Johdanto

Fosfori (lat. Phosphorus) P - ryhmän V kemiallinen alkuaine jaksollinen järjestelmä Mendelejevin atominumero 15, atomimassa 30,973762(4). Harkitse fosforiatomin rakennetta. Fosforiatomin ulkoenergiatasolla on viisi elektronia. Graafisesti se näyttää tältä:

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

Vuonna 1699 Hampurin alkemisti X. Brand, etsiessään "viisasten kiveä", jonka oletettiin pystyvän muuttamaan perusmetallit kullaksi, eristi haihduttaessaan virtsaa hiilen ja hiekan kanssa valkoisen vahamaisen aineen, joka voisi hehkua.

Nimi "fosfori" tulee kreikasta. "phos" - valo ja "phoros" - kantaja. Venäjällä termin "fosfori" esitteli vuonna 1746 M.V. Lomonosov.

Fosforin pääyhdisteitä ovat oksidit, hapot ja niiden suolat (fosfaatit, dihydrofosfaatit, hydrofosfaatit, fosfidit, fosfiitit).

Lannoitteissa on paljon fosforia sisältäviä aineita. Tällaisia ​​lannoitteita kutsutaan fosfaattilannoitteiksi.

Fosfori alkuaineena ja yksinkertaisena aineena

Fosfori luonnossa

Fosfori on yksi yleisimmistä alkuaineista. Maankuoren kokonaispitoisuus on noin 0,08 %. Helposti hapettuvuuden vuoksi fosforia esiintyy luonnossa vain yhdisteinä. Fosforin päämineraaleja ovat fosforiitit ja apatiitit, jälkimmäisistä fluorapatiitti 3Ca 3 (PO 4) 2 * CaF 2 on yleisin. Fosforiitteja on laajalti levinnyt Uralilla, Volgan alueella, Siperiassa, Kazakstanissa, Virossa ja Valko-Venäjällä. Suurimmat apatiittiesiintymät sijaitsevat Kuolan niemimaalla.

Fosfori on elävien organismien olennainen osa. Sitä on luissa, lihaksissa, aivokudoksessa ja hermoissa. Valmistettu fosforista ATP-molekyylejä- adenosiinitrifosforihappo (ATP - energian kerääjä ja kantaja). Aikuisen ihmisen keho sisältää keskimäärin noin 4,5 kg fosforia, pääasiassa kalsiumin kanssa.

Fosforia löytyy myös kasveista.

Luonnonfosfori koostuu vain yhdestä stabiilista isotoopista, 31 P. Nykyään tunnetaan kuusi fosforin radioaktiivista isotooppia.

Fyysiset ominaisuudet

Fosforilla on useita allotrooppisia muunnelmia - valkoinen, punainen, musta, ruskea, violetti fosfori jne. Näistä kolme ensimmäistä ovat tutkituimpia.

Valkoinen fosfori- väritön, kellertävä kiteinen aine, joka hohtaa pimeässä. Sen tiheys on 1,83 g/cm3. Ei liukene veteen, liukenee hiilidisulfidiin. Sillä on tyypillinen valkosipulin tuoksu. Sulamispiste 44°C, itsesyttymislämpötila 40°C. Valkoisen fosforin suojaamiseksi hapettumiselta se varastoidaan veden alla pimeässä (valossa muuttuu punaiseksi fosforiksi). Kylmässä valkoinen fosfori on hauras, yli 15°C lämpötilassa se pehmenee ja voidaan leikata veitsellä.

Valkoisen fosforin molekyyleillä on kidehila, jonka solmuissa on P4-molekyylejä, jotka ovat tetraedrin muotoisia.

Jokainen fosforiatomi on yhdistetty kolmella P-sidoksella kolmeen muuhun atomiin.

Valkoinen fosfori on myrkyllistä ja aiheuttaa vaikeasti parantuvia palovammoja.

punaista fosforia- jauhemainen aine, väriltään tummanpunainen, hajuton, ei liukene veteen ja hiilidisulfidiin, ei hehku. Syttymislämpötila 260°C, tiheys 2,3 g/cm3. Punainen fosfori on sekoitus useista allotrooppisista modifikaatioista, jotka eroavat väriltään (punaisesta purppuraan). Punaisen fosforin ominaisuudet riippuvat sen valmistusolosuhteista. Ei myrkyllinen.

mustaa fosforia ulkonäöltään samanlainen kuin grafiitti, rasvainen kosketukselle, sillä on puolijohdeominaisuudet. Tiheys 2,7 g/cm3.

Punaisella ja mustalla fosforilla on atomikidehila.

Kemialliset ominaisuudet

Fosfori on ei-metalli. Yhdisteissä sen hapetusaste on yleensä +5, harvemmin - +3 ja -3 (vain fosfideissa).

Reaktiot valkoisen fosforin kanssa ovat helpompia kuin punaisen.

I. Vuorovaikutus yksinkertaiset aineet.

1. Vuorovaikutus halogeenien kanssa:

2P + 3Cl 2 = 2PCl 3 (fosfori(III)kloridi),

PCl3 + Cl2 = PCl5 (fosfori(V)kloridi).

2. Vuorovaikutus ei-metallien kanssa:

2P + 3S = P2S3 (fosfori(III)sulfidi).

3. Vuorovaikutus metallien kanssa:

2P + 3Ca = Ca3P2 (kalsiumfosfidi).

4. Vuorovaikutus hapen kanssa:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 (fosfori(V)oksidi, fosforihappoanhydridi).

II. Vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa.

3P + 5HNO 3 + 2H 2O \u003d 3H 3PO 4 + 5NO^.

Kuitti

Fosforia saadaan murskatuista fosforiiteista ja apatiiteista, jälkimmäiset sekoitetaan hiilen ja hiekan kanssa ja kalsinoidaan uuneissa 1500 °C:ssa:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2 6CaSiO 3 + P4^ + 10CO^.

Fosfori vapautuu höyryjen muodossa, jotka tiivistyvät vastaanottimessa veden alla muodostaen valkoista fosforia.

Valkoinen fosfori muuttuu punaiseksi kuumennettaessa 250-300 °C:seen ilman ilman läsnäoloa.

Mustaa fosforia saadaan kuumentamalla valkoista fosforia pitkään erittäin korkeassa paineessa (200°C ja 1200 MPa).

Sovellus

Punaista fosforia käytetään tulitikkujen valmistuksessa (katso kuva). Se on osa sekoitusta sivupinta tulitikkulaatikko. Tulitikkupään koostumuksen pääkomponentti on Bertolet'n suola KClO 3 . Tulitikkupään kitkasta levitteeseen, fosforihiukkaset syttyvät ilmassa. Fosforin hapetusreaktion seurauksena lämpöä vapautuu, mikä johtaa Berthollet-suolan hajoamiseen.

Tuloksena oleva happi edistää tulitikkupään syttymistä.

Fosforia käytetään metallurgiassa. Sitä käytetään johtimien valmistukseen ja se on osa joitakin metallimateriaaleja, kuten tinapronssia.

Fosforia käytetään myös fosforihapon ja torjunta-aineiden (dikloorifossi, klorofossi jne.) valmistukseen.

Valkoista fosforia käytetään savuverhojen luomiseen, koska se tuottaa palaessaan valkoista savua.

Kun löydät sivulta virheen, valitse se ja paina Ctrl + Enter

VALKOINEN FOSFORIN SAAMINEN

Kokeita suoritettaessa on otettava huomioon, että valkoinen fosfori ja sen höyryt ovat myrkyllisiä; joutuessaan kosketuksiin ihon kanssa se jättää kivuliaita ja pitkäaikaisesti paranevia haavoja ( katso valkoista fosforia koskevat määräykset).

