Fosfori tunnetaan useissa allotrooppisissa muunnelmissa: valkoinen, punainen, violetti ja musta. Laboratoriokäytännössä kohdataan valkoisia ja punaisia muunnelmia.
Valkoinen fosfori- kiinteä aine. Normaaleissa olosuhteissa se on kellertävää, pehmeää ja ulkonäkö näyttää vahalta. Se hapettuu ja syttyy helposti. Valkoinen fosfori on myrkyllistä ja jättää iholle tuskallisia palovammoja. Valkoinen fosfori tulee myyntiin eripituisina tikkuina, joiden halkaisija on 0,5-2 cm.
Valkoinen fosfori hapettuu helposti, ja siksi se varastoidaan veden alla huolellisesti suljetuissa tummissa lasiastioissa hämärässä ja ei kovin kylmissä tiloissa (että vältetään purkkien halkeilu veden jäätymisen takia). Veden ja hapettavan fosforin sisältämän hapen määrä on hyvin pieni; on 7-14 mg litraa vettä kohti.
Valon vaikutuksesta valkoinen fosfori muuttuu punaiseksi.
Hitaalla hapetuksella valkoinen fosfori hehkuu, ja voimakkaassa hapetuksessa se syttyy.
Valkoinen fosfori otetaan pinseteillä tai metallipihdeillä; Älä missään tapauksessa saa koskea siihen käsin.
Jos palovamma on peräisin valkoisesta fosforista, pese palanut alue AgNO 3 (1:1) tai KMnO 4 (1:10) liuoksella ja laita samoihin liuoksiin kostutettu märkä side tai 5-prosenttinen kuparisulfaattiliuos. , sitten haava pestään vedellä ja orvaskeden tasoittamisen jälkeen laitetaan vaseliinisidos metyylivioletilla. Vakavissa palovammoissa käänny lääkärin puoleen.
Hopeanitraatin, kaliumpermanganaatin ja kuparisulfaatin liuokset hapettavat valkoista fosforia ja lopettavat siten sen haitallisen vaikutuksen.
Jos kyseessä on valkofosforimyrkytys, ota teelusikallinen 2-prosenttista kuparisulfaattiliuosta suun kautta, kunnes oksentaa. Sitten luminesenssiin perustuvalla Mitscherlich-testillä määritetään fosforin läsnäolo. Tätä varten rikkihapolla hapotettua vettä lisätään myrkytyn henkilön oksennukseen ja tislataan pimeässä; Fosforipitoisuutta tarkkailtaessa havaitaan höyryn hehkumista. Laitteena käytetään Wurtz-pulloa, jonka sivuputkeen on liitetty Liebig-jääkaappi, josta tislatut tuotteet tulevat vastaanottimeen. Jos fosforihöyryä ohjataan hopeanitraattiliuokseen, saostuu musta metallisen hopean sakka, joka muodostuu hopeasuolojen pelkistyskokeessa valkoisella fosforilla annetun yhtälön mukaisesti.
Jo 0.1 G valkoinen fosfori on tappava annos aikuiselle.
Leikkaa valkoinen fosfori veitsellä tai saksilla posliinilaastissa veden alla. Käytettäessä huoneenlämpöistä vettä fosfori murenee. Siksi on parempi käyttää lämmintä vettä, mutta ei korkeampaa kuin 25-30 °. Kun fosfori on leikattu lämpimään veteen, se siirretään kylmään veteen tai jäähdytetään kylmällä vesivirralla.
Valkoinen fosfori on erittäin helposti syttyvä aine. Se syttyy lämpötilassa 36-60°, riippuen ilman happipitoisuudesta. Siksi kokeita suoritettaessa onnettomuuden välttämiseksi on otettava huomioon sen jokainen jyvä.
Valkoisen fosforin kuivaus tapahtuu levittämällä siihen nopeasti ohutta asbestia tai suodatinpaperia välttäen kitkaa tai painetta.
Jos fosfori syttyy, se sammutetaan hiekalla, märällä pyyhkeellä tai vedellä. Jos palavaa fosforia on paperiarkilla (tai asbestilla), tätä arkkia ei saa koskea, koska sulaa palavaa fosforia voi helposti roiskua.
Valkoinen fosfori sulaa 44°:ssa ja kiehuu 281°:ssa. Valkoinen fosfori sulaa veden alla, koska sula fosfori syttyy kosketuksissa ilman kanssa. Valkoinen fosfori voidaan helposti ottaa talteen jätteestä sulattamalla ja sitä seuraavalla jäähdytyksellä. Tätä varten eri kokeiden valkoista fosforijätettä, joka on kerätty posliiniupokkaaseen vedellä, lämmitetään vesihauteessa. Jos sulan fosforin pinnalle on havaittavissa kuoren muodostumista, lisää hieman HNO 3:a tai kromiseosta. Kuori hapettuu, pienet rakeet sulautuvat kokonaismassaksi ja kylmällä vesivirralla jäähdyttämisen jälkeen saadaan yksi pala valkoista fosforia.
Fosforin jäänteitä ei saa koskaan heittää pesualtaaseen, koska se voi kertyä viemäriputkien mutkoihin ja aiheuttaa palovammoja korjaustyöntekijöille.
Kokea. Sulan valkoisen fosforin sulatus ja alijäähdytys. Herneenkokoinen pala valkoista fosforia laitetaan koeputkeen vedellä. Koeputki asetetaan lasiin, joka on täytetty melkein yläosaan vedellä ja kiinnitetään pystysuoraan jalustaan. Lasi kuumennetaan hieman ja lämpömittarilla määritetään koeputkessa olevan veden lämpötila, jossa fosfori sulaa. Kun sulatus on valmis, koeputki siirretään lasiin, jossa on kylmää vettä ja tarkkaile fosforin kiinteytymistä. Jos koeputki on paikallaan, valkoinen fosfori pysyy nestemäisessä tilassa alle 44° (jopa 30°) lämpötiloissa.
Valkoisen fosforin nestemäinen tila, joka on jäähtynyt sulamispisteensä alapuolelle, on alijäähdytystila.
Kokeen päätyttyä fosforin erottamisen helpottamiseksi se sulatetaan uudelleen ja koeputki upotetaan reikä ylhäällä vinossa asennossa kylmään veteen.
