Sissejuhatus

Fosfor (lat. Phosphorus) P - V rühma keemiline element perioodiline süsteem Mendelejevi aatomnumber 15, aatommass 30,973762(4). Mõelge fosfori aatomi struktuurile. Fosforiaatomi välisel energiatasemel on viis elektroni. Graafiliselt näeb see välja selline:

1s 2 2s 2 2lk 6 3s 2 3lk 3 3d 0

Aastal 1699 Hamburgi alkeemik X. Brand, otsides "filosoofi kivi", mis väidetavalt on võimeline muutma mitteväärismetallid kullaks, eraldas söe ja liivaga uriini aurustamisel valge vahaja aine, mis võiks hõõguda.

Nimi "fosfor" pärineb kreeka keelest. "phos" - valgus ja "phoros" - kandja. Venemaal võttis termini "fosfor" 1746. aastal kasutusele M.V. Lomonossov.

Fosfori peamised ühendid on oksiidid, happed ja nende soolad (fosfaadid, dihüdrofosfaadid, hüdrofosfaadid, fosfiidid, fosfiidid).

Väga palju fosforit sisaldavaid aineid leidub väetistes. Selliseid väetisi nimetatakse fosfaatväetisteks.

Fosfor elemendina ja lihtainena

Fosfor looduses

Fosfor on üks levinumaid elemente. Maakoore kogusisaldus on umbes 0,08%. Kerge oksüdeeritavuse tõttu esineb fosfor looduses vaid ühenditena. Fosfori peamised mineraalid on fosforiidid ja apatiidid, viimastest on levinuim fluorapatiit 3Ca 3 (PO 4) 2 * CaF 2. Fosforiidid on laialt levinud Uuralites, Volga piirkonnas, Siberis, Kasahstanis, Eestis, Valgevenes. Suurimad apatiidi leiukohad asuvad Koola poolsaarel.

Fosfor on elusorganismide oluline element. Seda leidub luudes, lihastes, ajukoes ja närvides. Valmistatud fosforist ATP molekulid- adenosiintrifosforhape (ATP - energia koguja ja kandja). Täiskasvanud inimese keha sisaldab keskmiselt umbes 4,5 kg fosforit, peamiselt koos kaltsiumiga.

Fosforit leidub ka taimedes.

Looduslik fosfor koosneb ainult ühest stabiilsest isotoobist 31 P. Tänapäeval on teada kuus fosfori radioaktiivset isotoopi.

Füüsikalised omadused

Fosforil on mitmeid allotroopseid modifikatsioone – valge, punane, must, pruun, violetne fosfor jne. Neist kolm esimest on enim uuritud.

Valge fosfor- värvitu kollakas kristalne aine, mis helendab pimedas. Selle tihedus on 1,83 g/cm3. Vees lahustumatu, süsinikdisulfiidis lahustuv. Sellel on iseloomulik küüslaugu lõhn. Sulamistemperatuur 44°C, isesüttimistemperatuur 40°C. Valge fosfori kaitsmiseks oksüdeerumise eest hoitakse seda pimedas vee all (valguses muutub see punaseks fosforiks). Külmas on valge fosfor rabe, temperatuuril üle 15°C muutub pehmeks ja seda saab noaga lõigata.

Valge fosfori molekulidel on kristallvõre, mille sõlmedes on P4 molekulid, millel on tetraeedri kuju.

Iga fosfori aatom on ühendatud kolme a-sidemega ülejäänud kolme aatomiga.

Valge fosfor on mürgine ja põhjustab raskesti paranevaid põletushaavu.

punane fosfor- tumepunase värvusega pulbriline aine, lõhnatu, ei lahustu vees ja süsinikdisulfiidis, ei hõõgu. Süttimistemperatuur 260°C, tihedus 2,3 g/cm 3. Punane fosfor on segu mitmest allotroopsest modifikatsioonist, mis erinevad värvi poolest (punasest lillani). Punase fosfori omadused sõltuvad selle valmistamise tingimustest. Ei ole mürgine.

must fosfor välimuselt sarnane grafiidiga, katsudes rasvane, omab pooljuhtomadusi. Tihedus 2,7 g/cm 3 .

Punasel ja mustal fosforil on aatomkristallvõre.

Keemilised omadused

Fosfor on mittemetall. Ühendites on selle oksüdatsiooniaste tavaliselt +5, harvem - +3 ja -3 (ainult fosfiidides).

Valge fosforiga on reaktsioonid lihtsamad kui punasega.

I. Suhtlemine lihtsad ained.

1. Koostoime halogeenidega:

2P + 3Cl2 = 2PCl3 (fosfor(III)kloriid),

PCl3 + Cl2 = PCl5 (fosfor(V)kloriid).

2. Koostoime mittemetallidega:

2P + 3S = P 2 S 3 (fosfor (III) sulfiid.

3. Koostoime metallidega:

2P + 3Ca = Ca 3 P 2 (kaltsiumfosfiid).

4. Koostoime hapnikuga:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 (fosfor(V)oksiid, fosforanhüdriid).

II. Koostoime keeruliste ainetega.

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO^.

Kviitung

Fosfor saadakse purustatud fosforiitidest ja apatiitidest, viimased segatakse kivisöe ja liivaga ning kaltsineeritakse ahjudes 1500 °C juures:

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

Fosfor eraldub aurudena, mis kondenseeruvad vee all vastuvõtjas, moodustades valge fosfori.

Kuumutamisel temperatuurini 250-300°C õhu puudumisel muutub valge fosfor punaseks.

Must fosfor saadakse valge fosfori pikaajalisel kuumutamisel väga kõrgel rõhul (200°C ja 1200 MPa).

Rakendus

Punast fosforit kasutatakse tikkude valmistamisel (vt joonis). See on osa segust, millele rakendatakse külgpind tikutoosi. Tikupea koostise põhikomponendiks on Bertolet sool KClO 3 . Tikupea hõõrdumisest puiste pinnal süttivad fosforiosakesed õhus. Fosfori oksüdatsioonireaktsiooni tulemusena eraldub soojust, mis viib Berthollet' soola lagunemiseni.

Saadud hapnik aitab kaasa tikupea süttimisele.

Fosforit kasutatakse metallurgias. Seda kasutatakse juhtide saamiseks ja see on osa mõnedest metallmaterjalidest, näiteks tinapronksidest.

Fosforit kasutatakse ka fosforhappe ja pestitsiidide (diklorofoss, klorofoss jne) tootmisel.

Valget fosforit kasutatakse suitsukatete loomiseks, kuna see tekitab põlemisel valget suitsu.

Kui leiate lehel vea, valige see ja vajutage Ctrl + Enter

VALGE FOSFORI SAAMINE

Katsete tegemisel tuleb arvestada, et valge fosfor ja selle aurud on mürgised; kokkupuutel nahaga jätab see valusaid ja pikaajaliselt paranevaid haavu ( vaata valge fosfori eeskirju).

Kogemused. Fosfori saamine kaltsiumortofosfaadi, kivisöe ja ränidioksiidi interaktsiooni tulemusena.

Reaktsioon kulgeb vastavalt võrrandile:

Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 \u003d 2P + 3CaSiO 3 + 5CO -282 kcal.

See kogemus võimaldab saada valget ja punast fosforit ning jälgida selle külma leeki.

Reaktsioonikamber on tulekindlast klaasist kolb mahutavusega 2 l kahe toruga. Kolvi läbimõõt 150 mm, torude pikkus on umbes 50 mm, siseläbimõõt 40 mm.

Seadme kokkupanemisel paigaldatakse kolb, nagu joonisel näidatud, asbesti mähitud statiivirõngale, mis on ülaosas kinnitatud statiiviklambrisse. Mõlemad torud on suletud kummikorkidega, mille keskel on üks auk süsinikelektroodide jaoks ja küljel üks auk gaasi sisse- ja väljalaskeava jaoks. Alumine elektrood läbimõõduga umbes 12 mm sisestada nii, et selle ots ei ulatuks kolvi keskpaigani. Kolbi sisestatud elektroodi otsa on kinnitatud väike raudhülss, mis peaks olema toeks keraamilisele tiiglile, mille põhjas on auk. Kasutatav haakeseadis peab olema kruvikeermega ja messingkruviga; siduri läbimõõt ca 9 mm. Hülss kruvitakse külge nii, et hülsi üks külg jääb elektroodi otsast kõrgemale. Keraamiline tiigel (ülemise läbimõõduga alla 40 mm), auku, mille põhjas on elektroodi ots sisestatud. Elektroodi alumise otsa külge on kinnitatud vaskhülss, mis ühendab elektroodi elektrijuhtmega.

Ülemise toru korki sisestatakse umbes 100 cm pikkune paksuseinaline klaasist tulekindel toru. ml nii, et see on ligikaudu 10 mm sisenes kolbi. Ülemine süsinikelektrood, mis võib olla õhem kui alumine, peaks sellest torust kergesti läbi minema. Klaastoru (sulanud servadega) ülemisele otsale ja seda läbivale elektroodile asetage kummitoru tükk 50 mm. Ülemine elektrood on tugevdatud nii, et selle terav ots on 8-10 kaugusel mm alumise elektroodi ülemisest otsast. Ülemise elektroodi ülemises otsas on isoleeritud käepidemena fikseeritud korgist kork, mille keskel on auk. Korgi all on tugevdatud vaskhülss, mille külge on ühendatud elektrijuhe.

Seadmes kasutatav elektrijuhe peab olema hoolikalt isoleeritud. Vasest liitmikud ja juhtmete otsad on mähitud isoleerlindiga.

Korgist käepidemele kergelt vajutades peaks ülemine elektrood puudutama alumist ja pärast rõhu lõppemist naasma algasendisse. Kontsentreeritud H2SO4-ga pesupudel on ühendatud vesinikuballooniga.

Reaktsioonikambri põhjakorki läbiv väljalasketoru on ühendatud teega. Tee alumine põlv ulatub peaaegu pooleldi veega täidetud pudeli põhjani. Ülemise põlve külge kinnitatakse minu pandud kruviklambriga kummitoru abil lühike messingtoru, mille alumisse otsa torgatakse lahtine klaasvillatampoon. Veepudeli väljalasketoru ühendatakse lühikese klaastoruga, kasutades II klambriga kummitoru.

Reaktsioonisegu valmistatakse uhmris peenestamisel 6 G kaltsiumortofosfaat, 4 G kvartsliiv ja 3 G koks või süsi. Pärast kaltsineerimist kõrgel kuumusel suletud tiiglis jahutatakse segu eksikaatoris.

Enne katset valatakse segu elektroodtiiglisse ja surutakse vastu seinu nii, et segu keskele jääks koonuse kujul tühi ruum kuni alumise elektroodini.

Kahe toruga kolvi asemel võite kasutada tulekindlast klaasist toru, mille läbimõõt on umbes 50 mm. Tiigli puudumisel võib reaktsioonisegu asetada koonilisse süvendisse 15 mm valmistatud alumise elektroodi ülemisest otsast; süsinikelektroodi läbimõõt peaks sel juhul olema 20 mm. Ülemise elektroodina süsinikelektrood läbimõõduga 5 mm rakendatakse elektrikaarele. Katse viiakse läbi pimedas. Klamber II suletakse, klamber I avatakse ja tugev vesinikuvool lastakse läbi instrumendi. Olles veendunud, et seadmest väljuv vesinik on puhas, süütavad nad selle messingtoru otsas ja reguleerivad voolu nii, et leek oleks rahulik ja mitte väga suur. Vool lülitatakse sisse ja ülemisele elektroodile vajutades tekib elektrikaar (10-15 koos). Mõne aja pärast muutub vesiniku leek smaragdroheliseks (värvimuutuse märgatavamaks muutmiseks tuuakse leeki portselanist tass).

Reaktsioonianumas tekkinud valge fosfori aurud viiakse koos gaasidega veega kolbi ja kondenseeruvad siin väikeste kuulidena. Kui klamber II avada ja klamber I sulgeda, võib veepudelist ventilatsioonitoru otsas näha külma fosfori leeki.

Ülemise elektroodi ringjate liigutustega juhitakse voltikaaresse uued reaktsioonisegu osad.

Punase fosfori saamiseks vähendatakse vesiniku voolu, et fosfori aur ei lahkuks reaktsioonikambrist nii kiiresti.

Kui kaare välja lülitate, näete kolvi siseseintel punast katet ja seina külmadel osadel valget fosforit.

Kogu katse vältel täheldatakse külma kuma või külma fosfori leeki.

Pärast tiigli mõningast jahutamist lülitatakse kondensatsioonipudel välja ilma vesiniku voolu peatamata.

Katse lõpus ja seadme täielikul jahutamisel vesinikuvoolus eemaldatakse elektroodid ja kolb jäetakse mõneks ajaks tõmbe all niiskesse õhku. Kolvi pesemiseks kasutage vett koos liiva või kontsentreeritud H2SO4-ga.

Vesiniku asemel võib katses kasutada süsihappegaasi, kuid fosfori teke ei ole sel juhul nii efektiivne. Fosfori külmal helel või külmal leegil on sel juhul ka roheline värv.

Väikesed kondenseeritud valge fosfori pallid asetatakse kolbi koos külm vesi ja salvestada tulevaste katsete jaoks.

Kogemused. Valge fosfori valmistamine naatriummetafosfaadi redutseerimisel alumiiniumipulbriga ränidioksiidi juuresolekul. Reaktsiooni võrrand:

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

Taastamine toimub kuumutamise teel tulekindlas torus 25 cm ja läbimõõt 1-1,5 cm, mis on ühelt poolt ühendatud puhta vesiniku allikaga (balloon või Kippi aparaat) ja teiselt poolt toruga, mille kaudu gaasilised saadused veega kristallisaatorisse juhitakse.

