit weißem Phosphor gefüllte Brandgranaten zur Bewaffnung der Truppen geliefert.
Zweiter Weltkrieg. Weißer Phosphor wurde als eine der Substanzen zum Füllen von Brandbomben verwendet.
1972 wurden nach Abschluss einer Sonderkommission der Vereinten Nationen Brandwaffen bedingt als Massenvernichtungswaffen eingestuft.
1980 Das UN-Übereinkommen über Verbote oder Beschränkungen des Einsatzes bestimmter konventioneller Waffen, die als übermäßig schädlich oder mit wahlloser Wirkung angesehen werden können, verbietet den Einsatz von Brandwaffen gegen die Zivilbevölkerung und verbietet auch den Einsatz von Brandwaffen aus der Luft gegen das Militär Ziele in Bereichen Konzentration der Zivilbevölkerung.

In den 1980er Jahren setzte die vietnamesische Volksarmee während ihrer Besetzung von Kampuchea weißen Phosphor gegen Guerillas der Roten Khmer ein.
1982 Mit weißem Phosphor gefüllte Artillerie-155-mm-Granaten wurden von der israelischen Armee während des Libanonkrieges (insbesondere während der Belagerung von Beirut) eingesetzt.
April 1984 Im Bereich des Hafens von Bluefields wurden beim Versuch, mit weißem Phosphor ausgestattete Minen zu installieren, zwei Saboteure der nicaraguanischen Contras in die Luft gesprengt.
Juni 1985 „Contras“ Passagierschiff „Bluefields Express“ und brannte das Schiff mit amerikanischen Phosphorgranaten nieder.

1992 Während der Belagerung von Sarajevo wurden Phosphorgranaten von der bosnisch-serbischen Artillerie eingesetzt.
2004 Die mit dieser Substanz gefüllten Bomben wurden von den Amerikanern auf Falludscha (Irak) abgeworfen.
2006, während des Zweiten Libanonkrieges, wurden Artilleriegeschosse mit weißem Phosphor von der israelischen Armee eingesetzt.
Jahr 2009. Während der Operation Gegossenes Blei im Gazastreifen setzte die israelische Armee Rauchmunition ein, die weißen Phosphor enthielt.
Jahr 2014. Semjonowka. Das Kommando der Anti-Terror-Operation begeht Kriegsverbrechen gegen die Zivilbevölkerung im Südosten der Ukraine.

Es wird angenommen, dass Phosphor ein im Dunkeln leuchtendes Mineral ist, giftig und brennbar. Aber das ist nur ein Teil der Wahrheit über dieses erstaunliche Element. Phosphor kann auch anders sein, mit direkt entgegengesetzten Eigenschaften.

Was ist roter Phosphor?

Phosphor kann in mehreren Varianten (allotrope Formen) existieren, die sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften stark unterscheiden. Der Grund dafür liegt in der unterschiedlichen Struktur. Beispielsweise ist das Kristallgitter von weißem Phosphor molekular und das Gitter von rotem Phosphor atomar. Dank dessen reagiert es langsam mit anderen Substanzen, ist unter normalen Bedingungen an der Luft stabil (weißer Phosphor entzündet sich an der Luft). Insgesamt wurden im Phosphor mehr als zwanzig Modifikationen gefunden, von denen vier stabil sind (weißer, roter, schwarzer und metallischer Phosphor), der Rest ist instabil.

Roter Phosphor ist eine sehr interessante Substanz, ein natürliches anorganisches Polymer mit der Formel (P 4) n und einer sehr komplexen Struktur aus pyramidal gebundenen Atomen.

Die Eigenschaften von rotem Phosphor hängen teilweise von den Bedingungen seiner Herstellung ab. Durch Veränderung von Temperatur, Licht und Katalysatoren ist es möglich, rote Phosphorspezies mit vorhersagbaren Eigenschaften zu erzeugen.

Entdecker des roten Phosphors ist der Österreicher A. Schroetter, der ihn durch Erhitzen einer verschlossenen Ampulle mit weißem Phosphor und Kohlenmonoxid auf eine Temperatur von +500 °C erhielt.

