Fosforul este un element chimic destul de comun pe planeta noastră. Numele său se traduce prin „purtător de lumină”, deoarece în forma sa pură strălucește puternic în întuneric. Acest element a fost descoperit destul de întâmplător, de către alchimistul Henning Brand, când încerca să extragă aur din urină. Așadar, fosforul a devenit primul element pe care alchimiștii l-au putut extrage prin experimentele lor.

Caracteristica fosforului

Este foarte activ din punct de vedere chimic, prin urmare, în natură poate fi găsit doar sub formă de minerale - compuși cu alte elemente, dintre care există 190 de specii. Cel mai important compus este fosfatul de calciu. Acum sunt cunoscute multe soiuri de apatită, dintre care cea mai comună este fluorapatita. Rocile sedimentare - fosforite - sunt compuse din apatite de diferite tipuri.

Pentru organismele vii, fosforul este foarte important, deoarece face parte atât din proteinele vegetale, cât și din cele animale sub formă de diverși compuși.

La plante, acest element se găsește în principal în proteinele semințelor și în organismele animale - în diferite proteine ​​din sânge, lapte, celule ale creierului și o cantitate mare de fosfor se găsește sub formă de fosfat de calciu în oasele. vertebratelor.

Fosforul există în trei modificări alotrope: fosfor alb, roșu și negru. Să le privim mai detaliat.

Fosforul alb poate fi obținut prin răcirea rapidă a vaporilor săi. Apoi se formează o substanță cristalină solidă, care în forma sa pură este absolut incoloră și transparentă. Fosforul alb disponibil comercial are de obicei o culoare ușor gălbuie și are un aspect foarte ceros. La frig, această substanță devine casantă, iar la temperaturi peste 15 grade devine moale și poate fi tăiată cu ușurință cu un cuțit.

Fosforul alb nu se dizolvă în apă, dar se pretează bine solvenților organici. În aer, se oxidează foarte repede (începe să ardă) și în același timp strălucește în întuneric. De fapt, ideile despre o substanță luminoasă și poveștile polițiste sunt legate tocmai de fosforul alb. Este o otravă puternică care este mortală chiar și în doze mici.

Fosforul roșu este un solid roșu intens, care diferă ca proprietăți de cele descrise mai sus. Se oxidează în aer foarte lent, nu strălucește în întuneric, se aprinde numai când este încălzit, nu poate fi dizolvat în solvenți organici și nu este otrăvitor. Cu încălzire puternică, la care nu există acces de aer, acesta, fără să se topească, se transformă în vapori, din care, la răcire, se obține fosfor alb. Când ambele elemente ard, se formează oxid de fosfor, ceea ce demonstrează prezența aceluiași element în compoziția lor. Cu alte cuvinte, ele sunt formate dintr-un singur element - fosfor - și sunt modificările sale alotropice.

Fosforul negru se obține din alb la 200 de grade Celsius sub presiune ridicată. Are o structură stratificată, luciu metalic și arată ca grafitul. Dintre toate tipurile solide ale acestei substanțe, este cea mai puțin activă.

FOSFOR, P (lat. Fosfor * a. fosfor; n. Fosfor; f. fosfor; și. fosforo), este un element chimic din grupa V a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 15, masă atomică 30,97376. Fosforul natural este reprezentat de un izotop stabil 31 P. Se cunosc șase izotopi radioactivi artificiali ai fosforului cu numerele de masă 28-30 și 32-34.

Metoda de obținere a fosforului poate să fi fost cunoscută de alchimiștii arabi încă din secolul al XII-lea, dar data general acceptată pentru descoperirea fosforului este 1669, când H. Brand () a primit o substanță care strălucește în întuneric, numită „rece”. foc". Existența fosforului ca element chimic a fost dovedită la începutul anilor '70. secolul al 18-lea chimistul francez A. Lavoisier.