Valage tulekindlasse torusse segu, mis koosneb 1 massist. sealhulgas NaRO3, 3 massiprotsenti. sealhulgas Si02 ja 0,5 massiprotsenti. sealhulgas alumiiniumviilud. Asbestikorkide abil ühendatakse toru ühelt poolt kontsentreeritud H 2 SO 4 sisaldava pesupudeli kaudu vesinikuallikaga ja teiselt poolt äravoolutoruga.

Pärast õhu eemaldamist seadmest tugeva vesinikuvooluga ja veendumist, et väljuv vesinik on puhas, soojendatakse tulekindlat toru tuvsabaga Teklu põleti abil. Ülaltoodud reaktsiooni käigus moodustunud fosfor destilleeritakse ja kondenseeritakse kristallisaatoris veega väikeste pallide kujul. Pimedas on torus näha fosfori rohelist kuma.

Katse lõpus võetakse seade lahti alles pärast seda, kui see on vesinikuvoolus täielikult jahutatud.

Saadud fosfor asetatakse säilitamiseks külma veega purki.

Naatriummetafosfaati võib saada naatriumammooniumhüdroortofosfaathüdraadi kaltsineerimisel; reaktsiooni võrrand:

NaNH4HPO44H2O = NaPO3 + NH3 + 5H2O.

Kogemused. Väikese koguse valge fosfori saamine punasest. Katse viiakse läbi katseklaasis pikkusega 17-20 cm ja läbimõõt 1,5 cm süsinikdioksiidi atmosfääris.

Katseklaasis, mida hoitakse vertikaalasendis, 0,3-0,5 G kuivatage punast fosforit, et katseklaasi seinad jääksid puhtaks.

Katseklaas on lõdvalt suletud kummikorgiga, mille peaaegu põhjani ulatub klaastoru, mille kaudu satub katseklaasi nõrk süsihappegaasi vool. Pärast toru süsinikdioksiidiga täitmist tõmmatakse klaastoru välja nii, et torusse jäänud toru ots ei oleks pikem kui 5-6 cm. Just augu juures olev katseklaas kinnitatakse statiivi klambrisse horisontaalsesse asendisse ja selle osa, kus asub fosfor, kuumutatakse veidi. Samal ajal täheldatakse punase fosfori aurustumist ja valge fosfori tilkade sadenemist katseklaasi külmadele seintele.

Valge fosfori sadestumine pimedas on selgelt nähtav tänu aeglasest oksüdatsioonist tingitud helendusele. Pimedas täheldatakse ka fosfori külma leegi (hõõgu) tekkimist katseklaasi avause juures. Kui katse tehakse valguse käes, muutub värskelt valmistatud valge fosfor osaliselt punaseks.

Katseklaasi põhja jäävad ainult fosforis sisalduvad lisandid.

Katse lõpus jahutatakse katseklaasi süsihappegaasi voolus ja koputatakse sellele aeg-ajalt, et hõlbustada ülejahutatud valge fosfori tahkumist. Pärast jahutamist asetatakse valge fosforiga katseklaas vee keeduklaasi ja kuumutatakse 50°-ni, et kogu fosfor sulaks ja koguks katseklaasi põhja. Pärast valge fosfori tahkumist ekstraheeritakse see katseklaasi jahutamisel joaga. külm vesi. Väga väikese koguse fosfori saamisel eemaldatakse see katseklaasist põletamise või kontsentreeritud leeliselahusega kuumutamise teel.

Fosfori jälgede eemaldamiseks torust, mille kaudu süsinikdioksiid tarniti, ja kummikorgist kasutatakse KMnO 4 või AgNO 3 lahust.

VALGE FOSFORI PUHASTAMINE

Valget fosforit saab puhastada veeauruga destilleerimisel süsinikdioksiidi atmosfääris, vees sulanud fosfori filtreerimisega läbi seemisnaha õhuvabas ruumis, töötlemisel kroomiseguga või naatriumhüpobromiidiga, millele järgneb destilleeritud veega pesemine.

VALGE FOSFORI FÜÜSIKALIS-KEEMILISED OMADUSED

Fosfor on tuntud mitme allotroopse modifikatsioonina: valge, punane, violetne ja must. Laboripraktikas tuleb kohata valgete ja punaste modifikatsioonidega.

Valge fosfor on tahke aine. AT normaalsetes tingimustes see on kollakas, pehme ja välimuselt vahataoline. See on kergesti oksüdeeruv ja tuleohtlik. Valge fosfor on mürgine – jätab nahale valusad põletushaavad. Valge fosfor on müügil erineva pikkusega pulkade kujul, mille läbimõõt on 0,5-2 cm.

Valge fosfor oksüdeerub kergesti ja seetõttu hoitakse seda vee all hoolikalt suletud pimedas klaasanumas halvasti valgustatud ja mitte väga külmades ruumides (et vältida purkide pragunemist vee külmumisest). Vees ja oksüdeerivas fosforis sisalduva hapniku hulk on väga väike; kell on 7-14 mg liitri vee kohta.

Valguse mõjul muutub valge fosfor punaseks.

Aeglase oksüdatsiooni korral täheldatakse valge fosfori hõõgumist ja tugeva oksüdatsiooni korral see süttib.

Valget fosforit võetakse pintsettide või metalltangidega; mitte mingil juhul ei tohi seda kätega puudutada.

Valge fosforiga põletuse korral pestakse põlenud ala AgNO 3 (1:1) või KMnO 4 (1:10) lahusega ja kantakse samades lahustes või 5% lahusega leotatud märg side. vasksulfaat, seejärel pestakse haav veega ja pärast epidermise silumist kantakse metüülvioletiga vaseliinside. Tõsiste põletuste korral pöörduge arsti poole.

Hõbenitraadi, kaaliumpermanganaadi ja vasksulfaadi lahused oksüdeerivad valget fosforit ja seega peatavad selle kahjustava toime.

Valge fosfori mürgituse korral võtta suu kaudu teelusikatäis 2% vasksulfaadi lahust kuni oksendamiseni. Seejärel määratakse luminestsentsi põhjal Mitcherlichi testi abil fosfori olemasolu. Selleks lisatakse mürgitatud inimese oksendamisele väävelhappega hapendatud vett ja destilleeritakse pimedas; fosforisisalduse juures täheldatakse aurude hõõgumist. Seadmena kasutatakse Wurtzi kolbi, mille külgtoru külge on kinnitatud Liebigi kondensaator, kust destilleeritud saadused satuvad vastuvõtjasse. Kui fosfori aur suunata hõbenitraadi lahusesse, siis tekib metallilise hõbeda must sade, mis tekib hõbedasoolade valge fosforiga redutseerimise katses antud võrrandi järgi.

Juba 0,1 G valge fosfor on täiskasvanule surmav annus.

Valget fosforit lõigatakse noa või kääridega portselanmördis vee all. Toatemperatuuril vee kasutamisel fosfor mureneb. Seetõttu on parem kasutada sooja vett, kuid mitte kõrgemat kui 25-30 °. Pärast fosfori lõikamist sisse soe vesi see viiakse külma vette või jahutatakse külma veejoaga.

Valge fosfor on väga tuleohtlik aine. See süttib temperatuuril 36-60°, olenevalt hapniku kontsentratsioonist õhus. Seetõttu on katsete tegemisel õnnetuse vältimiseks vaja arvestada selle iga teraga.

Valge fosfori kuivatamiseks kantakse sellele kiiresti õhuke asbesti või filterpaber, vältides hõõrdumist või survet.

Fosfori süttimisel kustutatakse see liiva, märja rätiku või veega. Kui põlev fosfor on paberilehel (või asbestile), ei tohi seda lehte puudutada, kuna sula põlev fosfor võib kergesti maha valguda.

Valge fosfor sulab 44° juures, keeb 281° juures. Valge fosfor sulatatakse veega, sest kokkupuutel õhuga sula fosfor süttib. Sulatamise ja sellele järgneva jahutamise teel saab valget fosforit jäätmetest kergesti kätte saada. Selleks kuumutatakse veevannis portselantiiglisse kogutud erinevate katsete valget fosforijäätmeid. Kui sulafosfori pinnal on märgata kooriku teket, lisatakse veidi HNO 3 või kroomisegu. Koor on oksüdeerunud, väikesed terad ühinevad kogumass ja pärast külma veejoaga jahutamist saadakse üks tükk valget fosforit.

Fosforijääke ei tohi mingil juhul visata kraanikaussi, kuna kogunedes kanalisatsiooni põlve käänakutesse võib see hooldustöötajatele põletushaavu tekitada.

Kogemused. Sula valge fosfori sulatamine ja ülejahutamine. Hernesuurune tükk valget fosforit pannakse veega katseklaasi. Katseklaas asetatakse peaaegu lõpuni veega täidetud keeduklaasi ja fikseeritakse vertikaalses asendis statiiviklambriga. Klaasi kuumutatakse veidi ja määrake termomeetri abil katseklaasis oleva vee temperatuur, mille juures fosfor sulab. Pärast sulamise lõppu viiakse toru külma veega keeduklaasi ja jälgitakse fosfori tahkumist. Kui toru on paigal, siis temperatuuril alla 44° (kuni 30°) jääb valge fosfor vedelaks.

Valge fosfori vedel olek, mis on jahutatud alla selle sulamistemperatuuri, on ülejahutuse olek.

Pärast katse lõppu, et fosforit kergemini eraldada, sulatatakse see uuesti ja katseklaas kastetakse auguga üleval kaldsuunas külma veega anumasse.

Kogemused. Valge fosfori tüki kinnitamine traadi otsa. Valge fosfori sulatamiseks ja tahkestamiseks kasutatakse väikest portselantiiglit fosfori ja veega; see asetatakse klaasi sooja ja seejärel külma vette. Selleks mõeldud traat võetakse rauast või vasest pikkusega 25-30 cm ja läbimõõt 0,1-0,3 cm. Kui traat on kastetud tahkuvasse fosforisse, kinnitub see selle külge kergesti. Tiigli puudumisel kasutatakse katseklaasi. Katseklaasi ebapiisavalt ühtlase pinna tõttu on aga mõnikord vaja see fosfori eraldamiseks lõhkuda. Valge fosfori eemaldamiseks traadist kastetakse see klaasi sooja vette.

Kogemused. Fosfori erikaalu määramine. 10° juures on fosfori erikaal 1,83. Kogemused võimaldavad meil veenduda, et valge fosfor on raskem kui vesi ja kergem kui kontsentreeritud H 2 SO 4.

Kui vee ja kontsentreeritud H 2 SO 4-ga (erikaal 1,84) katseklaasi viia väike tükk valget fosforit, siis täheldatakse, et fosfor vajub vees, kuid hõljub happe pinnal, sulades kuumuse toimel. vabaneb, kui kontsentreeritud H2SO lahustatakse 4 vees.

Kontsentreeritud H 2 SO 4 valamiseks veega katseklaasi kasutage pika ja kitsa kaelaga lehtrit, mis ulatub katseklaasi lõpuni. Valage hape ja eemaldage lehter katseklaasist ettevaatlikult, et mitte põhjustada vedelike segunemist.

Katse lõppedes segatakse katseklaasi sisu klaaspulgaga ja jahutatakse väljastpoolt külma vee vooluga, kuni fosfor tahkub, nii et seda saab katseklaasist eemaldada.

Punase fosfori kasutamisel täheldatakse, et see ei vaju mitte ainult vees, vaid ka kontsentreeritud H 2 SO 4 -s, kuna selle erikaal (2,35) on suurem kui vee ja kontsentreeritud väävelhappe erikaal.

VALGE FOSFORI SÄRG

Aeglase oksüdatsiooni tõttu, mis toimub isegi tavatemperatuuril, helendab valge fosfor pimedas (sellest ka nimetus "helendav"). Fosforitüki ümber pimedas tekib rohekas helendav pilv, mis fosfori vibreerimisel seab lainelise liikumise.

Fosforestsentsi (fosfori luminestsentsi) seletatakse fosfori aurude aeglase oksüdeerumisega õhuhapniku toimel fosforiks ja fosforanhüdriidiks koos valguse eraldumisega, kuid ilma soojuse eraldumiseta. Sel juhul eraldub osoon ja ümbritsev õhk ioniseerub (vt katset, mis näitab valge fosfori aeglast põlemist).

Fosforestsents sõltub temperatuurist ja hapniku kontsentratsioonist. 10°C ja normaalrõhul toimub fosforestsents nõrgalt ja õhu puudumisel ei toimu seda üldse.

Osooniga reageerivad ained (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, tärpentiniõli) nõrgendavad või peatavad täielikult fosforestsentsi.

Keemilise energia muundamist valgusenergiaks nimetatakse "kemoluminestsentsiks".

Kogemused. Valge fosfori sära jälgimine. Kui vaatate pimedas klaasis valget fosforitükki, mis pole täielikult veega kaetud, on märgata rohekat kuma. Sel juhul märg fosfor aeglaselt oksüdeerub, kuid ei sütti, kuna vee temperatuur on madalam kui valge fosfori leekpunkt.

Valge fosfori sära võib täheldada pärast seda, kui valge fosfori tükk on lühiajaliselt õhu käes olnud. Kui paned paar tükki valget fosforit klaasvilla peal olevasse kolbi ja täidad kolbi süsihappegaasiga, langetades väljalasketoru otsa klaasvilla all kolvi põhja ja seejärel kuumutad kolbi veidi, kastes seda anum sooja veega, siis saab pimedas jälgida külma kahvaturoheka leegi teket (võib julgelt käe sisse pista).

Külma leegi teket seletatakse sellega, et kolvist väljuv süsihappegaas haarab endaga kaasa fosfori auru, mis kolvi avause juures õhuga kokku puutudes hakkab oksüdeeruma. Kolvis valge fosfor ei sütti, sest see on süsinikdioksiidi atmosfääris. Katse lõpus täidetakse kolb veega.