Eigenschaften von rotem Phosphor

Roter Phosphor wird durch längeres Erhitzen von weißem Phosphor bei hohen Temperaturen (250-300 ° C) ohne Luft gewonnen. Die Farbe der Substanz variiert von purpurrot bis violett.

Roter Phosphor ist im Gegensatz zu seinem bekannteren „Bruder“, dem weißen Phosphor, ein Feststoff, luminesziert nicht, ist praktisch in nichts löslich (weder in Wasser noch in organischen Lösungsmitteln noch in Schwefelkohlenstoff). Es ist nicht giftig, entzündet sich spontan an der Luft nur bei einer Temperatur von + 240-260 ° C (tatsächlich entzündet sich nicht roter Phosphor selbst, sondern seine Dämpfe, die sich nach dem Abkühlen in weißen brennbaren Phosphor verwandeln).

Die Dichte von rotem Phosphor ist höher als die von weißem und beträgt 2,0 - 2,4 g / cm3 (abhängig von der spezifischen Modifikation).

In der Luft nimmt roter Phosphor Feuchtigkeit auf, oxidiert und verwandelt sich in ein Oxid; Wenn es weiterhin Feuchtigkeit aufnimmt, verwandelt es sich in dicke Phosphorsäure („weicht“). In Anbetracht dessen sollte das Reagens hermetisch abgedichtet sein, um den Zugang zur Luftfeuchtigkeit zu verhindern. Beim Erhitzen schmilzt roter Phosphor nicht, sondern sublimiert (verdampft). Nach der Kondensation verwandeln sich die Dämpfe der Substanzen in weißen Phosphor.

Die Verwendung von rotem Phosphor

Roter Phosphor ist praktisch ungiftig und viel sicherer in Betrieb und Lagerung als weißer Phosphor. Daher wird bei der industriellen Herstellung von Phosphiden, phosphorhaltigen Düngemitteln und verschiedenen Phosphorsäurederivaten am häufigsten roter Phosphor verwendet.

Roter Phosphor selbst wird hauptsächlich zur Herstellung von Streichhölzern verwendet. Es ist in der "Reibe" -Mischung enthalten, die auf die Schachteln aufgetragen wird. Es wird auch in Schmiermitteln, Brandsätzen, Kraftstoffen und bei der Herstellung von Glühlampen verwendet.

Sie wissen nicht, wo Sie roten Phosphor kaufen können?

Sie können roten Phosphor und verschiedene andere Chemikalien in einem der größten Geschäfte für Laborbedarf, PrimeChemicalsGroup, kaufen. Wir haben erschwingliche Preise und eine bequeme Lieferung in Moskau und der Region, und qualifizierte Manager helfen Ihnen bei der Auswahl.

Phosphor ist in mehreren allotropen Modifikationen bekannt: weiß, rot, violett und schwarz. In der Laborpraxis muss man mit Weiß- und Rotmodifikationen rechnen.

Weißer Phosphor ist ein Feststoff. Unter normalen Bedingungen ist es gelblich, weich und sieht ähnlich aus wie Wachs. Es ist leicht oxidierbar und entzündlich. Weißer Phosphor ist giftig - er hinterlässt schmerzhafte Verbrennungen auf der Haut. Weißer Phosphor wird in Form von Stangen unterschiedlicher Länge mit einem Durchmesser von 0,5 bis 2 mm verkauft cm.

Weißer Phosphor ist leicht oxidierbar und wird daher in schlecht beleuchteten und nicht sehr kalten Räumen in sorgfältig verschlossenen dunklen Glasgefäßen unter Wasser gelagert (um ein Reißen der Gläser durch gefrierendes Wasser zu vermeiden). Die im Wasser enthaltene Menge an Sauerstoff und oxidierendem Phosphor ist sehr gering; es ist 7-14 mg pro Liter Wasser.

Weißer Phosphor wird unter Lichteinfluss rot.

Bei langsamer Oxidation wird das Leuchten von weißem Phosphor beobachtet und bei heftiger Oxidation entzündet er sich.

