Φώσφορος Ο φώσφορος στη φύση αποκτά ιδιότητες φωσφόρου. Τομείς εφαρμογής του φωσφόρου. Λήψη και χρήση φωσφόρου

ΟΡΙΣΜΟΣ

Φώσφορος- το δέκατο πέμπτο στοιχείο του Περιοδικού πίνακα. Ονομασία - P από το λατινικό "phosphorus". Βρίσκεται στην τρίτη περίοδο, ομάδα VA. Αναφέρεται σε αμέταλλα. Το πυρηνικό φορτίο είναι 15.

Ο φώσφορος είναι ένα από τα αρκετά κοινά στοιχεία. Η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι περίπου 0,1% (κ.β.). Λόγω της εύκολης οξειδωσιμότητας του φωσφόρου σε ελεύθερη κατάσταση, δεν εμφανίζεται στη φύση.

Από τις φυσικές ενώσεις φωσφόρου, η πιο σημαντική είναι το ορθοφωσφορικό ασβέστιο Ca 3 (PO 4) 2 , το οποίο μερικές φορές σχηματίζει μεγάλες αποθέσεις με τη μορφή του ορυκτού φωσφορίνης. Ο ορυκτός απατίτης βρίσκεται επίσης συχνά, ο οποίος περιέχει, εκτός από Ca 3 (PO 4) 2, επίσης CaF 2 ή CaCl 2.

Ατομικό και μοριακό βάρος του φωσφόρου

ΟΡΙΣΜΟΣ

Σχετικό μοριακό βάρος μιας ουσίας (M r)είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές η μάζα ενός δεδομένου μορίου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα, και σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου (A r)- πόσες φορές η μέση μάζα των ατόμων ενός χημικού στοιχείου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα.

Οι τιμές των ατομικών και μοριακών βαρών του φωσφόρου συμπίπτουν. είναι ίσα με 30,9737.

Αλλοτροπία και αλλοτροπικές τροποποιήσεις του φωσφόρου

Ο φώσφορος σχηματίζει διάφορες αλλοτροπικές τροποποιήσεις.

Ο λευκός φώσφορος λαμβάνεται σε στερεή κατάσταση με ταχεία ψύξη του ατμού του φωσφόρου. η πυκνότητά του είναι 1,83 g/cm 3 . Στην καθαρή του μορφή, ο λευκός φώσφορος είναι εντελώς άχρωμος και διαφανής (Εικ. 1). Είναι εύθραυστο στο κρύο, αλλά σε θερμοκρασίες πάνω από 15 o C γίνεται μαλακό και κόβεται εύκολα με ένα μαχαίρι.

Στον αέρα, ο λευκός φώσφορος οξειδώνεται πολύ γρήγορα και λάμπει στο σκοτάδι. Ήδη σε χαμηλή θέρμανση, για την οποία αρκεί η απλή τριβή, ο φώσφορος αναφλέγεται και καίγεται. Διαθέτει μοριακό κρυσταλλικό πλέγμα, στους κόμβους του οποίου υπάρχουν τετραεδρικά μόρια P 4 . Δυνατό δηλητήριο.

Ρύζι. 1. Αλλοτροπικές τροποποιήσεις του φωσφόρου. Εμφάνιση.

Εάν ο λευκός φώσφορος θερμανθεί σε θερμοκρασία 250-300 o C, μεταβαίνει σε μια άλλη τροποποίηση που έχει κόκκινο-ιώδες χρώμα και ονομάζεται κόκκινος φώσφορος. Αυτός ο μετασχηματισμός συμβαίνει πολύ αργά και υπό την επίδραση του φωτός.

Ο κόκκινος φώσφορος στις ιδιότητές του διαφέρει πολύ από τον λευκό: οξειδώνεται αργά στον αέρα, δεν λάμπει στο σκοτάδι, ανάβει μόνο στους 260 o C και είναι μη τοξικός.

Με δυνατή θέρμανση, ο κόκκινος φώσφορος, χωρίς να λιώνει, εξατμίζεται (εξαχνώνεται). Όταν ο ατμός κρυώσει, λαμβάνεται λευκός φώσφορος.

Ο μαύρος φώσφορος σχηματίζεται από το λευκό όταν θερμαίνεται στους 200-220 o C υπό πολύ υψηλή πίεση. Μοιάζει με γραφίτη, είναι λιπαρό στην αφή και βαρύτερο από άλλες τροποποιήσεις. Ημιαγωγός.

Ισότοπα του φωσφόρου

Είναι γνωστό ότι ο φώσφορος εμφανίζεται στη φύση με τη μορφή ενός μοναδικού ισοτόπου 31P (23,99%). Ο μαζικός αριθμός είναι 31. Ο πυρήνας ενός ατόμου του ισοτόπου φωσφόρου 31 P περιέχει δεκαπέντε πρωτόνια και δεκαέξι νετρόνια.

Υπάρχουν τεχνητά ισότοπα φωσφόρου με μαζικούς αριθμούς από 24 έως 46, μεταξύ των οποίων το πιο σταθερό είναι το 32 P με χρόνο ημιζωής 14 ημέρες.

Ιόντα φωσφόρου

Στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας του ατόμου του φωσφόρου, υπάρχουν πέντε ηλεκτρόνια που έχουν σθένος:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης, ο φώσφορος μπορεί να χάσει τα ηλεκτρόνια του σθένους, δηλ. είναι ο δότης τους, και μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα ή δέχονται ηλεκτρόνια από άλλο άτομο, δηλ. είναι ο δέκτης τους και μετατρέπονται σε αρνητικά φορτισμένα ιόντα:

P 0 -5e → P 5+ ;

P 0 -3e → P 3+;

P 0 -1e → P 1+ ;

P 0 +3e → P 3- .

Μόριο και άτομο φωσφόρου

Το μόριο του φωσφόρου είναι μονοατομικό - R. Ας δώσουμε μερικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το άτομο και το μόριο του φωσφόρου:

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

• Ονομασία - P (Phosphorus);
• Περίοδος - III;
• Ομάδα - 15 (Va);
• Ατομική μάζα - 30,973761;
• Ατομικός αριθμός - 15;
• Ακτίνα ατόμου = 128 μ.μ.
• Ομοιοπολική ακτίνα = 106 μ.μ.
• Κατανομή ηλεκτρονίων - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
• τήξη t = 44,14°C;
• σημείο βρασμού = 280°C;
• Ηλεκτραρνητικότητα (σύμφωνα με τον Pauling / σύμφωνα με τους Alpred και Rochov) = 2,19 / 2,06;
• Κατάσταση οξείδωσης: +5, +3, +1, 0, -1, -3;
• Πυκνότητα (n.a.) \u003d 1,82 g / cm 3 (λευκός φώσφορος).
• Μοριακός όγκος = 17,0 cm 3 / mol.

Ενώσεις φωσφόρου:

Ο φώσφορος (φέροντας φως) ελήφθη για πρώτη φορά από τον Άραβα αλχημιστή Ahad Behil τον 12ο αιώνα. Από τους Ευρωπαίους επιστήμονες, ο Γερμανός Hennig Brant ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε το φώσφορο το 1669, κατά τη διάρκεια πειραμάτων με ανθρώπινα ούρα σε μια προσπάθεια εξαγωγής χρυσού από αυτό (ο επιστήμονας πίστευε ότι το χρυσό χρώμα των ούρων προκλήθηκε από την παρουσία σωματιδίων χρυσού) . Λίγο αργότερα, ο φώσφορος ελήφθη από τους I. Kunkel και R. Boyle - ο τελευταίος τον περιέγραψε στο άρθρο του «Μέθοδος παρασκευής φωσφόρου από ανθρώπινα ούρα» (14/10/1680· το έργο δημοσιεύτηκε το 1693). Ο Λαβουαζιέ απέδειξε αργότερα ότι ο φώσφορος είναι μια απλή ουσία.