Valge fosfori tootmise katset kirjeldades vesiniku või süsihappegaasi atmosfääris mainiti juba, et nende katsete tegemine pimedas võimaldab jälgida valge fosfori sära.

Kui teete fosforkriidiga pealdise seinale, papi- või paberilehele, siis tänu fosforestsentsile jääb kiri pimedas kauaks nähtavaks.

Tahvlile sellist kirja teha ei saa, sest peale seda ei kleepu sellele tavaline kriit ja tahvlit tuleb pesta bensiini või mõne muu steariini lahustiga.

Fosforkriit saadakse vedela valge fosfori lahustamisel sulas steariinis või parafiinis. Selleks lisatakse ühele kaaluosale kuivale valgele fosforile katsutisse ligikaudu kaks massiosa steariini (küünlatükke) või parafiini, kaetakse katseklaas hapniku sissepääsu takistamiseks vatiga ja kuumutatakse pideva vooluga. raputades. Pärast sulamise lõppu jahutatakse katseklaasi külma veejoaga, seejärel purustatakse katseklaas ja tahkunud mass eemaldatakse.

Fosforkriiti hoitakse vee all. Kasutamisel pakitakse tükk sellist kriiti märja paberi sisse.

Fosforkriiti saab ka siis, kui lisada portselantopsis sulatatud parafiinile (steariinile) väikseid kuivatatud valge fosfori tükke. Kui parafiin süttib fosfori lisamisel, kustutatakse see, kattes topsi papitüki või asbestiga.

Pärast mõningast jahutamist valatakse parafiinis oleva fosfori lahus kuivadesse ja puhastesse katseklaasidesse ning jahutatakse külma vee vooluga, kuni see tahkeks massiks tahkub.

Pärast seda purustatakse katseklaasid, eemaldatakse kriit ja hoitakse vee all.

VALGE FOSFORI LAHUSTUVUS

Vees lahustub valge fosfor halvasti, lahustub vähesel määral alkoholis, eetris, benseenis, ksüleenis, metüüljodiidis ja glütseriinis; lahustub hästi süsinikdisulfiidis, väävelkloriidis, fosfortrikloriidis ja tribromiidis, süsiniktetrakloriidis.

Kogemused. Valge fosfori lahustumine süsinikdisulfiidis. Süsinikdisulfiid on värvitu, väga lenduv, väga tuleohtlik, mürgine vedelik. Seetõttu vältige sellega töötades selle aurude sissehingamist ja lülitage kõik gaasipõletid välja.

Kolm või neli hernesuurust valget fosforitükki lahustatakse kergelt loksutades 10-15 kraadises klaasis. ml süsinikdisulfiid.

Kui väikest filterpaberilehte selle lahusega niisutada ja õhu käes hoida, süttib paber mõne aja pärast põlema. Seda seetõttu, et süsinikdisulfiid aurustub kiiresti ning paberile jäänud peeneks jaotatud valge fosfor oksüdeerub tavatemperatuuril kiiresti ja süttib oksüdatsiooni käigus eralduva soojuse toimel. (On teada, et erinevate ainete süttimistemperatuur sõltub nende jahvatusastmest.) Juhtub, et paber ei sütti, vaid ainult söeneb. Fosfori lahusega süsinikdisulfiidis niisutatud paberit hoitakse metallitangidega õhu käes.

Katse tehakse ettevaatlikult, et süsinikdisulfiidis sisalduva fosfori lahuse tilgad ei langeks põrandale, lauale, riietele ega kätele.

Kui lahus satub käele, pestakse see kiiresti vee ja seebiga ning seejärel KMnO 4 lahusega (kätele langenud valge fosfori osakeste oksüdeerimiseks).

Pärast katseid järelejäänud fosfori lahust süsinikdisulfiidis laboris ei säilitata, kuna see võib kergesti süttida.

VALGE FOSFORI MUUNDUMINE PUNASEKS

Valge fosfor muudetakse punaseks vastavalt võrrandile:

P (valge) = P (punane) + 4 kcal.

Valge fosfori punaseks muutmise protsess kiirendab oluliselt kuumutamist, valguse mõjul ja joodijälgede juuresolekul (1 G jood 400 juures G valge fosfor). Jood, ühinedes fosforiga, moodustab fosforjodiidi, milles valge fosfor lahustub ja muutub soojuse vabanemisel kiiresti punaseks.

Punane fosfor saadakse valge fosfori pikaajalisel kuumutamisel suletud anumas joodijälgede juuresolekul temperatuurini 280-340 °

Valge fosfori pikaajalisel säilitamisel valguse käes muutub see järk-järgult punaseks.

Kogemused. Väikese koguse punase fosfori saamine valgest. 10-12 pikkuses klaastorus, ühest otsast suletud cm ja läbimõõt 0,6-0,8 cm need toovad sisse nisutera suuruse valge fosforitüki ja väga väikese joodikristalli. Toru suletakse ja riputatakse õhuvannis liivaaluse kohale, seejärel kuumutatakse temperatuurini 280–340 ° ja vaadeldakse valge fosfori muutumist punaseks.

Valge fosfori osalist muutumist punaseks saab jälgida ka katseklaasi, milles on väike tükk valget fosforit ja väga väike joodikristall, veidi kuumutamisel. Enne kuumutamise alustamist suletakse katseklaas klaasvillast (asbest või tavaline) villast tampooniga ja katseklaasi alla asetatakse alus liivaga. Toru kuumutatakse 10-15 minutit (ilma fosforit keemiseni laskmata) ja vaadeldakse valge fosfori muutumist punaseks.

Katseklaasi jäänud valget fosforit saab eemaldada kontsentreeritud leeliselahusega kuumutades või põletades.

Valge fosfori muutumist punaseks saab jälgida ka väikese fosforitüki kuumutamisel katseklaasis süsihappegaasi atmosfääris keemistemperatuurist madalamale temperatuurile.

VALGE FOSFORI PÕLEMINE

Valge fosfori põlemisel moodustub fosforanhüdriid:

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

Fosfori põlemist saab jälgida õhus (aeglane ja kiire) ja vee all.

Kogemused. Valge fosfori aeglane põlemine ja õhu koostis. Seda katset ei kirjeldatud kui viisi lämmastiku saamiseks, kuna see ei seo täielikult õhus sisalduvat hapnikku.

Valge fosfori aeglane oksüdatsioon õhuhapniku toimel toimub kahes etapis; esimeses etapis moodustuvad fosforanhüdriid ja osoon vastavalt võrranditele:

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

Teises etapis oksüdeeritakse fosforanhüdriid fosforanhüdriidiks.

Valge fosfori aeglase oksüdeerumisega kaasneb ümbritseva õhu luminestsents ja ionisatsioon.

Valge fosfori aeglast põlemist näitav katse peaks kestma vähemalt kolm tundi. Katse jaoks vajalik seade on näidatud joonisel fig.

Avast paisutatud, peaaegu veega täidetud silindris suletud otsaga gradueeritud toru, mis sisaldab umbes 10 ml vesi. Toru pikkus 70 cm, läbimõõt 1,5-2 cm. Pärast gradueeritud toru langetamist eemaldage sõrm toru avast, viige torus ja silindris olev vesi samale tasemele ning märkige üles torus sisalduva õhu maht. Toru silindris veetasemest kõrgemale tõstmata (et mitte lisaõhku sisse lasta), viiakse toru õhuruumi traadi otsa kinnitatud valge fosfori tükk.

Kolme kuni nelja tunni või isegi kahe või kolme päeva pärast täheldatakse vee tõusu torus.

Katse lõpus eemaldatakse torust fosforiga traat (ilma toru silindri veetasemest kõrgemale tõstmata), torus ja silindris olev vesi viiakse samale tasemele ning järelejäänud õhu maht. pärast valge fosfori aeglast oksüdeerumist.

Kogemus näitab, et hapniku sidumise tulemusena fosforiga on õhu maht vähenenud viiendiku võrra, mis vastab õhu hapnikusisaldusele.

Kogemused. Valge fosfori kiire põlemine. Pidades silmas asjaolu, et fosfori ja hapniku kombinatsiooni reaktsiooni ajal, suur hulk kuumus, õhus süttib valge fosfor iseeneslikult ja põleb ere kollakasvalge leegiga, moodustades fosforanhüdriidi, valge tahke aine, mis ühineb veega väga jõuliselt.

Juba varem mainiti, et valge fosfor süttib 36-60 ° juures. Selle isesüttimise ja põlemise jälgimiseks asetatakse asbestilehele tükk valget fosforit ja kaetakse klaaskella või suure lehtriga, mille kaela pannakse katseklaas.

Fosfori saab kergesti põlema panna kuumas vees kuumutatud klaaspulgaga.

Kogemused. Valge ja punase fosfori süttimistemperatuuride võrdlus. Vaskplaadi ühes otsas (pikkus 25 cm, laius 2,5 cm ja paksus 1 mm) pane väike tükike kuivatatud valget fosforit, teise otsa vala väike hunnik punast fosforit. Plaat asetatakse statiivile ja samal ajal tuuakse plaadi mõlemasse otsa ligikaudu võrdselt põlevad gaasipõletid.

Valge fosfor süttib koheselt ja punane alles siis, kui selle temperatuur jõuab ligikaudu 240°-ni.

Kogemused. Valge fosfori süttimine vee all. Katseklaasi veega, mis sisaldab mitut väikest valge fosfori tükki, kastetakse keeduklaasi, mis sisaldab kuum vesi. Kui katseklaasis olev vesi kuumutatakse temperatuurini 30-50 °C, juhitakse sellesse toru kaudu hapnikuvool. Fosfor süttib ja põleb, hajutades eredaid sädemeid.

Kui katse viiakse läbi keeduklaasis endas (ilma katseklaasita), asetatakse keeduklaas statiivile, mis on paigaldatud liivaalusele.

HÕBEDA JA VASE SOOLA VÄEGAMINE VALGE FOSFORIGA

Kogemused. Kui hõbenitraadi lahusega katseklaasi sisestatakse tükk valget fosforit, tekib metallilise hõbeda sade (valge fosfor on energeetiline redutseerija):

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

Kui vasksulfaadi lahusega katseklaasi sisestatakse valge fosfor, sadestub metalliline vask:

2P + 5CuSO4 + 8H 2O \u003d 2H3PO4 + 5H2SO4 + 5Cu.

PUNANE FOSFOR

Eespool on kirjeldatud meetodeid punase fosfori saamiseks valgest.

LISANDUSED

Punane fosfor sisaldab valge fosfori, fosfori ja pürofosforhappe jälgi.

Fosforhappe esinemist seletatakse fosforanhüdriidi kombineerimisega õhuniiskusega ning fosforanhüdriidi teket valge fosfori jälgede aeglase oksüdeerumisega. Märja fosfori oksüdeerimisel hapnikuga tekib lisaks fosforile ja fosforanhüdriididele ka hüpofosforhape.

PUNASE FOSFORI PUHASTAMINE JA SÄILITAMINE

Punast fosforit puhastatakse lahjendatud NaOH lahusega keetmise teel, seejärel pestakse see põhjalikult dekanteerimisega ja seejärel filtril destilleeritud veega.

Pestud fosfor kuivatatakse filterpaberiga, asetatakse kellaklaasile ja hoitakse ahjus 105° juures.

Hoidke seda parafiinkorgiga suletud purkides.

OMADUSED

Punane fosfor on pulber (sp. kaal 2,35), vees ja süsinikdisulfiidis lahustumatu, sublimeerub 416° juures ja süttib 240° juures. Erinevalt valgest ei ole punane fosfor mürgine.

Punase fosfori sublimatsioonitemperatuur määratakse süsinikdioksiidi atmosfääris. Punase fosfori aurud, paksenevad, annavad valget fosforit.

Punane fosfor on keemiliselt vähem aktiivne kui valge fosfor. See ei hõõgu õhus ja hapnikus, vaid hõõgub osooni atmosfääris; ei tõrju välja metalle (vask, hõbe jne) nende sooladest; ükskõikne leeliste suhtes; reageerib halogeenide, hapniku ja väävliga kõrgemal temperatuuril kui valge fosfor.

Kogemused. Punase fosfori ja bartooliumisoola segu plahvatus. Punase fosforipulbri korjamisel tuleb olla ettevaatlik, kuna see võib hõõrdumisel süttida.

Katse läbiviimiseks valatakse alasile, siinitükile või kivile väike kogus punase fosfori ja bartoliitsoola segu ja lüüakse haamriga.

Vigastuste vältimiseks ärge mingil juhul võtke segu suures koguses.

Pulbrid segatakse õrnalt, lihtsalt lehte raputades. Ühe osa punase fosfori kuivpulbri jaoks võtke vähemalt kaks osa berthollet soola pulbrit. Katse ajal keerake Erilist tähelepanu segu koostise, selle koguse kohta, et plahvatus ei oleks väga tugev, ja ka selleks, et segu katse läbiviija käes ootamatult ei plahvataks.

Punase fosfori liig põhjustab asjaolu, et katse ajal fosfor lihtsalt süttib; märja fosforiga katse ebaõnnestub.

Kogemused. Punase fosfori, bartooliumisoola ja väävli segu plahvatus. Sega paberitükil ettevaatlikult 0,2-0,3 G punase fosfori kuivpulber, 2-3 G kuivpulber Berthollet' soola ja 0,5 G väävlipulber.

Segamisel hoitakse kahe käega paberitükist kinni, liigutades neid vaheldumisi veidi üles-alla. kätte saanud homogeenne segu jagatud 5-6 osaks.

Üks osa segust valatakse paberile 10x10 cm, pane sinna pellet, murra paberi nurgad kokku ja keera kergelt kokku.

Saadud sõlm visatakse millelegi tahkele (kivi- või tsementpõrandale) - toimub tugev plahvatus.

Kui vähemalt üks lähtematerjalidest oli märg, siis katse ebaõnnestub.