Modificări și proprietăți

Fosforul elementar există sub forma mai multor modificări alotrope - alb, roșu, negru. Fosforul alb este o substanță ceară transparentă cu un miros caracteristic, format prin condensarea vaporilor de fosfor. În prezența impurităților - urme de fosfor roșu, arsen, fier etc. - este colorat în galben, prin urmare fosforul alb comercial se numește galben. Există 2 modificări ale fosforului alb a-P are o rețea cubică de cea mai apropiată împachetare a = 0,185 nm; densitate 1828 kg/m 3 ; punctul de topire 44,2°C, punctul de fierbere 277°C; conductivitate termică 0,56 W/(m.K); capacitate termică molară 23,82 J/(mol.K); coeficient de temperatură de dilatare liniară 125,10 -6 K -1 ; în proprietățile electrice, fosforul alb este aproape de dielectrici. La o temperatură de 77,8 ° C și o presiune de 0,1 MPa, a-P se transformă în b-P (rețea rombică, densitate 1880 kg / m 3). Încălzirea fosforului alb în absența aerului la 250-300°C timp de câteva ore duce la formarea unei modificări roșii. Fosforul roșu comercial obișnuit este practic amorf, cu toate acestea, cu încălzire prelungită, se poate transforma într-una dintre formele cristaline (triclinice, cubice) cu o densitate de 2000 până la 2400 kg / m 3 și un punct de topire de 585-610 ° C. În timpul sublimării (sublimarea t 431 ° C), fosforul roșu se transformă într-un gaz, la răcirea căruia se formează în principal fosfor alb. Când fosforul alb este încălzit la 200–220°C sub o presiune de 1,2–1,7 GPa, se formează fosfor negru. Acest tip de transformare poate fi efectuat și la presiune normală (la t 370 ° C), folosind ca catalizator, precum și o cantitate mică de fosfor negru pentru însămânțare. Fosforul negru este o substanță cristalină cu o rețea rombică (a=0,331, b=0,438 și c=1,05 nm), densitate 2690 kg/m3, punct de topire 1000 °C; asemănător ca aspect cu grafitul; semiconductor, diamagnetic. Când este încălzit la o temperatură de 560-580°C și presiunea vaporilor saturati trece în fosfor roșu.

Fosfor chimic

Atomii de fosfor sunt combinați în molecule de polimer biatomic (P 2) și tetraatomic (P 4). Cele mai stabile în condiții normale sunt moleculele care conțin lanțuri lungi de tetraedre P4 interconectate. În compuși, fosforul are o stare de oxidare de +5, +3, -3. La fel ca azotul din compușii chimici, formează în principal o legătură covalentă. Fosforul este un element reactiv. Modificarea sa albă este cea mai activă, care se aprinde spontan la o temperatură de aproximativ 40 ° C, prin urmare este depozitată sub un strat de apă. Fosforul roșu se aprinde la impact sau frecare. Fosforul negru este inactiv și cu greu se aprinde atunci când este aprins. Oxidarea fosforului este de obicei însoțită de chemiluminiscență. În timpul arderii fosforului în exces de oxigen se formează P 2 O 5, cu un deficit, în principal P 2 O 3. Fosforul formează acizi: orto- (H 3 PO 4), polifosforic (H n + 2 PO 3n + 1), fosfor (H 3 PO 3), fosfor (H 4 P 2 O 6), fosfor (H 3 PO 2) , precum şi peracizi: perfosforici (H 4 P 2 O 8) şi monoperfosforici (H 3 PO 5).

Fosforul reacționează direct cu toți halogenii, eliberând cantități mari de căldură. Sunt cunoscute sulfuri și nitruri de fosfor. La o temperatură de 2000°C, fosforul reacţionează cu carbonul pentru a forma carbură (PC 3); când fosforul este încălzit cu metale - fosfuri. Fosforul alb și compușii săi sunt foarte toxici, MPC 0,03 mg/m 3 .

Fosforul în natură

Conținutul mediu de fosfor din scoarța terestră (clarke) este de 9,3,10 -2%, în rocile ultrabazice 1,7. 10 -2%, bazic - 1.4.10 -2%, acid - 7.10 -2%, sedimentar - 7.7.10 -2%. Fosforul este implicat în procesele magmatice și migrează viguros în biosferă. Ambele procese sunt asociate cu marile sale acumulări, care formează depozite industriale de apatite - Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl) și fosforite - amorf Ca 5 (PO 4) 3 (OH, CO 3) cu diverse impurități. Fosforul este un element biogen extrem de important care este acumulat de multe organisme. Cu migrația biogenă sunt asociate procesele de concentrare a fosforului în scoarța terestră. Sunt cunoscute peste 180 de minerale care conțin fosfor.

Obținerea și utilizarea

La scară industrială, fosforul este extras din fosfații naturali prin reducere electrotermală cu cocs la temperaturi de 1400–1600°C în prezența silicei (nisip cuarț); fosforul gazos după ce a fost curățat de praf este trimis către unitățile de condensare, unde fosforul alb tehnic lichid este colectat sub un strat de apă. Cea mai mare parte a fosforului produs este procesată în acid fosforic și îngrășăminte fosfatice și săruri tehnice obținute pe baza acestuia. Sărurile acizilor fosforici sunt utilizate pe scară largă - fosfați, într-o măsură ceva mai mică - fosfiți și hipofosfiți. Fosforul alb este folosit la fabricarea proiectilelor incendiare și de fum; roșu - în producția de chibrituri.

Prima mențiune despre muniția cu fosfor datează de la începutul secolului al XX-lea - în 1916 au apărut grenadele pline cu fosfor alb în Anglia. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, fosforul alb a început să fie folosit ca una dintre substanțele în umplerea bombelor incendiare. În ultimii ani, doar armata americană a folosit în mod activ arme cu fosfor, în special, în Irak, în timpul bombardamentelor asupra orașului Fallujah.