Kokea. Kiinnitetään pala valkoista fosforia langan päähän. Valkoisen fosforin sulattamiseksi ja kiinteyttämiseksi käytä pientä posliiniupokasta, jossa on fosforia ja vettä; se laitetaan lasiin lämpimän ja sitten kylmän veden kanssa. Tätä tarkoitusta varten ota rauta- tai kuparilanka, jonka pituus on 25-30 cm ja halkaisija 0,1-0,3 cm. Kun lanka upotetaan kiinteytyvään fosforiin, se kiinnittyy siihen helposti. Upokkaan puuttuessa käytetään koeputkea. Koeputken riittämättömän sileän pinnan vuoksi se on kuitenkin joskus tarpeen rikkoa fosforin erottamiseksi. Poistaaksesi valkoisen fosforin langasta, upota se lasilliseen lämmintä vettä.
Kokea. Fosforin ominaispainon määritys. 10°:ssa fosforin ominaispaino on 1,83. Kokemus mahdollistaa sen, että valkoinen fosfori on raskaampaa kuin vesi ja kevyempi kuin väkevä H 2 SO 4.
Kun pieni pala valkoista fosforia viedään koeputkeen, jossa on vettä ja väkevää H 2 SO 4 (ominaispaino 1,84), havaitaan, että fosfori uppoaa veteen, mutta kelluu hapon pinnalla sulaen lämpö vapautuu, kun väkevää H2SO:ta liuotetaan 4 veteen.
Kaadaksesi väkevää H 2 SO 4:a koeputkeen veden kanssa, käytä suppiloa, jossa on pitkä ja kapea kaula ja joka ulottuu koeputken päähän. Kaada happo ja poista suppilo koeputkesta varovasti, jotta nesteet eivät sekoitu.
Kokeen lopussa koeputken sisältö sekoitetaan lasisauvalla ja jäähdytetään ulkopuolelta kylmällä vesivirralla, kunnes fosfori kovettuu niin, että se voidaan poistaa koeputkesta.
Punaista fosforia käytettäessä havaitaan, että se ei uppoa vain veteen, vaan myös väkevään H 2 SO 4:ään, koska sen ominaispaino (2,35) on suurempi kuin sekä veden että väkevän rikkihapon ominaispaino.
VALKOINEN FOSFORI, HEHTÄÄ
Jopa tavallisissa lämpötiloissa tapahtuvan hitaan hapettumisen vuoksi valkoinen fosfori hehkuu pimeässä (sitä nimi "valaiseva"). Pimeässä fosforipalan ympärille ilmestyy vihertävä valopilvi, joka fosforin värähteleessä lähtee aaltomaiseen liikkeeseen.
Fosforesenssi (fosforin hehku) selittyy fosforihöyryn hitaalla hapetuksella ilmakehän hapen vaikutuksesta fosforiksi ja fosforihappoanhydridiksi valon vapautuessa, mutta ilman lämmön vapautumista. Tässä tapauksessa otsonia vapautuu ja sen ympärillä oleva ilma ionisoituu (katso koe, joka osoittaa valkoisen fosforin hidasta palamista).
Fosforesenssi riippuu lämpötilasta ja happipitoisuudesta. 10°C:ssa ja normaalipaineessa fosforesenssi tapahtuu heikosti, eikä ilman puuttuessa tapahdu ollenkaan.
Otsonin kanssa reagoivat aineet (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, tärpättiöljy) heikentävät tai pysäyttävät fosforesenssin kokonaan.
Kemiallisen energian muuntamista valoenergiaksi kutsutaan "kemiluminesenssiksi".
Kokea. Valkoisen fosforin hehkun havainnointi. Jos havaitset pimeässä lasissa olevan valkoisen fosforin palan, joka ei ole täysin peittynyt vedellä, huomaat vihertävän hehkun. Tässä tapauksessa märkä fosfori hapettuu hitaasti, mutta ei syty, koska veden lämpötila on alle valkoisen fosforin leimahduspisteen.
Valkoisen fosforin hehkua voidaan havaita sen jälkeen, kun valkoisen fosforin pala on ollut alttiina ilmalle lyhyen aikaa. Jos laitat useita valkoisen fosforin palasia lasivillan päällä olevaan pulloon ja täytät pullo hiilidioksidilla laskemalla poistoputken pään pullon pohjalle lasivillan alle ja sitten lämmität pulloa hieman laskemalla sitä astia lämpimällä vedellä, niin pimeässä voit tarkkailla kylmän vaalean vihertävän liekin muodostumista (voit laittaa kätesi turvallisesti siihen).
Kylmän liekin muodostuminen selittyy sillä, että pullosta karkaava hiilidioksidi kuljettaa mukanaan fosforihöyryjä, jotka alkavat hapettua joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa pullon aukossa. Pullossa valkoinen fosfori ei syty, koska se on hiilidioksidin ilmakehässä. Kokeen lopussa pullo täytetään vedellä.
Kuvattaessa kokemusta valkoisen fosforin tuottamisesta vety- tai hiilidioksidiatmosfäärissä mainittiin jo, että näiden kokeiden suorittaminen pimeässä mahdollistaa valkoisen fosforin hehkun havainnoinnin.
Jos teet kirjoituksen fosforiliidulla seinälle, pahvi- tai paperiarkille, niin fosforesenssin ansiosta kirjoitus pitkään aikaan jää näkyviin pimeässä.
Tällaista merkintää ei voi tehdä liitutaulu, koska tämän jälkeen tavallinen liitu ei tartu siihen ja lauta on pestävä bensiinillä tai muulla steariiniliuottimella.
Fosforiliitu saadaan liuottamalla nestemäistä valkoista fosforia sulaan steariiniin tai parafiiniin. Tätä varten lisätään noin kaksi paino-osaa steariinia (kynttilänpaloja) tai parafiinia yhteen paino-osaan kuivaa valkoista fosforia koeputkessa, koeputki peitetään vanulla hapen pääsyn estämiseksi ja kuumennetaan jatkuva ravistelu. Sulamisen päätyttyä koeputki jäähdytetään kylmällä vesivirralla, sitten koeputki rikotaan ja jäätynyt massa poistetaan.
Fosforiliitu varastoidaan veden alla. Käytettäessä pala tällaista liitua kääritään märkään paperiin.