Kokea. Fosforin saaminen kalsiumortofosfaatin, hiilen ja piidioksidin vuorovaikutuksen seurauksena.

Reaktio etenee yhtälön mukaisesti:

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

Tämä kokemus mahdollistaa valkoisen ja punaisen fosforin saamisen ja sen kylmän liekin tarkkailun.

Reaktiokammio on tulenkestävä lasipullo, jonka tilavuus on 2 l kahdella putkella. Pullon halkaisija 150 mm, putkien pituus on noin 50 mm, sisähalkaisija 40 mm.

Laitetta koottaessa pullo kiinnitetään kuvan osoittamalla tavalla jalustan renkaaseen, joka on kääritty asbestiin ja kiinnitetty ylhäältä kolmijalan puristimeen. Molemmat putket suljetaan kumitulpilla, joiden keskellä on yksi reikä hiilielektrodeille ja sivulla yksi reikä kaasun tuloa ja ulostuloa varten. Pohjaelektrodi, jonka halkaisija on noin 12 mm työnnä niin, että sen pää ei ylety pullon keskikohtaan. Pulloon asetetun elektrodin päähän on kiinnitetty pieni rautaholkki, jonka tulisi olla tuki keraamiselle upokkaalle, jonka pohjassa on reikä. Käytettävässä kytkimessä on oltava ruuvikierre ja messinkiruuvi; kytkimen halkaisija n. 9 mm. Holkki ruuvataan kiinni niin, että holkin toinen puoli on elektrodin pään yläpuolella. Keraaminen upokas (jossa ylähalkaisija on alle 40 mm), reikään, jonka pohjassa elektrodin kärki työnnetään. Elektrodin alapäähän on kiinnitetty kupariholkki, joka yhdistää elektrodin sähköjohtoon.

Ylemmän putken korkkiin työnnetään paksuseinäinen, noin 100 cm pitkä tulenkestävä lasiputki. ml siten, että se on noin 10 mm meni pulloon. Ylemmän hiilielektrodin, joka voi olla ohuempi kuin alempi, tulisi kulkea helposti tämän putken läpi. Laita lasiputken (sulaneet reunat) ja sen läpi kulkevan elektrodin yläpäähän kumiputken pala 50 mm. Ylempi elektrodi on vahvistettu siten, että sen terävä pää on 8-10 etäisyydellä mm alaelektrodin yläpäästä. Yläelektrodin yläpäähän on kiinnitetty eristetyksi kahvaksi korkkitulppa, jonka keskellä on reikä. Korkin alla on vahvistettu kupariholkki, johon on kytketty sähköjohto.

Laitteessa käytettävä sähköjohto on eristettävä huolellisesti. Kupariliittimet ja johtojen päät on kääritty eristeteipillä.

Kun korkkikahvaa painetaan kevyesti, ylemmän elektrodin tulee koskettaa alempaa ja paineen lakkaamisen jälkeen palata alkuperäiseen asentoonsa. Pesupullo, jossa on väkevää H 2SO 4:a, on yhdistetty vetypalloon.

Reaktiokammion pohjatulpan läpi kulkeva poistoputki on yhdistetty T-liittimeen. T-paidan alapolvi ulottuu lähes pullon pohjaan asti, puoliksi vedellä täytettynä. Lyhyt messinkiputki kiinnitetään ylempään polveen kumiputkella, johon kiinnitin ruuvipuristimella, jonka alapäähän laitetaan irtonainen lasivillatamponi. Vesipullon poistoputki on yhdistetty lyhyeen lasiputkeen käyttämällä kumiputkea, jossa on puristin II.

Reaktioseos valmistetaan jauhamalla huhmareessa 6 G kalsiumortofosfaatti, 4 G kvartsihiekka ja 3 G koksia tai hiiltä. Korkealla lämmöllä suljetussa upokkaassa kalsinoinnin jälkeen seos jäähdytetään eksikkaattorissa.

Ennen koetta seos kaadetaan elektrodiupokkaan ja puristetaan seiniä vasten siten, että seoksen keskelle jää kartion muotoinen tyhjä tila alaelektrodille asti.

Kahden putken pullon sijasta voit käyttää tulenkestävää lasiputkea, jonka halkaisija on noin 50 mm. Upokkaan puuttuessa reaktioseos voidaan sijoittaa kartiomaiseen syvennykseen 15 mm tehty alemman elektrodin yläpäähän; hiilielektrodin halkaisijan tulisi tässä tapauksessa olla 20 mm. Yläelektrodina hiilielektrodi, jonka halkaisija on 5 mm sovelletaan sähkökaareen. Koe suoritetaan pimeässä. Clamp II suljetaan, puristin I avataan ja voimakas vetyvirta johdetaan instrumentin läpi. Kun on varmistettu, että laitteesta tuleva vety on puhdasta, he sytyttävät sen messinkiputken päässä ja säätelevät virtaa niin, että liekki on tyyni eikä kovin suuri. Virta kytketään päälle ja painamalla yläelektrodia syntyy sähkökaari (10-15 Kanssa). Hetken kuluttua vetyliekki muuttuu smaragdinvihreäksi (jotta värin muutos olisi näkyvämpi, liekkiin tuodaan posliinikuppi).

Reaktioastiassa muodostuneet valkoisen fosforin höyryt johdetaan kaasujen mukana vesipulloon ja tiivistyvät täällä pieninä palloina. Jos puristin II avataan ja puristin I suljetaan, voidaan havaita kylmää fosforin liekkiä tuuletusputken päässä, joka tulee ulos vesipullosta.

Ylemmän elektrodin ympyräliikkeillä reaktioseoksen uusia osia tuodaan jännitekaareen.

Punaisen fosforin saamiseksi vedyn virtausta vähennetään, jotta fosforihöyry ei poistu reaktiokammiosta niin nopeasti.

Jos sammutat kaaren, pullon sisäseinissä voit huomata punaisen pinnoitteen ja seinän kylmissä osissa valkoista fosforia.

Kylmää hehkua tai kylmää fosforin liekkiä havaitaan koko kokeen ajan.

Upokkaan jäähdytyksen jälkeen kondensaatiopullo sammutetaan pysäyttämättä vedyn virtausta.

Kokeen lopussa ja laitteen täydellisen jäähdytyksen jälkeen vetyvirrassa elektrodit poistetaan ja pullo jätetään jonkin aikaa kosteaan ilmaan vedon alla. Käytä pullon pesemiseen vettä ja hiekkaa tai väkevää H 2 SO 4 -vettä.

Vedyn sijasta kokeessa voidaan käyttää hiilidioksidia, mutta fosforin muodostus ei tässä tapauksessa ole niin tehokasta. Fosforin kylmällä hehkulla tai kylmällä liekillä on tässä tapauksessa myös vihreä väri.

Pienet pallot kondensoitua valkoista fosforia asetetaan pulloon, jossa on kylmä vesi ja säilytä tulevia kokeiluja varten.

Kokea. Valkoisen fosforin valmistus pelkistämällä natriummetafosfaatti alumiinijauheella piidioksidin läsnä ollessa. Reaktioyhtälö:

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

Talteenotto suoritetaan kuumentamalla tulenkestävässä putkessa 25 cm ja halkaisija 1-1,5 cm, joka on liitetty toiselta puolelta puhtaan vedyn lähteeseen (ilmapallo tai Kipp-laite) ja toiselta puolelta putkeen, jonka kautta kaasumaiset tuotteet poistetaan kiteyttimeen vedellä.

Kaada tulenkestävään putkeen seos, joka koostuu 1 painoprosentista. mukaan lukien NaRO 3, 3 wt. mukaan lukien Si02 ja 0,5 paino-% mukaan lukien alumiiniviilat. Asbestitulppien avulla putki liitetään toiselta puolelta väkevää H 2 SO 4 :tä sisältävän pesupullon läpi vedyn lähteeseen ja toisaalta tyhjennysputkeen.