Weißer Phosphor wird mit Pinzetten oder Metallzangen entnommen; auf keinen Fall mit den Händen berühren.

Im Falle einer Verbrennung mit weißem Phosphor wird der verbrannte Bereich mit einer Lösung von AgNO 3 (1:1) oder KMnO 4 (1:10) gewaschen und ein feuchter Verband angelegt, der mit denselben Lösungen oder einer 5%igen Lösung von getränkt ist Kupfersulfat, dann wird die Wunde mit Wasser gewaschen und nach dem Glätten der Epidermis Vaselineverband mit Methylviolett aufgetragen. Suchen Sie bei schweren Verbrennungen einen Arzt auf.

Lösungen aus Silbernitrat, Kaliumpermanganat und Kupfersulfat oxidieren weißen Phosphor und stoppen so seine schädigende Wirkung.

Bei einer Vergiftung mit weißem Phosphor einen Teelöffel einer 2%igen Kupfersulfatlösung oral einnehmen, bis es zum Erbrechen kommt. Dann wird unter Verwendung des Mitcherlich-Tests basierend auf der Lumineszenz das Vorhandensein von Phosphor bestimmt. Dazu wird dem Erbrochenen des Vergifteten mit Schwefelsäure angesäuertes Wasser zugesetzt und im Dunkeln destilliert; Beim Phosphorgehalt wird das Glühen von Dämpfen beobachtet. Als Gerät dient ein Wurtzkolben, an dessen Seitenrohr ein Liebig-Kühler angebracht ist, aus dem die Destillate in die Vorlage gelangen. Leitet man Phosphordampf in eine Lösung von Silbernitrat, so bildet sich ein schwarzer Niederschlag von metallischem Silber, der nach der im Versuch über die Reduktion von Silbersalzen mit weißem Phosphor angegebenen Gleichung gebildet wird.

Bereits 0,1 G Weißer Phosphor ist eine tödliche Dosis für einen Erwachsenen.

Weißer Phosphor wird mit einem Messer oder einer Schere in einem Porzellanmörser unter Wasser zerkleinert. Bei Verwendung von Wasser bei Raumtemperatur zerbröckelt Phosphor. Daher ist es besser, warmes Wasser zu verwenden, jedoch nicht höher als 25-30 °. Nach dem Schneiden des Phosphors in warmem Wasser wird es in kaltes Wasser überführt oder mit einem kalten Wasserstrahl gekühlt.

Weißer Phosphor ist ein leicht entzündlicher Stoff. Es entzündet sich bei einer Temperatur von 36-60°, je nach Sauerstoffkonzentration in der Luft. Um einen Unfall zu vermeiden, muss daher bei der Durchführung von Experimenten jedes Korn davon berücksichtigt werden.

Das Trocknen von weißem Phosphor erfolgt durch schnelles Aufbringen von dünnem Asbest oder Filterpapier, wobei Reibung oder Druck vermieden werden.

Wenn sich Phosphor entzündet, wird es mit Sand, einem nassen Tuch oder Wasser gelöscht. Befindet sich brennender Phosphor auf einem Blatt Papier (oder Asbest), darf dieses Blatt nicht berührt werden, da geschmolzener brennender Phosphor leicht verschüttet werden kann.

Weißer Phosphor schmilzt bei 44°, siedet bei 281°. Weißer Phosphor wird mit Wasser geschmolzen, da sich geschmolzener Phosphor bei Kontakt mit Luft entzündet. Durch Schmelzen und anschließendes Abkühlen lässt sich weißer Phosphor leicht aus dem Abfall zurückgewinnen. Dazu wird weißer Phosphorabfall aus verschiedenen Experimenten, gesammelt in einem Porzellantiegel mit Wasser, in einem Wasserbad erhitzt. Wenn auf der Oberfläche des geschmolzenen Phosphors Krustenbildung erkennbar ist, wird etwas HNO 3 oder ein Chromgemisch zugegeben. Die Kruste wird oxidiert, kleine Körner verschmelzen zu einer gemeinsamen Masse und nach dem Abkühlen mit einem kalten Wasserstrahl wird ein Stück weißer Phosphor erhalten.