Fosforiliitua saa myös lisäämällä pieniä paloja kuivattua valkoista fosforia posliinikupissa sulatettuun parafiiniin (steariiniin). Jos parafiini syttyy fosforia lisättäessä, se sammutetaan peittämällä kuppi pahvilla tai asbestilla.
Pienen jäähdytyksen jälkeen fosforiliuos parafiinissa kaadetaan kuiviin ja puhtaisiin koeputkiin ja jäähdytetään kylmällä vesivirralla, kunnes se kovettuu kiinteäksi massaksi.
Tämän jälkeen koeputket rikotaan, liitu poistetaan ja säilytetään veden alla.
VALKOINEN FOSFORIN LIUKOISUUS
Valkoinen fosfori liukenee niukasti veteen, liukenee heikosti alkoholiin, eetteriin, bentseeniin, ksyleeniin, metyylijodidiin ja glyseriiniin; liukenee hyvin hiilidisulfidiin, rikkikloridiin, fosforitrikloridiin ja tribromidiin, hiilitetrakloridiin.
Kokea. Valkoisen fosforin liukeneminen hiilidisulfidiin. Hiilidisulfidi on väritön, erittäin haihtuva, syttyvä, myrkyllinen neste. Siksi, kun työskentelet sen kanssa, vältä sen höyryjen hengittämistä ja sammuta kaikki kaasupolttimet.
Kolme tai neljä herneenkokoista valkofosforin palaa liuotetaan kevyesti ravistellen lasiin, jossa on 10-15 ml hiilidisulfidia.
Jos pieni pala suodatinpaperia kostutetaan tällä liuoksella ja pidetään ilmassa, paperi syttyy hetken kuluttua. Tämä johtuu siitä, että hiilidisulfidi haihtuu nopeasti ja paperille jäänyt hienoksi jauhettu valkoinen fosfori hapettuu nopeasti normaaleissa lämpötiloissa ja syttyy hapettumisen aikana syntyvän lämmön vaikutuksesta. (Tiedetään, että eri aineiden syttymislämpötila riippuu niiden jauhatusasteesta.) Tapahtuu, että paperi ei syty, vaan vain hiiltyy. Fosforin hiilidisulfidiliuoksella kostutettua paperia pidetään ilmassa metallipihdeillä.
Koe suoritetaan huolellisesti, jotta fosforin hiilidisulfidiliuoksen pisarat eivät putoa lattialle, pöydälle, vaatteille tai käsille.
Jos liuosta joutuu käteesi, pese se nopeasti saippualla ja vedellä ja sitten KMnO 4 -liuoksella (käsille joutuvien valkoisten fosforihiukkasten hapettamiseksi).
Kokeiden jälkeen jäljelle jäävää fosforiliuosta hiilidisulfidissa ei säilytetä laboratoriossa, koska se voi syttyä helposti.
VALKOINEN FOSFORIN MUUTTAMINEN PUNAISEKSI
Valkoinen fosfori muunnetaan punaiseksi yhtälön mukaisesti:
P (valkoinen) = P (punainen) + 4 kcal.
Asennus valkoisen fosforin tuottamiseksi punaisesta: reaktoriputki 1, putki 2, jonka kautta hiilidioksidi tulee reaktoriputkeen, kaasun poistoputki 3, jonka läpi valkoiset fosforihöyryt hiilidioksidin kanssa poistuvat koeputkesta ja jäähdytetään vedellä
Valkoisen fosforin muuttumista punaiseksi kiihtyy suuresti kuumennus, valolle altistuminen ja jodijäämien läsnäolo (1 G jodi 400 G valkoinen fosfori). Jodi yhdistettynä fosforiin muodostaa jodidifosforin, jossa valkoinen fosfori liukenee ja muuttuu nopeasti punaiseksi lämmön vapautuessa.
Punaista fosforia saadaan kuumentamalla valkoista fosforia pitkään suljetussa astiassa jodijäämien läsnä ollessa 280-340°
Kun valkoista fosforia säilytetään pitkään valossa, se muuttuu vähitellen punaiseksi.
Kokea. Pienen määrän punaista fosforia saaminen valkoisesta. Lasiputkessa, jonka pituus on 10-12 toisesta päästä suljettuna cm ja halkaisija 0,6-0,8 cm tuodaan vehnänjyvän kokoinen pala valkoista fosforia ja hyvin pieni jodikide. Putki suljetaan ja ripustetaan ilmahauteeseen hiekkaalustan päälle, kuumennetaan sitten 280-340°:een ja valkoisen fosforin muuttumista punaiseksi havaitaan.
Valkoisen fosforin osittainen muuttuminen punaiseksi voidaan havaita myös kuumentamalla varovasti koeputkea, joka sisältää pienen palan valkoista fosforia ja hyvin pienen jodikiteen. Ennen kuumentamisen aloittamista koeputki suljetaan lasivillasta (asbesti tai tavallinen) valmistetulla puikolla ja koeputken alle asetetaan hiekkaa sisältävä alusta. Koeputkea kuumennetaan 10-15 minuuttia (saamatta fosforia kiehumaan) ja tarkkaillaan valkoisen fosforin muuttumista punaiseksi.
Koeputkeen jäänyt valkoinen fosfori voidaan poistaa kuumentamalla väkevällä alkaliliuoksella tai polttamalla.
Valkoisen fosforin muuttuminen punaiseksi voidaan havaita myös, kun pieni pala fosforia kuumennetaan koeputkessa hiilidioksidiatmosfäärissä kiehumispisteen alapuolelle.
VALKOINEN FOSFORIN PALTO
Kun valkoinen fosfori palaa, muodostuu fosforianhydridiä:
P 4 + 5O 2 = 2 P 2 O 5 + 2 x 358,4 kcal.
Voit tarkkailla fosforin palamista ilmassa (hidas ja nopea) ja veden alla.
Kokea. Valkoisen fosforin hidas palaminen ja ilman koostumus. Tätä koetta ei kuvattu menetelmäksi typen saamiseksi, koska se ei sido täysin ilman happea.
Valkoisen fosforin hidas hapettuminen ilmakehän hapen vaikutuksesta tapahtuu kahdessa vaiheessa; Ensimmäisessä vaiheessa muodostuu fosforianhydridi ja otsoni yhtälöiden mukaisesti:
2P + 2O 2 = P 2 O 3 + O, O + O 2 = O 3.