În prezent, muniția cu fosfor este înțeleasă ca un tip de muniție incendiară sau de fum echipată cu fosfor alb. Există mai multe tipuri de astfel de arme și muniții, inclusiv bombe aeriene, obuze de artilerie, rachete (rachete), mortare, grenade de mână.
Fosforul alb brut este denumit în mod obișnuit „fosfor galben”. Este o substanță cristalină inflamabilă de la culoarea galben deschis până la maro închis, care nu se dizolvă în apă, dar se oxidează ușor și se autoaprinde în aer. Fosforul alb ca compus chimic este foarte toxic (provoacă leziuni ale oaselor, măduvei osoase, necroza maxilarelor).

O bombă cu fosfor răspândește o substanță inflamabilă a cărei temperatură de ardere depășește 1200 °C. Arde cu o flacără verde strălucitoare, strălucitoare, care emană fum alb și gros. Teritoriul de distribuție a acestuia poate ajunge la câteva sute de metri pătrați. Arderea substanței continuă până când accesul oxigenului se oprește sau se arde tot fosforul.
Pentru a stinge fosforul, se folosește apă în cantități mari (pentru a reduce temperatura sursei de aprindere și a transfera fosforul în stare solidă) sau o soluție de sulfat de cupru (sulfat de cupru), iar după stingere, fosforul este acoperit cu nisip umed. Pentru a proteja împotriva arderii spontane, fosforul galben este depozitat și transportat sub un strat de apă (soluție de clorură de calciu).

Utilizarea fosforului alb dă un efect complex - nu este doar leziuni fizice grave și moarte lentă, ci și un șoc psihologic. Doza letală de fosfor alb pentru un adult este de 0,05-0,1 g. Potrivit cercetătorilor, o trăsătură caracteristică a utilizării acestei arme este carbonizarea țesuturilor organice, iar atunci când un amestec arzând este inhalat, plămânii sunt arse.
Tratamentul rănilor provocate de astfel de arme necesită personal medical care a primit o pregătire adecvată. În literatura de specialitate se observă că medicii neexperimentați și nepregătiți pot avea și răni de fosfor atunci când lucrează cu personalul afectat.

Utilizarea militară a munițiilor care conțin fosfor alb împotriva țintelor situate în interiorul sau în apropierea orașelor și a altor zone populate este interzisă prin acorduri internaționale (Protocolul III la Convenția privind anumite arme convenționale).

Din istoria utilizării bombelor cu fosfor:
1916 În Anglia, grenade incendiare umplute cu fosfor alb au fost furnizate pentru a înarma trupele.
Al doilea razboi mondial. Fosforul alb a început să fie folosit ca una dintre substanțele în umplerea bombelor incendiare.
În 1972, conform încheierii unei comisii speciale a ONU, armele incendiare au fost clasificate condiționat drept arme de distrugere în masă.
1980 Convenția ONU privind interzicerea sau restricțiile privind utilizarea anumitor arme convenționale care pot fi considerate a fi excesiv de vătămătoare sau a avea efecte nediscriminatorii interzice utilizarea armelor incendiare împotriva populației civile și, de asemenea, interzice utilizarea armelor incendiare livrate prin aer împotriva armatei. obiective în zone de concentrare a populaţiei civile.

În anii 1980, armata populară din Vietnam a folosit fosfor alb împotriva gherilelor Khmer Roșii în timpul ocupației lor din Kampuchea.
1982 Obuzele de artilerie de 155 mm umplute cu fosfor alb au fost folosite de armata israeliană în timpul războiului libanez (în special, în timpul asediului Beirutului).
aprilie 1984 În zona portului Bluefields, în timp ce încercau să instaleze mine echipate cu fosfor alb, doi sabotori ai Contras nicaraguenei au fost aruncați în aer.
iunie 1985 Nava de pasageri „Contras” „Bluefields Express” și a ars nava cu grenade americane cu fosfor.

1992 În timpul asediului Saraievoi, obuzele cu fosfor au fost folosite de artileria sârbă bosniacă.
2004 Bombele umplute cu această substanță au fost aruncate de americani pe Fallujah (Irak).
2006, în timpul celui de-al Doilea Război din Liban, obuzele de artilerie cu fosfor alb au fost folosite de armata israeliană.
anul 2009. În timpul operațiunii Plumb turnat în Fâșia Gaza, armata israeliană a folosit muniție de fum care conținea fosfor alb.
anul 2014. Semyonovka. Comandamentul operațiunii antiteroriste comite crime de război împotriva populației civile din sud-estul Ucrainei.

Se crede că fosforul este un mineral care strălucește în întuneric, otrăvitor și inflamabil. Dar aceasta este doar o parte a adevărului despre acest element uimitor. Fosforul poate fi, de asemenea, diferit, cu proprietăți direct opuse.

Ce este fosforul roșu?