Phosphorrückstände dürfen auf keinen Fall in den Abfluss geschüttet werden, da sie sich in den Bögen des Kanalbogens ansammeln und zu Verbrennungen bei Wartungspersonal führen können.

Erfahrung. Schmelzen und Unterkühlen von geschmolzenem weißem Phosphor. Ein erbsengroßes Stück weißer Phosphor wird in ein Reagenzglas mit Wasser gegeben. Das Reagenzglas wird in ein fast bis zum Rand mit Wasser gefülltes Becherglas gestellt und in einer Stativklemme senkrecht fixiert. Das Glas wird leicht erhitzt und mit einem Thermometer bestimmt man die Temperatur des Wassers im Reagenzglas, bei der Phosphor schmilzt. Nach Beendigung des Schmelzens wird das Rohr in ein Becherglas mit kaltem Wasser überführt und die Erstarrung des Phosphors beobachtet. Steht das Rohr still, bleibt weißer Phosphor bei einer Temperatur unter 44° (bis 30°) in flüssigem Zustand.

Der flüssige Zustand von weißem Phosphor, der unter seinen Schmelzpunkt abgekühlt ist, ist ein Zustand der Unterkühlung.

Nach Versuchsende wird Phosphor zur leichteren Extraktion wieder eingeschmolzen und das Reagenzglas mit dem Loch nach oben schräg in ein Gefäß mit kaltem Wasser getaucht.

Erfahrung. Befestigen Sie ein Stück weißen Phosphor am Ende des Drahtes. Zum Schmelzen und Erstarren von weißem Phosphor wird ein kleiner Porzellantiegel mit Phosphor und Wasser verwendet; Es wird in ein Glas mit warmem und dann mit kaltem Wasser gestellt. Der Draht für diesen Zweck wird aus Eisen oder Kupfer mit einer Länge von 25-30 genommen cm und Durchmesser 0,1–0,3 cm. Wenn der Draht in erstarrenden Phosphor eingetaucht wird, haftet er leicht daran. In Ermangelung eines Tiegels wird ein Reagenzglas verwendet. Aufgrund der nicht ausreichend glatten Oberfläche des Reagenzglases ist es jedoch manchmal notwendig, es zu zerbrechen, um den Phosphor zu extrahieren. Um weißen Phosphor aus dem Draht zu entfernen, wird er in ein Glas warmes Wasser getaucht.

Erfahrung. Bestimmung des spezifischen Gewichts von Phosphor. Bei 10° beträgt das spezifische Gewicht von Phosphor 1,83. Aus Erfahrung wissen wir, dass weißer Phosphor schwerer als Wasser und leichter als konzentrierte H 2 SO 4 ist.

Wenn ein kleines Stück weißer Phosphor in ein Reagenzglas mit Wasser und konzentrierter H 2 SO 4 (spezifisches Gewicht 1,84) gegeben wird, beobachtet man, dass Phosphor im Wasser absinkt, aber auf der Oberfläche der Säure schwimmt und durch die Hitze schmilzt freigesetzt, wenn konzentriertes H 2 SO in Wasser gelöst wird 4 .

Um konzentrierte H 2 SO 4 in ein Reagenzglas mit Wasser zu gießen, verwenden Sie einen Trichter mit langem und schmalem Hals, der bis zum Ende des Reagenzglases reicht. Gießen Sie die Säure ein und entfernen Sie den Trichter vorsichtig aus dem Reagenzglas, damit sich die Flüssigkeiten nicht vermischen.

Am Ende des Versuchs wird der Inhalt des Reagenzglases mit einem Glasstab gerührt und von außen mit einem kalten Wasserstrahl gekühlt, bis der Phosphor erstarrt und aus dem Reagenzglas entfernt werden kann.

Bei der Verwendung von rotem Phosphor wird beobachtet, dass er nicht nur in Wasser, sondern auch in konzentrierter H 2 SO 4 sinkt, da sein spezifisches Gewicht (2,35) größer ist als das spezifische Gewicht von Wasser und konzentrierter Schwefelsäure.