Toisessa vaiheessa fosforihappoanhydridi hapetetaan fosforihappoanhydridiksi.
Valkoisen fosforin hitaaseen hapettumiseen liittyy ympäröivän ilman hehkua ja ionisaatiota.
Valkoisen fosforin hidasta palamista osoittavan kokeen tulisi kestää vähintään kolme tuntia. Kokeeseen tarvittava laite on esitetty kuvassa.
Asteittainen putki, jossa on suljettu pää ja joka sisältää noin 10 ml vettä. Putken pituus 70 cm, halkaisija 1,5-2 cm. Kun olet laskenut asteikolla varustetun putken alas, irrota sormi putkessa olevasta reiästä, laske putkessa ja sylinterissä oleva vesi samalle tasolle ja huomioi putken sisältämä ilmamäärä. Nostamatta putkea sylinterin vedenpinnan yläpuolelle (jotta ei pääsisi ylimääräistä ilmaa sisään), putken ilmatilaan johdetaan langan päähän kiinnitetty pala valkoista fosforia.
Kolmen tai neljän tunnin tai jopa kahden tai kolmen päivän kuluttua havaitaan veden nousu putkessa.
Poista kokeen päätyttyä fosforilanka putkesta (nostamatta putkea sylinterin vedenpinnan yläpuolelle), nosta putkessa ja sylinterissä oleva vesi samalle tasolle ja huomioi ilmamäärä, joka on jäljellä putken jälkeen. valkoisen fosforin hidas hapettuminen.
Kokemus osoittaa, että fosforia sitovan hapen seurauksena ilman tilavuus pieneni viidenneksellä, mikä vastaa ilman happipitoisuutta.
Kokea. Valkoisen fosforin nopea palaminen. Johtuen siitä, että kun fosforiyhdiste reagoi hapen kanssa, se vapautuu suuri määrä lämpö, ilmassa valkoinen fosfori syttyy itsestään ja palaa kirkkaan kellertävänvalkoisella liekillä muodostaen fosforianhydridiä - kiinteää valkoista ainetta, joka yhdistyy erittäin energisesti veteen.
Aiemmin mainittiin, että valkoinen fosfori syttyy 36-60°:ssa. Sen spontaanin syttymisen ja palamisen havaitsemiseksi pala valkoista fosforia asetetaan asbestilevylle ja peitetään lasikellolla tai suurella suppilolla, jonka kaulaan asetetaan koeputki.
Fosfori voidaan helposti sytyttää tuleen kuumassa vedessä lämmitetyllä lasisauvalla.
Kokea. Valkoisen ja punaisen fosforin syttymislämpötilojen vertailu. Kuparilevyn toisessa päässä (pituus 25 cm, leveys 2,5 cm ja paksuus 1 mm) laita pieni pala kuivattua valkoista fosforia ja kaada pieni kasa punaista fosforia toiseen päähän. Levy asetetaan jalustalle ja samalla tuodaan suunnilleen yhtä palavat kaasupolttimet levyn molempiin päihin.
Valkoinen fosfori syttyy välittömästi ja punainen fosfori vasta, kun sen lämpötila on noin 240°.
Kokea. Valkoisen fosforin syttyminen veden alla. Vesikoeputki, joka sisältää useita pieniä paloja valkoista fosforia, asetetaan lasiin kuumaa vettä. Kun vesi koeputkessa lämpenee 30-50°:een, putken läpi alkaa siihen virrata happivirtaa. Fosfori syttyy ja palaa hajottaen kirkkaita kipinöitä.
Jos koe suoritetaan itse lasissa (ilman koeputkea), lasi asetetaan jalustalle, joka on asennettu hiekkaalustalle.
HOPEAN JA KUPARIN SUOLAN VÄHENTÄMINEN VALKOISELLA FOSFORILLA
Kokea. Kun pala valkoista fosforia lisätään koeputkeen hopeanitraattiliuoksella, havaitaan metallisen hopean sakka (valkoinen fosfori on energinen pelkistysaine):
P + 5AgNO 3 + 4H 2O = H3PO4 + 5Ag + 5HNO3.
Jos valkoista fosforia lisätään koeputkeen kuparisulfaattiliuoksella, metallista kuparia saostuu:
2P + 5CuS04 + 8H20 = 2H3PO4 + 5H2S04 + 5Cu.
Fosfori on melko yleinen kemiallinen alkuaine planeetallamme. Sen nimi on käännettynä "valaisevaksi", koska in puhdas muoto se hohtaa kirkkaasti pimeässä. Alkemisti Henning Brand löysi tämän alkuaineen täysin vahingossa, kun hän yritti uuttaa kultaa virtsasta. Siten fosforista tuli ensimmäinen alkuaine, jonka alkemistit pystyivät saamaan kokeillaan.
Fosforin ominaisuudet
Se on kemiallisesti erittäin aktiivinen, joten luonnossa sitä löytyy vain mineraalien muodossa - yhdisteinä muiden alkuaineiden kanssa, joita on 190 lajia. Tärkein yhdiste on kalsiumfosfaatti Nykyään tunnetaan monia apatiittilajikkeita, joista yleisin on fluorapatiitti. Apatiitilta erilaisia tyyppejä sedimenttikivet koostuvat fosforiiteista.
Eläville organismeille fosforilla on erittäin tärkeä, koska se on osa sekä kasvi- että eläinproteiinia erilaisten yhdisteiden muodossa.
Kasveissa tätä elementtiä löytyy pääasiassa siemenproteiineista ja eläinorganismeista - erilaisissa veren proteiineissa, maidossa, aivosoluissa ja suuria määriä fosforia kalsiumfosfaatin muodossa selkärankaisten luissa.
Fosforilla on kolme allotrooppista muunnelmaa: valkoinen fosfori, punainen ja musta. Katsotaanpa niitä tarkemmin.
Valkoista fosforia voidaan saada jäähdyttämällä sen höyryt nopeasti. Sitten muodostuu kiinteä aine kiteinen aine, joka puhtaassa muodossaan on täysin väritön ja läpinäkyvä. Myynnissä oleva valkoinen fosfori on yleensä hieman kellertävää ja muistuttaa ulkonäöltään läheisesti vahaa. Kylmässä tämä aine muuttuu hauraaksi, ja yli 15 asteen lämpötiloissa se pehmenee ja voidaan helposti leikata veitsellä.