Fosforul poate exista în mai multe variante (forme alotrope), care diferă foarte mult prin proprietățile lor fizice și chimice. Motivul pentru aceasta este diferența de structură. De exemplu, rețeaua cristalină a fosforului alb este moleculară, iar rețeaua fosforului roșu este atomică. Datorită acestuia, reacționează lent cu alte substanțe, este stabil în aer în condiții normale (fosforul alb se aprinde în aer). În total, la fosfor au fost găsite peste douăzeci de modificări, dintre care patru sunt stabile (fosfor alb, roșu, negru și metalic), restul sunt instabile.

Fosforul roșu este o substanță foarte interesantă, un polimer anorganic natural cu formula (P 4) n și o structură foarte complexă de atomi legați piramidal.

Proprietățile fosforului roșu depind într-o oarecare măsură de condițiile de preparare a acestuia. Prin modificarea temperaturii, luminii și catalizatorilor, este posibil să se creeze specii de fosfor roșu cu proprietăți previzibile.

Descoperitorul fosforului roșu este austriacul A. Schrötter, care l-a obținut prin încălzirea unei fiole sigilate cu fosfor alb și monoxid de carbon la o temperatură de +500 °C.

Proprietățile fosforului roșu

Fosforul roșu se obține prin încălzirea prelungită a fosforului alb la temperaturi ridicate (250-300 ° C) fără aer. Culoarea substanței variază de la roșu-violet la violet.

Fosforul roșu, spre deosebire de cel mai cunoscut „frate”, fosforul alb, este un solid, nu luminesce, este practic insolubil în nimic (nici în apă, nici în solvenți organici, nici în disulfură de carbon). Nu este otrăvitor, se aprinde spontan în aer doar la o temperatură de + 240-260 ° C (de fapt, nu fosforul roșu în sine se aprinde, ci vaporii săi, care, după răcire, se transformă în fosfor alb inflamabil).

Densitatea fosforului roșu este mai mare decât cea a albului și este egală cu 2,0 - 2,4 g/cm3 (în funcție de modificarea specifică).

În aer, fosforul roșu absoarbe umezeala, se oxidează, transformându-se într-un oxid; continuând să absoarbă umezeala, se transformă în acid fosforic gros („înmuiare”). Având în vedere acest lucru, reactivul ar trebui să fie sigilat ermetic, privând accesul la umiditatea aerului. Când este încălzit, fosforul roșu nu se topește, ci se sublimează (se evaporă). După condensare, vaporii substanțelor se transformă în fosfor alb.

Utilizarea fosforului roșu

Fosforul roșu este practic netoxic și mult mai sigur în funcționare și depozitare decât fosforul alb. Prin urmare, în producția industrială de fosfuri, îngrășăminte care conțin fosfor și diverși derivați ai acidului fosforic, fosforul roșu este cel mai des utilizat.

Fosforul roșu în sine este folosit în principal pentru a face chibrituri. Este inclus în amestecul „răzătoare”, care se aplică pe cutii. De asemenea, este utilizat în lubrifianți, compoziții incendiare, combustibili și în producția de lămpi cu incandescență.

Nu știi de unde să cumperi fosfor roșu?

Puteți cumpăra fosfor roșu și diverse alte substanțe chimice într-unul dintre cele mai mari magazine de echipamente de laborator, PrimeChemicalsGroup. Avem prețuri accesibile și livrare convenabilă în Moscova și regiune, iar managerii calificați vă vor ajuta să faceți o alegere.

Fosforul este cunoscut în mai multe modificări alotrope: alb, roșu, violet și negru. În practica de laborator, trebuie să întâlnești modificări albe și roșii.

Fosforul alb este un solid. În condiții normale, este gălbui, moale și asemănător ca aspect cu ceara. Este ușor de oxidat și inflamabil. Fosforul alb este otrăvitor - lasă arsuri dureroase pe piele. Fosforul alb este pus în vânzare sub formă de bețișoare de diferite lungimi cu un diametru de 0,5-2 cm.

Fosforul alb se oxidează cu ușurință și, prin urmare, este depozitat sub apă în vase de sticlă închisă cu grijă, închise la culoare, în încăperi slab luminate și nu foarte reci (pentru a evita crăparea borcanelor din cauza apei înghețate). Cantitatea de oxigen continuta in apa si fosforul oxidant este foarte mica; este 7-14 mg pe litru de apă.

Sub influența luminii, fosforul alb se transformă în roșu.

Cu oxidare lentă, se observă strălucirea fosforului alb, iar cu oxidare viguroasă se aprinde.

Fosforul alb se ia cu penseta sau cleștele metalice; în niciun caz nu trebuie să-l atingi cu mâinile.