WEISSER PHOSPHOR, GLÜHEN

Aufgrund der langsamen Oxidation, die selbst bei normalen Temperaturen auftritt, leuchtet weißer Phosphor im Dunkeln (daher der Name "luminiferous"). Um ein Phosphorstück herum erscheint im Dunkeln eine grünlich leuchtende Wolke, die beim Schwingen des Phosphors in eine wellenartige Bewegung versetzt wird.

Die Phosphoreszenz (Lumineszenz von Phosphor) wird durch die langsame Oxidation von Phosphordampf durch Luftsauerstoff zu Phosphor und Phosphoranhydrid unter Freisetzung von Licht, aber ohne Freisetzung von Wärme erklärt. In diesem Fall wird Ozon freigesetzt und die Umgebungsluft ionisiert (siehe Experiment zur langsamen Verbrennung von weißem Phosphor).

Die Phosphoreszenz hängt von der Temperatur und der Sauerstoffkonzentration ab. Bei 10°C und Normaldruck schreitet die Phosphoreszenz schwach voran und tritt bei Abwesenheit von Luft überhaupt nicht auf.

Substanzen, die mit Ozon reagieren (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, Terpentinöl), schwächen oder stoppen die Phosphoreszenz vollständig.

Die Umwandlung von chemischer Energie in Lichtenergie wird als „Chemilumineszenz“ bezeichnet.

Erfahrung. Beobachtung des Leuchtens von weißem Phosphor. Wenn Sie im Dunkeln ein Stück weißen Phosphors in einem Glas beobachten und nicht vollständig mit Wasser bedeckt sind, dann ist ein grünlicher Schimmer wahrnehmbar. In diesem Fall oxidiert nasser Phosphor langsam, entzündet sich jedoch nicht, da die Temperatur des Wassers unter dem Flammpunkt von weißem Phosphor liegt.

Das Leuchten von weißem Phosphor kann beobachtet werden, nachdem ein Stück weißer Phosphor für kurze Zeit der Luft ausgesetzt wurde. Wenn Sie ein paar Stücke weißen Phosphors in einen Kolben auf Glaswolle geben und den Kolben mit Kohlendioxid füllen, senken Sie das Ende des Auslassrohrs auf den Boden des Kolbens unter Glaswolle und erwärmen Sie den Kolben dann leicht, indem Sie ihn hineintauchen ein Gefäß mit warmem Wasser, dann können Sie im Dunkeln die Bildung einer kalten, hellgrünen Flamme beobachten (Sie können Ihre Hand sicher hineinstecken).

Die Bildung einer kalten Flamme wird durch die Tatsache erklärt, dass Kohlendioxid, das den Kolben verlässt, Phosphordämpfe mitreißt, die zu oxidieren beginnen, wenn sie an der Öffnung des Kolbens mit Luft in Kontakt kommen. In einem Kolben entzündet sich weißer Phosphor nicht, da er sich in einer Kohlendioxidatmosphäre befindet. Am Ende des Versuchs wird der Kolben mit Wasser gefüllt.

Bei der Beschreibung des Experiments zur Gewinnung von weißem Phosphor in einer Wasserstoff- oder Kohlendioxidatmosphäre wurde bereits erwähnt, dass die Durchführung dieser Experimente im Dunkeln es ermöglicht, das Leuchten von weißem Phosphor zu beobachten.

Wenn Sie eine Beschriftung mit Phosphorkreide auf einer Wand, einem Karton oder Papier anbringen, bleibt die Beschriftung dank Phosphoreszenz im Dunkeln lange sichtbar.

Eine solche Beschriftung kann nicht auf einer Tafel angebracht werden, da danach gewöhnliche Kreide nicht daran haftet und die Tafel mit Benzin oder einem anderen Stearin-Lösungsmittel gewaschen werden muss.