Kun ilma on poistettu laitteesta voimakkaalla vetyvirralla ja varmistettu, että ulos tuleva vety on puhdasta, tulenkestävää putkia lämmitetään lohenpyrstöllä varustetulla Teklu-polttimella. Yllä olevassa reaktiossa muodostunut fosfori tislataan ja kondensoidaan pieniksi palloiksi kiteyttimessä veden kanssa. Pimeässä putkessa näkyy fosforin vihreä hehku.

Kokeen lopussa laite puretaan vasta sen jälkeen, kun se on täysin jäähtynyt vetyvirrassa.

Tuloksena oleva fosfori asetetaan varastointiin kylmään veteen.

Natriummetafosfaattia voidaan saada kalsinoimallaihydraattia; reaktioyhtälö:

NaNH4HPO44H2O = NaPO3 + NH3 + 5H20.

Kokea. Pienen määrän valkoista fosforia saaminen punaisesta. Koe suoritetaan koeputkessa, jonka pituus on 17-20 cm ja halkaisija 1,5 cm hiilidioksidin ilmakehässä.

Koeputkessa, jota pidetään pystyasennossa, 0,3-0,5 G kuivaa punaista fosforia niin, että koeputken seinämät pysyvät puhtaina.

Koeputki suljetaan löyhästi kumitulpalla, jossa on lähes pohjaan asti ulottuva lasiputki, jonka kautta koeputkeen tulee heikko hiilidioksidivirta. Kun putki on täytetty hiilidioksidilla, lasiputki vedetään ulos niin, että putkeen jäävän putken kärki ei ole pidempi kuin 5-6 cm. Juuri reiän kohdalla oleva koeputki kiinnitetään jalustan puristimeen vaakasuoraan asentoon ja sen osa, jossa fosfori sijaitsee, kuumenee hieman. Samalla havaitaan punaisen fosforin haihtumista ja valkoisen fosforin pisaroiden saostumista koeputken kylmille seinämille.

Valkoisen fosforin saostuminen pimeässä näkyy selvästi hitaan hapettumisen aiheuttaman hehkun ansiosta. Pimeässä havaitaan myös fosforin kylmän liekin (hehkun) muodostumista koeputken aukkoon. Jos koe suoritetaan valossa, juuri valmistettu valkoinen fosfori muuttuu osittain punaiseksi.

Koeputken pohjalle jää vain fosforin sisältämät epäpuhtaudet.

Kokeen lopussa koeputki jäähdytetään hiilidioksidivirrassa ja sitä koputetaan aika ajoin alijäähdytetyn valkoisen fosforin kiinteytymisen helpottamiseksi. Jäähdytyksen jälkeen valkoista fosforia sisältävä koeputki asetetaan dekantterilasiin, jossa on vettä ja kuumennetaan 50°:een kaiken fosforin sulattamiseksi ja sen keräämiseksi putken pohjalle. Kun valkoinen fosfori on jähmettynyt, se uutetaan jäähdyttämällä koeputki suihkulla kylmä vesi. Saatuaan hyvin pienen määrän fosforia se poistetaan koeputkesta polttamalla tai kuumentamalla väkevällä alkaliliuoksella.

Fosforijäämien poistamiseksi putkesta, jonka kautta hiilidioksidia syötettiin, ja kumitulpasta käytetään KMnO 4:n tai AgNO 3:n liuosta.

VALKOINEN FOSFORIN PUHDISTUS

Valkoinen fosfori voidaan puhdistaa tislaamalla vesihöyryllä hiilidioksidiatmosfäärissä, suodattamalla vedessä sulatettu fosfori mokkan läpi ilmattomassa tilassa, käsittelemällä kromiseoksella tai natriumhypobromiitilla ja pesemällä tislatulla vedellä.

VALKOINEN FOSFORIN FYSIKAALISET KEMIALLISET OMINAISUUDET

Fosfori tunnetaan useissa allotrooppisissa muunnelmissa: valkoinen, punainen, violetti ja musta. Laboratoriokäytännössä on kohdattava valkoisia ja punaisia ​​muunnelmia.

Valkoinen fosfori on kiinteä aine. SISÄÄN normaaleissa olosuhteissa se on kellertävää, pehmeää ja ulkonäöltään vahamaista. Se hapettuu helposti ja syttyy. Valkoinen fosfori on myrkyllistä - se jättää tuskallisia palovammoja iholle. Valkoinen fosfori tulee myyntiin eripituisina tikkuina, joiden halkaisija on 0,5-2 cm.

Valkoinen fosfori hapettuu helposti, ja siksi se varastoidaan veden alla huolellisesti suljetuissa tummissa lasiastioissa huonosti valaistuissa ja ei kovin kylmissä tiloissa (jotta vältetään purkkien halkeilu jäätyvän veden takia). Veden ja hapettavan fosforin sisältämän hapen määrä on hyvin pieni; on 7-14 mg litraa vettä kohti.

Valon vaikutuksesta valkoinen fosfori muuttuu punaiseksi.

Hitaalla hapetuksella havaitaan valkoisen fosforin hehkua, ja voimakkaassa hapetuksessa se syttyy.

Valkoinen fosfori otetaan pinseteillä tai metallipihdeillä; älä missään tapauksessa saa koskea siihen käsilläsi.

Valkoisen fosforin aiheuttaman palovamman tapauksessa palanut alue pestään AgNO 3 (1:1) tai KMnO 4 (1:10) liuoksella ja laitetaan märkäsidos, joka on liotettu samoihin liuoksiin tai 5 % liuokseen. kuparisulfaatti, haava pestään vedellä ja orvaskeden tasoittamisen jälkeen laitetaan vaseliinisidos metyylivioletilla. Vakavissa palovammoissa käänny lääkärin puoleen.

Hopeanitraatin, kaliumpermanganaatin ja kuparisulfaatin liuokset hapettavat valkoista fosforia ja lopettavat siten sen haitallisen vaikutuksen.

Jos olet saanut valkofosforimyrkytyksen, ota teelusikallinen 2-prosenttista kuparisulfaattiliuosta suun kautta, kunnes oksentaa. Sitten Mitcherlich-testillä, luminesenssiin perustuen, määritetään fosforin läsnäolo. Tätä varten rikkihapolla hapotettua vettä lisätään myrkytyn henkilön oksentamiseen ja tislataan pimeässä; fosforipitoisuudessa havaitaan höyryjen hehkua. Laitteena käytetään Wurtz-pulloa, jonka sivuputkeen on kiinnitetty Liebig-lauhdutin, josta tislatut tuotteet tulevat säiliöön. Jos fosforihöyryä ohjataan hopeanitraattiliuokseen, muodostuu metallisen hopean musta sakka, joka muodostuu hopeasuolojen pelkistyskokeessa valkoisella fosforilla annetun yhtälön mukaisesti.

Jo 0.1 G valkoinen fosfori on tappava annos aikuiselle.

Valkoinen fosfori leikataan veitsellä tai saksilla posliinilaastissa veden alla. Käytettäessä huoneenlämpöistä vettä fosfori murenee. Siksi on parempi käyttää lämmintä vettä, mutta ei korkeampaa kuin 25-30 °. Fosforin leikkaamisen jälkeen lämmintä vettä se siirretään kylmään veteen tai jäähdytetään kylmällä vesisuihkulla.

Valkoinen fosfori on erittäin helposti syttyvä aine. Se syttyy lämpötilassa 36-60°, riippuen ilman happipitoisuudesta. Siksi kokeita suoritettaessa onnettomuuden välttämiseksi on otettava huomioon sen jokainen jyvä.