Valkoinen fosfori ei liukene veteen, mutta reagoi hyvin orgaanisiin liuottimiin. Ilmassa se hapettuu erittäin nopeasti (alkaa palaa) ja samalla hehkuu pimeässä. Oikeastaan ajatukset valaisevasta aineesta ja sitä koskevat salapoliisit liittyvät nimenomaan valkoiseen fosforiin. Se on vahva myrkky, joka on tappava pieninäkin annoksina.
Punainen fosfori on tummanpunainen kiinteä aine, jonka ominaisuudet eroavat yllättävän paljon edellä kuvatuista. Se hapettuu ilmassa hyvin hitaasti, ei hohda pimeässä, syttyy vain kuumennettaessa, sisään orgaaniset liuottimet se ei liukene eikä ole myrkyllinen. Voimakkaalla lämmityksellä, jossa ilmaa ei pääse käsiksi, se sulamatta muuttuu höyryksi, josta jäähdytettynä saadaan valkoista fosforia. Kun molemmat alkuaineet palavat, muodostuu fosforioksidia, mikä todistaa saman alkuaineen läsnäolon niiden koostumuksessa. Toisin sanoen ne muodostuvat yhdestä alkuaineesta - fosforista - ja ovat sen allotrooppisia muunnelmia.
Mustaa fosforia saadaan valkoisesta fosforista 200 celsiusasteessa korkeassa paineessa. Siinä on kerrosrakenne, metallikiilto ja se on ulkonäöltään samanlainen kuin grafiitti. Kaikista tämän aineen kiinteistä tyypeistä se on vähiten aktiivinen.
Kiteinen rikki Rikkidioksidi (kiteissä)
Rikki
Rikki S on kova, hauras, keltainen kiteinen aine, jonka sulamispiste on 119,3 °C. Mutta älä sekoita tätä rikkiä tulitikkujen rikkiin. Otteluiden päissä on pääasiassa monimutkaiset aineet Rikki, joista yksi on kaliumkloraatti (KClO3), joka kykenee itsestään syttymään kitkan tai lämpötilan vaikutuksesta.
- Yksinkertainen aine ja se on tässä yhtenä osana tulitikkupään muodostavista komponenteista.:
Rikkimuunnokset Rikillä on kaksi muunnelmaa: hauras rikki Ja muovinen rikki . 113 °C:ssa
kiteinen rikki
sulaa keltaiseksi, vetiseksi nesteeksi. . Sula rikki 187°C:n lämpötilassa muuttuu hyvin viskoosiksi ja tummuu nopeasti. Samalla sen rakenteellinen tila muuttuu. Ja jos lämmität rikin 445 °C:seen, se kiehuu. Kaatamalla kiehuvaa rikkiä ohuena virrana kylmään veteen, voit saada muovista rikkiä - polymeeriketjuista koostuvaa kumia. Tässä tilassa rikki pystyy muotoutumaan ja venymään romahtamatta. Mutta heti kun se on ilmassa useita päiviä, se muuttuu takaisin hauraaksi materiaaliksi.
Rikki on eriste. Se voi toimia lämmöneristeenä. Rikki hapettaa helposti lähes kaikki metallit paitsi kulta Au, platina Pt ja ruteeni Ru. Rikki hapettaa emäksisiä (natrium Na, kalium K, litium Li, kalsium Ca) ja maa-alkalimetalleja (alumiini Al, magnesium Mg) jopa huoneenlämpötilassa. Ilmassa palaa sinisellä liekillä muodostaen rikkidioksidia SO 2 (kaasu, jolla on epämiellyttävä tukahduttava haju). Kun rikkiä poltetaan vedyssä, muodostuu myrkyllistä kaasua - rikkivetyä.
Rikkihappoanhydridi tai rikkitrioksidi SO 3 huoneenlämpötilassa on väritön, helposti haihtuva neste (t kiehumispiste = 45 °C), joka ajan myötä muuttuu asbestin kaltaiseksi muunnelmaksi, joka koostuu kiiltävistä silkkisistä kiteistä. Rikkihappoanhydridikuidut ovat stabiileja vain suljetussa astiassa. Imeytyessään kosteudesta ilmasta ne muuttuvat paksuksi, värittömäksi nesteeksi - oleumiksi (latinalaisesta oleumista - "öljy"). Vaikka muodollisesti oleumia voidaan pitää SO 3:n liuoksena H2SO4:ssä.
Rikkidioksidi sillä on voimakas valkaisuvaikutus: jos esimerkiksi punainen ruusu laitetaan säiliöön, jossa on rikkidioksidia SO 2, se menettää värinsä.
Fosfori
Tämä aine voi esiintyä kahdessa muodossa: punaista fosforia hauras rikki valkoista fosforia(Valkoiseksi fosforiksi kutsutaan myös keltainen fosfori).
Valkoinen fosfori (tai keltainen fosfori) on myrkyllinen, erittäin reaktiivinen, pehmeä, vaaleankeltainen vahamainen aine, joka liukenee hiilidisulfidiin ja bentseeniin. Ilmassa valkoinen fosfori syttyy 34 °C:ssa ja palaa kirkkaanvalkoisella liekillä muodostaen fosforioksidia. Valkoinen fosfori sulaa 44,1°C:n lämpötilassa ja hohtaa pimeässä. Saattaa aiheuttaa vakavia palovammoja joutuessaan iholle.
Erittäin myrkyllinen: tappava annos noin 0,1 g (noin sama kuin in kaliumsyanidi- 0,12 g). Ilmassa tapahtuvan itsestään syttymisen vaaran vuoksi valkoinen fosfori varastoituu vesikerroksen alle.
ja musta fosfori ovat vähemmän myrkyllisiä, koska ne ovat haihtumattomia ja käytännössä liukenemattomia veteen. Valkoinen fosfori on jo huoneenlämpötilassa, ja muut fosforin muunnelmat reagoivat kuumennettaessa monien yksinkertaisten aineiden kanssa: halogeenien (fluori, kloori, bromi, jodi, astatiini), hapen, rikin ja joidenkin metallien kanssa. Jos lämmität valkoista fosforia 300 0 C:een ilman pääsyä ilmaan, se muuttuu vähitellen punaiseksi fosforiksi.
Punainen fosfori on kiinteä, myrkytön, ei hohda pimeässä eikä syty itsestään.