Phosphorkreide wird durch Auflösen von flüssigem weißem Phosphor in geschmolzenem Stearin oder Paraffin gewonnen. Dazu werden etwa zwei Gewichtsteile Stearin (Kerzenstücke) oder Paraffin in ein Reagenzglas zu einem Gewichtsteil trockenem weißen Phosphor gegeben, das Reagenzglas mit Watte abgedeckt, um das Eindringen von Sauerstoff zu verhindern, und kontinuierlich erhitzt Schütteln. Nach Beendigung des Schmelzens wird das Reagenzglas mit einem kalten Wasserstrahl gekühlt, dann das Reagenzglas zerbrochen und die erstarrte Masse entnommen.

Phosphorkreide wird unter Wasser gelagert. Bei der Verwendung wird ein Stück solcher Kreide in nasses Papier eingewickelt.

Phosphorkreide kann auch gewonnen werden, indem man kleine Stücke getrockneten weißen Phosphors zu Paraffin (Stearin) hinzufügt, das in einer Porzellantasse geschmolzen wird. Wenn sich das Paraffin bei der Zugabe von Phosphor entzündet, wird es gelöscht, indem der Becher mit einem Stück Pappe oder Asbest abgedeckt wird.

Nach einiger Abkühlung wird die Lösung von Phosphor in Paraffin in trockene und saubere Reagenzgläser gegossen und mit einem kalten Wasserstrahl gekühlt, bis sie zu einer festen Masse erstarrt.

Danach werden Reagenzgläser zerbrochen, Kreide entnommen und unter Wasser gelagert.

LÖSLICHKEIT VON WEISSEM PHOSPHOR

Weißer Phosphor ist in Wasser schwer löslich, in Alkohol, Ether, Benzol, Xylol, Methyliodid und Glycerin etwas löslich; löst sich gut in Schwefelkohlenstoff, Schwefelchlorid, Phosphortrichlorid und -tribromid, Tetrachlorkohlenstoff.

Erfahrung. Auflösung von weißem Phosphor in Schwefelkohlenstoff. Schwefelkohlenstoff ist eine farblose, leicht flüchtige, leicht entzündliche, giftige Flüssigkeit. Vermeiden Sie daher bei der Arbeit, die Dämpfe einzuatmen, und schalten Sie alle Gasbrenner aus.

Drei oder vier erbsengroße Stücke weißen Phosphors werden unter leichtem Schütteln in einem Glas mit 10-15 aufgelöst ml Schwefelkohlenstoff.

Befeuchtet man ein kleines Blatt Filterpapier mit dieser Lösung und hält es an der Luft, entzündet sich das Papier nach einiger Zeit. Dies liegt daran, dass Schwefelkohlenstoff schnell verdampft und der auf dem Papier verbleibende fein verteilte weiße Phosphor bei normalen Temperaturen schnell oxidiert und sich aufgrund der während der Oxidation freigesetzten Wärme entzündet. (Es ist bekannt, dass die Zündtemperatur verschiedener Substanzen von ihrem Mahlgrad abhängt.) Es kommt vor, dass sich Papier nicht entzündet, sondern nur verkohlt. Mit einer Lösung von Phosphor in Schwefelkohlenstoff angefeuchtetes Papier wird mit Metallzangen an der Luft gehalten.

Das Experiment wird sorgfältig durchgeführt, damit keine Tropfen einer Lösung von Phosphor in Schwefelkohlenstoff auf den Boden, auf den Tisch, auf die Kleidung oder auf die Hände fallen.

Wenn die Lösung auf die Hand gelangt, wird sie schnell mit Seife und Wasser und dann mit einer Lösung von KMnO 4 gewaschen (um weiße Phosphorpartikel zu oxidieren, die auf die Hände gefallen sind).

Die nach den Versuchen verbleibende Lösung von Phosphor in Schwefelkohlenstoff wird nicht im Labor gelagert, da sie sich leicht entzünden kann.

UMWANDLUNG VON WEISSEM PHOSPHOR IN ROT

Weißer Phosphor wird gemäß der Gleichung in Rot umgewandelt:

P (weiß) = P (rot) + 4 kcal.