Valkoisen fosforin kuivaus suoritetaan levittämällä siihen nopeasti ohutta asbestia tai suodatinpaperia välttäen kitkaa tai painetta.

Kun fosfori syttyy, se sammutetaan hiekalla, märällä pyyhkeellä tai vedellä. Jos palavaa fosforia on paperiarkilla (tai asbestilla), tätä arkkia ei saa koskea, koska sulaa palavaa fosforia voi helposti roiskua.

Valkoinen fosfori sulaa 44°:ssa, kiehuu 281°:ssa. Valkoinen fosfori sulatetaan veden kanssa, koska joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa sula fosfori syttyy palamaan. Valkoinen fosfori saadaan helposti talteen jätteestä sulattamalla ja sitä seuraavalla jäähdytyksellä. Tätä varten erilaisista kokeista saatua valkoista fosforijätettä, joka on kerätty posliiniupokkaaseen veden kanssa, kuumennetaan vesihauteessa. Jos sulan fosforin pinnalla on havaittavissa kuoren muodostumista, lisätään hieman HNO 3:a tai kromiseosta. Kuori hapettuu, pienet rakeet sulautuvat siihen kokonaismassa ja kylmällä vesisuihkulla jäähdyttämisen jälkeen saadaan yksi pala valkoista fosforia.

Fosforijäämiä ei saa missään tapauksessa heittää pesualtaaseen, sillä viemäriputken mutkissa kerääntyessään se voi aiheuttaa palovammoja huoltotyöntekijöille.

Kokea. Sulan valkoisen fosforin sulatus ja alijäähdytys. Herneen kokoinen pala valkoista fosforia laitetaan koeputkeen vedellä. Koeputki asetetaan dekantterilasiin, joka on täytetty lähes yläosaan vedellä ja kiinnitetään pystysuoraan jalustaan. Lasi kuumennetaan hieman ja lämpömittarilla määritetään koeputkessa olevan veden lämpötila, jossa fosfori sulaa. Sulamisen päätyttyä putki siirretään dekantterilasiin kylmän veden kanssa ja fosforin jähmettymistä havaitaan. Jos putki on paikallaan, valkoinen fosfori pysyy nestemäisessä tilassa alle 44° (jopa 30°) lämpötilassa.

Valkoisen fosforin nestemäinen tila, joka on jäähtynyt sulamispisteensä alapuolelle, on alijäähdytystila.

Kokeen päätyttyä fosforin uuttamiseksi helpommin se sulatetaan uudelleen ja koeputki upotetaan reikä ylhäällä kaltevassa asennossa kylmään veteen täytettyyn astiaan.

Kokea. Kiinnitetään pala valkoista fosforia langan päähän. Valkoisen fosforin sulattamiseen ja kiinteyttämiseen käytetään pientä posliiniupokasta, jossa on fosforia ja vettä; se laitetaan lasilliseen lämmintä ja sitten kylmää vettä. Tätä tarkoitusta varten oleva lanka otetaan rautaa tai kuparia, jonka pituus on 25-30 cm ja halkaisija 0,1-0,3 cm. Kun lanka upotetaan kiinteytyvään fosforiin, se kiinnittyy siihen helposti. Upokkaan puuttuessa käytetään koeputkea. Koeputken riittämättömän tasaisen pinnan vuoksi se on kuitenkin joskus tarpeen rikkoa fosforin poistamiseksi. Valkoisen fosforin poistamiseksi langasta se upotetaan lasilliseen lämmintä vettä.

Kokea. Fosforin ominaispainon määritys. 10°:ssa fosforin ominaispaino on 1,83. Kokemus antaa meille mahdollisuuden varmistaa, että valkoinen fosfori on raskaampaa kuin vesi ja kevyempi kuin väkevä H 2 SO 4.

Kun pieni pala valkoista fosforia viedään koeputkeen, jossa on vettä ja väkevää H 2 SO 4 :a (ominaispaino 1,84), havaitaan, että fosfori uppoaa veteen, mutta kelluu hapon pinnalla sulaen lämmön vaikutuksesta. vapautuu, kun väkevää H2SO:ta liuotetaan 4 veteen.

Kaada väkevää H 2 SO 4 koeputkeen veden kanssa käyttämällä suppiloa, jossa on pitkä ja kapea kaula ja joka ulottuu koeputken päähän. Kaada happoa ja poista suppilo koeputkesta varovasti, jotta nesteet eivät sekoitu.

Kokeen lopussa koeputken sisältöä sekoitetaan lasisauvalla ja jäähdytetään ulkopuolelta kylmällä vesivirralla, kunnes fosfori jähmettyy niin, että se voidaan poistaa koeputkesta.

Punaista fosforia käytettäessä havaitaan, että se ei uppoa vain veteen, vaan myös väkevään H 2 SO 4:ään, koska sen ominaispaino (2,35) on suurempi kuin sekä veden että väkevän rikkihapon ominaispaino.

VALKOINEN FOSFORI HEHTÄÄ

Jopa tavallisissa lämpötiloissa tapahtuvan hitaan hapettumisen vuoksi valkoinen fosfori hohtaa pimeässä (tämä nimi "valopitoinen"). Pimeässä fosforipalan ympärille ilmestyy vihertävä valopilvi, joka fosforin värähteleessä asettuu aaltomaiseen liikkeeseen.

Fosforesenssi (fosforin luminesenssi) selittyy fosforihöyryn hitaalla hapetuksella ilman hapen vaikutuksesta fosforiksi ja fosforianhydridiksi valon vapautuessa, mutta ilman lämmön vapautumista. Tässä tapauksessa otsonia vapautuu ja ympärillä oleva ilma ionisoituu (katso koe, joka osoittaa valkoisen fosforin hidasta palamista).

Fosforesenssi riippuu lämpötilasta ja happipitoisuudesta. 10°C:ssa ja normaalipaineessa fosforesenssi etenee heikosti, eikä ilman puuttuessa tapahdu ollenkaan.

Otsonin kanssa reagoivat aineet (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, tärpättiöljy) heikentävät tai pysäyttävät fosforesenssin kokonaan.

Kemiallisen energian muuntamista valoenergiaksi kutsutaan "kemiluminesenssiksi".

Kokea. Valkoisen fosforin hehkun havainnointi. Jos havaitset pimeässä palan valkoista fosforia lasissa, joka ei ole täysin peitetty vedellä, vihertävä hehku on havaittavissa. Tässä tapauksessa märkä fosfori hapettuu hitaasti, mutta ei syty, koska veden lämpötila on alle valkoisen fosforin leimahduspisteen.

Valkoisen fosforin hehkua voidaan havaita sen jälkeen, kun valkoisen fosforin pala on ollut alttiina ilmalle lyhyen aikaa. Jos laitat muutaman palan valkoista fosforia pulloon lasivillan päällä ja täytät pullo hiilidioksidilla laskemalla poistoputken pään pullon pohjalle lasivillan alla ja sitten lämmität pulloa hieman upottamalla sitä astia lämpimällä vedellä, niin pimeässä voit tarkkailla kylmän vaalean vihertävän liekin muodostumista (voit laittaa kätesi turvallisesti siihen).

Kylmän liekin muodostuminen selittyy sillä, että pullosta poistuva hiilidioksidi kuljettaa mukanaan fosforihöyryä, joka alkaa hapettua joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa pullon aukossa. Pullossa valkoinen fosfori ei syty, koska se on hiilidioksidin ilmakehässä. Kokeen lopussa pullo täytetään vedellä.

Kuvattaessa koetta valkoisen fosforin tuottamiseksi vety- tai hiilidioksidiatmosfäärissä mainittiin jo, että näiden kokeiden suorittaminen pimeässä mahdollistaa valkoisen fosforin hehkun havainnoinnin.