FOSFORI KASUTUSKASUTUSED

Valget fosforit kasutatakse vesinikfosfiidi, fosfiidide, fosforhappe, mõnede ravimite, aniliinvärvide, suitsu tekitavate ja süütevedelike tootmiseks, suitsukatte moodustamiseks ning rottide vastu suunatud mürgina.

Varem kasutati tikutootmisel valget fosforit; praegu seda selleks ei kasutata, sest see on mürgine ja tuleohtlik.

Praegu kasutatakse tikutootmisel punast fosforit. Tikupea jaoks valmistatakse segu järgmine kompositsioon(massiprotsentides):

Bertoletova sool 46,5
Miinium või muumia 15.3
Kroomi tipp 1,5
Lihvklaas 17.2
Väävel 4.2
Luuliim 11,5
Tsink valge 3.8

Tikutoosimääre sisaldab 30,8 wt. % punast fosforit.

Tiku paremaks süttimiseks immutatakse see parafiiniga ja nii, et see pärast kustutamist ei sujuks - naatriumfosfaadiga.

Punast fosforit kasutatakse vesinikbromiidi ja jodiidi, halogeenidega fosforiühendite, orgaaniliste värvainete tootmiseks, fosforpronksi (kõrge viskoossusega) saamiseks ja süütekestade täitmiseks.

FOSFORÜHENDID

FOSFORVESINIK PH 3 (FOSFIIN)

LEVIK

Fosforvesinik tekib fosforit sisaldavate orgaaniliste ainete lagunemisel.

VASTUVÕTT

Fosforvesinik on väga mürgine gaas, mistõttu kõik katsed sellega tehakse veojõul.

Kogemused. Vesinikfosfiidi saamine valge fosfori kuumutamisel 30-50% KOH lahusega. Reaktsiooni võrrand:

4P + 3KOH + 3H 2 O \u003d PH 3 + 3KN 2 RO 2.

Selle tootmismeetodiga moodustub lisaks gaasilisele vesinikfosfiidile ka vedel vesinikfosfiid, gaasiline vesinik ja kaaliumhappe hüpofosfit vastavalt võrranditele:

6P + 4KOH + 4H 2 O \u003d P 2 H 4 + 4KN 2 RO 2,

2P + 2KOH + 2H2O \u003d H2 + 2KN2PO 2.

Vedel vesinikfosfiid, interakteerudes kaaliumhüdroksiidiga vesikeskkonnas, moodustab gaasilise vesinikfosfiidi, vesiniku ja kaaliumhappe hüpofosfiidi vastavalt võrranditele:

2P 2 H 4 + KOH + H 2 O \u003d ZRN 3 + KN 2 RO 2,

R2H4 + 2KOH + 2H2O \u003d ZN2 + 2KN2RO 2.

Happeline kaaliumhüpofosfit sisse aluseline keskkond vesiniku vabanemisega muutub kaaliumortofosfaadiks:

KN 2 PO 2 + 2KOH \u003d 2H 2 + K 3 PO 4.

Ülaltoodud reaktsioonivõrrandite kohaselt moodustub valge fosfori kuumutamisel kaaliumhüdroksiidiga gaasiline vesinikfosfiid, vesinik ja kaaliumortofosfaat.

Sel viisil saadud vesinikfosfor süttib iseeneslikult. Põhjus on selles, et see sisaldab mõningaid isesüttiva vedela vesinikfosfiidi ja vesiniku aure.

Kaaliumoksiidi hüdraadi asemel võib kasutada naatriumi, kaltsiumi või baariumoksiidi hüdraate. Reaktsioonid nendega kulgevad sarnaselt.

Seade on ümarapõhjaline kolb mahutavusega 100-250 ml, tihedalt suletud kummikorgiga, millest tuleb läbi lasta toru, mis juhib gaasilised saadused veega kristallisaatorisse.

Kolb täidetakse 3/4 mahust 30-50% KOH lahusega, millesse visatakse 2-3 hernesuurust valge fosfori tükki. Kolb kinnitatakse statiiviklambrisse ja ühendatakse äravoolutoru abil veega täidetud kristallisaatoriga (joonis).

Kolbi kuumutamisel reageerib kaaliumhüdroksiid valge fosforiga vastavalt ülaltoodud reaktsioonivõrranditele.

Kolvis oleva vedeliku pinnale jõudnud vedel vesinikfosfiid süttib koheselt ja põleb sädemete kujul; see jätkub seni, kuni kolbi järelejäänud hapnik on ära kasutatud.

Kui kolbi tugevalt kuumutatakse, destilleeritakse vedel vesinikfosfiid ja see süütab vee kohal gaasilise vesinikfosfiidi ja vesiniku. Fosforvesinik põleb kollase leegiga, moodustades valgete suitsurõngaste kujul fosforanhüdriidi.

Katse lõpus vähendage leeki kolvi all, eemaldage pistik koos väljalasketoruga, lõpetage kuumutamine ja jätke seade tõmbe alla, kuni see täielikult jahtub.

Kasutamata jäänud fosfor pestakse põhjalikult veega ja säilitatakse järgmisteks katseteks.

Kogemused. (Isesüttiva) gaasilise vesinikfosfiidi valmistamine kaltsiumfosfiidi lagundamisel veega. Reaktsioon kulgeb vastavalt võrrandile:

Ca 3 P 2 + 6H 2 O \u003d 2PH 3 + 3Ca (OH) 2.

Samaaegselt toimuvad ka järgmised reaktsioonid:

Ca 3 P 2 + 6H 2 O \u003d P 2 H 4 + H 2 + 3Ca (OH) 2,

4P 2 H 4 + Ca (OH) 2 + 2H 2 O \u003d 6PH 3 + Ca (H 2 PO 2) 2,

P 2 H 4 + Ca (OH) 2 + 2H 2 O \u003d 3H 2 + Ca (H 2 RO 2) 2.

Seade on väike sirge väljalasketoru ja suure keeduklaasiga kolb.

Kaalumiseks 100 mahutavusega kolvis ml valage pliid, seejärel lisage väike kogus kuiva kaltsiumfosfiidi ja paar tilka eetrit. Kolb suletakse kummikorgiga, mille kaudu sirge klaastoru 7-8 cm ja läbimõõt 3-5 mm alustades korgi alumisest servast. Olles pannud kolvi kaelale mitu pliirõngast, seotakse selle külge köis. Pärast kolbi mõnda aega peopesas hoidmist, et eeter aurustuda, kastetakse see nööri otsas suurde klaasi (mahutavusega umbes 3 klaasi). l) veega. Esmalt eralduvad kolvist õhumullid ja eetri aurud, seejärel gaasi rõhu langusel kolvis siseneb kolbi väike kogus vett ja algab kaltsiumfosfiidi lagunemine.

Kaltsiumfosfiidi lagunemisel tekkivad gaasilised saadused takistavad vee pidevat voolamist kolbi.

Kui tekkivad gaasid jõuavad veepinnale, süttivad need põlema ja moodustavad valgete suitsurõngaste kujul fosforanhüdriidi.

Vesi siseneb kolbi väikeste portsjonitena gaasirõhu languse hetkel ja moodustab vesinikfosfiidi kuni kaltsiumfosfiidi täieliku äratarbimiseni.

Pliihaavleid ja rõngaid kasutatakse kolvi veeklaasi kastmiseks.

Seda katset saab läbi viia muul viisil. Mõned tükid kaltsiumfosfiidi visatakse klaasi vette. Kaltsiumfosfiidi lagunemisel eralduvad gaasimullid süttivad veest väljudes. Vesinikfosfori põletamisel tekib fosforanhüdriid, mis sel juhul tõuseb ka valge suitsurõngaste kujul üle klaasi.

Kaltsiumfosfiidi võetakse pintsettide või tangidega.

Puhta (iseeneslikult mittesüttiva) vesinikfosfiidi saamist kirjeldatakse Difosfiini omadusi käsitlevas osas.

Kogemused. Vesinikfosfiidi valmistamine lahjendatud Hcl ja H 2 SO 4 (või ühega neist hapetest hapestatud vee) toimel kaltsium-, tsink-, magneesium- ja alumiiniumfosfiididele. Reaktsioonivõrrandid:

Me 3 P 2 + 6HCl \u003d 2PH 3 + 3MeCl 2,

Mina – Ca, Mg, Zn,

AlP + 3HCl = PH 3 + AlCl 3.

Selles katses koos gaasilise fosforvesinikuga moodustub vedel fosforvesinik ja gaasiline vesinik.

Üks ülalloetletud fosfiididest lisatakse keeduklaasi lahjendatud HCl-ga (sp. kaal 1,12) või lahjendatud H2SO4-ga. Täheldatakse vesinikfosfiidi eraldumist, mis süttib iseeneslikult keeduklaasis oleva lahuse kohal.

Kogemused. Puhta fosforvesiniku PH 3 saamine fosfor- ja hüpofosforhapete lagunemisel. Kuumutamisel toimuvad järgmised reaktsioonid:

4H 3 RO 3 \u003d PH 3 + 3H 3 RO 4,

2H 3 RO 2 \u003d PH 3 + H 3 RO 4.

Kontsentreeritud happelahuseid kuumutatakse väikestes klaaskolbides. Tekkinud gaasilised saadused saadetakse toru kaudu veega kristallisaatorisse.

Kogemused. Puhta gaasilise vesinikfosfiidi valmistamine kaaliumhüdroksiidi lahjendatud lahuse toimel fosfooniumjodiidile. Reaktsiooni võrrand:

PH 4 I + KOH \u003d PH 3 + KI + H 2 O.

Vesinikfosfiidi saamiseks lisatakse KOH lahus tilklehtrist väikeste klaastorudega Wurtzi kolbi ja kuiv pH on 4 I.

FOSFOONIIUMJODIIDI TOODEMINE JA OMADUSED

Lahustage süsinikdisulfiidis 50 G valge fosfor. Lisage järk-järgult 65 G jood. Pärast süsinikdisulfiidi eemaldamist aurustamisega jäävad alles fosforjodiidi P 2 I 4 kristallid; need asetatakse laia külgtoruga Wurtzi kolbi. Wurtzi kolbi juhitakse nõrk CO 2 vool ja seejärel valatakse tilklehtrist vett.

Selle tulemusena moodustub Wurtzi kolvis fosforhape, väike kogus vaba vesinikjodiidi ja fosfooniumjodiidi. 80°-ni kuumutamisel sublimeerub viimane ja seda saab koguda väljastpoolt jahutatavasse laiasse torusse. Saadud fosfooniumjodiid on värvitu kristalne aine, mis laguneb veega.

Fosfoonjodiidi moodustumist oleme juba kohanud vesinikjodiidi tootmise katsetes.

GAASILISE FOSFORVESINIKU OMADUSED

Normaaltingimustes on gaasiline vesinikfosfiid värvitu, väga mürgine gaas halb lõhn mädanenud kala (või küüslauk). See on vees hästi lahustuv (tavalistes tingimustes 5 l vesi lahustub 1 l pH 3), kuid ei suhtle sellega keemiliselt. See lahustub halvasti alkoholis ja eetris. Jahtudes pakseneb see vedelikuks, mis keeb -87,4° juures ja tahkub -132,5° juures kristalseks massiks. Vesinikfosfiidi kriitiline temperatuur 52,8°, kriitiline rõhk 64 atm.

Fosforvesinik on väga tugev redutseerija; süttib õhus temperatuuril 150° ja põleb kollase leegiga, moodustades fosforanhüdriidi vastavalt võrrandile:

2РН 3 + 4O 2 = Р 2 O 5 + 3Н 2 O

Gaasilise vesinikfosfiidi põletamist on selle tootmiskatsetes juba käsitletud.

Kogemused. Hõbeda- ja vasesoolade vesilahuste regenereerimine gaasilise vesinikfosforiga. Reaktsioonivõrrandid:

6AgNO 3 + PH 3 + 3H 2 O \u003d 6HNO 3 + H 3 PO 3 + 6Ag,

3CuSO4 + PH3 + 3H2O = 3H2SO4 + H3PO3 + 3Cu.

Katse viiakse läbi katseklaasides. Reaktsiooni tulemusena ei eraldu mitte ainult hõbe ja vask, vaid tekivad ka vastavad fosfiidid, näiteks:

3СuSO 4 + 2РН 3 = Сu 3 Р 2 + 3Н 2 SO 4

Vasesoolad (CuSO 4 ja Cu 2 Cl 2) neelavad gaasilise vesinikfosfiidi ja seda kasutatakse vesinikfosfiidi ja vesiniku gaasilise segu eraldamiseks – see juhitakse läbi pesuanumate vasesooladega.

Gaasiline vesinikfosfor redutseerib ka lämmastik-, väävel- ja väävelhappeid, kullasooli ja muid ühendeid.

Gaasilise vesinikfosfiidi vastasmõju klooriga on juba käsitletud kloori omaduste uurimise katsete kirjelduses.

Gaasiline vesinikfosfiid ühineb otse vesinikhalogeniidhapetega, moodustades fosfooniumsooli (fosfooniumjodiidi saamist on kirjeldatud eespool). Vesinikjodiidi ja vesinikfosfiidi võrdsetes kogustes moodustuvad värvitu kuupmeetrilised fosfooniumjodiidi kristallid.

KALTSIUMFOSPID

Kogemused. Kaltsiumfosfiidi valmistamine ja omadused. Kaltsiumfosfiid saadakse väikestest kaltsiumi ja punase fosfori laastudest tõmbe all. Valget fosforit sel eesmärgil ei kasutata, kuna reaktsioon sellega kulgeb liiga ägedalt.