Nimi punainen fosfori viittaa useisiin muunnelmiin, jotka eroavat tiheydeltä ja väriltään: se vaihtelee oranssista tummanpunaiseen ja jopa violettiin. Kaikki lajikkeet punaista fosforia ei liukene orgaanisiin liuottimiin, valkoiseen fosforiin verrattuna ne ovat vähemmän reaktiivisia (punainen fosfori syttyy ilmassa t>200 °C:ssa)
Vesi ei liukene fosforia. Se liuotetaan yleensä etyylialkoholiin.
Jos he sanovat, että fosfori hehkuu, he tarkoittavat vain valkoista fosforia! Molekyylissään (kolmiopohjaisen pyramidin kärjet) jokaisessa kärjessä on elektroniparit, jotka sijaitsevat kuvitteellisen pyramidin pinnan ulkopuolella. Fosforiatomit ovat "avoimia" ja ovat helposti kaikkien muiden alkuaineiden - hapettimien - atomeissa (esimerkiksi ilmasta tuleva happi). Käytettävissä olevat fosforin elektroniparit toimivat "syöttinä" kaikille muille atomeille, jotka ovat valmiita kiinnittämään jonkun toisen elektronin (jolla on korkea elektronegatiivisuus). Valkoinen fosfori hohtaa syystä - se hapettuu - ensinnäkin happiatomit sijaitsevat fosforiatomien välissä. Tämä tapahtuu, kunnes kaikki vapaat elektroniparit ovat kiinnittyneet happeen. Tämän jälkeen valkoinen fosfori lakkaa hehkumasta ja muuttuu fosforioksidi P2O5.
Fosforioksidi on suhteellisen stabiili aine, mutta se reagoi aktiivisesti veden kanssa muodostaen metafosforihappoa HPO 3 ja ortofosforihappoa H 3 PO 4
Fosforihapot
Kun fosforioksidi P2O5 liuotetaan veteen, se muodostuu fosforihappo H3PO4. Tämä happo on yksi heikoista hapoista, joten se ei reagoi useimpien metallien kanssa, vaan poistaa vain oksidikalvon niiden pinnalta. Sitä käytetään usein sähkölaitteiden korjaamiseen, elektronisten levyjen juottamiseen jne. Hän on hyvä lääke ruosteen poistamiseen.
Fosfori muodostaa kaksi happoa: toinen on ortofosforihappo, toinen on metafosforinen(HPO 3). Mutta toinen happo ei ole stabiili yhdiste ja hapettuu nopeasti muodostaen ortofosforihappoa.
Kokeile tätä yksinkertaista kokeilua pimeässä huoneessa tai ulkona yöllä. Älä liian kovaa, jotta tulitikku ei syty, lyö se tulitikkurasiaan. Huomaat, että tulitikkusta hehkuva polku näkyy raastimella jonkin aikaa. Tämä hehkuu valkoista fosforia. Mutta kaikki, jotka muistavat kemian tunnit lukio, voi sanoa: "Anteeksi, tulitikkujen valmistuksessa käytetään fosforia, ei valkoista." Oikein! Tulitikkurasian raastimessa ei ole valkoista fosforia, joka kuumenee tällä hetkellä tulitikkurasian pinnalla olevan punaisen fosforin ja tulitikkupäässä olevan berthollet-suolan välisen reaktion seurauksena; kitkaa ja muuttuu pienessä määrin valkoiseksi.
Fosfori voi esiintyä useissa muodoissa tai, kuten sanotaan, useissa muunnelmissa.
Valkoinen fosfori on kiinteä kiteinen aine, ja kemiallisesti puhtaassa muodossaan valkoiset fosforikiteet ovat täysin värittömiä, läpinäkyviä ja taittavat valoa erittäin hyvin. Valossa ne muuttuvat nopeasti keltaisiksi ja menettävät läpinäkyvyytensä. Siksi fosfori on normaaleissa olosuhteissa ulkonäöltään hyvin samanlainen kuin vaha, mutta on raskaampaa (valkoisen fosforin tiheys on 1,84). Fosfori on kylmässä hauras, mutta huoneenlämmössä suhteellisen pehmeää ja helposti leikattavissa veitsellä. 44°C:ssa valkoinen fosfori sulaa ja 280,5°C:ssa se kiehuu. Valkoinen fosfori, joka hapettuu ilman hapen vaikutuksesta, hehkuu pimeässä ja syttyy helposti hieman kuumennettaessa esimerkiksi kitkasta.
Täysin kuivan ja puhtaan fosforin syttymislämpötila on lähellä lämpötilaa ihmiskeho. Siksi sitä säilytetään vain veden alla. Ensimmäinen maailmansota valkoista fosforia käytettiin sytytysmateriaalina tykistöammuksissa, ilmapommeissa, kranaateissa ja luodeissa.
Punainen fosfori, toisin kuin valkoinen, tai keltainen, kuten sitä joskus kutsutaan, ei ole myrkyllistä, ei hapetu ilmassa, ei hehku pimeässä, ei liukene hiilidisulfidiin ja syttyy vain 260 °C:ssa. Punaista fosforia saadaan valkoisesta fosforista pitkäaikaisella lämmityksellä ilman ilman pääsyä 250-300 °C:seen.
Fosforin löytämisen historia
Joseph Wrightin maalaus "Alkemisti, joka etsii fosforia" kuvailee Hennig Brandin fosforin löytöä
Alkemisti etsii nuoruuden eliksiiriä ja yrittää saada kultaa XVII vuosisadalla Genning Brand Hampurilainen yritti tehdä virtsasta "filosofin kiven". Tätä tarkoitusta varten hän haihdutti siitä suuren määrän ja haihduttamisen jälkeen saatu siirappimainen jäännös kalsinoitiin voimakkaasti seoksessa hiekan ja hiekan kanssa. puuhiili ilman pääsyä ilmaan.
Tämän seurauksena Brand sai aineen, jolla oli poikkeukselliset ominaisuudet: se hehkui pimeässä; kiehuvaan veteen heitettynä se vapautui ilmassa syttyviä höyryjä vapauttaen paksua valkoista savua, joka liukeni veteen muodostaen happoa.