Η περιεκτικότητα σε φώσφορο στον φλοιό της γης είναι 0,08% κατά μάζα - αυτό είναι ένα από τα πιο κοινά χημικά στοιχεία στον πλανήτη μας. Λόγω της υψηλής δραστηριότητάς του, ο φώσφορος σε ελεύθερη κατάσταση δεν υπάρχει στη φύση, αλλά αποτελεί μέρος σχεδόν 200 ορυκτών, τα πιο κοινά από τα οποία είναι ο απατίτης Ca 5 (PO 4) 3 (OH) και Ca 3 (PO 4) 2 φωσφορίτη.

Ο φώσφορος παίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή των ζώων, των φυτών και των ανθρώπων - είναι μέρος μιας τέτοιας βιολογικής ένωσης όπως ένα φωσφολιπίδιο, υπάρχει επίσης σε πρωτεΐνες και άλλες σημαντικές οργανικές ενώσεις όπως το DNA και το ATP.

Ρύζι. Η δομή του ατόμου του φωσφόρου.

Το άτομο του φωσφόρου περιέχει 15 ηλεκτρόνια και έχει ηλεκτρονική διαμόρφωση επιπέδου εξωτερικού σθένους παρόμοια με το άζωτο (3s 2 3p 3), αλλά ο φώσφορος έχει λιγότερο έντονες μη μεταλλικές ιδιότητες σε σύγκριση με το άζωτο, γεγονός που εξηγείται από την παρουσία ενός ελεύθερου d-τροχιακού , μεγάλη ατομική ακτίνα και χαμηλότερη ενέργεια ιοντισμού .

Εισερχόμενοι σε αντιδράσεις με άλλα χημικά στοιχεία, το άτομο φωσφόρου μπορεί να εμφανίσει μια κατάσταση οξείδωσης από +5 έως -3 (η πιο τυπική κατάσταση οξείδωσης είναι +5, τα υπόλοιπα είναι αρκετά σπάνια).

• +5 - οξείδιο του φωσφόρου P 2 O 5 (V); φωσφορικό οξύ (Η 3 ΡΟ 4); φωσφορικά άλατα, αλογονίδια, σουλφίδια του φωσφόρου V (άλατα φωσφορικού οξέος).
• +3 - P 2 O 3 (III); φωσφορικό οξύ (Η 3 ΡΟ 3); φωσφορώδη άλατα, αλογονίδια, σουλφίδια του φωσφόρου III (άλατα φωσφορώδους οξέος).
• 0-P;
• -3 - φωσφίνη PH 3; φωσφίδια μετάλλων.

Στη θεμελιώδη (μη διεγερμένη) κατάσταση, το άτομο φωσφόρου έχει δύο ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στο s-υποεπίπεδο + 3 ασύζευκτα ηλεκτρόνια στα p-τροχιακά (το d-τροχιακό είναι ελεύθερο) στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Στη διεγερμένη κατάσταση, ένα ηλεκτρόνιο από το υποεπίπεδο s περνά στο d-τροχιακό, το οποίο διευρύνει τις δυνατότητες σθένους του ατόμου του φωσφόρου.

Ρύζι. Η μετάβαση του ατόμου του φωσφόρου σε διεγερμένη κατάσταση.

P2

Δύο άτομα φωσφόρου συνδυάζονται σε ένα μόριο P2 σε θερμοκρασία περίπου 1000°C.

Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, ο φώσφορος υπάρχει στα μόρια τεσσάρων ατόμων P 4 και επίσης στα πιο σταθερά μόρια πολυμερούς P ∞ .

Αλλοτροπικές τροποποιήσεις του φωσφόρου:

• Λευκός φώσφορος- εξαιρετικά δηλητηριώδης (η θανατηφόρα δόση λευκού φωσφόρου για έναν ενήλικα είναι 0,05-0,15 g) κηρώδης ουσία με οσμή σκόρδου, χωρίς χρώμα, φωτεινή στο σκοτάδι (αργή διαδικασία οξείδωσης στο P 4 O 6). η υψηλή αντιδραστικότητα του λευκού φωσφόρου εξηγείται από ασθενείς δεσμούς P-P (ο λευκός φώσφορος έχει μοριακό κρυσταλλικό πλέγμα με τύπο P 4, στους κόμβους του οποίου βρίσκονται άτομα φωσφόρου), οι οποίοι σπάνε αρκετά εύκολα, με αποτέλεσμα ο λευκός φώσφορος , όταν θερμαίνεται ή κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση, περνά σε πιο σταθερές τροποποιήσεις πολυμερών: κόκκινο και μαύρο φώσφορο. Για αυτούς τους λόγους, ο λευκός φώσφορος αποθηκεύεται χωρίς πρόσβαση αέρα κάτω από ένα στρώμα καθαρού νερού ή σε ειδικά αδρανή μέσα.
• κίτρινο φώσφορο- εύφλεκτη, εξαιρετικά τοξική ουσία, δεν διαλύεται στο νερό, οξειδώνεται εύκολα στον αέρα και αναφλέγεται αυθόρμητα, ενώ καίγεται με μια λαμπερή πράσινη εκθαμβωτική φλόγα με την απελευθέρωση πυκνού λευκού καπνού.
• κόκκινος φώσφορος- μια πολυμερή, αδιάλυτη στο νερό ουσία με πολύπλοκη δομή, η οποία έχει τη μικρότερη αντιδραστικότητα. Ο κόκκινος φώσφορος χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή, επειδή δεν είναι τόσο τοξικός. Δεδομένου ότι στην ύπαιθρο, ο κόκκινος φώσφορος, απορροφώντας την υγρασία, οξειδώνεται σταδιακά με το σχηματισμό ενός υγροσκοπικού οξειδίου ("υγρό"), σχηματίζει παχύρρευστο φωσφορικό οξύ, επομένως, ο κόκκινος φώσφορος αποθηκεύεται σε ένα ερμητικά σφραγισμένο δοχείο. Στην περίπτωση του εμποτισμού, ο κόκκινος φώσφορος καθαρίζεται από υπολείμματα φωσφορικού οξέος με πλύσιμο με νερό, στη συνέχεια ξηραίνεται και χρησιμοποιείται για τον προορισμό του.
• μαύρος φώσφορος- λιπαρή στην αφή ουσία που μοιάζει με γκρι-μαύρο γραφίτη με ιδιότητες ημιαγωγών - η πιο σταθερή τροποποίηση του φωσφόρου με μέση αντιδραστικότητα.
• μεταλλικό φώσφοροπου λαμβάνεται από μαύρο φώσφορο υπό υψηλή πίεση. Ο μεταλλικός φώσφορος άγει τον ηλεκτρισμό πολύ καλά.

Χημικές ιδιότητες του φωσφόρου

Από όλες τις αλλοτροπικές τροποποιήσεις του φωσφόρου, η πιο δραστική είναι ο λευκός φώσφορος (P 4). Συχνά, στην εξίσωση των χημικών αντιδράσεων, γράφουν απλώς P και όχι P 4. Δεδομένου ότι ο φώσφορος, όπως και το άζωτο, έχει πολλές παραλλαγές καταστάσεων οξείδωσης, σε ορισμένες αντιδράσεις είναι οξειδωτικός παράγοντας, σε άλλες είναι αναγωγικός παράγοντας, ανάλογα με τις ουσίες με τις οποίες αλληλεπιδρά.