Seade on klaastoru pikkusega 10-12 cm ja läbimõõt 0,5 cm kinnitatud ühest otsast statiiviklambrisse horisontaalselt. Segu 1 asetatakse toru keskele G väikesed kaltsiumitükid ja 1 G kuiv punane fosfor. Kui toru kuumutatakse, tekib mõlema aine äge kombinatsioon Ca 3 P 2 - helepruuni tahke aine moodustumisega. Pärast jahutamist purustatakse toru suures uhmris nuiaga. Kaltsiumfosfiid võetakse mördist spaatli, pintsettide või metalltangidega ja asetatakse säilitamiseks kuiva purki. Purk suletakse tihedalt ja täidetakse parafiiniga, et vältida kaltsiumfosfiidi lagunemist õhuniiskuse mõjul.

Samuti eemaldatakse hoolikalt kõik kaltsiumfosfiidiga saastunud toru fragmendid, kuna viimase lagunemisel tekivad mürgised tooted.

Kaltsiumfosfiidi koostoimet vee ja lahjendatud hapetega arvestati gaasilise vesinikfosfiidi tootmise katsetes.

VEDEL FOSFORVESINIK R 2 H 4 (DIFOSFIIN)

Tavaliselt tekib fosfiini tootmisel kõrvalsaadusena difosfiin, eriti fosfiidide lagunemisel vee toimel. Kuid fosfiini ja difosfiini keemis- ja sulamistemperatuuride suure erinevuse tõttu saab neid kergesti eraldada, juhtides gaasisegu läbi 0°-ni jahutatud toru.

Difosfiini saamine toimub pimedas ruumis, kuna see laguneb valguse toimel.

Kogemused. Difosfiini valmistamine ja omadused. Seade on kokku pandud vastavalt joonisele fig. Kolmekaelaline kolb on ühelt poolt ühendatud jää ja lauasoola jahutavat segu läbiva pika väljalasketoruga ning teiselt poolt kaitsetoruga, mille ots tuleb lasta veega anumasse. Kolmekaelaline kolb täidetakse 2/8 mahust veega ja asetatakse veevanni, mille abil hoitakse kolvis oleva vee temperatuur umbes 50 °. Kolmekaelalise kolvi keskmisesse kaela sisestatakse lai sirge toru, mille ülemine ots on suletud kummikorgiga.

Enne katse algust ühendatakse kaitsetoru CO 2 allikaga, et suruda instrumendist õhk välja. Seda tehakse selleks, et vältida plahvatust, mis võib katse ajal tekkida, kui kolvis on õhk.

Pärast õhu eemaldamist seadmest suletakse väljalasketoru vaba ots kummikorgiga, CO 2 allikas ühendatakse lahti ja kaitsetoru ots lastakse veega anumasse.

Keskmise toru kaudu viiakse kolbi paar kaltsiumfosfiidi tükki ja toru suletakse kummikorgiga.

Kaltsiumfosfiidi lagunemisel tekkiv fosforvesinik tõrjub pudelist läbi ohutustoru süsihappegaasi.

Pärast süsinikdioksiidi eemaldamist kolvist eemaldage väljalasketorust kork. Nüüd tormavad vedela vesinikfosfiidi aurud koos nende kaasahaaratud veeauruga väljalasketorusse ja kondenseeruvad selle selles osas, mis on sukeldatud jahutussegusse. Kui see toru osa on vesinikfosfiidi ja vee kondenseerunud aurudega ummistunud, tormavad gaasid uuesti kaitsetorusse.

Külmunud difosfiiniga väljalasketoru vaba ots suletakse gaasipõletiga, seejärel ühendatakse toru seadme küljest lahti ja teine ​​ots suletakse.

Difosfiin on tavatingimustes värvitu veega segunematu vedelik, mis keeb temperatuuril 51,7 °C ja tahkub temperatuuril -99 °C. See vedelik süttib spontaanselt ja põleb väga ereda leegiga, seetõttu hoitakse seda õhu puudumisel.

Difosfiin murrab tugevalt valgust ega niisuta klaasseinu.

Pihustatud tahkete ainete, tärpentini, kuumuse (30°), kerge ja kontsentreeritud HCl mõjul laguneb difosfiin fosfiiniks ja fosforiks vastavalt võrrandile:

3P 2 H 4 \u003d 4RN 3 + 2P.

Fosfor neelab osa fosfiinist, moodustades ühendi, mida nimetatakse tahkeks vesinikfosforiks.

Kasutades ära asjaolu, et difosfiin laguneb kontsentreeritud HCl juuresolekul, on võimalik saada gaasilist spontaanselt mittesüttivat vesinikfosfiidi. Selleks juhitakse gaasilise vesinikfosfiidi segu vedela vesinikfosfiidi aurudega läbi kontsentreeritud HCl-ga pesupudeli. Sel juhul jääb pesukolbi tahke vesinikfosfor – helekollane aine, mis laguneb valguse mõjul vesinikuks ja punaseks fosforiks.

Kogemused. Puhta, spontaanselt mittesüttiva fosforvesiniku saamine. Seade on kokku pandud vastavalt joonisele fig. Esimene kolmekaelaline kolb täidetakse 2/3 ulatuses lahjendatud HCl-ga, teine ​​täidetakse kontsentreeritud HCl-ga ja vesi valatakse kristallisaatorisse. Seade pannakse kokku ja sealt eemaldatakse õhk süsihappegaasi abil, mis siseneb esimesse kolme kaelaga kolbi. Pärast õhu eemaldamist sulgege kummitoru klamber I.

Pärast kaltsiumfosfiidi lisamist läbi keskmise toru esimesse kolme kaelaga kolbi moodustub fosfiini ja difosfiini segu.

Kontsentreeritud HCl-i läbides difosfiin laguneb ja puhas gaasiline vesinikfosfor siseneb kristallisaatorisse koos veega, mis kogutakse veeväljasurve meetodil erinevatesse anumatesse.

FOSFORI HAPNIKUÜHENDID

Kogemused. Fosforanhüdriidi (fosfortrioksiidi) saamine ja omadused. Fosforanhüdriid saadakse kuiva õhu juhtimisel läbi kuumutatud punase fosfori. Seadmena toimivad kolm üksteise külge lihvitud klaastoru. Esimene toru, mis on horisontaalselt kinnitatud statiiviklambrisse, soojendab punast fosforit. Teise katsutisse, mis on samuti fikseeritud horisontaalasendis, kuumutatakse ligikaudu 50 °-ni, asetatakse klaasvillast tampoon, et püüda kinni esimesest torust sissetulev fosfor ja fosforanhüdriid. Kolmas toru on kõver, selle ots on langetatud peaaegu väljastpoolt jahutatud väikese kolvi põhja, milles kondenseerub fosforanhüdriid.

Fosforanhüdriid – valge, kristalne, väga vahataoline mürgine aine, sulab 23,8° ja keeb 173,1° juures. (Keemistemperatuuri saab seada fosforanhüdriidi kuumutamisel lämmastiku all.)

Fosforanhüdriidil on redutseerivad omadused. Kuumutatakse temperatuurini 70 °, see süttib ja põleb läbi, muutudes fosforanhüdriidiks vastavalt võrrandile:

P 2 O 3 + O 2 \u003d P 2 O 5.

Järk-järgult hakkab see oksüdatsioon, millega kaasneb luminestsents, kulgema isegi tavalistel temperatuuridel.

Fosforanhüdriid moodustab dimeriseeritud P 4 O 10 molekule.

Kuumutamisel üle 210 ° või valguse mõjul fosforanhüdriid laguneb:

2P 4 O 6 \u003d 2P + 3P 2 O 4.

Fosforanhüdriid ühineb külma veega väga aeglaselt, moodustades fosforhappe H3PO3. See reageerib ägedalt kuuma veega, moodustades fosfiini ja fosforhappe vastavalt võrrandile:

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

Kogemused. Fosforanhüdriidi P 2 O 5 (fosforpentoksiid) valmistamine ja omadused. Fosforanhüdriidi saamiseks fosfori põletamisel kasutage joonisel fig.

Kolvi kaela sisse torgatakse kummikorgil lai sirge klaastoru, mille otsa seotakse traadiga väike portselantiigel. Toru kasutatakse tiiglisse fosfori sisestamiseks ja selle süütamiseks kuumutatud traadiga. Ühe külgtoru kaudu siseneb õhk kolbi, mis puhastamiseks läbib esmalt NaOH ja H 2 SO 4 kontsentreeritud lahustega pesukolve. Hapnikuvaene õhk väljub kolvist teise toru kaudu, kandes endaga kaasa fosforanhüdriidi, kondenseerudes kuivas ja külmas kolvis. Viimane on ühendatud veega pesupudeli kaudu veejoapumbaga.

Katse läbiviimiseks lülitatakse sisse veejoapump, tiiglisse viiakse fosforitükid ja süüdatakse põlema. Pärast fosfori süütamist eemaldatakse kuumutatud traat ja laia klaastoru ülemine ots suletakse kummikorgiga.

Kõik seadme torud ja pistikud peavad olema tihedalt ühendatud.

Fosfor põleb vastavalt võrrandile:

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

Saadud fosforanhüdriid kondenseerub külmas pudelis lund meenutavate helveste kujul.

Fosforanhüdriidi valmistamist on juba käsitletud hapniku ja fosfori omaduste uurimisel.

Fosforanhüdriid puhastatakse madalamate fosforioksiidide lisanditest sublimeerimise teel hapnikuvoolus käsnalise plaatina juuresolekul. Fosforanhüdriidi hoida kuivades, tihedalt suletud ja parafiiniga täidetud purkides.

Fosforanhüdriid on valge kristalse lumetaolise aine välimusega, kuid võib olla amorfne ja klaasjas.

Sõltuvalt fosforanhüdriidi molekuliga seotud veemolekulide arvust moodustuvad meta-, püro- ja ortofosforhapped:

P 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HPO 3,

P 2 O 5 + 2 H 2 O \u003d H 4 P 2 O 7,

P 2 O 5 + 3H 2 O \u003d 2H 3 PO 4.

Fosforanhüdriid on kõige võimsam gaase dehüdreeriv aine, seetõttu täidetakse see kuivatuskolonnide ja -tornidega, kandes seda asbestile või klaasvillale. Mõnel juhul võib see eemaldada vee elemente teistest ühenditest, mistõttu kasutatakse seda lämmastik-, väävelhappeanhüdriidi ja muude ühendite tootmisel. Õhus levib niiskust ligitõmbav fosforanhüdriid kiiresti (seda tuleks hoida niiskuse puudumisel).

Fosforanhüdriidi kokkupuutel veega tekib äge hüdratatsioonireaktsioon, millega kaasneb tugev vile. Unistus suur kogus külma veega, see annab metafosfori ja suure koguse sooja veega moodustab ortofosforhapet.

250°-ni kuumutatud fosforanhüdriid sublimeerub ja settib anuma külmadele seintele monokliiniliste kristallidena. Suletud seadmes 440°-ni kuumutamisel polümeriseerub ja läheb pulbriks ning 600° juures omandab klaaskeha. Aurude kondenseerumise tulemusena moodustub kristalne vorm. Fosforanhüdriid sulab 563° juures.

Kogemused. Metafosforhappe HPO 3 saamine ja omadused. Väikeses klaasis, mis sisaldab 50 ml vett, lisage 1-2 supilusikatäit fosforanhüdriidi. Vesi muutub häguseks metafosforhappe moodustumise tõttu. Lahus muutub heledaks, kui lasta seista, loksutada või veidi soojeneda.

Lahuse aurustamisel vabaneb metafosforhape läbipaistva jäätaolise värvitu klaasja massina.

Säilitage metafosforhapet parafiinkorgiga suletud purkides; õhu käes kattub see valge kattega, mille saab eemaldada pestes.

Ühealuseline metafosforhape viitab keskmise tugevusega hapetele. See on vees lahustuv. Üleliigse vee korral läheb see püro- ja ortofosforhapeteks.

Metafosforhappe või mstafosfaadi lahus, millele on lisatud äädikhappe koaguleeritud albumiini. Saate läbi viia katse katseklaasis, mis näitab munavalge hüübimist.

Kogemused. Ortofosforhappe saamine ja omadused. Puhta ortofosforhappe valmistamisest fosfori oksüdeerimise teel lämmastikhape mainitud lämmastikhappe omaduste uurimisel.

Ortofosforhapet võib saada ka metafosforhappe kuumutamisel või pikaajalisel säilitamisel, fosforhappe kuumutamisel, vee toimel fosforpentakloriidil, fosforoksükloriidil või fosforanhüdriidil ning kontsentreeritud väävelhappe toimel kaltsiumortofosfaadil.

Ortofosforhape moodustub väävelhappe toimel luutuhale:

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

Portselantopsis 4-5 minutit, kuumuta 5 G luutuhk, 5 ml vesi ja 5 ml kontsentreeritud H2S04 (sp. mass 1,84). Seejärel kantakse tassi sisu keeduklaasi ja pärast jahutamist lahjendatakse sama koguse külma veega.

Pärast kaltsiumsulfaadi sademe filtreerimist ja selge lahuse aurustamist (kuumutades temperatuurini 150 °C) see pakseneb, omandades paksu siirupi konsistentsi.

Kui osa filtreeritud lahusest neutraliseeritakse lakmuse juuresolekul ammoniaagiga (lisades seda väikeses liias) ja seejärel lisatakse hõbenitraat, sadestub hõbeortofosfaadi Ag 3 PO 4 kollane sade.

Ortofosforhape on värvitud, läbipaistvad ja tahked rombilised kristallid, mis õhu käes vedelduvad. See on keskmise tugevusega kolmealuseline hape. See lahustub vees väga kergesti, eraldades väikese koguse soojust. Seda müüakse 40-95% vesilahusena.

Ühe, kahe või kolme vesinikiooni asendamise tulemusena metallidega moodustab fosforhape kolm soolade seeriat (NaH 2 PO 4 - primaarne naatriumfosfaat, Na 2 HPO 4 - sekundaarne - naatriumfosfaat ja Na 3 PO 4 - tertsiaarne naatriumfosfaat).