Jos teet merkinnän fosforiliidulla seinälle, pahvilevylle tai paperille, niin fosforesenssin ansiosta kirjoitus pysyy pitkään näkyvissä pimeässä.

Tällaista merkintää ei voi tehdä taululle, koska sen jälkeen tavallinen liitu ei tartu siihen ja taulu on pestävä bensiinillä tai muulla steariiniliuottimella.

Fosforiliitu saadaan liuottamalla nestemäistä valkoista fosforia sulaan steariiniin tai parafiiniin. Tätä varten koeputkeen lisätään noin kaksi paino-osaa steariinia (kynttilänpaloja) tai parafiinia yhteen paino-osaan kuivaa valkoista fosforia, koeputki peitetään vanulla hapen pääsyn estämiseksi ja kuumennetaan jatkuvatoimisella. vapina. Sulamisen päätyttyä koeputki jäähdytetään kylmällä vesisuihkulla, sitten koeputki rikotaan ja jähmettynyt massa poistetaan.

Fosforiliitu varastoidaan veden alla. Käytettäessä pala tällaista liitua kääritään märkään paperiin.

Fosforiliitua saa myös lisäämällä pieniä paloja kuivattua valkoista fosforia posliinikupissa sulatettuun parafiiniin (steariiniin). Jos parafiini syttyy, kun fosforia lisätään, se sammutetaan peittämällä kuppi pahvilla tai asbestilla.

Hetken jäähdytyksen jälkeen fosforiliuos parafiinissa kaadetaan kuiviin ja puhtaisiin koeputkiin ja jäähdytetään kylmällä vesivirralla, kunnes se jähmettyy kiinteäksi massaksi.

Sen jälkeen koeputket rikotaan, liitu poistetaan ja säilytetään veden alla.

VALKOINEN FOSFORIN LIUKOISUUS

Veteen valkoinen fosfori on niukkaliukoista, liukenee heikosti alkoholiin, eetteriin, bentseeniin, ksyleeniin, metyylijodidiin ja glyseriiniin; liukenee hyvin hiilidisulfidiin, rikkikloridiin, fosforitrikloridiin ja tribromidiin, hiilitetrakloridiin.

Kokea. Valkoisen fosforin liukeneminen hiilidisulfidiin. Hiilidisulfidi on väritön, erittäin haihtuva, helposti syttyvä, myrkyllinen neste. Siksi, kun työskentelet sen kanssa, vältä sen höyryjen hengittämistä ja sammuta kaikki kaasupolttimet.

Kolme tai neljä herneen kokoista valkoisen fosforin palaa liuotetaan kevyesti ravistellen lasiin 10-15 ml hiilidisulfidi.

Jos pieni suodatinpaperiarkki kostutetaan tällä liuoksella ja pidetään ilmassa, paperi syttyy hetken kuluttua. Tämä johtuu siitä, että hiilidisulfidi haihtuu nopeasti ja paperille jäänyt hienojakoinen valkoinen fosfori hapettuu nopeasti tavallisissa lämpötiloissa ja syttyy hapettumisen aikana vapautuvan lämmön vaikutuksesta. (Tiedetään, että eri aineiden syttymislämpötila riippuu niiden jauhatusasteesta.) Tapahtuu, että paperi ei syty, vaan vain hiiltyy. Fosforin hiilidisulfidiliuoksella kostutettua paperia pidetään ilmassa metallipihdeillä.

Koe suoritetaan huolellisesti, jotta fosforin hiilidisulfidiliuoksen pisarat eivät putoa lattialle, pöydälle, vaatteille tai käsille.

Jos liuosta joutuu käteen, se pestään nopeasti saippualla ja vedellä ja sitten KMnO 4 -liuoksella (käsille pudonneiden valkoisen fosforin hiukkasten hapettamiseksi).

Kokeiden jälkeen jäljelle jäävää fosforiliuosta hiilidisulfidissa ei säilytetä laboratoriossa, koska se voi syttyä helposti.

VALKOINEN FOSFORIN MUUTOS PUNAISEKSI

Valkoinen fosfori muunnetaan punaiseksi seuraavan yhtälön mukaisesti:

P (valkoinen) = P (punainen) + 4 kcal.

Prosessi, jossa valkoinen fosfori muuttuu punaiseksi, kiihtyy suuresti kuumentamalla, valon vaikutuksesta ja jodijäämien läsnä ollessa (1 G jodi 400 G valkoinen fosfori). Jodi yhdistettynä fosforiin muodostaa fosforijodidia, johon valkoinen fosfori liukenee ja muuttuu nopeasti punaiseksi lämmön vapautuessa.

Punaista fosforia saadaan kuumentamalla valkoista fosforia pitkään suljetussa astiassa jodijäämien läsnä ollessa 280-340 °C:seen

Kun valkoista fosforia säilytetään pitkään valossa, se muuttuu vähitellen punaiseksi.

Kokea. Pienen määrän punaista fosforia saaminen valkoisesta. 10-12 pituisessa lasiputkessa, suljettuna toisesta päästä cm ja halkaisija 0,6-0,8 cm ne tuovat vehnänjyvän kokoisen palan valkoista fosforia ja hyvin pienen jodikiteen. Putki suljetaan ja ripustetaan ilmahauteeseen hiekkaalustan päälle, kuumennetaan sitten 280-340°:een ja valkoisen fosforin muuttumista punaiseksi havaitaan.

Valkoisen fosforin osittainen muuttuminen punaiseksi voidaan havaita myös kuumentamalla hieman koeputkea, jossa on pieni pala valkoista fosforia ja hyvin pieni jodikite. Ennen lämmityksen aloittamista koeputki suljetaan lasivillapuikolla (asbesti tai tavallinen) ja koeputken alle asetetaan hiekkaa sisältävä alusta. Putkea kuumennetaan 10-15 minuuttia (saamatta fosforia kiehumaan) ja tarkkaillaan valkoisen fosforin muuttumista punaiseksi.

Koeputkeen jäänyt valkoinen fosfori voidaan poistaa kuumentamalla väkevällä alkaliliuoksella tai polttamalla.

Valkoisen fosforin muuttuminen punaiseksi voidaan havaita myös kuumentamalla pieni pala fosforia koeputkessa hiilidioksidiatmosfäärissä kiehumispisteen alapuolelle.

VALKOINEN FOSFORIN PALTO

Kun valkoinen fosfori palaa, muodostuu fosforihappoanhydridiä:

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

Voit tarkkailla fosforin palamista ilmassa (hidas ja nopea) ja veden alla.

Kokea. Valkoisen fosforin hidas palaminen ja ilman koostumus. Tätä koetta ei kuvattu tapaksi saada typpeä, koska se ei sido täysin ilman happea.

Valkoisen fosforin hidas hapettuminen ilmakehän hapen vaikutuksesta tapahtuu kahdessa vaiheessa; ensimmäisessä vaiheessa muodostuu fosforianhydridiä ja otsonia yhtälöiden mukaisesti:

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

Toisessa vaiheessa fosforihappoanhydridi hapetetaan fosforihappoanhydridiksi.

Valkoisen fosforin hitaaseen hapettumiseen liittyy ympäröivän ilman luminesenssi ja ionisaatio.

Valkoisen fosforin hidasta palamista osoittavan kokeen tulisi kestää vähintään kolme tuntia. Kokeeseen tarvittava laite on esitetty kuvassa.

Aukosta laajennetussa, lähes vedellä täytetyssä sylinterissä, asteittainen putki, jossa on suljettu pää, joka sisältää noin 10 ml vettä. Putken pituus 70 cm, halkaisija 1,5-2 cm. Kun olet laskenut asteikkoputken alas, irrota sormi putken aukosta, aseta vesi putkessa ja sylinterissä samalle tasolle ja huomioi putken sisältämä ilmamäärä. Nostamatta putkea sylinterin vedenpinnan yläpuolelle (jotta ei pääsisi ylimääräistä ilmaa sisään), putken ilmatilaan johdetaan pala langan päähän kiinnitettyä valkoista fosforia.