ΟξειδωτικόΟ φώσφορος παρουσιάζει ιδιότητες σε αντιδράσεις με μέταλλα που συμβαίνουν όταν θερμαίνεται για να σχηματίσει φωσφίδια:
3 Mg + 2P \u003d Mg 3 P 2.

Ο φώσφορος είναι αναγωγικό μέσοσε αντιδράσεις:

• με περισσότερα ηλεκτραρνητικά αμέταλλα (οξυγόνο, θείο, αλογόνα):
  • Οι ενώσεις φωσφόρου (III) σχηματίζονται με έλλειψη οξειδωτικού παράγοντα
    4P + 3O 2 \u003d 2P 2 O 3
  • ενώσεις φωσφόρου (V) - με περίσσεια: οξυγόνο (αέρας)
    4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5
• με αλογόνα και θείο, ο φώσφορος σχηματίζει αλογονίδια και θειούχο φώσφορο 3 ή 5 σθένους, ανάλογα με την αναλογία των αντιδραστηρίων που λαμβάνονται σε ανεπάρκεια ή περίσσεια:
  • 2P + 3Cl 2 (εβδομάδα) \u003d 2PCl 3 - χλωριούχος φώσφορος (III)
  • 2P + 3S (εβδομάδες) \u003d P 2 S 3 - σουλφίδιο φωσφόρου (III)
  • 2P + 5Cl2 (π.χ.) \u003d 2PCl 5 - χλωριούχος φώσφορος (V)
  • 2P + 5S (π.χ.) \u003d P 2 S 5 - σουλφίδιο φωσφόρου (V)
• με πυκνό θειικό οξύ:
  2P + 5H 2 SO 4 \u003d 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O
• με συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ:
  P + 5HNO 3 \u003d H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
• με αραιό νιτρικό οξύ:
  3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO

Ο φώσφορος δρα τόσο ως οξειδωτικός όσο και ως αναγωγικός παράγοντας στις αντιδράσεις δυσαναλογίαμε υδατικά διαλύματα αλκαλίων όταν θερμαίνεται, σχηματίζοντας (εκτός από τη φωσφίνη) υποφωσφορώδη (άλατα υποφωσφορώδους οξέος), στα οποία εμφανίζει αχαρακτήριστη κατάσταση οξείδωσης +1:
4P 0 + 3KOH + 3H 2 O \u003d P -3 H 3 + 3KH 2 P +1 O 2

ΘΥΜΑΣΤΕ: με άλλα οξέα, εκτός από τις παραπάνω αντιδράσεις, ο φώσφορος δεν αντιδρά.

Λήψη και χρήση φωσφόρου

Βιομηχανικά, ο φώσφορος παράγεται με την αναγωγή του με οπτάνθρακα από φωσφορικά άλατα (φθοροπατικά), τα οποία περιλαμβάνουν φωσφορικό ασβέστιο, με φρύξη σε ηλεκτρικούς κλιβάνους σε θερμοκρασία 1600 ° C με την προσθήκη χαλαζιακής άμμου:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

Στο πρώτο στάδιο της αντίδρασης, υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας, το οξείδιο του πυριτίου (IV) εκτοπίζει το οξείδιο του φωσφόρου (V) από το φωσφορικό:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3CaSiO 3 + P 2 O 5.

Στη συνέχεια, το οξείδιο του φωσφόρου (V) ανάγεται από τον άνθρακα σε ελεύθερο φώσφορο:
P 2 O 5 + 5C \u003d 2P + 5CO.

Η χρήση του φωσφόρου:

• Φυτοφάρμακα;
• αγώνες?
• απορρυπαντικά?
• χρώματα?
• ημιαγωγών.

ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΟΥ

Ο φώσφορος βρίσκεται στην ΙΙΙ περίοδο, στην 5η ομάδα της κύριας υποομάδας «Α», με τον αύξοντα αριθμό Νο. 15. Σχετική ατομική μάζα A r (P) = 31 .

R +15) 2) 8) 5

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3, φώσφορος: p - στοιχείο, μη μέταλλο

Οι δυνατότητες σθένους του φωσφόρου είναι ευρύτερες από αυτές του ατόμου του αζώτου, αφού το άτομο του φωσφόρου έχει ελεύθερα d-τροχιακά. Επομένως, μπορεί να συμβεί η αποσύνθεση των ηλεκτρονίων 3S 2 - και ένα από αυτά μπορεί να πάει στο 3d - τροχιακό. Σε αυτή την περίπτωση, θα υπάρχουν πέντε ασύζευκτα ηλεκτρόνια στο τρίτο ενεργειακό επίπεδο του φωσφόρου και ο φώσφορος θα μπορεί να δείξει σθένος V.

Στην ελεύθερη κατάσταση, ο φώσφορος σχηματίζει πολλές δόσειςβραχώδεις τροποποιήσεις: λευκός, κόκκινος και μαύρος φώσφορος

Ο φώσφορος υπάρχει στα ζωντανά κύτταρα με τη μορφή ορθο- και πυροφωσφορικών οξέων· είναι μέρος νουκλεοτιδίων, νουκλεϊκών οξέων, φωσφοπρωτεϊνών, φωσφολιπιδίων, συνενζύμων και ενζύμων. Τα ανθρώπινα οστά αποτελούνται από υδροξυλαπατίτη 3Ca 3 (PO 4) 3 ·CaF 2 . Η σύνθεση του σμάλτου των δοντιών περιλαμβάνει φθοραπατίτη. Τον κύριο ρόλο στον μετασχηματισμό των ενώσεων του φωσφόρου σε ανθρώπους και ζώα παίζει το συκώτι. Η ανταλλαγή των ενώσεων του φωσφόρου ρυθμίζεται από ορμόνες και βιταμίνη D. Η ημερήσια ανάγκη του ανθρώπου σε φώσφορο είναι 800-1500 mg. Με έλλειψη φωσφόρου στο σώμα, αναπτύσσονται διάφορες ασθένειες των οστών.

ΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ ΦΩΣΦΟΡΟΥ

· κόκκινος φώσφοροςπρακτικά μη τοξικό. Η σκόνη του κόκκινου φωσφόρου, που εισέρχεται στους πνεύμονες, προκαλεί πνευμονία με χρόνια δράση.

· Λευκός φώσφοροςπολύ τοξικό, διαλυτό στα λιπίδια. Η θανατηφόρα δόση του λευκού φωσφόρου είναι 50-150 mg. Όταν ο λευκός φώσφορος μπαίνει στο δέρμα, προκαλεί σοβαρά εγκαύματα.

Η οξεία δηλητηρίαση από φώσφορο εκδηλώνεται με κάψιμο στο στόμα και στο στομάχι, πονοκέφαλο, αδυναμία και έμετο. Μετά από 2-3 ημέρες, αναπτύσσεται ίκτερος. Οι χρόνιες μορφές χαρακτηρίζονται από παραβίαση του μεταβολισμού του ασβεστίου, βλάβη στο καρδιαγγειακό και το νευρικό σύστημα. Πρώτες βοήθειες για οξεία δηλητηρίαση - πλύση στομάχου, καθαρτικά, καθαριστικά κλύσματα, ενδοφλέβια διαλύματα γλυκόζης. Σε περίπτωση δερματικών εγκαυμάτων, θεραπεύστε τις πληγείσες περιοχές με διαλύματα θειικού χαλκού ή σόδας. Το MPC των ατμών φωσφόρου στον αέρα είναι 0,03 mg/m³.