Anlage zur Herstellung von weißem Phosphor aus Rot: Reagenzglasreaktor 1, Rohr 2, durch das Kohlendioxid in den Reagenzglasreaktor eintritt, Gasauslassrohr 3, durch das Dämpfe von weißem Phosphor zusammen mit Kohlendioxid den Test verlassen Rohr und werden mit Wasser gekühlt

Der Prozess der Umwandlung von weißem Phosphor in roten wird durch Erhitzen, unter Lichteinfluss und in Gegenwart von Jodspuren stark beschleunigt (1 G Jod bei 400 G weißer Phosphor). Jod bildet in Verbindung mit Phosphor Phosphorjodid, in dem sich weißer Phosphor auflöst und unter Wärmeabgabe schnell rot wird.

Roter Phosphor wird durch längeres Erhitzen von weißem Phosphor in einem geschlossenen Gefäß in Gegenwart von Spuren von Jod auf 280-340 ° erhalten

Bei längerer Lagerung von weißem Phosphor im Licht wird er allmählich rot.

Erfahrung. Gewinnung einer kleinen Menge roten Phosphors aus weißem. In einem Glasröhrchen 10-12 lang, an einem Ende verschlossen cm und Durchmesser 0,6-0,8 cm Sie führen ein weizenkorngroßes Stück weißen Phosphor und einen sehr kleinen Jodkristall ein. Das Röhrchen wird verschlossen und in einem Luftbad über einer Sandschale aufgehängt, dann auf 280–340° erhitzt und die Umwandlung von weißem Phosphor in roten beobachtet.

Eine teilweise Umwandlung von weißem Phosphor in Rot kann auch durch leichtes Erhitzen eines Reagenzglases mit einem kleinen Stück weißen Phosphors und einem sehr kleinen Jodkristall beobachtet werden. Vor Beginn des Erhitzens wird das Reagenzglas mit einem Wattebausch aus Glaswolle (Asbest oder normal) verschlossen und eine Schale mit Sand unter das Reagenzglas gestellt. Das Rohr wird 10-15 Minuten erhitzt (ohne den Phosphor zum Sieden zu bringen) und die Umwandlung von weißem Phosphor in roten wird beobachtet.

Im Reagenzglas verbleibender weißer Phosphor kann durch Erhitzen mit einer konzentrierten Alkalilösung oder durch Verbrennen entfernt werden.

Die Umwandlung von weißem Phosphor in roten kann auch beobachtet werden, indem ein kleines Stück Phosphor in einem Reagenzglas in einer Kohlendioxidatmosphäre auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunkts erhitzt wird.

VERBRENNUNG VON WEISSEM PHOSPHOR

Beim Verbrennen von weißem Phosphor entsteht Phosphorsäureanhydrid:

P 4 + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358,4 kcal.

Sie können die Verbrennung von Phosphor in Luft (langsam und schnell) und unter Wasser beobachten.

Erfahrung. Langsame Verbrennung von weißem Phosphor und Luftzusammensetzung. Dieser Versuch wurde nicht als Weg zur Gewinnung von Stickstoff beschrieben, da er den in der Luft enthaltenen Sauerstoff nicht vollständig bindet.

Die langsame Oxidation von weißem Phosphor durch Luftsauerstoff erfolgt in zwei Stufen; in der ersten Stufe entstehen Phosphorsäureanhydrid und Ozon nach den Gleichungen:

2P + 2O 2 \u003d P 2 O 3 + O, O + O 2 \u003d O 3.

In der zweiten Stufe wird Phosphorsäureanhydrid zu Phosphorsäureanhydrid oxidiert.

Die langsame Oxidation von weißem Phosphor wird von Lumineszenz und Ionisierung der Umgebungsluft begleitet.

Ein Experiment, das das langsame Verbrennen von weißem Phosphor zeigt, sollte mindestens drei Stunden dauern. Die für das Experiment benötigte Apparatur ist in Abb.

In einem an der Öffnung erweiterten Zylinder, der fast mit Wasser gefüllt ist, befindet sich ein Messrohr mit geschlossenem Ende, das etwa 10 enthält ml Wasser. Rohrlänge 70 cm, Durchmesser 1,5-2 cm. Nachdem Sie das Messrohr abgesenkt haben, entfernen Sie den Finger von der Rohröffnung, bringen Sie das Wasser im Rohr und im Zylinder auf den gleichen Stand und notieren Sie das im Rohr enthaltene Luftvolumen. Ohne das Rohr über den Wasserspiegel im Zylinder anzuheben (um keine zusätzliche Luft einzulassen), wird ein am Ende des Drahtes befestigtes Stück weißer Phosphor in den Luftraum des Rohrs eingeführt.