În cazul unei arsuri cu fosfor alb, zona arsă se spală cu o soluție de AgNO 3 (1:1) sau KMnO 4 (1:10) și se aplică un pansament umed înmuiat în aceleași soluții sau o soluție 5% de sulfat de cupru, apoi rana se spală cu apă și după netezirea epidermei se aplică bandaj de vaselină cu violet de metil. Pentru arsuri severe, consultați un medic.

Soluțiile de nitrat de argint, permanganat de potasiu și sulfat de cupru oxidează fosforul alb și astfel opresc efectul dăunător al acestuia.

În caz de otrăvire cu fosfor alb, luați o linguriță de soluție de sulfat de cupru 2% pe cale orală până când apar vărsături. Apoi, folosind testul Mitcherlich, pe baza luminiscenței, se determină prezența fosforului. Pentru aceasta, la vărsăturile persoanei otrăvite se adaugă apă acidificată cu acid sulfuric și se distilează în întuneric; la conținutul de fosfor se observă strălucirea vaporilor. Ca dispozitiv este folosit un balon Wurtz, la tubul lateral al căruia este atașat un condensator Liebig, de unde produsele distilate intră în receptor. Dacă vaporii de fosfor sunt direcționați într-o soluție de azotat de argint, se formează un precipitat negru de argint metalic, care se formează conform ecuației date în experimentul privind reducerea sărurilor de argint cu fosfor alb.

Deja 0,1 G fosforul alb este o doză letală pentru un adult.

Fosforul alb este tăiat cu un cuțit sau foarfece într-un mortar de porțelan sub apă. Când folosiți apă la temperatura camerei, fosforul se sfărâmă. Prin urmare, este mai bine să folosiți apă caldă, dar nu mai mare de 25-30 °. După tăierea fosforului în apă caldă, acesta este transferat în apă rece sau răcit cu un jet de apă rece.

Fosforul alb este o substanță foarte inflamabilă. Se aprinde la o temperatură de 36-60°, în funcție de concentrația de oxigen din aer. Prin urmare, atunci când se desfășoară experimente, pentru a evita un accident, este necesar să se țină cont de fiecare bob din acesta.

Uscarea fosforului alb se realizează prin aplicarea rapidă de azbest subțire sau hârtie de filtru, evitând frecarea sau presiunea.

Când fosforul se aprinde, se stinge cu nisip, un prosop umed sau apă. Dacă fosforul care arde se află pe o foaie de hârtie (sau azbest), această foaie nu trebuie atinsă, deoarece fosforul arzând topit poate fi vărsat cu ușurință.

Fosforul alb se topește la 44°, fierbe la 281°. Fosforul alb este topit cu apa, deoarece in contact cu aerul, fosforul topit se aprinde. Prin fuziune și răcire ulterioară, fosforul alb poate fi recuperat cu ușurință din deșeuri. Pentru a face acest lucru, deșeurile de fosfor alb din diferite experimente, colectate într-un creuzet de porțelan cu apă, sunt încălzite într-o baie de apă. Dacă se observă formarea crustei pe suprafața fosforului topit, se adaugă puțin HNO3 sau un amestec de crom. Crusta este oxidată, boabele mici se contopesc într-o masă comună, iar după răcire cu un jet de apă rece se obține o bucată de fosfor alb.

În nicio circumstanță nu trebuie aruncate reziduuri de fosfor în chiuvetă, deoarece, acumulându-se în coturile cotului de canalizare, poate provoca arsuri lucrătorilor de întreținere.

O experienta. Topirea și suprarăcirea fosforului alb topit. O bucată de fosfor alb de mărimea unui bob de mazăre se pune într-o eprubetă cu apă. Eprubeta este plasată într-un pahar umplut aproape până la vârf cu apă și fixat în poziție verticală într-o clemă de trepied. Sticla este ușor încălzită și cu ajutorul unui termometru se determină temperatura apei din eprubeta la care se topește fosforul. După terminarea topirii, tubul este transferat într-un pahar cu apă rece și se observă solidificarea fosforului. Dacă tubul este staționar, atunci la o temperatură sub 44° (până la 30°) fosforul alb rămâne în stare lichidă.

Starea lichidă a fosforului alb, răcit sub punctul său de topire, este o stare de suprarăcire.

După terminarea experimentului, pentru a extrage mai ușor fosforul, acesta se topește din nou și se scufundă eprubeta cu orificiul în sus în poziție înclinată într-un vas cu apă rece.

O experienta. Atașarea unei bucăți de fosfor alb la capătul firului. Pentru a topi și solidifica fosforul alb, se folosește un creuzet mic de porțelan cu fosfor și apă; se pune intr-un pahar cu apa calda si apoi rece. Sârma în acest scop este luată din fier sau cupru cu o lungime de 25-30 cm iar diametrul 0,1-0,3 cm. Când firul este scufundat în fosfor care se solidifică, se atașează cu ușurință de el. În absența unui creuzet, se folosește o eprubetă. Cu toate acestea, din cauza suprafeței insuficient plane a eprubetei, uneori este necesară spargerea acesteia pentru a extrage fosforul. Pentru a elimina fosforul alb din fir, acesta este scufundat într-un pahar cu apă caldă.