ΛΗΨΗ ΦΩΣΦΟΡΟΥ

Ο φώσφορος λαμβάνεται από απατίτες ή φωσφορίτες ως αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης με οπτάνθρακα και πυρίτιο σε θερμοκρασία 1600 ° C:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2 → P 4 + 10CO + 6CaSiO 3 .

Ο προκύπτων λευκός ατμός φωσφόρου συμπυκνώνεται στον δέκτη κάτω από το νερό. Αντί για φωσφορίτες, άλλες ενώσεις μπορούν να αναχθούν, για παράδειγμα, το μεταφωσφορικό οξύ:

4HPO 3 + 12C → 4P + 2H 2 + 12CO.

ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΟΥ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΦΩΣΦΟΡΟΥ

Ο φώσφορος είναι το πιο σημαντικό βιογενές στοιχείο και ταυτόχρονα χρησιμοποιείται πολύ ευρέως στη βιομηχανία.

Ίσως η πρώτη ιδιότητα του φωσφόρου, που ο άνθρωπος έθεσε στην υπηρεσία του, είναι η ευφλεκτότητα. Η καύσιµη ικανότητα του φωσφόρου είναι πολύ υψηλή και εξαρτάται από την αλλοτροπική τροποποίηση.

Το πιο ενεργό χημικά, τοξικό και εύφλεκτο λευκό ("κίτρινο") φώσφορο, επομένως χρησιμοποιείται πολύ συχνά (σε εμπρηστικές βόμβες κ.λπ.).

κόκκινος φώσφορος- η κύρια τροποποίηση που παράγεται και καταναλώνεται από τη βιομηχανία. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή σπίρτων, μαζί με λεπτοτριμμένο γυαλί και κόλλα, εφαρμόζεται στην πλαϊνή επιφάνεια του κουτιού, όταν τρίβεται η κεφαλή του σπίρτου, η οποία περιλαμβάνει χλωρικό κάλιο και θείο, εμφανίζεται ανάφλεξη. Ο κόκκινος φώσφορος χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή εκρηκτικών, εμπρηστικών συνθέσεων και καυσίμων.

Ο φώσφορος (με τη μορφή φωσφορικών αλάτων) είναι ένα από τα τρία πιο σημαντικά βιογενή στοιχεία που εμπλέκονται στη σύνθεση του ATP. Το μεγαλύτερο μέρος του παραγόμενου φωσφορικού οξέος χρησιμοποιείται για τη λήψη φωσφορικών λιπασμάτων - υπερφωσφορικό, ίζημα κ.λπ.

ΚΑΘΗΚΟΝΤΑ ΓΙΑ ΕΝΙΣΧΥΣΗ

Νο 2. Εκτελέστε τους μετασχηματισμούς σύμφωνα με το σχήμα:
P -> Ca 3 P 2 -> PH 3 -> P 2 O 5
Για την τελευταία αντίδραση ΡΗ 3 -> P 2 O 5 συντάξτε έναν ηλεκτρονικό ζυγό, υποδείξτε τον οξειδωτικό και τον αναγωγικό παράγοντα.

Νούμερο 3. Εκτελέστε τους μετασχηματισμούς σύμφωνα με το σχήμα:
Ca 3 (PO 4 ) 2 -> P -> P 2 O 5

Ο φώσφορος είναι ένα χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 15. Βρίσκεται στην ομάδα V του Δ.Ι. Μεντελέεφ. Ο χημικός τύπος του φωσφόρου R.

Ο φώσφορος πήρε το όνομά του από το ελληνικό phosphoros, που σημαίνει «φωτοφόρος».

Ο φώσφορος είναι αρκετά κοινός στον φλοιό της γης. Η περιεκτικότητά του είναι 0,08-0,09% της συνολικής μάζας του φλοιού της γης. Και στο θαλασσινό νερό, ο φώσφορος περιέχει 0,07 mg / l.

Ο φώσφορος έχει υψηλή χημική δραστηριότητα, επομένως, δεν εμφανίζεται σε ελεύθερη κατάσταση. Αλλά από την άλλη, σχηματίζει σχεδόν 190 ορυκτά. Φώσφορος ονομάζεται το στοιχείο της ζωής. Βρίσκεται σε πράσινα φυτά, ζωικούς ιστούς, πρωτεΐνες και άλλες βασικές χημικές ενώσεις.

Τροποποιήσεις φωσφόρου

Είναι γνωστό ότι ορισμένα χημικά στοιχεία μπορεί να υπάρχουν με τη μορφή δύο ή περισσότερων απλών ουσιών που διαφέρουν ως προς τη δομή και τις ιδιότητές τους. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αλλοτροπία. Έτσι, ο φώσφορος έχει αρκετές αλλοτροπικές τροποποιήσεις. Όλες αυτές οι τροποποιήσεις είναι διαφορετικές ως προς τις ιδιότητες τους. Τα πιο συνηθισμένα είναι ο λευκός φώσφορος, ο κίτρινος φώσφορος, ο κόκκινος φώσφορος, ο μαύρος φώσφορος.

Λευκός φώσφορος - μια απλή λευκή ουσία. Ο μοριακός του τύπος είναι P 4 . Στην εμφάνιση, ο λευκός φώσφορος είναι παρόμοιος με την παραφίνη. Παραμορφώνεται ακόμα και με λίγη προσπάθεια και κόβεται εύκολα με μαχαίρι. Στο σκοτάδι, είναι αισθητή μια απαλή πράσινη λάμψη που προέρχεται από τον φώσφορο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται χημειοφωταύγεια.

Ο λευκός φώσφορος είναι μια χημικά δραστική ουσία. Οξειδώνεται εύκολα από το οξυγόνο και ευδιάλυτο σε οργανικούς διαλύτες. Επομένως, αποθηκεύεται σε ειδικά αδρανή μέσα που δεν εισέρχονται σε χημικές αντιδράσεις. Ο λευκός φώσφορος τήκεται στους +44,1 °C. Ο λευκός φώσφορος είναι μια πολύ τοξική ουσία.

κίτρινο φώσφορο - πρόκειται για ακατέργαστο λευκό φώσφορο ή λευκό φώσφορο με ακαθαρσίες. Σημείο τήξεως +34 °C, σημείο βρασμού +280 °C. Όπως ο λευκός, ο κίτρινος φώσφορος είναι αδιάλυτος στο νερό. Οξειδώνεται στον αέρα και είναι εύφλεκτο. Έχει και το φαινόμενο της χημειοφωταύγειας.

κόκκινος φώσφορος που λαμβάνεται με θέρμανση του λευκού φωσφόρου σε υψηλές θερμοκρασίες. Τύπος κόκκινου φωσφόρου Р n . Είναι ένα σύνθετο πολυμερές. Ανάλογα με τις συνθήκες παραγωγής, το χρώμα του κόκκινου φωσφόρου μπορεί να ποικίλλει από ανοιχτό κόκκινο έως σκούρο καφέ. Χημικά, ο κόκκινος φώσφορος είναι πολύ λιγότερο ενεργός από τον λευκό. Διαλύεται μόνο σε λιωμένο μόλυβδο και βισμούθιο. Δεν αναφλέγεται στον αέρα. Αυτό μπορεί να συμβεί μόνο όταν θερμανθεί στους 240-250 o C όταν εξαχνωθεί στη λευκή μορφή του φωσφόρου. Αλλά μπορεί να αναφλεγεί αυθόρμητα σε κρούση ή τριβή. Το φαινόμενο της χημειοφωταύγειας στον κόκκινο φώσφορο δεν παρατηρείται. Είναι αδιάλυτο σε νερό, βενζόλιο, δισουλφίδιο του άνθρακα. Διαλυτό μόνο σε τριβρωμιούχο φώσφορο. Όταν αποθηκεύεται στον αέρα, οξειδώνεται σταδιακά. Επομένως, αποθηκεύστε το σε κλειστό σφραγισμένο δοχείο.