Nõrgem, kuid vähem lenduv fosforhape võib lämmastik- ja väävelhapped oma ühenditest välja tõrjuda.

Ortofosforhappe kuumutamisel 215°-ni saadakse pürofosforhape klaasja massina. Reaktsioon kulgeb vastavalt võrrandile:

2H 3RO 4 + 35 kcal\u003d H 4 P 2 O 7 + H 2 O,

ja kui seda kuumutatakse üle 300 °, muutub pürofosforhape metafosforhappeks:

H 4 P 2 O 7 + 6 kcal\u003d 2HPO 3 + H2O.

Kogemused. Fosforhappe valmistamine ja omadused. Fosforhappe valmistamist fosfortribromiidi, trijodiidi ja trikloriidi hüdrolüüsil on kirjeldatud vesinikbromiidi ja vesinikjodiidi tootmise katsetes ning seda puudutatakse edaspidi fosfortrikloriidi omaduste katsetes.

Fosforhape on keskmise tugevusega kahealuseline hape; see moodustab kaks soolade seeriat, näiteks NaH 2 PO 3 - happeline naatriumfosfit ja Na 2 HPO 3 - keskmine naatriumfosfit.

Vabas olekus on H 3 PO 3 värvitu kristall, mis levib õhus ja lahustub kergesti vees.

Kuumutamisel laguneb fosforhape ortofosforhappeks ja fosfiiniks vastavalt võrrandile:

4H 3 RO 3 \u003d 3H 3 RO 4 + PH 3.

Fosforhape on tugev redutseerija; kuumutamisel redutseerib see elavhõbekloriidi lahuse kloriidiks ja isegi metalliliseks elavhõbedaks ning hõbenitraadi lahusest eraldatakse metalliline hõbe:

H 3 RO 3 + 2 HgCl 2 + H 2 O \u003d Hg 2 Cl 2 + H 3 RO 4 + 2 HCl,

H 3 PO 3 + HgCl 2 + H 2 O \u003d Hg + H 3 RO 4 + HCl,

H3PO3 + 2AgNO3 + H2O \u003d 2Ag + H3PO4 + 2HNO3.

Kogemused. Hüpofosforhappe H 3 PO 2 redutseeriv iseloom. Fosforhape ja selle soolad (hüpofosfiidid) redutseerivad vase, hõbeda, elavhõbeda, kulla ja vismuti soolad vastavateks metallideks. Näiteks kui vasksulfaadi või hõbenitraadi lahusele lisada hüpofosforhappe lahust, eraldub metalliline vask, metalliline hõbe ja ortofosforhape moodustub vastavalt võrranditele:

H3PO2 + 2CuSO4 + 2H2O \u003d 2Cu + H3PO4 + 2H2SO4,

H 3PO 2 + 4AgNO 3 + 2H 2 O \u003d 4Ag + H 3 PO 4 + 4HNO 3.

Fosforhape redutseerib broomi ja joodi vesilahustes vesinikbromiidiks ja jodiidiks vastavalt võrranditele:

H 3 PO 2 + 2Br 2 + 2H 2 O \u003d 4HBr + H 3 RO 4,

H 3RO 2 + 2I 2 + 2H 2 O \u003d 4HI + H 3 RO 4.

Hüpofosfiitide valmistamist valge fosfori kuumutamisel tugevate alustega on kirjeldatud vesinikfosfiidi valmistamise katses.

Kui baariumhüpofosfiti töödeldakse väävelhappega, saadakse vahetusreaktsiooni tulemusena hüpofosforhape.

Kõik umbes Punane fosfor

FOSFOR(Kreeka keelest phosphoros – helendav; lat. Fosfor) – üks levinumaid maakoore elemente, mis paikneb 3. perioodil, põhialarühma 5. rühmas. Selle sisaldus on 0,08–0,09% selle massist. Kontsentratsioon merevees on 0,07 mg/l. Vabas olekus seda kõrge keemilise aktiivsuse tõttu ei leidu. See moodustab umbes 190 mineraali, millest olulisemad on apatiit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), fosforiit Ca3(PO4)2 jt. Fosforit leidub roheliste taimede kõigis osades ning veelgi enam puuviljades ja seemnetes. Sisaldub loomsetes kudedes, on osa valkudest ja muudest olulistest orgaanilistest ühenditest (ATP, DNA), on eluelement.

Lugu

Fosfor avastas Hamburgi alkeemik Hennig Brand 1669. aastal. Sarnaselt teistele alkeemikutele püüdis Brand leida filosoofikivi, kuid sai helendava aine. Brand keskendus katsetele inimese uriiniga, sest ta uskus, et kuldse värvusega see võib sisaldada kulda või midagi kaevandamiseks vajalikku. Algselt seisnes tema meetod selles, et algul seisis uriin mitu päeva, kuni see kadus. halb lõhn ja seejärel keedeti kleepuvaks. Kuumutades seda pastat kõrgel temperatuuril ja muutes selle mullideks, lootis ta, et kondenseerituna sisaldavad need kulda. Pärast mitu tundi kestnud intensiivset keetmist saadi valge vahataolise aine terad, mis põlesid väga eredalt ja pealegi vilkusid pimedas. Bränd andis sellele ainele nimeks phosphorus mirabilis (lat. "imeline valguskandja"). Brandi fosfori avastus oli esimene uue elemendi avastus antiikajast saadik.

Mõnevõrra hiljem sai fosfori teine ​​saksa keemik Johann Kunkel.

Sõltumata Brandist ja Kunkelist hankis fosfori R. Boyle, kes kirjeldas seda 14. oktoobril 1680 dateeritud ja 1693. aastal avaldatud artiklis "Meetod fosfori valmistamiseks inimese uriinist".

Andreas Marggraf avaldas 1743. aastal täiustatud meetodi fosfori saamiseks.

On tõendeid, et araabia alkeemikud suutsid saada fosforit 12. sajandil.

Seda, et fosfor on lihtne aine, tõestas Lavoisier.

Nime päritolu

1669. aastal sai Henning Brand valge liiva ja aurustunud uriini segu kuumutamisel pimedas hõõguva aine, mida algul nimetati "külmaks tuleks". Teisene nimi "fosfor" pärineb Kreeka sõnad"φῶς" - kerge ja "φέρω" - ma kannan. AT Vana-Kreeka mütoloogia nime Phosphorus (või Eosphorus, muu kreeka Φωσφόρος) kandis Hommikutähe eestkostja.

Fosfori saamine

Fosfor mis saadakse apatiidist või fosforiidist koksi ja ränidioksiidiga interaktsiooni tulemusena temperatuuril 1600 °C:

2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 → P4 + 10CO + 6CaSiO3

Saadud valge fosfori aur kondenseerub vee all olevas vastuvõtjas. Fosforiitide asemel võib redutseerida ka teisi ühendeid, näiteks metafosforhapet:

4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO

Füüsilised omadused

Elementaarne fosforit tavatingimustes esindab see mitut stabiilset allotroopset modifikatsiooni; Fosfori allotroopia probleem on keeruline ja pole täielikult lahendatud. Tavaliselt eristatakse lihtsa aine nelja modifikatsiooni - valget, punast, musta ja metallilist fosforit. Mõnikord nimetatakse neid ka peamisteks allotroopseteks modifikatsioonideks, mis tähendab, et kõik teised on nende nelja erinevad. Tavatingimustes on fosforil ainult kolm allotroopset modifikatsiooni ja ülikõrge rõhu tingimustes on olemas ka metalliline vorm. Kõik modifikatsioonid erinevad värvi, tiheduse ja muu poolest füüsilised omadused; valgelt fosforilt metallilisele fosforile üleminekul on märgatav kalduvus keemilise aktiivsuse järsule vähenemisele ja metalliliste omaduste suurenemisele.

Punane fosfor

Punane fosfor, mida nimetatakse ka violetseks fosforiks, on elementaarfosfori termodünaamiliselt stabiilsem modifikatsioon. Esmakordselt sai selle 1847. aastal Rootsis Austria keemik A. Schrötter valge fosfori kuumutamisel 500 °C juures atmosfääris. vingugaas(CO) suletud klaasampullis.

Punase fosfori valem on Pn ja see on keerulise struktuuriga polümeer. Olenevalt tootmismeetodist ja punase fosfori purustamise astmest on sellel lillakaspunasest lillani varjundeid ning valatud olekus on sellel vase varjundiga tumelilla metalne läige. Punase fosfori keemiline aktiivsus on palju madalam kui valgel; sellel on erakordselt madal lahustuvus. Punast fosforit on võimalik lahustada ainult teatud sulametallides (plii ja vismut), mida mõnikord kasutatakse selle suurte kristallide saamiseks. Nii sai näiteks saksa füüsikaline keemik I. V. Gittorf 1865. aastal esmakordselt täiuslikult ehitatud, kuid väikesed kristallid (Gittorfi fosfor). Punane fosfor ei sütti iseeneslikult õhu käes, kuni temperatuurini 240-250 °C (muutmisel valge vormiriietus sublimatsiooni ajal), kuid hõõrdumise või löögi korral süttib isesüttimine, sellel puudub täielikult kemoluminestsentsi nähtus. Ei lahustu vees, samuti benseenis, süsinikdisulfiidis ja teistes, lahustub fosfortribromiidis. Sublimatsioonitemperatuuril muutub punane fosfor auruks, mille jahtumisel moodustub peamiselt valge fosfor.

Virulentsus Punane fosfor tuhandeid kordi vähem kui valge, seega kasutatakse seda palju laiemalt, näiteks tikkude valmistamisel (kastide restipind on kaetud punasel fosforil põhineva koostisega)

"TERKI" koosseis

Punane fosfor	30,8 %
Trisulfur Antimon	41,8 %
Raud Minium	12,8 %
Kriit	2,6 %
Valgepesu tsink	1,5 %
Klaasist maandus	3,8 %
Liimi Luu	6,7 %

Suurem on ka punase fosfori tihedus, ulatudes valatult 2400 kg/m³. Õhus säilitamisel oksüdeerub punane fosfor niiskuse juuresolekul järk-järgult, moodustades hügroskoopse oksiidi, imab vett ja muutub niiskeks ("leotub"), moodustades viskoosse fosforhappe; Seetõttu hoitakse seda õhukindlas pakendis. Kui "leotada" - pestakse veega fosforhapete jääkidest, kuivatatakse ja kasutatakse ettenähtud otstarbel.

Keemilised omadused

Fosfori keemiline aktiivsus on palju suurem kui lämmastiku oma. Fosfori keemilised omadused on suuresti määratud selle allotroopse modifikatsiooniga. Valge fosfor on väga aktiivne, punasele ja mustale fosforile ülemineku protsessis väheneb keemiline aktiivsus järsult. Valge fosfor helendab pimedas õhus, kuma tuleneb fosfori aurude oksüdeerumisest madalamateks oksiidideks. Vedelas ja lahustunud olekus, samuti kuni 800 °C aurudes koosneb fosfor P4 molekulidest. Kuumutamisel üle 800 °C molekulid dissotsieeruvad: Р4 = 2Р2. Temperatuuril üle 2000 °C lagunevad molekulid aatomiteks.

Koostoime lihtainetega

Fosfor hapnikuga kergesti oksüdeeruv:

4P + 5O2 → 2P2O5 (liigse hapnikuga)

4P + 3O2 → 2P2O3 (aeglase oksüdatsiooniga või hapnikupuudusega)

Interakteerub paljude lihtsate ainetega - halogeenid, väävel, mõned metallid, millel on oksüdeerivad ja redutseerivad omadused:

metallidega - oksüdeerija, moodustab fosfiide:

2P + 3Ca → Ca3P2, 2P + 3Mg → Mg3P2

fosfiidid lagunevad vee ja hapetega, moodustades mittemetallidega fosfiini - redutseerija:

2P + 3S → P2S3, 2P + 3Cl2 → 2PCl3. Ei suhtle vesinikuga.

Koostoime veega

Suhtleb veega, samas kui ebaproportsionaalsus:

8P + 12H2O = 5PH3 + 3H3PO4 (fosforhape)

Koostoime leelistega

Leelislahustes esineb disproportsioon suuremal määral:

4P + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3KH2PO2

Taastavad omadused

Tugevad oksüdeerivad ained muudavad fosfori fosforhappeks:

3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

Oksüdatsioonireaktsioon toimub ka tikkude süütamisel; Berthollet' sool toimib oksüdeeriva ainena:

6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

Rakendus

Fosfor on kõige olulisem biogeenne element ja samal ajal kasutatakse seda väga laialdaselt tööstuses. Punast fosforit kasutatakse tikkude valmistamisel. See kantakse koos peeneks jahvatatud klaasi ja liimiga karbi külgpinnale. Tikupea hõõrumisel, mis sisaldab kaaliumkloraati ja väävlit, toimub süttimine.

Elementaarse fosfori toksikoloogia

punane fosfor praktiliselt mittetoksiline. Punase fosfori tolm, mis satub kopsudesse, põhjustab kroonilise toimega kopsupõletikku.

Valge fosfor väga mürgine, lahustub lipiidides. Valge fosfori surmav annus on 50-150 mg. Nahale sattudes põhjustab valge fosfor tõsiseid põletusi.

Äge fosforimürgitus väljendub põletusena suus ja maos, peavalu, nõrkuse ja oksendamisena. 2-3 päeva pärast tekib kollatõbi. Kroonilisi vorme iseloomustab kaltsiumi metabolismi rikkumine, südame-veresoonkonna ja närvisüsteemi kahjustus. Esmaabi selleks äge mürgistus- maoloputus, lahtistid, puhastavad klistiirid, intravenoossed glükoosilahused. Nahapõletuste korral ravige kahjustatud piirkondi vasksulfaadi või sooda lahustega. Fosforiauru MPC õhus tööstusruumid- 0,03 mg/m³, ajutine lubatud kontsentratsioon atmosfääriõhk- 0,0005 mg/m³, MPC tolli joogivesi- 0,0001 mg/dm³.