Kiinnostus uuteen aineeseen oli valtava, ja Brand toivoi saavansa löytöstään huomattavan voiton: ei turhaan sanottu, että hän oli entinen hampurilainen kauppias. Brand pitäen valmistusmenetelmän tiukassa luottamuksessa esitteli uutta ainetta rahasta ja myi sen halukkaille pienissä erissä vain puhtaalla kullalla. Jonkin ajan kuluttua Brand myi myös fosforin valmistuksen salaisuuden Dresdenin kemistille Kraftille, joka Brandin tavoin alkoi matkustaa vaikutusvaltaisten ihmisten palatseissa esitellen fosforia rahasta ja ansaitakseen valtavan omaisuuden.
Ihmeitä fosforin hehkulla ja sytyksellä
Fosforin löytämisen jälkeen sen kykyä hehkua pimeässä käytettiin jälleen, mutta eri tarkoituksiin. Tällä kertaa uskonnollisten kultien edustajat alkoivat käydä kauppaa fosforilla. Reseptit fosforin käyttöön olivat hyvin erilaisia. Esimerkiksi sulatettuun, mutta jo sakeutettuun vahaan tai parafiiniin lisättiin pieni määrä valkoista fosforia. Tuloksena olevaa seosta käytettiin lyijykynien muovaamiseen, joita käytettiin kirkkojen ja ikonien seinille kirjoittamiseen. Yöllä näkyi "salaperäisiä kirjoituksia". Hitaasti hapettuva, hehkuva fosfori ja nopealta hapettumiselta suojaava parafiini pidensi ilmiön kestoa.
Valkoinen fosfori liuotettiin bentseeniin tai hiilidisulfidiin. Saatua liuosta käytettiin kynttilöiden tai lamppujen sydämen kostuttamiseen. Liuottimen haihtumisen jälkeen valkoinen fosfori syttyi ja sydänsydän syttyi siitä. Näin tehtiin "ihme", jota kutsutaan "kynttilöiden itsesyttymiseksi".
Will-o'-the-wisps suolla ja hautausmailla
Yksi mielenkiintoisista fosforiyhdisteistä on fosfiinikaasu, jonka erikoisuutena on, että se syttyy helposti ilmassa. Tämä fosfiinin ominaisuus selittää suon, tahdonvalojen tai hautavalojen ilmestymisen. Suolla ja tuoreissa haudoissa on todella tulipaloja. Tämä ei ole fantasiaa tai fiktiota. Lämpiminä, pimeinä öinä tuoreilla haudoilla havaitaan joskus vaalean sinertäviä, heikosti välkkyviä valoja. Se on fosfiini, joka "palaa". Fosfiinia muodostuu kuolleiden kasvi- ja eläinorganismien hajoamisen aikana.
IN Pariisin kirjasto sisältää alkemian käsikirjoituksen, jossa kuvataan fosforin löytäminen. Asiakirjan mukaan Alkhid Bakhil oli ensimmäinen, joka eristi elementin puhtaassa muodossaan.
Hän asui 1100-luvulla. Fosfori mies sai sen tislaamalla virtsaa kalkilla ja. Alkemisti kutsui valoa olevaa ainetta eskarbukuliksi. Moderni nimi elementin antoi Henning Brand.
Hän liittyi kreikkalaisia sanoja"kevyt" ja "kanna". Saksalainen sinkku valkoista fosforia vuonna 1669 dokumentoi ansiot puhumalla tiedeyhteisölle.
Henning Brand, kuten Alchid Bakhil, käytti haihdutettua virtsaa, mutta lämmitti sitä valkoisella hiekalla. 1600-luvulla ja jopa 1100-luvulla saadun aineen hehku vaikutti ihmeeltä. Aikalaisten keskuudessa fyysisesti fosforin ominaisuudet erilainen ilme.
Fyysinen ja kemialliset ominaisuudet fosfori
Alkuaine fosfori hehkuu hapetusprosessien vuoksi. Vuorovaikutus hapen kanssa tapahtuu nopeasti ja itsestään syttyminen on mahdollista.
Kemiallisen energian nopea ja runsas vapautuminen johtaa sen muuttumiseen valoenergiaksi. Prosessi tapahtuu jopa huoneenlämmössä.
Se on loistamisen salaisuus fosfori. Happi reagoi helpoimmin elementin valkoisen muunnelman kanssa. Se voidaan sekoittaa vahaan ja kynttilän parafiiniin. Aine sulaa jo 44 celsiusasteessa.
Fosforin ominaisuudet valkoinen väri eroaa elementin muiden modifikaatioiden ominaisuuksista. Esimerkiksi ne eivät ole myrkyllisiä.
Väritön fosfori on myrkyllistä ja liukenematon veteen. Yleensä se estää jauheen hapettumisen. Reagoimatta veden kanssa, valkoista fosforia liukenee helposti orgaaniseen aineeseen, esimerkiksi hiilidisulfidiin.
Ensimmäisessä modifikaatiossa aine fosfori vähiten tiheä. Niitä on vain 1800 grammaa kuutiometrissä. Samaan aikaan ihmisen tappava annos on vain 0,1 grammaa.
Vielä myrkyllisempi keltainen fosfori. Itse asiassa se on eräänlainen valkoinen, mutta ei hienostunut. Aineen tiheys on sama, samoin syttyvyys.
Sulamispiste on hieman matalampi - 34 astetta. Alkuaine kiehuu 280 celsiusasteessa. Epäpuhtauksien takia palamisen aikana vapautuu paksua savua. Keltainen fosfori, kuten valkoinen fosfori, ei reagoi veden kanssa.
On myös punaista fosforia. Se vastaanotettiin ensimmäisen kerran vuonna 1847. Itävaltalainen kemisti Schrötter lämmitti alkuaineen valkoisen muunnelman 500 asteeseen hiilimonoksidin ilmakehässä.
Reaktio suoritettiin suljetussa pullossa. Tuloksena oleva fosforityyppi osoittautui termodynaamisesti stabiiliksi. Aine liukenee vain joihinkin sulaisiin metalleihin.
sytyttää fosforiatomi voi vain, kun ilmakehä lämpenee 250 celsiusasteeseen. Vaihtoehtona on aktiivinen kitka tai voimakas isku.
Punaisen fosforin väri ei ole vain helakanpunainen, vaan myös violetti. Hehkua ei ole. Myrkyllisyyttä ei juuri ole. Elementin punaisen muunnelman myrkyllinen vaikutus on minimaalinen. Siksi punaista fosforia käytetään laajalti teollisuudessa.