Ο κόκκινος φώσφορος είναι σχεδόν μη τοξικός. Επομένως, είναι αυτός που χρησιμοποιείται στην παραγωγή σπίρτων.

μαύρος φώσφορος μοιάζει με γραφίτη. Για πρώτη φορά, ο μαύρος φώσφορος ελήφθη το 1914 από λευκό φώσφορο σε πίεση 20 χιλιάδων ατμοσφαιρών (2 10 9 Pa) και θερμοκρασία 200 o C. Ο μαύρος φώσφορος λιώνει σε θερμοκρασία 1000 o C και πίεση 18 10 5 Pa. Ο μαύρος φώσφορος δεν διαλύεται στο νερό ή σε οργανικούς διαλύτες. Αρχίζει να καίγεται μόνο εάν θερμανθεί σε θερμοκρασία +400 ° C σε καθαρό οξυγόνο. Ο μαύρος φώσφορος έχει τις ιδιότητες ημιαγωγών υλικών.

Χημικές ιδιότητες του στοιχειακού φωσφόρου

1. Ο στοιχειακός φώσφορος οξειδώνεται από το οξυγόνο

Σε περιβάλλον με περίσσιο οξυγόνο

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

Με έλλειψη οξυγόνου

4P + 3O 2 → 2P 2 O 3

2. Αντιδρά με μέταλλα, σχηματίζοντας φωσφίδια όταν θερμαίνεται

3Mg + 2P → Mg 3 P 2

3. Αντιδρά με αμέταλλα

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

4. Σε θερμοκρασία +500 ° C αλληλεπιδρά με τους υδρατμούς

8P + 12H 2 O → 5RN 3 + 3H 3 RO 4

Η χρήση του φωσφόρου

Ο κύριος καταναλωτής φωσφόρου είναι η γεωργία. Μια μεγάλη ποσότητα όλου του φωσφόρου που λαμβάνεται χρησιμοποιείται για την παραγωγή φωσφορικών λιπασμάτων: φωσφορικά πετρώματα, απλά και διπλά υπερφωσφορικά, σύνθετα αζωτούχα-φωσφορικά λιπάσματα. Ο φώσφορος χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή συνθετικών απορρυπαντικών, φωσφορικών γυαλιών, για την επεξεργασία και τη βαφή φυσικών και συνθετικών ινών. Στην ιατρική, τα σκευάσματα φωσφόρου χρησιμοποιούνται ως φάρμακα.

ΦΩΣΦΟΡΟΣ, P, στοιχείο της ομάδας V του περιοδικού συστήματος. ατομικό βάρος 31,03; Ισότοπα φωσφόρου δεν έχουν βρεθεί. Στις ενώσεις, ο φώσφορος είναι τρισθενής και πεντασθενής. Η υψηλότερη σύνδεσή του με το υδρογόνο είναι PH 3. με οξυγόνο δίνει τα οξείδια P 2 O 3, P 2 O 4 και P 2 O 5. Όσον αφορά το σθένος και τον τύπο των ενώσεων, ο φώσφορος μοιάζει με το άζωτο, αλλά στις ιδιότητες (τόσο ο φώσφορος όσο και οι ενώσεις του) είναι εντελώς διαφορετικός από το άζωτο. κοινό στη φύση και βρίσκεται σε όλα σχεδόν τα πετρώματα με τη μορφή εγκλείσεων κρυστάλλων του ορυκτού απατίτη. Ο φώσφορος βρίσκεται με τη μορφή συσσωρεύσεων ορυκτών φωσφοριτών και απατιτών. Οι απατίτες σπάνια εμφανίζονται σε μεγάλες μάζες και τα κολοσσιαία κοιτάσματα αυτού του ορυκτού στην τούνδρα Khibiny στην ΕΣΣΔ αποτελούν εξαίρεση. Οι φωσφορίτες είναι γνωστοί στη Γεωργία, τη Φλόριντα, τη Βόρεια και Νότια Καρολίνα, το Τενεσί, την Αλγερία, την Τυνησία και σε ορισμένα νησιά του Μεγάλου Ωκεανού. Η ΕΣΣΔ είναι εξαιρετικά πλούσια σε φωσφορίτες, τα κοιτάσματα των οποίων είναι γνωστά στην περιοχή της Μόσχας, στα Ουράλια, στο Καζακστάν, στην Ουκρανία, στη Δημοκρατία του Τσουβάς, στην Ποντόλια, στο Βόρειο Καύκασο κ.λπ. Ορυκτά όπως ο βιβιανίτης Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O και τυρκουάζ (Al 2 O 3) 2 P 2 O 5 5H 2 O είναι υδατικά άλατα φωσφορικού οξέος. Ο φώσφορος είναι ένα απαραίτητο συστατικό, μέρος των ιστών των ζωντανών οργανισμών. Οι πρωτεΐνες που περιέχουν φώσφορο και λεκιθίνη είναι μέρος των μυών, των νεύρων και του εγκεφάλου. Τα οστά περιέχουν φώσφορο με τη μορφή άλατος τριασβεστίου του φωσφορικού οξέος.

Ο φώσφορος μπορεί να ληφθεί με διάφορες αλλοτροπικές τροποποιήσεις. Ο λευκός φώσφορος (συνηθισμένος, κίτρινος) είναι μια άχρωμη, διαφανής υαλώδης ουσία ή λευκοί μικροί κρύσταλλοι. Ο καθαρός λευκός φώσφορος μπορεί να ληφθεί μόνο στο σκοτάδι απουσία οξυγόνου και υγρασίας. Η κλασματική απόσταξη ή η κλασματική κρυστάλλωση έχει ως αποτέλεσμα εντελώς καθαρό φώσφορο, ο οποίος γρήγορα κιτρινίζει στο φως. Αυτό το κιτρίνισμα εξηγείται από το σχηματισμό μιας λεπτής μεμβράνης ερυθρής τροποποίησης στην επιφάνεια του φωσφόρου. Με παρατεταμένη έκθεση σε έντονο φως σε συνηθισμένο φώσφορο, μπορεί να μετατραπεί πλήρως σε κόκκινο. Στους 150°C απουσία οξυγόνου, ο συνηθισμένος φώσφορος εξαχνώνεται χωρίς να αλλάζει χρώμα. Δύο τροποποιήσεις είναι γνωστές για τον λευκό φώσφορο - α και β. το πρώτο κρυσταλλώνεται στο σωστό σύστημα (ειδικό βάρος 1,84), το δεύτερο (συνηθισμένος φώσφορος) - σε εξαγωνικό (ειδικό βάρος 1,88). Η μετάβαση του α-φωσφόρου σε β-φωσφόρο συμβαίνει υπό τις ακόλουθες συνθήκες:

Η σκληρότητα Mohs του φωσφόρου είναι 0,5. Η πλαστικότητά του αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ο λιωμένος φώσφορος σχεδόν δεν βρέχει το γυαλί. επιφανειακή τάση 35,56 D/cm στους 132,1°C και 43,09 D/cm στους 78,3°C. Τα αντίστοιχα ειδικά βάρη του φωσφόρου είναι 1.665 και 1.714. Η συμπιεστότητα του κοινού φωσφόρου μεταξύ 100 και 500 atm είναι 0,0000199 cm2/kg. Ο συντελεστής διαστολής του συνηθισμένου φωσφόρου από 0°C σε 40° = 0,000125, και ο όγκος του στους 44°C είναι 1,017 φορές ο όγκος στους 0°C. Θερμοχωρητικότητα λευκού φωσφόρου (0-51°C) 0,183 cal/g; θερμότητα σύντηξης 5,03 cal/g. Το βάρος 1 λίτρου ατμού φωσφόρου είναι 2,805 g (Williamson). Το μοριακό βάρος του στην περιοχή θερμοκρασιών από 313 ° C έως κόκκινη θερμότητα κυμαίνεται από 128 έως 119,8. Επομένως, η δομή του μορίου του σε αυτό το διάστημα αντιστοιχεί στο P 4 . Σε υψηλές θερμοκρασίες, διασπάται μερικώς σε P2. Σε διάλυμα, το μόριο του αντιστοιχεί στον τύπο P 4. Σημείο τήξεως συνηθισμένου φωσφόρου 44,5°C. εξαχνώνεται αργά στους 40°C, εξατμίζεται σε κανονική θερμοκρασία. Πίεση ατμών συνηθισμένου στερεού φωσφόρου στους 5°C - 0,03 mm, στους 40°C - 0,50 mm. Διαλυτότητα φωσφόρου στο νερό: 0,0003 g ανά 100 g νερού στους 15°C. Διάφοροι διαλύτες διαλύουν περίπου φώσφορο (σε 100 ώρες διαλύτη): διθειάνθρακας 25, βενζίνη 1,5, αμυγδαλέλαιο 1,00, συμπυκνωμένο οξικό οξύ 1,00, αιθέρας 0,45, αιθυλική αλκοόλη (ειδικό βάρος 0,822) 0,25 σε λ. φώσφορο, ειδικά κατά τη διάρκεια ηλεκτρικής εκκένωσης. Το υδρογόνο είναι σε θέση να αντιδράσει με τον φώσφορο στο status nascendi. το απελευθερωμένο αέριο δεν έχει πλέον αυτή την ικανότητα. Το φθόριο αντιδρά σε κανονική θερμοκρασία με τον φώσφορο χωρίς ανάφλεξη, σχηματίζοντας PF 3 με περίσσεια φωσφόρου και PF 5 με περίσσεια φθορίου. Ο φώσφορος συνδυάζεται έντονα με το οξυγόνο, σχηματίζοντας, ανάλογα με την ποσότητα των αντιδραστηρίων, φώσφορο ή φωσφορικό ανυδρίτη. Η υδροκινόνη, η ζάχαρη, η γλυκερίνη, το αρσενικό οξύ του νατρίου επιβραδύνουν την αντίδραση οξείδωσης του φωσφόρου. Σε συνδυασμό με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, ο φώσφορος αναφλέγεται, επομένως πρέπει να αποθηκευτεί κάτω από το νερό. Η θερμοκρασία ανάφλεξης του φωσφόρου στον αέρα, σε οξυγόνο ή σε αέρα αραιωμένο με ίσο όγκο διοξειδίου του άνθρακα είναι 45,0-45,2°C. Η ανάφλεξη του συνηθισμένου φωσφόρου προωθείται από την αραίωση του αέρα και αποτρέπεται με τη συμπίεση. Η παρουσία όζοντος και υγρασίας στην ατμόσφαιρα αυξάνει τη θερμοκρασία ανάφλεξης. Σε μια ατμόσφαιρα δισουλφιδίου του άνθρακα, η θερμοκρασία ανάφλεξης του φωσφόρου είναι 87 ° C, η νέφτι - 18 °. Ο φώσφορος μπορεί να θερμανθεί χωρίς ανάφλεξη στους 205°C εάν είναι σε ηρεμία. η παραμικρή ανάδευση προκαλεί ανάφλεξη ακόμα και στους 45°C. Ο συνηθισμένος φώσφορος αναφλέγεται μέσα σε 20 δευτερόλεπτα όταν έρχεται σε επαφή με καθαρό συγχωνευμένο αλουμίνιο. Το άζωτο απορροφάται από τον φώσφορο, αλλά δεν αντιδρά μαζί του. Ο λευκός φώσφορος λάμπει στο σκοτάδι όταν έρχεται σε επαφή με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Η ένταση της λάμψης εξαρτάται από τη συγκέντρωση του οξυγόνου. Σε καθαρό οξυγόνο κάτω των 27°C, ο φώσφορος δεν λάμπει και δεν οξειδώνεται. Ο λευκός φώσφορος είναι δηλητηριώδης και μια δόση 0,15 g είναι θανατηφόρος. Λόγω της ικανότητας του φωσφόρου να διαλύεται στα λίπη, σε περίπτωση δηλητηρίασης, τα λιπαρά τρόφιμα και το γάλα είναι εντελώς απαράδεκτα καθώς συμβάλλουν στην καλύτερη απορρόφηση του φωσφόρου στον οργανισμό.

Ο κόκκινος φώσφορος είναι μια τροποποίηση που διαφέρει απότομα στις φυσικές και χημικές του ιδιότητες από τον λευκό φώσφορο. Ο κόκκινος φώσφορος σχηματίζεται από το συνηθισμένο όταν μια ηλεκτρική εκκένωση διέρχεται από τους ατμούς του τελευταίου. Με τη θέρμανση ενός διαλύματος λευκού φωσφόρου σε τριβρωμιούχο φώσφορο σε θερμοκρασία 170-190 ° C, μπορεί κανείς να απομονώσει το λεγόμενο. ποικιλία βατόμουρουφώσφορος. Αυτή η ποικιλία έχει κολλοειδή δομή και είναι μεταβατική μεταξύ συνηθισμένου και κόκκινου φωσφόρου. η παρουσία τριιωδιούχου φωσφόρου επιταχύνει (3 φορές) την αντίδραση. Με θέρμανση του συνηθισμένου φωσφόρου με θείο ή θειούχο και στη συνέχεια επεξεργασία του προκύπτοντος μείγματος με ένα υδατικό διάλυμα αλκαλίου ή αμμωνίας, μπορεί επίσης να ληφθεί κόκκινος φώσφορος. Ο κόκκινος φώσφορος στην τεχνολογία λαμβάνεται με θέρμανση του συνηθισμένου φωσφόρου χωρίς αέρα σε θερμοκρασία 240-250 ° C. Η αντίδραση συνοδεύεται από απελευθέρωση θερμότητας. Το χρώμα του κόκκινου φωσφόρου αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία του σκευάσματος. Σε χαμηλές θερμοκρασίες έχει βυσσινί απόχρωση, σε υψηλές θερμοκρασίες είναι βιολετί ή μωβ. Το σελήνιο επιταχύνει τη μετάβαση του λευκού φωσφόρου σε κόκκινο. Ο διαχωρισμός των συνηθισμένων ακαθαρσιών φωσφόρου από το κόκκινο πραγματοποιείται με επεξεργασία με δισουλφίδιο του άνθρακα για 50 ώρες στους 250-260 ° C ή διάλυμα αλκαλίου νατρίου 10% για 2 ώρες. Είναι επίσης δυνατό να πλυθεί ο φώσφορος με ένα μείγμα διαλύματος δισουλφιδίου του άνθρακα και χλωριούχου ασβεστίου ειδικού βάρους 1,349-1,384. Σε αυτή την περίπτωση, ο συνηθισμένος φώσφορος διαλύεται σε δισουλφίδιο του άνθρακα και το κόκκινο κατακάθεται σε διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου. Υπάρχει η υπόθεση ότι οι λευκές και κόκκινες τροποποιήσεις του φωσφόρου είναι χημικά διαφορετικές. η απόδειξη αυτής της θέσης είναι ότι όταν αναμειγνύονται λιωμένος κίτρινος και κόκκινος φώσφορος, δεν παρατηρείται μετάβαση του πρώτου στο δεύτερο. Όταν θερμαίνεται εντός της περιοχής 280-400 ° C, ο κόκκινος ατμός φωσφόρου πυκνώνει εν μέρει στο λεγόμενο. μεταλλικό φώσφορο. Με την ταχεία ψύξη των ατμών, σχηματίζεται μερικώς κόκκινος φώσφορος και όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα, τόσο υψηλότερη ήταν η θερμοκρασία πριν από τη στερεοποίηση. Η επιφάνεια του δέκτη δρα καταλυτικά στο σχηματισμό κόκκινου φωσφόρου. Η διάρκεια της θέρμανσης δεν επηρεάζει τη διαδικασία, αλλά η ψύξη πρέπει να γίνει γρήγορα. Υπάρχει η άποψη (A. Stock) ότι ο κόκκινος φώσφορος σχηματίζεται ως αποτέλεσμα του συνδυασμού μορίων φωσφόρου που έχουν διαχωριστεί μεταξύ τους ή με μη διασπαρμένα μόρια και ότι ο σχηματισμός μορίων κίτρινου φωσφόρου P 4 είναι σχετικά πιο αργός από τον σχηματισμό του μόρια κόκκινου φωσφόρου. Η συμπύκνωση του κόκκινου φωσφόρου από την κατάσταση ατμού είναι ανεξάρτητη από την παρουσία υγρού κίτρινου φωσφόρου. Ο κόκκινος φώσφορος, που λαμβάνεται με ψύξη ατμών που είχαν θερμοκρασία 1200 ° C και σε πίεση 5 mm, δεν περιέχει περισσότερο από 1% κίτρινο φώσφορο. Ως εκ τούτου προκύπτει ότι τα μόρια P 2 και P 4 συμμετέχουν στο σχηματισμό του κόκκινου φωσφόρου. Είναι πιθανό αυτός ο σχηματισμός να ακολουθεί την εξίσωση mР 2 + nP 4 = P 2 m+4 n. Υπάρχουν προτάσεις ότι ο τηγμένος φώσφορος περιέχει μόρια P 4 κίτρινου φωσφόρου και P n μόρια κόκκινου φωσφόρου σε ισορροπία:

Πάνω από το σημείο τήξης του κόκκινου φωσφόρου (592,5°C, σύμφωνα με άλλες πηγές 589,5°C), τα περισσότερα μόρια έχουν τη μορφή P 4, έτσι ώστε να σχηματίζεται λευκή ποικιλία κατά την ταχεία ψύξη, αλλά η αργή ψύξη επιτρέπει την ισορροπία μετατόπιση προς τα δεξιά και ο κόκκινος φώσφορος απελευθερώνεται κατά τη στερεοποίηση. Το ειδικό βάρος του κόκκινου φωσφόρου κυμαίνεται από 2,05 έως 2,3, γεγονός που μας κάνει να τον θεωρούμε ως μείγμα δύο τροποποιήσεων. Υπάρχει η υπόθεση ότι ο κόκκινος φώσφορος είναι μονοκλινικός στην κρυσταλλική του δομή. Η συμπιεστότητα του κόκκινου φωσφόρου (μεταξύ 100-500 atm) είναι 0,0000092 cm 2 /kg. Το σημείο τήξης του κόκκινου φωσφόρου εξαρτάται από τον ρυθμό θέρμανσης και ποικίλλει εντός ±0,5°C. Πίεση ατμών κόκκινου φωσφόρου στους 230°C - 0 mm, στους 360°C - 0,1 mm, στους 500°C - 9 atm. Ο κόκκινος φώσφορος είναι αδιάλυτος στο δισουλφίδιο του άνθρακα. Ο κόκκινος φώσφορος που λαμβάνεται με την απελευθέρωση θερμότητας περιέχει λιγότερη ενέργεια και είναι πολύ λιγότερο ενεργός από τον λευκό φώσφορο. Ο κόκκινος φώσφορος δεν είναι δηλητηριώδης, δεν αναφλέγεται στον αέρα, γι' αυτό και η αποθήκευσή του δεν είναι τόσο επικίνδυνη. Ο κόκκινος φώσφορος αναφλέγεται κατά την κρούση. Ο Gittorf ισχυρίζεται ότι η μετάβαση του κόκκινου φωσφόρου σε κίτρινο δεν παρατηρείται σε θερμοκρασία 320 ° C, αλλά ο τελευταίος σχηματίζεται στους 358 ° C. Σε ένα σφραγισμένο σωλήνα, ο κόκκινος φώσφορος είναι ισχυρός σε θερμοκρασίες από 450 έως 610°C.

Κρυσταλλικός, ή ιώδες, φώσφοροςέχει κρυσταλλική δομή, οι κρύσταλλοι είναι τριγωνικοί με αξονική αναλογία a:c = 1:1,1308. Λαμβάνεται με κρυστάλλωση από λιωμένο μόλυβδο ή βισμούθιο, καθώς και με θέρμανση λευκού φωσφόρου υπό πίεση 500 kg / cm 2 παρουσία νατρίου. Αδιάλυτο σε δισουλφίδιο του άνθρακα. ειδικό βάρος βιολετί φωσφόρου 2,34; Εξαχνώνεται στους 690,9°C. σημείο τήξεως 589,5°C σε πίεση 43,1 atm.

Ο μαύρος φώσφορος (R. Bridgeman) λαμβάνεται από συνηθισμένο φώσφορο όταν θερμαίνεται στους 216 ° C υπό πίεση 89 atm. Είναι αδιάλυτο σε δισουλφίδιο του άνθρακα. αναφλέγεται σε θερμοκρασία 400 ° C και δεν αναφλέγεται κατά την κρούση. η θερμοκρασία μετάβασης του κόκκινου φωσφόρου σε μαύρο 575°C. ο κόκκινος φώσφορος μετατρέπεται σε μαύρο όταν θερμαίνεται σε ατμόσφαιρα υδρογόνου στους 200°C και πίεση 90 atm (V. Ipatiev). Μόνο 2 τροποποιήσεις είναι τεχνικής σημασίας: ο λευκός (κίτρινος) και ο κόκκινος φώσφορος.

Λήψη φωσφόρου. Συνήθως παρασκευάζεται λευκός φώσφορος, ο οποίος, εάν είναι απαραίτητο, μετατρέπεται στη συνέχεια σε ερυθρή τροποποίηση. Το αρχικό υλικό για τη λήψη φωσφόρου είναι οι φωσφορίτες - φυσικό φωσφορικό τριασβέστιο, το καλύτερο από όλα η τέφρα των οστών. Η διαδικασία συνίσταται στην αναγωγή του φωσφορικού με άνθρακα ή στη δράση του αλουμινίου σε μεταφωσφορικό νάτριο αναμεμειγμένο με πυρίτιο:

6NaPO 3 + 3SiO 2 + 10Al \u003d 3Na 2 SiO 3 + 5Al 2 O 3 + 6P.

Υπάρχουν 2 μέθοδοι εργοστασιακής παραγωγής φωσφόρου: 1) η παλιά μέθοδος Pelletier, η οποία συνίσταται στην επεξεργασία φωσφορικού (οστεάλευρο) με αραιό θειικό οξύ και το φωσφορικό τριασβέστιο μετατρέπεται σε φωσφορικό μονοασβέστιο:

Ca 3 (PО 4) 2 + 2H 2 SO 4 \u003d 2CaSO 4 + Ca (H 2 PО 4) 2.