MÄÄRATLUS

Fosfor moodustab mitmeid allotroopseid muutusi: valge, punane ja must fosfor.

Valge, punane ja must fosfor

Valge fosfor on üks allotroopsetest modifikatsioonidest keemiline element fosfor (joon. 1). See koosneb P4 molekulidest. Metasstabiilne, toatemperatuuril pehme nagu vaha (lõigatud noaga), külmas - habras. Sulab ja keeb lagunemata, kergelt kuumutamisel lenduv, veeauruga destilleeritud. Õhus oksüdeerub aeglaselt (ahelreaktsioon radikaalide osalusel, kemoluminestsents), süttib hapniku juuresolekul madalal kuumenemisel. See lahustub hästi süsinikdisulfiidis, ammoniaagis, vääveloksiidis (IV), halvasti - süsiniktetrakloriidis. See ei lahustu vees, säilib hästi veekihi all.

Riis. 1. Valge fosfor. Välimus.

Punane fosfor on termodünaamiliselt kõige stabiilsem elementaarfosfori allotroopne modifikatsioon. Tavatingimustes on tegemist erinevat tooni pulbriga (lillakaspunasest lillani) (joon. 2). Värvus määratakse aine saamise meetodi ja purustamisastme järgi. On metallilise läikega. Kuumutamisel sublimeerub. Oksüdeerub õhus. Vees ja süsinikdisulfiidis ei lahustu. Punase fosfori keemiline aktiivsus on palju väiksem kui valgel ja mustal. See lahustub plii sulatis, millest kristalliseerub violetne fosfor (Gittorfi fosfor).Punase fosfori auru jahutamisel saadakse valge fosfor.

Riis. 2. Punane fosfor. Välimus.

Must fosfor moodustub valgest selle all kuumutamisel kõrgsurve temperatuuril 200-220 o C. Näeb välja nagu grafiit, katsudes rasvane. Tihedus - 2,7 g / cm3. Pooljuht.

Fosfori keemiline valem

Valge fosfori keemiline valem on P4. See näitab, et selle aine molekul sisaldab nelja fosfori aatomit (Ar = 31 amu). Keemilise valemi järgi saate arvutada molekulmass valge fosfor:

Mr(P 4) = 2 × Ar (P) = 4 × 31 = 124.

Punase fosfori valem on P n ja see on keerulise struktuuriga polümeer.

Fosfori struktuurne (graafiline) valem

Fosfori struktuurne (graafiline) valem on visuaalsem. See näitab, kuidas aatomid on molekulis üksteisega ühendatud.

Valge fosfori struktuurivalem on:

Punase fosfori polümeeri struktuurivalem on:

Elektrooniline valem

Allpool on näidatud elektrooniline valem, mis näitab elektronide jaotust aatomis energia alamtasandite vahel:

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

Samuti näitab see, et fosfor kuulub p-perekonna elementide hulka, samuti valentselektronide arv - välises energiatasemes on 5 elektroni (3s 2 3p 3).

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

Harjutus	Määrake alla 300 molaarmassiga soola molekulvalem, milles lämmastiku, vesiniku, kroomi ja hapniku massifraktsioonid on 11,11%; 3,17%; vastavalt 41,27% ja 44,44%.
Otsus	Elemendi X massiosa HX-kompositsiooni molekulis arvutatakse järgmise valemiga: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Tähistagem molekulis olevate lämmastikuaatomite arvu "x", vesinikuaatomite arvu "y", kroomi aatomite arvu "z" ja hapnikuaatomite arvu "k". Leiame raua ja hapniku elementide vastavad suhtelised aatommassid (D.I. Mendelejevi perioodilisest tabelist võetud suhteliste aatommasside väärtused ümardatakse täisarvudeks). Ar(N) = 14; Ar(H) = 1; Ar(Cr) = 52; Ar(O) = 16. Jagame elementide protsendi vastava suhtelise aatommassiga. Seega leiame seose ühendi molekulis olevate aatomite arvu vahel: x:y:z:k = m(N)/Ar(N): m(H)/Ar(H): m(Cr)/Ar(Cr): m(O)/Ar(O); x:y:z:k= 11,11/14:3,17/1:41,27/52: 44,44/16; x:y:z:k= 0,79: 3,17: 0,79: 2,78 = 1: 4: 1: 3,5 = 2: 8: 2: 7. Tähendab kõige lihtsam valem lämmastiku, vesiniku, kroomi ja hapniku ühendid on kujul N 2 H 8 Cr 2 O 7 või (NH 4) 2 Cr 2 O 7. See on ammooniumdikromaat.
Vastus	(NH 4) 2 Cr 2 O 7

NÄIDE 2

Harjutus	Hapnikku sisaldava põlemise tulemusena orgaaniline ühend Liigne õhk kogutakse 1,584 g süsihappegaasi ja 0,972 ml vett. Selle ühendi aurutihedus õhus on 1,5865. Välja tooma keemiline valemühend, kui see sisaldab kahte samanimelist radikaali.
Otsus	Koostame orgaanilise ühendi põlemisreaktsiooni skeemi, mis tähistab süsiniku, vesiniku ja hapniku aatomite arvu vastavalt "x", "y" ja "z": C x H y O z + O z → CO 2 + H 2 O. Määrame selle aine moodustavate elementide massid. Suhteliste aatommasside väärtused on võetud D.I. perioodilisest tabelist. Mendelejev, ümardatud täisarvudeni: Ar(C) = 12 a.m.u., Ar(H) = 1 a.m.u., Ar(O) = 16 a.m.u. m(C) = n(C) x M(C) = n(CO2) x M(C) = /M(C); m(H) = n(H) x M(H) = 2 x n(H20) x M(H) = x M(H); m(H) =. Arvutage süsihappegaasi ja vee molaarmassid. Nagu teada, on molekuli molaarmass võrdne molekuli moodustavate aatomite suhteliste aatommasside summaga (M = Mr): M(CO 2) \u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12+ 2 × 16 = 12 + 32 = 44 g / mol; M(H2O) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1 + 16 = 2 + 16 = 18 g / mol. m(C) = /12 = 0,432 g; m(H) = 0,108 g. Orgaanilise aine molaarmassi väärtuse saab määrata selle tiheduse abil õhus: M aine = M õhk × D õhk; M aine = 29 × 1,5862 \u003d 46 g / mol. Leia süsiniku ja vesiniku aatomite arv ühendis: x:y = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H); x:y = 0,432/12:0,108/1; x:y = 0,036: 0,108 = 1:3. See tähendab, et selle ühendi süsivesinikradikaali lihtsaim valem on kujul CH 3 ja molaarmass 15 g/mol. See tähendab, et hapnik moodustab, mis on võimatu. Võttes arvesse probleemi olukorda kahe samanimelise radikaali 2 × M (CH 3) \u003d 2 × 15 \u003d 30 g / mol kohta, leiame, et hapnik moodustab, st. orgaaniline hapnikku sisaldav ühend on kujul CH3-O-CH3. See on atsetoon (dimetüülketoon).
Vastus	CH3-O-CH3

Fosfor on tuntud mitme allotroopse modifikatsioonina: valge, punane, violetne ja must. Laboripraktikas tuleb kohata valgete ja punaste modifikatsioonidega.

Valge fosfor on tahke aine. Tavatingimustes on see kollakas, pehme ja välimuselt sarnane vahaga. See on kergesti oksüdeeruv ja tuleohtlik. Valge fosfor on mürgine – jätab nahale valusad põletushaavad. Valge fosfor on müügil erineva pikkusega pulkade kujul, mille läbimõõt on 0,5-2 cm.

Valge fosfor oksüdeerub kergesti ja seetõttu hoitakse seda vee all hoolikalt suletud pimedas klaasanumas halvasti valgustatud ja mitte väga külmades ruumides (et vältida purkide pragunemist vee külmumisest). Vees ja oksüdeerivas fosforis sisalduva hapniku hulk on väga väike; kell on 7-14 mg liitri vee kohta.

Valguse mõjul muutub valge fosfor punaseks.

Aeglase oksüdatsiooni korral täheldatakse valge fosfori hõõgumist ja tugeva oksüdatsiooni korral see süttib.

Valget fosforit võetakse pintsettide või metalltangidega; mitte mingil juhul ei tohi seda kätega puudutada.

Valge fosforiga põletuse korral pestakse põlenud ala AgNO 3 (1:1) või KMnO 4 (1:10) lahusega ja kantakse samades lahustes või 5% lahusega leotatud märg side. vasksulfaat, seejärel pestakse haav veega ja pärast epidermise silumist kantakse metüülvioletiga vaseliinside. Tõsiste põletuste korral pöörduge arsti poole.

Hõbenitraadi, kaaliumpermanganaadi ja vasksulfaadi lahused oksüdeerivad valget fosforit ja seega peatavad selle kahjustava toime.

Valge fosfori mürgituse korral võtta suu kaudu teelusikatäis 2% vasksulfaadi lahust kuni oksendamiseni. Seejärel määratakse luminestsentsi põhjal Mitcherlichi testi abil fosfori olemasolu. Selleks lisatakse mürgitatud inimese oksendamisele väävelhappega hapendatud vett ja destilleeritakse pimedas; fosforisisalduse juures täheldatakse aurude hõõgumist. Seadmena kasutatakse Wurtzi kolbi, mille külgtoru külge on kinnitatud Liebigi kondensaator, kust destilleeritud saadused satuvad vastuvõtjasse. Kui fosfori aur suunata hõbenitraadi lahusesse, siis tekib metallilise hõbeda must sade, mis tekib hõbedasoolade valge fosforiga redutseerimise katses antud võrrandi järgi.

Juba 0,1 G valge fosfor on täiskasvanule surmav annus.

Valget fosforit lõigatakse noa või kääridega portselanmördis vee all. Toatemperatuuril vee kasutamisel fosfor mureneb. Seetõttu on parem kasutada sooja vett, kuid mitte kõrgemat kui 25-30 °. Pärast fosfori lõikamist soojas vees viiakse see külma vette või jahutatakse külma vee vooluga.

Valge fosfor on väga tuleohtlik aine. See süttib temperatuuril 36-60°, olenevalt hapniku kontsentratsioonist õhus. Seetõttu on katsete tegemisel õnnetuse vältimiseks vaja arvestada selle iga teraga.

Valge fosfori kuivatamiseks kantakse sellele kiiresti õhuke asbesti või filterpaber, vältides hõõrdumist või survet.

Fosfori süttimisel kustutatakse see liiva, märja rätiku või veega. Kui põlev fosfor on paberilehel (või asbestile), ei tohi seda lehte puudutada, kuna sula põlev fosfor võib kergesti maha valguda.

Valge fosfor sulab 44° juures, keeb 281° juures. Valge fosfor sulatatakse veega, sest kokkupuutel õhuga sula fosfor süttib. Sulatamise ja sellele järgneva jahutamise teel saab valget fosforit jäätmetest kergesti kätte saada. Selleks kuumutatakse veevannis portselantiiglisse kogutud erinevate katsete valget fosforijäätmeid. Kui sulafosfori pinnal on märgata kooriku teket, lisatakse veidi HNO 3 või kroomisegu. Koorik oksüdeerub, väikesed terad sulanduvad ühiseks massiks ja pärast külma veejoaga jahutamist saadakse üks tükk valget fosforit.

Fosforijääke ei tohi mingil juhul visata kraanikaussi, kuna kogunedes kanalisatsiooni põlve käänakutesse võib see hooldustöötajatele põletushaavu tekitada.

Kogemused. Sula valge fosfori sulatamine ja ülejahutamine. Hernesuurune tükk valget fosforit pannakse veega katseklaasi. Katseklaas asetatakse peaaegu lõpuni veega täidetud keeduklaasi ja fikseeritakse vertikaalses asendis statiiviklambriga. Klaasi kuumutatakse veidi ja määrake termomeetri abil katseklaasis oleva vee temperatuur, mille juures fosfor sulab. Pärast sulamise lõppu viiakse toru külma veega keeduklaasi ja jälgitakse fosfori tahkumist. Kui toru on paigal, siis temperatuuril alla 44° (kuni 30°) jääb valge fosfor vedelaks.

Valge fosfori vedel olek, mis on jahutatud alla selle sulamistemperatuuri, on ülejahutuse olek.

Pärast katse lõppu, et fosforit oleks kergem ekstraheerida, sulatatakse see uuesti ja katseklaas kastetakse auguga ülespoole kallutatud asendis külma veega anumasse.

Kogemused. Valge fosfori tüki kinnitamine traadi otsa. Valge fosfori sulatamiseks ja tahkestamiseks kasutatakse väikest portselantiiglit fosfori ja veega; see asetatakse klaasi sooja ja seejärel külma vette. Selleks mõeldud traat võetakse rauast või vasest pikkusega 25-30 cm ja läbimõõt 0,1-0,3 cm. Kui traat on kastetud tahkuvasse fosforisse, kinnitub see selle külge kergesti. Tiigli puudumisel kasutatakse katseklaasi. Katseklaasi ebapiisavalt ühtlase pinna tõttu on aga mõnikord vaja see fosfori eraldamiseks lõhkuda. Valge fosfori eemaldamiseks traadist kastetakse see klaasi sooja vette.

Kogemused. Fosfori erikaalu määramine. 10° juures on fosfori erikaal 1,83. Kogemused võimaldavad meil veenduda, et valge fosfor on raskem kui vesi ja kergem kui kontsentreeritud H 2 SO 4.

Kui vee ja kontsentreeritud H 2 SO 4-ga (erikaal 1,84) katseklaasi viia väike tükk valget fosforit, siis täheldatakse, et fosfor vajub vees, kuid hõljub happe pinnal, sulades kuumuse toimel. vabaneb, kui kontsentreeritud H2SO lahustatakse 4 vees.