Kolmen-neljän tunnin tai jopa kahden tai kolmen päivän kuluttua havaitaan veden nousu putkessa.

Kokeen lopussa fosforilanka poistetaan putkesta (nostamatta putkea sylinterin vedenpinnan yläpuolelle), putkessa ja sylinterissä oleva vesi saatetaan samalle tasolle ja jäljelle jää ilmamäärä. valkoisen fosforin hitaan hapettumisen jälkeen.

Kokemus osoittaa, että fosforin hapen sitoutumisen seurauksena ilman tilavuus on pienentynyt viidenneksellä, mikä vastaa ilman happipitoisuutta.

Kokea. Valkoisen fosforin nopea palaminen. Ottaen huomioon, että fosforin ja hapen yhdistelmän reaktion aikana, suuri määrä lämmössä, ilmassa, valkoinen fosfori syttyy itsestään ja palaa kirkkaan kellertävänvalkoisella liekillä muodostaen fosforihappoanhydridiä, valkoista kiinteää ainetta, joka yhdistyy erittäin voimakkaasti veteen.

Aiemmin mainittiin, että valkoinen fosfori syttyy 36-60 °:ssa. Sen itsesyttymisen ja palamisen tarkkailemiseksi pala valkoista fosforia asetetaan asbestilevylle ja peitetään lasikellolla tai suurella suppilolla, jonka kaulaan laitetaan koeputki.

Fosfori voidaan helposti sytyttää tuleen kuumassa vedessä lämmitetyllä lasisauvalla.

Kokea. Valkoisen ja punaisen fosforin syttymislämpötilojen vertailu. Kuparilevyn toisessa päässä (pituus 25 cm, leveys 2,5 cm ja paksuus 1 mm) laita pieni pala kuivattua valkoista fosforia, kaada pieni kasa punaista fosforia toiseen päähän. Levy asetetaan jalustalle ja samalla tuodaan suunnilleen yhtä palavat kaasupolttimet levyn molempiin päihin.

Valkoinen fosfori syttyy välittömästi ja punainen fosfori vasta, kun sen lämpötila on noin 240°.

Kokea. Valkoisen fosforin syttyminen veden alla. Vettä sisältävä koeputki, joka sisältää useita pieniä paloja valkoista fosforia, kastetaan dekantterilasiin, joka sisältää kuuma vesi. Kun koeputkessa oleva vesi kuumennetaan 30-50 °C:seen, siihen johdetaan happivirtaa putken läpi. Fosfori syttyy ja palaa hajottaen kirkkaita kipinöitä.

Jos koe suoritetaan itse dekantterilasissa (ilman koeputkea), dekantterilasi asetetaan jalustalle, joka on asennettu hiekkaalustalle.

HOPEAN JA KUPARIN SUOLOJEN VÄKISTYS VALKOISELLA FOSFORILLA

Kokea. Kun pala valkoista fosforia viedään koeputkeen hopeanitraattiliuoksella, havaitaan metallisen hopean sakka (valkoinen fosfori on energinen pelkistysaine):

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

Jos valkoista fosforia lisätään koeputkeen kuparisulfaattiliuoksella, metallista kuparia saostuu:

2P + 5CuS04 + 8H20 \u003d 2H3PO4 + 5H2S04 + 5Cu.

PUNAINEN FOSFORI

Menetelmiä punaisen fosforin saamiseksi valkoisesta on kuvattu edellä.

Epäpuhtaudet

Punainen fosfori sisältää jäämiä valkoisesta fosforista, fosfori- ja pyrofosforihaposta.

Fosforihapon läsnäolo selittyy fosforihappoanhydridin yhdistelmällä ilman kosteuden kanssa, ja fosforihappoanhydridin muodostuminen selittyy valkoisen fosforin jäämien hitaalla hapetuksella. Kun märkä fosfori hapetetaan hapella, muodostuu fosforin ja fosforihappoanhydridien lisäksi myös hypofosforihappoa.

PUNAISEN FOSFORIN PUHDISTUS JA VARASTOINTI

Punainen fosfori puhdistetaan keittämällä laimealla NaOH-liuoksella, minkä jälkeen se pestään perusteellisesti dekantoimalla ja sitten suodattimella tislatulla vedellä.

Pesty fosfori kuivataan suodatinpaperilla, asetetaan kellolasille ja säilytetään uunissa 105°:ssa.

Säilytä parafiinikorkilla suljetuissa purkeissa.

OMINAISUUDET

Punainen fosfori on jauhe (sp. paino 2,35), liukenematon veteen ja hiilidisulfidiin, sublimoituu 416°:ssa ja syttyy 240°:ssa. Toisin kuin valkoinen, punainen fosfori ei ole myrkyllistä.

Punaisen fosforin sublimaatiolämpötila määritetään hiilidioksidiatmosfäärissä. Punaisen fosforin höyryt, paksuuntuminen, antavat valkoista fosforia.

Punainen fosfori on kemiallisesti vähemmän aktiivinen kuin valkoinen fosfori. Se ei hehku ilmassa ja hapessa, vaan hehkuu otsoniilmakehässä; ei syrjäyttää metalleja (kupari, hopea jne.) niiden suoloista; välinpitämätön alkaleille; reagoi halogeenien, hapen ja rikin kanssa korkeammassa lämpötilassa kuin valkoinen fosfori.

Kokea. Punaisen fosforin ja bartoliumsuolan seoksen räjähdys. Kun poimit punaista fosforijauhetta, sinun on oltava varovainen, koska se voi syttyä kitkasta.

Kokeen suorittamiseksi pieni määrä punaisen fosforin ja bartoliittisuolan seosta kaadetaan alasimelle, kiskon palalle tai kivelle ja lyötiin vasaralla.

Älä missään tapauksessa ota suurta määrää seosta loukkaantumisen välttämiseksi.

Jauheet sekoitetaan hellävaraisesti keinuttamalla arkkia. Yhtä osaa punaisen fosforin kuivajauhetta varten otetaan vähintään kaksi osaa berthollet-suolajauhetta. Käännä kokeen aikana Erityistä huomiota seoksen koostumuksesta, sen määrästä, jotta räjähdys ei ole kovin voimakas, ja myös niin, että seos ei räjähtä odottamatta kokeen tekijän käsissä.

Punaisen fosforin ylimäärä johtaa siihen, että kokeen aikana fosfori yksinkertaisesti syttyy; kostealla fosforilla koe epäonnistuu.

Kokea. Punaisen fosforin, bartoliumsuolan ja rikin seoksen räjähdys. Sekoita varovasti paperille 0,2-0,3 G kuiva punaisen fosforin jauhe, 2-3 G kuiva jauhe Berthollet-suolaa ja 0,5 G rikkijauhetta.

Sekoitettaessa paperista pidetään kiinni molemmin käsin, liikuttamalla niitä vuorotellen hieman ylös ja alas. otettu vastaan homogeeninen seos jaettu 5-6 osaan.

Yksi osa seoksesta kaadetaan paperille 10x10 cm, laita siihen pelletti, taita paperin kulmat ja kierrä niitä kevyesti yhteen.

Tuloksena oleva solmu heitetään jollekin kiinteälle (kivi- tai sementtilattialle) - tapahtuu voimakas räjähdys.

Jos ainakin yksi lähtöaineista oli märkä, koe epäonnistuu.