Elementin toiseksi viimeinen muunnos on musta. Se on saatu vuonna 1914, ja se on vakain. Aineella on metallinen kiilto. Mustan fosforin pinta on kiiltävä, samanlainen kuin.
Modifikaatio ei kestä mitään liuotinta, se syttyy vain 400 asteeseen lämmitetyssä ilmakehässä. Fosforin massa musta on suurin, samoin kuin tiheys. Aine ”syntyy” valkoisesta 13 000 ilmakehän paineessa.
Jos paine nostetaan äärimmäisen korkealle tasolle, elementin lopullinen, metallinen modifikaatio ilmestyy. Sen tiheys on lähes 4 grammaa per kuutiosenttimetriä.Fosforin kaava ei muutu, vaan muuttuu kristallihila. Siitä tulee kuutio. Aine alkaa johtaa sähkövirtaa.
Fosforin käyttö
Fosforioksidi toimii savua synnyttävänä aineena. Sytytettynä elementin keltainen muunnos muodostaa paksun verhon, josta on hyötyä puolustusteollisuudessa.
Erityisesti fosforia lisätään merkkiluotiin. Ne jättävät taakseen savun, joten voit säätää lähetysten suuntaa ja tarkkuutta. "Polkua" ylläpidetään kilometri.
Sotateollisuudessa fosfori löysi paikan, samoin kuin sytyttimen. Elementillä on tämä rooli myös rauhanomaisiin tarkoituksiin. Näin ollen punaista muunnelmaa käytetään tulitikkujen valmistuksessa. Ne on voideltu höyryllä. fosfori-rikki, eli 15. alkuaineen sulfidi.
Fosforikloridia tarvitaan pehmittimien valmistuksessa. Tämä on nimitys lisäaineille, jotka lisäävät muovien ja muiden polymeerien plastisuutta. Viljelijät ostavat myös kloridia. Ne sekoittavat aineen hyönteismyrkkyjen kanssa.
Niitä käytetään tuholaisten, erityisesti hyönteisten, tuhoamiseen pelloilla. Istutukset ruiskutetaan myös torjunta-aineilla. Niissä on jo duetto kalsium-fosfori tai fosfideja.
Jos hyönteisiä tapetaan fosforiseosten avulla, kasveja kasvatetaan. Kyllä, parit typpi-fosfori Ja kaliumfosfori– lannoitteiden vakioasiakkaat. 15. elementti ravitsee istutuksia, nopeuttaa niiden kehitystä ja lisää tuottavuutta. Fosforia tarvitaan myös ihmisille.
Noin 800 grammaa sitä on piilossa luissa, nukleiiniketjuissa ja proteiineissa. Ei ole turhaa, että alkuaine uutettiin ensin tislaamalla virtsaa. Kehon varannot vaativat päivittäistä täydentämistä 1,2-1,5 grammaa. Niissä on mereneläviä, palkokasveja, juustoja ja leipää.
Fosforihapot Niitä lisätään tuotteisiin myös keinotekoisesti. Mitä varten? Laimea fosforihappo toimii arominvahventeena siirappeihin, marmeladeihin ja hiilihapotettuihin juomiin. Jos tuote sisältää E338, me puhumme yhdisteestä, joka sisältää jaksollisen järjestelmän 15. elementin.
Fosforin käyttö luonto ei liittynyt hehkuunsa. Mies keskittyi juuri tähän omaisuuteen. Siten leijonanosa alkuainevarannoista menee maalien valmistukseen. Autojen koostumukset suojaavat niitä myös korroosiolta. Maaleja on keksitty myös kiiltäville pinnoille. Vaihtoehtoja on puulle, betonille, muoville.
Monet synteettiset pesuaineet eivät tule toimeen ilman 15. elementtiä. Ne sisältävät magnesium. Fosfori sitoo ionejaan.
Muuten koostumusten tehokkuus heikkenee. Ilman 15. elementtiä myös joidenkin terästen laatu heikkenee. Niiden perusta on rauta. Fosfori– vain.
Lisäaine lisää seoksen lujuutta. Vähäseosteisissa teräksissä fosforia tarvitaan helpottamaan käsittelyä ja lisäämään korroosionkestävyyttä.
Fosforin louhinta
Jaksotaulukossa fosfori on sijalla 15, mutta maan runsaudella mitattuna se on sijalla 11. Aine ei ole harvinaista edes planeetan ulkopuolella. Siten meteoriitit sisältävät 0,02-0,94% fosforia. Sitä löydettiin myös Kuusta otetuista maanäytteistä.
Elementin maalliset edustajat ovat 200. mineraali, jonka luonto on luonut sen perusteella. Fosforia ei löydy puhtaassa muodossaan. Jopa litosfäärissä sitä edustaa ortofosfaatti, eli se on hapettunut korkeimmalle tasolle.
Puhtaan alkuaineen eristämiseksi teollisuusmiehet työskentelevät kalsiumfosfaatin kanssa. Sitä saadaan fosforiiteista ja vtorappatiiteista. Nämä ovat 2 rikkainta mineraalia 15. alkuaineessa. Pelkistysreaktion jälkeen 100-prosenttinen fosfori jää jäljelle.
Pelkistin on koksi eli hiili. Kalsium on tässä tapauksessa sidottu hiekkaan. Asiantuntijat tekevät kaiken tämän sähköuuneissa. Eli fosforin vapautumisprosessi on sähköterminen.
Näin saadaan valkoista tai keltaista fosforia. Kaikki riippuu puhdistusasteesta. Mitä tulee tehdä, jotta tuote muunnetaan punaisiksi, mustiksi, metallimuokkauksiksi, on kuvattu luvussa "Kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet elementti".
Fosforin hinta
Siellä on kemiallisten raaka-aineiden toimittamiseen erikoistuneita yrityksiä ja liikkeitä. Fosforia tarjotaan yleensä 500 gramman ja kilogramman pakkauksissa. 1000 grammaa painavasta punaisesta modifikaatiosta he pyytävät noin 2000 ruplaa.
Valkoista fosforia tarjotaan harvemmin ja se on noin 30-40 % halvempaa. Mustat ja metalliset modifikaatiot ovat kalliita ja niitä myydään yleensä tilauksesta suurten valmistusyritysten kautta.