Kontsentreeritud H 2 SO 4 valamiseks veega katseklaasi kasutage pika ja kitsa kaelaga lehtrit, mis ulatub katseklaasi lõpuni. Valage hape ja eemaldage lehter katseklaasist ettevaatlikult, et mitte põhjustada vedelike segunemist.

Katse lõppedes segatakse katseklaasi sisu klaaspulgaga ja jahutatakse väljastpoolt külma vee vooluga, kuni fosfor tahkub, nii et seda saab katseklaasist eemaldada.

Punase fosfori kasutamisel täheldatakse, et see ei vaju mitte ainult vees, vaid ka kontsentreeritud H 2 SO 4 -s, kuna selle erikaal (2,35) on suurem kui vee ja kontsentreeritud väävelhappe erikaal.

VALGE FOSFOR, GLOW

Aeglase oksüdatsiooni tõttu, mis toimub isegi tavatemperatuuril, helendab valge fosfor pimedas (sellest ka nimetus "helendav"). Fosforitüki ümber pimedas tekib rohekas helendav pilv, mis fosfori vibreerimisel seab lainelise liikumise.

Fosforestsentsi (fosfori luminestsentsi) seletatakse fosfori aurude aeglase oksüdeerumisega õhuhapniku toimel fosforiks ja fosforanhüdriidiks koos valguse eraldumisega, kuid ilma soojuse eraldumiseta. Sel juhul eraldub osoon ja ümbritsev õhk ioniseerub (vt katset, mis näitab valge fosfori aeglast põlemist).

Fosforestsents sõltub temperatuurist ja hapniku kontsentratsioonist. 10° juures ja normaalne rõhk fosforestsents kulgeb nõrgalt ja õhu puudumisel ei toimu seda üldse.

Osooniga reageerivad ained (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, tärpentiniõli) nõrgendavad või peatavad täielikult fosforestsentsi.

Keemilise energia muundamist valgusenergiaks nimetatakse "kemoluminestsentsiks".

Kogemused. Valge fosfori sära jälgimine. Kui vaatate pimedas klaasis valget fosforitükki, mis pole täielikult veega kaetud, on märgata rohekat kuma. Sel juhul märg fosfor aeglaselt oksüdeerub, kuid ei sütti, kuna vee temperatuur on madalam kui valge fosfori leekpunkt.

Valge fosfori sära võib täheldada pärast seda, kui valge fosfori tükk on lühiajaliselt õhu käes olnud. Kui paned paar tükki valget fosforit klaasvilla peal olevasse kolbi ja täidad kolbi süsihappegaasiga, langetades väljalasketoru otsa klaasvilla all kolvi põhja ja seejärel kuumutad kolbi veidi, kastes seda anum sooja veega, siis saab pimedas jälgida külma kahvaturoheka leegi teket (võib julgelt käe sisse pista).

Külma leegi teket seletatakse sellega, et kolvist väljuv süsihappegaas haarab endaga kaasa fosfori auru, mis kolvi avause juures õhuga kokku puutudes hakkab oksüdeeruma. Kolvis valge fosfor ei sütti, sest see on süsinikdioksiidi atmosfääris. Katse lõpus täidetakse kolb veega.

Valge fosfori saamise katset vesiniku või süsihappegaasi atmosfääris saamise katset kirjeldades mainiti juba, et nende katsete tegemine pimedas võimaldab jälgida valge fosfori kuma.

Kui teete fosforkriidiga pealdise seinale, papi- või paberilehele, siis fosforestsentsi tõttu jääb kiri pimedas kauaks nähtavaks.

Tahvlile sellist silti teha ei saa, kuna peale seda ei kleepu sellele tavaline kriit ja tahvlit tuleb pesta bensiini või mõne muu steariini lahustiga.

Fosforkriit saadakse vedela valge fosfori lahustamisel sulas steariinis või parafiinis. Selleks lisatakse ühele kaaluosale kuivale valgele fosforile katsutisse ligikaudu kaks massiosa steariini (küünlatükke) või parafiini, kaetakse katseklaas hapniku sissepääsu takistamiseks vatiga ja kuumutatakse pideva vooluga. raputades. Pärast sulamise lõppu jahutatakse katseklaasi külma veejoaga, seejärel purustatakse katseklaas ja tahkunud mass eemaldatakse.

Fosforkriiti hoitakse vee all. Kasutamisel pakitakse tükk sellist kriiti märja paberi sisse.

Fosforkriiti saab ka siis, kui lisada portselantopsis sulatatud parafiinile (steariinile) väikseid kuivatatud valge fosfori tükke. Kui parafiin süttib fosfori lisamisel, kustutatakse see, kattes topsi papitüki või asbestiga.

Pärast mõningast jahutamist valatakse parafiinis oleva fosfori lahus kuivadesse ja puhastesse katseklaasidesse ning jahutatakse külma vee vooluga, kuni see tahkeks massiks tahkub.

Pärast seda purustatakse katseklaasid, eemaldatakse kriit ja hoitakse vee all.

VALGE FOSFORI LAHUSTUVUS

Vees lahustub valge fosfor halvasti, lahustub vähesel määral alkoholis, eetris, benseenis, ksüleenis, metüüljodiidis ja glütseriinis; lahustub hästi süsinikdisulfiidis, väävelkloriidis, fosfortrikloriidis ja tribromiidis, süsiniktetrakloriidis.

Kogemused. Valge fosfori lahustumine süsinikdisulfiidis. Süsinikdisulfiid on värvitu, väga lenduv, väga tuleohtlik, mürgine vedelik. Seetõttu vältige sellega töötades selle aurude sissehingamist ja lülitage kõik gaasipõletid välja.

Kolm või neli hernesuurust valget fosforitükki lahustatakse kergelt loksutades 10-15 kraadises klaasis. ml süsinikdisulfiid.

Kui väikest filterpaberilehte selle lahusega niisutada ja õhu käes hoida, süttib paber mõne aja pärast põlema. Seda seetõttu, et süsinikdisulfiid aurustub kiiresti ning paberile jäänud peeneks jaotatud valge fosfor oksüdeerub tavatemperatuuril kiiresti ja süttib oksüdatsiooni käigus eralduva soojuse toimel. (On teada, et erinevate ainete süttimistemperatuur sõltub nende jahvatusastmest.) Juhtub, et paber ei sütti, vaid ainult söeneb. Fosfori lahusega süsinikdisulfiidis niisutatud paberit hoitakse metallitangidega õhu käes.

Katse tehakse ettevaatlikult, et süsinikdisulfiidis sisalduva fosfori lahuse tilgad ei langeks põrandale, lauale, riietele ega kätele.

Kui lahus satub käele, pestakse see kiiresti vee ja seebiga ning seejärel KMnO 4 lahusega (kätele langenud valge fosfori osakeste oksüdeerimiseks).

Pärast katseid järelejäänud fosfori lahust süsinikdisulfiidis laboris ei säilitata, kuna see võib kergesti süttida.

VALGE FOSFORI MUUNDUMINE PUNASEKS

Valge fosfor muudetakse punaseks vastavalt võrrandile:

P (valge) = P (punane) + 4 kcal.

Paigaldus punasest valge fosfori tootmiseks: katseklaas-reaktor 1, toru 2, mille kaudu siseneb süsihappegaas katseklaasi-reaktorisse, gaasi väljalasketoru 3, mille kaudu väljuvad katsest valge fosfori aurud koos süsinikdioksiidiga toru ja jahutatakse veega

Valge fosfori punaseks muutmise protsess kiirendab oluliselt kuumutamist, valguse mõjul ja joodijälgede juuresolekul (1 G jood 400 juures G valge fosfor). Jood, ühinedes fosforiga, moodustab fosforjodiidi, milles valge fosfor lahustub ja muutub soojuse vabanemisel kiiresti punaseks.

Punane fosfor saadakse valge fosfori pikaajalisel kuumutamisel suletud anumas joodijälgede juuresolekul temperatuurini 280-340 °

Valge fosfori pikaajalisel säilitamisel valguse käes muutub see järk-järgult punaseks.

Kogemused. Väikese koguse punase fosfori saamine valgest. 10-12 pikkuses klaastorus, ühest otsast suletud cm ja läbimõõt 0,6-0,8 cm need toovad sisse nisutera suuruse valge fosforitüki ja väga väikese joodikristalli. Toru suletakse ja riputatakse õhuvannis liivaaluse kohale, seejärel kuumutatakse temperatuurini 280-340° ja vaadeldakse valge fosfori muutumist punaseks.

Valge fosfori osalist muutumist punaseks saab jälgida ka katseklaasi, milles on väike tükk valget fosforit ja väga väike joodikristall, veidi kuumutamisel. Enne kuumutamise alustamist suletakse katseklaas klaasvillast (asbest või tavaline) villast tampooniga ja katseklaasi alla asetatakse alus liivaga. Toru kuumutatakse 10-15 minutit (ilma fosforit keemiseni laskmata) ja vaadeldakse valge fosfori muutumist punaseks.

Katseklaasi jäänud valget fosforit saab eemaldada kontsentreeritud leeliselahusega kuumutades või põletades.

Valge fosfori muutumist punaseks saab jälgida ka väikese fosforitüki kuumutamisel katseklaasis süsihappegaasi atmosfääris keemistemperatuurist madalamale temperatuurile.

VALGE FOSFORI PÕLEMINE

Valge fosfori põlemisel moodustub fosforanhüdriid:

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

Fosfori põlemist saab jälgida õhus (aeglane ja kiire) ja vee all.

Kogemused. Valge fosfori aeglane põlemine ja õhu koostis. Seda katset ei kirjeldatud kui viisi lämmastiku saamiseks, kuna see ei seo täielikult õhus sisalduvat hapnikku.

Valge fosfori aeglane oksüdatsioon õhuhapniku toimel toimub kahes etapis; esimeses etapis moodustuvad fosforanhüdriid ja osoon vastavalt võrranditele:

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

Teises etapis oksüdeeritakse fosforanhüdriid fosforanhüdriidiks.

Valge fosfori aeglase oksüdeerumisega kaasneb ümbritseva õhu luminestsents ja ionisatsioon.

Valge fosfori aeglast põlemist näitav katse peaks kestma vähemalt kolm tundi. Katse jaoks vajalik seade on näidatud joonisel fig.

Avast paisutatud, peaaegu veega täidetud silindris suletud otsaga gradueeritud toru, mis sisaldab umbes 10 ml vesi. Toru pikkus 70 cm, läbimõõt 1,5-2 cm. Pärast gradueeritud toru langetamist eemaldage sõrm toru avast, viige torus ja silindris olev vesi samale tasemele ning märkige üles torus sisalduva õhu maht. Toru silindris veetasemest kõrgemale tõstmata (et mitte lisaõhku sisse lasta), viiakse toru õhuruumi traadi otsa kinnitatud valge fosfori tükk.

Kolme kuni nelja tunni või isegi kahe või kolme päeva pärast täheldatakse vee tõusu torus.

Katse lõpus eemaldatakse torust fosforiga traat (ilma toru silindri veetasemest kõrgemale tõstmata), torus ja silindris olev vesi viiakse samale tasemele ning järelejäänud õhu maht. pärast valge fosfori aeglast oksüdeerumist.

Kogemus näitab, et hapniku sidumise tulemusena fosforiga on õhu maht vähenenud viiendiku võrra, mis vastab õhu hapnikusisaldusele.

Kogemused. Valge fosfori kiire põlemine. Kuna fosfori ja hapniku kombinatsiooni reaktsioonil eraldub suur hulk soojust, süttib valge fosfor õhu käes spontaanselt ja põleb ere kollakasvalge leegiga, moodustades fosforanhüdriidi, valge tahke aine, mis ühineb väga jõuliselt. veega.

Juba varem mainiti, et valge fosfor süttib 36-60 ° juures. Selle isesüttimise ja põlemise jälgimiseks asetatakse asbestilehele tükk valget fosforit ja kaetakse klaaskella või suure lehtriga, mille kaela pannakse katseklaas.

Fosfori saab kergesti põlema panna kuumas vees kuumutatud klaaspulgaga.

Kogemused. Valge ja punase fosfori süttimistemperatuuride võrdlus. Vaskplaadi ühes otsas (pikkus 25 cm, laius 2,5 cm ja paksus 1 mm) pane väike tükike kuivatatud valget fosforit, teise otsa vala väike hunnik punast fosforit. Plaat asetatakse statiivile ja samal ajal tuuakse plaadi mõlemasse otsa ligikaudu võrdselt põlevad gaasipõletid.

Valge fosfor süttib koheselt ja punane alles siis, kui selle temperatuur jõuab ligikaudu 240°-ni.

Kogemused. Valge fosfori süttimine vee all. Katseklaasi veega, mis sisaldab mitut väikest valge fosfori tükki, kastetakse klaasi kuuma vette. Kui katseklaasis olev vesi kuumutatakse temperatuurini 30-50 °C, juhitakse sellesse toru kaudu hapnikuvool. Fosfor süttib ja põleb, hajutades eredaid sädemeid.

Kui katse viiakse läbi keeduklaasis endas (ilma katseklaasita), asetatakse keeduklaas statiivile, mis on paigaldatud liivaalusele.

HÕBEDA JA VASE SOOLA VÄEGAMINE VALGE FOSFORIGA

Kogemused. Kui hõbenitraadi lahusega katseklaasi sisestatakse tükk valget fosforit, tekib metallilise hõbeda sade (valge fosfor on energeetiline redutseerija):

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

Kui vasksulfaadi lahusega katseklaasi sisestatakse valge fosfor, sadestub metalliline vask:

2P + 5CuSO4 + 8H 2O \u003d 2H3PO4 + 5H2SO4 + 5Cu.