FOSFORIN SOVELLUKSET

Valkoista fosforia käytetään vetyfosfidin, fosfidien, fosforihapon, joidenkin lääkkeiden, aniliinivärien, savua muodostavien ja sytytysnesteiden valmistukseen, savuverhojen muodostukseen sekä myrkkynä rotille.

Aiemmin valkoista fosforia käytettiin tulitikkujen valmistuksessa; tällä hetkellä sitä ei käytetä tähän tarkoitukseen, koska se on myrkyllistä ja syttyvää.

Tällä hetkellä tulitikkujen tuotannossa käytetään punaista fosforia. Tulitikkupäätä varten valmistetaan seos seuraava kokoonpano(paino-%):

Bertoletovan suola 46.5
Minimi tai muumio 15.3
Kromi huippu 1.5
Hiomalasi 17.2
Rikki 4.2
Luuliima 11.5
Sinkki valkoinen 3.8

Tulitikkurasia-levite sisältää 30,8 painoprosenttia. % punaista fosforia.

Tulitikkun syttymisen parantamiseksi se on kyllästetty parafiinilla ja niin, että se ei sammutuksen jälkeen kytetä - natriumfosfaatilla.

Punaista fosforia käytetään bromivedyn ja jodidin, fosforiyhdisteiden ja halogeenien, orgaanisten väriaineiden valmistukseen, fosforipronssien valmistukseen (joilla on korkea viskositeetti) ja sytytyskuoren täyttöön.

FOSFORIYHDISTEET

FOSFORIVETY PH 3 (FOSFIINI)

LEVITTÄMINEN

Fosforivetyä muodostuu fosforia sisältävien orgaanisten aineiden hajoamisen aikana.

VASTAANOTTAVA

Fosforivety on erittäin myrkyllinen kaasu, joten kaikki kokeet sillä suoritetaan vetovoimalla.

Kokea. Vetyfosfidin saaminen kuumentamalla valkoista fosforia 30-50 % KOH-liuoksella. Reaktioyhtälö:

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

Tällä valmistusmenetelmällä muodostuu kaasumaisen vetyfosfidin lisäksi myös nestemäistä vetyfosfidia, kaasumaista vetyä ja kaliumhappohypofosfiittia yhtälöiden mukaisesti:

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

2P + 2KOH + 2H 2O \u003d H2 + 2KN2PO 2.

Nestemäinen vetyfosfidi, joka on vuorovaikutuksessa kaliumhydroksidin kanssa vesipitoisessa väliaineessa, muodostaa kaasumaisen vetyfosfidin, vedyn ja kaliumhapon hypofosfiitin yhtälöiden mukaisesti:

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

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

Hapan kaliumhypofosfiitti sisällä emäksinen ympäristö muuttuu kaliumortofosfaatiksi vapauttamalla vetyä:

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

Yllä olevien reaktioyhtälöiden mukaan, kun valkoista fosforia kuumennetaan kaliumhydroksidilla, muodostuu kaasumaista vetyfosfidia, vetyä ja kaliumortofosfaattia.

Tällä tavalla saatu vetyfosfori syttyy itsestään. Tämä johtuu siitä, että se sisältää jonkin verran itsestään syttyvän nestemäisen fosfidin ja vedyn höyryjä.

Kaliumoksidihydraatin sijasta voidaan käyttää natrium-, kalsium- tai bariumoksidihydraatteja. Reaktiot heidän kanssaan etenevät samalla tavalla.

Laite on pyöreäpohjainen pullo, jonka kapasiteetti on 100-250 ml tiiviisti suljettuna kumitulpalla, jonka läpi on vietävä putki, joka ohjaa kaasumaisia ​​tuotteita kiteyttimeen vedellä.

Pullo täytetään 3/4 tilavuudestaan ​​30-50-prosenttisella KOH-liuoksella, johon heitetään 2-3 herneen kokoista valkoisen fosforin palaa. Pullo kiinnitetään kolmijalkaiseen puristimeen ja liitetään vedellä täytettyyn kiteyttimeen tyhjennysputken avulla (kuva).

Kun pulloa kuumennetaan, kaliumhydroksidi reagoi valkoisen fosforin kanssa yllä olevien reaktioyhtälöiden mukaisesti.

Nestemäinen vetyfosfidi, joka on saavuttanut pullon nesteen pinnan, syttyy välittömästi ja palaa kipinöiden muodossa; tätä jatketaan, kunnes pullossa jäljellä oleva happi on käytetty.

Kun pulloa kuumennetaan voimakkaasti, nestemäinen fosfidivety tislataan ja sytyttää kaasumaisen fosfidin ja vedyn veden päällä. Fosforivety palaa keltaisella liekillä muodostaen fosforianhydridiä valkoisten savurenkaiden muodossa.

Kokeen lopussa vähennä liekkiä pullon alla, irrota tulppa poistoputkella, lopeta lämmitys ja jätä laite vedon alle, kunnes se on täysin jäähtynyt.

Käyttämätön fosfori pestään perusteellisesti vedellä ja varastoidaan seuraavia kokeita varten.

Kokea. (Spontaanisti syttyvän) kaasumaisen vetyfosfidin valmistus hajottamalla kalsiumfosfidia vedellä. Reaktio etenee yhtälön mukaisesti:

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

Myös seuraavat reaktiot tapahtuvat samanaikaisesti:

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

Laite on pieni pullo, jossa on suora poistoputki ja iso dekantterilasi.

Punnitus pulloon, jonka tilavuus on 100 ml kaada lyijyhauli, lisää sitten pieni määrä kuivaa kalsiumfosfidia ja muutama tippa eetteriä. Pullo suljetaan kumitulpalla, jonka läpi suora lasiputki 7-8 cm ja halkaisija 3-5 mm alkaen korkin alareunasta. Kun pullon kaulaan on asetettu useita lyijyrenkaita, siihen sidotaan köysi. Kun pulloa on pidetty jonkin aikaa kämmenessäsi eetterin haihduttamiseksi, se upotetaan nauhaan suureen lasiin (jossa on noin 3 lasia). l) vedellä. Ensin pullosta vapautuu ilmakuplia ja eetterihöyryjä, sitten kun kaasun paine pullossa laskee, pieni määrä vettä tulee pulloon ja kalsiumfosfidin hajoaminen alkaa.

Kalsiumfosfidin hajoamisen seurauksena muodostuneet kaasumaiset tuotteet estävät jatkuvan veden virtauksen pulloon.

Kun syntyneet kaasut saavuttavat veden pinnan, ne leimaavat ja muodostavat palaessaan fosforihappoanhydridiä valkoisten savurenkaiden muodossa.

Vesi tulee pulloon pieninä annoksina kaasun paineen laskuhetkellä ja muodostaa vetyfosfidia, kunnes kalsiumfosfidi on täysin kulunut.

Lyijyhaulaa ja renkaita käytetään upottamaan pullo vesilasiin.

Tämä koe voidaan suorittaa toisella tavalla. Muutama pala kalsiumfosfidia heitetään vesilasiin. Kalsiumfosfidin hajoamisen aikana vapautuneet kaasukuplat syttyvät poistuessaan vedestä. Fosforivetyä poltettaessa muodostuu fosforihappoanhydridiä, joka myös kohoaa lasin yläpuolelle valkoisen savun renkaiden muodossa.

Kalsiumfosfidi otetaan pinseteillä tai pihdeillä.

Puhtaan (spontaanisti syttymättömän) vetyfosfidin saaminen on kuvattu difosfiinin ominaisuuksia käsittelevässä osiossa.

Kokea. Vetyfosfidin valmistaminen laimealla Hcl:lla ja H 2 SO 4:llä (tai jollakin näistä hapoista happamaksi tehdyllä vedellä) kalsium-, sinkki-, magnesium- ja alumiinifosfideilla. Reaktioyhtälöt:

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

Minä - Ca, Mg, Zn,

AlP + 3HCl = PH 3 + AlCl 3.