Nach drei bis vier Stunden oder sogar nach zwei oder drei Tagen wird ein Anstieg des Wassers in der Röhre festgestellt.

Am Ende des Experiments wird der Draht mit Phosphor aus dem Rohr entfernt (ohne das Rohr über den Wasserspiegel im Zylinder anzuheben), das Wasser in Rohr und Zylinder wird auf das gleiche Niveau gebracht und das verbleibende Luftvolumen nachdem die langsame Oxidation von weißem Phosphor festgestellt wird.

Die Erfahrung zeigt, dass durch die Sauerstoffbindung durch Phosphor das Luftvolumen um ein Fünftel abgenommen hat, was dem Sauerstoffgehalt der Luft entspricht.

Erfahrung. Schnelle Verbrennung von weißem Phosphor. Aufgrund der Tatsache, dass bei der Reaktion der Verbindung von Phosphor mit Sauerstoff eine große Menge Wärme freigesetzt wird, entzündet sich weißer Phosphor spontan an der Luft und verbrennt mit einer hellen gelblich-weißen Flamme, wobei Phosphoranhydrid entsteht, ein weißer Feststoff, der sich sehr stark verbindet mit Wasser.

Es wurde bereits früher erwähnt, dass sich weißer Phosphor bei 36-60 ° entzündet. Um seine Selbstentzündung und Verbrennung zu beobachten, wird ein Stück weißer Phosphor auf eine Asbestplatte gelegt und mit einer Glasglocke oder einem großen Trichter bedeckt, auf dessen Hals ein Reagenzglas aufgesetzt wird.

Phosphor lässt sich leicht mit einem in heißem Wasser erhitzten Glasstab entzünden.

Erfahrung. Vergleich der Zündtemperaturen von weißem und rotem Phosphor. An einem Ende einer Kupferplatte (Länge 25 cm, Breite 2,5 cm und Dicke 1 mm) Legen Sie ein kleines Stück getrockneten weißen Phosphor und gießen Sie einen kleinen Haufen roten Phosphors auf das andere Ende. Die Platte wird auf ein Stativ gestellt und gleichzeitig werden etwa gleich brennende Gasbrenner an beide Enden der Platte gebracht.

Weißer Phosphor entzündet sich sofort, roter Phosphor erst bei einer Temperatur von ca. 240°.

Erfahrung. Entzündung von weißem Phosphor unter Wasser. Ein Reagenzglas mit Wasser, das mehrere kleine Stücke weißen Phosphors enthält, wird in ein Glas mit heißem Wasser getaucht. Wenn das Wasser im Reagenzglas auf 30-50°C erhitzt wird, wird ein Sauerstoffstrom durch das Rohr hindurchgeleitet. Phosphor entzündet und brennt und streut helle Funken.

Wenn der Versuch im Becher selbst (ohne Reagenzglas) durchgeführt wird, wird der Becher auf ein Stativ gestellt, das auf einer Sandschale montiert ist.

REDUZIERUNG VON SILBER- UND KUPFERSALZEN MIT WEISSEM PHOSPHORS

Erfahrung. Wenn ein Stück weißer Phosphor in ein Reagenzglas mit einer Lösung von Silbernitrat eingeführt wird, wird ein Niederschlag von metallischem Silber beobachtet (weißer Phosphor ist ein energetisches Reduktionsmittel):

P + 5AgNO 3 + 4H 2 O \u003d H 3 RO 4 + 5Ag + 5HNO 3.

Wenn weißer Phosphor mit einer Kupfersulfatlösung in ein Reagenzglas eingeführt wird, fällt metallisches Kupfer aus:

2P + 5CuSO 4 + 8H 2 O \u003d 2H 3 PO 4 + 5H 2 SO 4 + 5Cu.