Το διάλυμα του τελευταίου διαχωρίζεται από τον γύψο (CaSO 2H 2 O), εξατμίζεται, πυρώνεται με άνθρακα και λαμβάνεται μεταφωσφορικό ασβέστιο:

Ca (H 2 RO 4) 2 \u003d 2H 2 O + Ca (RO 3) 2,

που μετά από ισχυρή πύρωση δίνει φώσφορο, φωσφορικό τριασβέστιο και μονοξείδιο του άνθρακα:

ZCa (RO 3) 2 + 10C \u003d Ca 3 (RO 4) 2 + 4P + 10CO.

Σύμφωνα με τη μέθοδο Wehler, προέρχονται απευθείας από φωσφορικό τριασβέστιο:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 + 10C \u003d 6CaSiO 3 + 10CO + 4P.

Αυτή η διαδικασία απαιτεί υψηλή θερμοκρασία και άρχισε να χρησιμοποιείται μόνο με την εισαγωγή ηλεκτρικών κλιβάνων. Υπάρχει επίσης μια μέθοδος για τη λήψη φωσφόρου από ελεύθερο φωσφορικό οξύ αναμεμειγμένο με άνθρακα χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Ακαδημαϊκός στην ΕΣΣΔ. Ο E. V. Britske ανέπτυξε μια μέθοδο για τη λήψη φωσφόρου σε υψικάμινους.

Το προϊόν του εμπορίου περιέχει πάντα ίχνη αρσενικού, ενώσεις πυριτίου και άνθρακα. Οι μηχανικές ακαθαρσίες απομακρύνονται με διήθηση και ακόμη καλύτερα με επανααπόσταξη. Η μετατροπή του λευκού φωσφόρου σε κόκκινο πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 260°C. μια μείωση της πίεσης επιβραδύνει την πορεία της αντίδρασης. Ο φωτισμός επιταχύνει τη διαδικασία. καταλύτες (ιώδιο, σελήνιο) επηρεάζουν επίσης.

Αναλυτικός προσδιορισμός φωσφόρου. Ο ατμός φωσφόρου δρα σε υγρό χαρτί εμποτισμένο με νιτρικό άργυρο, προκαλώντας το μαύρισμα. Το μαύρο χρώμα οφείλεται στο σχηματισμό φωσφόρου και μεταλλικούασήμι . Η αντίδραση προχωρά σε 2 στάδια. Ο φώσφορος αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει υδροφώσφορο και υποφωσφορικό οξύ:

P 4 + 6H 2 O \u003d ZN 3 RO 2 + PH 3.

Οι ενώσεις που προκύπτουν από την αντίδραση δρουν στο νιτρικό άργυρο:

H3PO 2 +2H 2 O + 4AgNO 3 \u003d 4HNO 3 +H3PO 4 +4Ag;

PH 3 + 3AgNO 3 \u003d 3HNO 3 + PAg 3.

Αυτή η αντίδραση είναι εφαρμόσιμη για την ανακάλυψη λευκού φωσφόρου μόνο απουσία H2S, AsH3, SbH3, καθώς και μυρμηκικής αλδεΰδης και μυρμηκικού οξέος. Η ανακάλυψη του δηλητηριώδους φωσφόρου (σύμφωνα με τον Mitcherlich) βασίζεται στην ικανότητα του φωσφόρου να λάμπει σε υγρό αέρα στο σκοτάδι. Η θρυμματισμένη ουσία, στην οποία υποτίθεται ότι ανακαλύπτεται ο φώσφορος, τοποθετείται σε μια φιάλη συνδεδεμένη με ένα ψυγείο. Τόσο πολύ νερό χύνεται στη φιάλη για να ληφθεί ένας υγρός πολτός και το περιεχόμενο της φιάλης εξουδετερώνεται με τρυγικό οξύ μέχρι να γίνει ελαφρά όξινο. Όταν η φιάλη θερμαίνεται στο σκοτάδι, μια ασήμαντη ποσότητα φωσφόρου (μερικά mg) προκαλεί ήδη λάμψη στο ψυγείο. Δεδομένου ότι το φαινόμενο της φωταύγειας μπορεί επίσης να οφείλεται στην παρουσία θειούχου φωσφόρου μετά την αποσύνθεσή του κατά τη θέρμανση, συνιστάται η θέρμανση της φιάλης όχι απευθείας, αλλά με διοχέτευση υδρατμών σε αυτήν. Η λάμψη του φωσφόρου δεν παρατηρείται παρουσία ιχνών αμμωνίας, δισουλφιδίου του άνθρακα, ατμών αλκοόλης, αιθέριων ελαίων και ακόρεστων υδρογονανθράκων, επομένως η απόσταξη δεν πρέπει να διακόπτεται πολύ νωρίς. Εάν, ωστόσο, δεν παρατηρηθεί λάμψη, τότε το διήθημα οξειδώνεται με νερό χλωρίου, εξατμίζεται σε υδατόλουτρο σε μικρό όγκο και γίνεται δοκιμή για φωσφορικό οξύ. Η λάμψη του φωσφόρου μπορεί επίσης να παρατηρηθεί στη φιάλη, θερμαίνοντας το υγρό πρώτα σε σημείο βρασμού, μετά ψύχοντας το ελαφρά και θερμαίνοντάς το ξανά σε σημείο βρασμού. 0,0171 mg φωσφόρου λάμπουν πολύ καθαρά, 0,0085 mg - καθαρά, 0,0042 mg - ασθενώς και 0,001 mg - αμφίβολα. Ο φώσφορος, που ανάγεται από το υδρογόνο στο status nascendi, δίνει υδροφώσφορο, ο οποίος, αναμεμειγμένος με υδρογόνο, καίγεται με μια σμαραγδένια πράσινη φλόγα όταν αναφλέγεται στην έξοδο ενός σωλήνα με μύτη με πλατίνα. Οι οργανικές ουσίες εμποδίζουν την εμφάνιση του χρώματος και επομένως δ. β. σε διασταση. Το νιτρικό οξύ οξειδώνει εύκολα τον φώσφορο σε φωσφορικό οξύ:

ZR 4 +20NNO 3 +8H 2 O \u003d 12H 3 RO 4 +20ΝΟ3.

Ο φώσφορος προσδιορίζεται ποσοτικά μετά από οξείδωση σε φωσφορικό οξύ και καθίζηση ως MgNH 4 PO 4 .

Εφαρμογή . Ο φώσφορος είναι ένα από τα στοιχεία χωρίς τα οποία είναι αδύνατη η σωστή ανάπτυξη των φυτικών και ζωικών οργανισμών. Υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας σε φώσφορο στο θρεπτικό μέσο και της ανάπτυξης των φυτών. Ο φώσφορος, μαζί με το άζωτο και το κάλιο, είναι το πιο σημαντικό θρεπτικό συστατικό στο οποίο η σελίδα - x. φυτά. Αποξενωμένος από το χωράφι μαζί με τη συγκομιδή των σιτηρών, ο φώσφορος δεν έχει κλειστό κύκλο στον κύκλο του και επομένως, χωρίς την τεχνητή εισαγωγή του στο έδαφος από έξω, παρατηρείται εξάντληση του εδάφους. Τα λιπάσματα που περιέχουν φώσφορο αποτελούν τη μεγαλύτερη ομάδα. Ο φώσφορος χρησιμοποιείται στις στρατιωτικές υποθέσεις ως παράγοντας παραγωγής καπνού και για την πλήρωση εμπρηστικών βλημάτων.