O experienta. Determinarea greutății specifice a fosforului. La 10°, greutatea specifică a fosforului este de 1,83. Experiența ne permite să ne asigurăm că fosforul alb este mai greu decât apa și mai ușor decât H 2 SO 4 concentrat.

Când o bucată mică de fosfor alb este introdusă într-o eprubetă cu apă și H 2 SO 4 concentrat (greutate specifică 1,84), se observă că fosforul se scufundă în apă, dar plutește la suprafața acidului, topindu-se din cauza căldurii. eliberat atunci când H2SO concentrat este dizolvat 4 în apă.

Pentru a turna H 2 SO 4 concentrat într-o eprubetă cu apă, se folosește o pâlnie cu gât lung și îngust, ajungând până la capătul eprubetei. Se toarnă acidul și se scoate pâlnia din eprubetă cu grijă, pentru a nu provoca amestecarea lichidelor.

La sfârșitul experimentului, conținutul eprubetei este agitat cu o tijă de sticlă și răcit din exterior cu un jet de apă rece până când fosforul se solidifică astfel încât să poată fi îndepărtat din eprubetă.

Când se utilizează fosfor roșu, se observă că acesta se scufundă nu numai în apă, ci și în H 2 SO 4 concentrat, deoarece greutatea sa specifică (2,35) este mai mare decât greutatea specifică atât a apei, cât și a acidului sulfuric concentrat.

FOSFOR ALB, Strălucire

Datorită oxidării lente care are loc chiar și la temperaturi obișnuite, fosforul alb strălucește în întuneric (de unde și numele de „luminifer”). În jurul unei bucăți de fosfor, în întuneric, apare un nor luminos verzui, care, atunci când fosforul vibrează, este pus într-o mișcare de undă.

Fosforescența (luminiscența fosforului) se explică prin oxidarea lentă a vaporilor de fosfor de către oxigenul din aer la fosfor și anhidridă de fosfor cu eliberare de lumină, dar fără degajare de căldură. În acest caz, ozonul este eliberat, iar aerul din jur este ionizat (vezi experimentul care arată arderea lentă a fosforului alb).

Fosforescența depinde de temperatură și concentrația de oxigen. La 10°C și presiune normală, fosforescența are loc slab, iar în absența aerului nu are loc deloc.

Substanțele care reacționează cu ozonul (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, ulei de terebentină) slăbesc sau opresc complet fosforescența.

Conversia energiei chimice în energie luminoasă se numește „chemiluminiscență”.

O experienta. Observarea strălucirii fosforului alb. Dacă observați în întuneric o bucată de fosfor alb într-un pahar și neacoperită complet cu apă, atunci se observă o strălucire verzuie. În acest caz, fosforul umed oxidează încet, dar nu se aprinde, deoarece temperatura apei este sub punctul de aprindere al fosforului alb.

Strălucirea fosforului alb poate fi observată după ce o bucată de fosfor alb a fost expusă la aer pentru o perioadă scurtă de timp. Dacă puneți câteva bucăți de fosfor alb într-un balon pe vată de sticlă și umpleți balonul cu dioxid de carbon, coborând capătul tubului de evacuare la fundul balonului sub vată de sticlă și apoi încălziți ușor balonul scufundându-l în un vas cu apă caldă, apoi în întuneric puteți observa formarea unei flăcări verzui pal rece (puteți pune mâna în siguranță în ea).

Formarea unei flăcări reci se explică prin faptul că dioxidul de carbon care părăsește balonul antrenează vapori de fosfor, care încep să se oxideze atunci când intră în contact cu aerul la deschiderea balonului. Într-un balon, fosforul alb nu se aprinde, deoarece se află într-o atmosferă de dioxid de carbon. La sfârșitul experimentului, balonul este umplut cu apă.

În descrierea experimentului de obținere a fosforului alb într-o atmosferă de hidrogen sau dioxid de carbon, s-a menționat deja că efectuarea acestor experimente în întuneric face posibilă observarea strălucirii fosforului alb.

Dacă faceți o inscripție pe un perete, o foaie de carton sau hârtie cu cretă fosforică, atunci datorită fosforescenței inscripția rămâne vizibilă mult timp în întuneric.

O astfel de inscripție nu poate fi făcută pe o tablă, deoarece după aceea creta obișnuită nu se lipește de ea, iar tabla trebuie spălată cu benzină sau alt solvent cu stearina.

Creta fosforică se obține prin dizolvarea fosforului alb lichid în stearina topită sau parafină. Pentru a face acest lucru, într-o eprubetă se adaugă aproximativ două părți în greutate de stearina (bucăți de lumânare) sau parafină la o parte din greutate de fosfor alb uscat, eprubeta este acoperită cu vată pentru a preveni intrarea oxigenului și încălzită cu continuu. tremurând. După terminarea topirii, eprubeta este răcită cu un jet de apă rece, apoi eprubeta este spartă și masa solidificată este îndepărtată.

Creta de fosfor este depozitată sub apă. Când se folosește o bucată de astfel de cretă, se înfășoară în hârtie umedă.

Creta de fosfor poate fi obtinuta si prin adaugarea unor bucati mici de fosfor alb uscat la parafina (stearina) topita intr-o cana de portelan. Dacă parafina se aprinde atunci când se adaugă fosfor, aceasta se stinge prin acoperirea cupei cu o bucată de carton sau azbest.

După o scurtă răcire, soluția de fosfor în parafină se toarnă în eprubete uscate și curate și se răcește cu un jet de apă rece până când se solidifică într-o masă solidă.

După aceea, eprubetele sunt sparte, creta este îndepărtată și depozitată sub apă.

SOLUBILITATEA FOSFORULUI ALB

În apă, fosforul alb este puțin solubil, ușor solubil în alcool, eter, benzen, xilen, iodură de metil și glicerină; se dizolvă bine în disulfură de carbon, clorură de sulf, triclorura și tribromura de fosfor, tetraclorura de carbon.

O experienta. Dizolvarea fosforului alb în sulfură de carbon. Disulfura de carbon este un lichid incolor, foarte volatil, foarte inflamabil, otrăvitor. Prin urmare, atunci când lucrați cu acesta, evitați să-i inhalați vaporii și opriți toate arzătoarele cu gaz.

Trei sau patru bucăți de fosfor alb de mărimea unui bob de mazăre se dizolvă cu agitare ușoară într-un pahar de 10-15 ml disulfură de carbon.

Dacă o foaie mică de hârtie de filtru este umezită cu această soluție și ținută în aer, hârtia se aprinde după un timp. Acest lucru se datorează faptului că disulfura de carbon se evaporă rapid, iar fosforul alb fin divizat rămas pe hârtie se oxidează rapid la temperaturi obișnuite și se aprinde datorită căldurii eliberate în timpul oxidării. (Se știe că temperatura de aprindere a diferitelor substanțe depinde de gradul de măcinare a acestora.) Se întâmplă ca hârtia să nu se aprindă, ci doar carbon. Hârtia umezită cu o soluție de fosfor în disulfură de carbon este ținută în aer cu clești metalici.

Experimentul se efectuează cu atenție, astfel încât picăturile unei soluții de fosfor în disulfură de carbon să nu cadă pe podea, pe masă, pe haine sau pe mâini.

Dacă soluția ajunge pe mână, se spală rapid cu apă și săpun, apoi cu o soluție de KMnO 4 (pentru a oxida particulele de fosfor alb care au căzut pe mâini).

Soluția de fosfor în disulfură de carbon rămasă după experimente nu este stocată în laborator, deoarece se poate aprinde cu ușurință.

TRANSFORMAREA FOSFORULUI ALB ÎN ROȘU

Fosforul alb este transformat în roșu conform ecuației:

P (alb) = P (roșu) + 4 kcal.

Instalație pentru producerea fosforului alb din roșu: eprubetă-reactor 1, tub 2, prin care dioxidul de carbon intră în eprubetă-reactor, tub de evacuare a gazului 3, prin care vaporii de fosfor alb, împreună cu dioxidul de carbon, părăsesc testul tub și se răcesc cu apă

Procesul de transformare a fosforului alb în roșu este foarte accelerat prin încălzire, sub influența luminii și în prezența urmelor de iod (1 G iod la 400 G fosfor alb). Iodul, combinându-se cu fosforul, formează iodură de fosfor, în care fosforul alb se dizolvă și se transformă rapid în roșu odată cu eliberarea de căldură.

Fosforul roșu se obține prin încălzirea prelungită a fosforului alb într-un vas închis în prezența urmelor de iod la 280-340 °

Cu depozitarea pe termen lung a fosforului alb în lumină, acesta se transformă treptat în roșu.

O experienta. Obținerea unei cantități mici de fosfor roșu din alb.Într-un tub de sticlă lung de 10-12, închis la un capăt cm iar diametrul 0,6-0,8 cm introduc o bucată de fosfor alb de mărimea unui bob de grâu și un cristal foarte mic de iod. Tubul se etanșează și se suspendă într-o baie de aer peste o tavă de nisip, apoi se încălzește la 280-340° și se observă transformarea fosforului alb în roșu.

Conversia parțială a fosforului alb în roșu poate fi observată și prin încălzirea ușoară a unei eprubete cu o bucată mică de fosfor alb și un cristal foarte mic de iod. Înainte de a începe încălzirea, eprubeta se închide cu un tampon de lână de sticlă (azbest sau obișnuită) și se pune sub eprubetă o tavă cu nisip. Tubul se încălzește 10-15 minute (fără a aduce fosforul la fierbere) și se observă transformarea fosforului alb în roșu.

Fosforul alb rămas în eprubetă poate fi îndepărtat prin încălzire cu o soluție alcalină concentrată sau prin ardere.

Transformarea fosforului alb în roșu poate fi observată și prin încălzirea unei bucăți mici de fosfor într-o eprubetă într-o atmosferă de dioxid de carbon la o temperatură sub punctul de fierbere.

ARDEREA FOSFORULUI ALB

Când fosforul alb arde, se formează anhidridă fosforică:

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

Puteți observa arderea fosforului în aer (lent și rapid) și sub apă.

O experienta. Arderea lentă a fosforului alb și compoziția aerului. Acest experiment nu a fost descris ca o modalitate de a obține azot, deoarece nu leagă complet oxigenul conținut în aer.

Oxidarea lentă a fosforului alb de către oxigenul atmosferic are loc în două etape; în prima etapă, anhidrida de fosfor și ozonul se formează conform ecuațiilor:

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

În a doua etapă, anhidrida fosforică este oxidată în anhidridă fosforică.

Oxidarea lentă a fosforului alb este însoțită de luminiscența și ionizarea aerului din jur.

Un experiment care arată arderea lentă a fosforului alb ar trebui să dureze cel puțin trei ore. Aparatul necesar pentru experiment este prezentat în Fig.

Într-un cilindru expandat la deschidere, aproape umplut cu apă, un tub gradat cu capătul închis, care conține aproximativ 10 ml apă. Lungimea tubului 70 cm, diametru 1,5-2 cm. După ce coborâți tubul gradat, scoateți degetul din orificiul tubului, aduceți apa din tub și cilindru la același nivel și notați volumul de aer conținut în tub. Fără a ridica tubul deasupra nivelului apei din cilindru (pentru a nu lăsa aer suplimentar), în spațiul de aer al tubului se introduce o bucată de fosfor alb fixată la capătul firului.

După trei până la patru ore, sau chiar după două sau trei zile, se observă o creștere a apei în tub.

La sfârșitul experimentului, firul cu fosfor este îndepărtat din tub (fără a ridica tubul deasupra nivelului apei din cilindru), apa din tub și cilindru este adusă la același nivel, iar volumul de aer rămas după ce se constată oxidarea lentă a fosforului alb.

Experiența arată că, ca urmare a legării oxigenului de către fosfor, volumul de aer a scăzut cu o cincime, ceea ce corespunde conținutului de oxigen din aer.

O experienta. Arderea rapidă a fosforului alb. Datorită faptului că se eliberează o cantitate mare de căldură în timpul reacției combinației fosforului cu oxigenul, fosforul alb se aprinde spontan în aer și arde cu o flacără alb-gălbuie strălucitoare, formând anhidridă de fosfor, un solid alb care se combină foarte viguros. cu apă.

S-a menționat deja mai devreme că fosforul alb se aprinde la 36-60 °. Pentru a-i observa autoaprinderea și arderea, o bucată de fosfor alb este așezată pe o foaie de azbest și acoperită cu un clopot de sticlă sau o pâlnie mare, pe gâtul căreia se pune o eprubetă.

Fosforul poate fi pus ușor pe foc cu o baghetă de sticlă încălzită în apă fierbinte.

O experienta. Comparația temperaturilor de aprindere a fosforului alb și roșu. La un capăt al unei plăci de cupru (lungime 25 cm, latime 2,5 cm si grosimea 1 mm) puneți o bucată mică de fosfor alb uscat, turnați o grămadă mică de fosfor roșu la celălalt capăt. Placa este așezată pe un trepied și în același timp sunt aduse la ambele capete ale plăcii arzătoare cu gaz aproximativ egal.

Fosforul alb se aprinde imediat, iar fosforul roșu numai atunci când temperatura atinge aproximativ 240°.

O experienta. Aprinderea fosforului alb sub apă. O eprubetă cu apă care conține câteva bucăți mici de fosfor alb este scufundată într-un pahar cu apă fierbinte. Când apa din eprubetă este încălzită la 30-50°C, un curent de oxigen este trecut în ea prin tub. Fosforul se aprinde și arde, împrăștiind scântei strălucitoare.

Dacă experimentul se desfășoară în paharul propriu-zis (fără eprubetă), paharul este așezat pe un trepied montat pe o tavă de nisip.

REDUCEREA SĂRURILOR DE ARGINT ŞI CURU CU FOSFOR ALB

O experienta. Când o bucată de fosfor alb este introdusă într-o eprubetă cu o soluție de nitrat de argint, se observă un precipitat de argint metalic (fosforul alb este un agent reducător energetic):

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

Dacă se introduce fosfor alb într-o eprubetă cu o soluție de sulfat de cupru, atunci cuprul metalic precipită:

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