Tässä kokeessa muodostuu kaasumaisen fosforivedyn ohella nestemäistä fosforivetyä ja kaasumaista vetyä.

Yksi yllä luetelluista fosfideista lisätään dekantterilasiin laimealla HCl:lla (sp. paino 1,12) tai laimealla H2S04:lla. Havaitaan vetyfosfidin kehittymistä, joka syttyy spontaanisti dekantterilasissa olevan liuoksen päällä.

Kokea. Puhtaan fosforivedyn PH 3 saaminen fosfori- ja hypofosforihappojen hajoamisen aikana. Kuumennettaessa tapahtuu seuraavat reaktiot:

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

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

Väkeviä happoliuoksia kuumennetaan pienissä lasipulloissa. Kehittyneet kaasumaiset tuotteet lähetetään putken kautta veden kanssa kiteyttimeen.

Kokea. Puhtaan kaasumaisen vetyfosfidin valmistaminen käyttämällä laimeaa kaliumhydroksidiliuosta fosfoniumjodidiin. Reaktioyhtälö:

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

Vetyfosfidin saamiseksi lisätään KOH-liuos tiputussuppilosta Wurtz-pulloon, jossa on pieniä lasiputkia ja kuiva pH 4 I.

FOSFONIUMJODIDEN TUOTANTO JA OMINAISUUDET

Liuota hiilidisulfidiin 50 G valkoista fosforia. Lisää vähitellen 65 G jodi. Sen jälkeen kun hiilidisulfidi on poistettu haihduttamalla, jäljelle jää fosforijodidi P 2 I 4 -kiteitä; ne asetetaan Wurtz-pulloon, jossa on leveä sivuputki. Wurtz-kolvin läpi johdetaan heikko CO 2 -virta, jonka jälkeen tiputussuppilosta kaadetaan vettä.

Tämän seurauksena Wurtz-pulloon muodostuu fosforihappoa, pieni määrä vapaata jodivetyä ja fosfoniumjodidia. Kuumennettaessa 80°:een jälkimmäinen sublimoituu ja voidaan kerätä leveään putkeen, jota jäähdytetään ulkopuolelta. Syntynyt fosfoniumjodidi on väritön kiteinen aine, joka hajoaa veden mukana.

Olemme jo kohdanneet fosfoniumjodidin muodostumisen jodidin tuotantokokeissa.

KAASUMAISEN FOSFORIVEDYN OMINAISUUDET

Normaaleissa olosuhteissa kaasumainen vetyfosfidi on väritön, erittäin myrkyllinen kaasu paha haju mätä kala (tai valkosipuli). Se liukenee hyvin veteen (normaaleissa olosuhteissa 5 l vesi liukenee 1 l pH 3), mutta ei ole kemiallisesti vuorovaikutuksessa sen kanssa. Se liukenee huonosti alkoholiin ja eetteriin. Jäähtyessään se sakeutuu nesteeksi, joka kiehuu -87,4°:ssa ja jähmettyy kiteiseksi massaksi -132,5°:ssa. Vetyfosfidin kriittinen lämpötila 52,8°, kriittinen paine 64 atm.

Fosforivety on erittäin vahva pelkistävä aine; syttyy ilmassa 150°:ssa ja palaa keltaisella liekillä muodostaen fosforihappoanhydridiä seuraavan yhtälön mukaisesti:

2РН 3 + 4O 2 = Р 2 O 5 + 3Н 2 O

Kaasumaisen vetyfosfidin polttamista on jo käsitelty sen tuotantokokeissa.

Kokea. Hopea- ja kuparisuolojen vesiliuosten talteenotto kaasumaisella vetyfosforilla. Reaktioyhtälöt:

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

3CuS04 + PH3 + 3H20 \u003d 3H2SO4 + H3PO3 + 3Cu.

Koe suoritetaan koeputkissa. Reaktion seurauksena hopeaa ja kuparia ei vapaudu, vaan muodostuu myös vastaavia fosfideja, esimerkiksi:

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

Kuparisuolat (CuSO 4 ja Cu 2 Cl 2) imevät itseensä kaasumaista vetyfosfidia, ja tätä käytetään fosfidivedyn ja vedyn kaasumaisen seoksen erottamiseen - se johdetaan kuparisuolojen pesuastioiden läpi.

Kaasumainen vetyfosfori pelkistää myös typpi-, rikki- ja rikkihappoja, kultasuoloja ja muita yhdisteitä.

Kaasumaisen vetyfosfidin vuorovaikutusta kloorin kanssa on jo käsitelty kloorin ominaisuuksia tutkivien kokeiden kuvauksessa.

Kaasumainen vetyfosfidi yhdistyy suoraan halogenidivetyhappojen kanssa muodostaen fosfoniumsuoloja (fosfoniumjodidin saaminen on kuvattu edellä). Samat tilavuudet vetyjodidia ja vetyfosfidia yhdistyvät muodostaen värittömiä kuutiokiteitä fosfoniumjodidia.

KALSIUMFOSPIDIA

Kokea. Kalsiumfosfidin valmistus ja ominaisuudet. Kalsiumfosfidia saadaan pienestä kalsium- ja punafosforilastuista vedon alla. Valkoista fosforia ei käytetä tähän tarkoitukseen, koska reaktio sen kanssa etenee liian kiivaasti.

Laite on lasiputki, jonka pituus on 10-12 cm ja halkaisija 0,5 cm kiinnitetty toisesta päästä jalustan kiinnittimeen vaakatasossa. Seos 1 asetetaan putken keskelle G pieniä kalsiumia ja 1 G kuivaa punaista fosforia. Kun putkea kuumennetaan, syntyy molempien aineiden raju yhdistelmä, jolloin muodostuu Ca 3 P 2 - vaaleanruskea kiinteä aine. Jäähdytyksen jälkeen putki rikotaan survin suuressa huhmareessa. Kalsiumfosfidi otetaan laastista lastalla, pinseteillä tai metallipihdeillä ja laitetaan kuivaan purkkiin säilytystä varten. Purkki suljetaan tiiviisti ja täytetään parafiinilla, jotta estetään kalsiumfosfidin hajoaminen ilmakehän kosteuden vaikutuksesta.

Myös kaikki kalsiumfosfidilla kontaminoituneet putken palaset poistetaan huolellisesti, koska jälkimmäisen hajoamisen aikana muodostuu myrkyllisiä tuotteita.

Kalsiumfosfidin vuorovaikutusta veden ja laimennettujen happojen kanssa tarkasteltiin kaasumaisen vetyfosfidin tuotantokokeissa.

NESTEMÄINEN FOSFORIVETY R 2 H 4 (DIFOSFIINI)

Yleensä difosfiinia muodostuu sivutuotteena fosfiinin valmistuksen aikana, erityisesti kun vesi hajottaa fosfideja. Mutta fosfiinin ja difosfiinin kiehumis- ja sulamispisteiden välisen suuren eron vuoksi ne voidaan helposti erottaa johtamalla kaasuseos 0°:seen jäähdytetyn putken läpi.

Difosfiinin saanti suoritetaan pimeässä huoneessa, koska se hajoaa valon vaikutuksesta.

Kokea. Difosfiinin valmistus ja ominaisuudet. Laite on koottu kuvan 1 mukaisesti. Kolmikaulainen pullo on liitetty toiselta puolelta pitkään poistoputkeen, joka kulkee jään ja ruokasuolan jäähdytysseoksen läpi, ja toiselta puolelta turvaputkeen, jonka pää on laskettava vesiastiaan. Kolmikaulainen pullo täytetään 2/8 tilavuudestaan ​​vedellä ja asetetaan vesihauteeseen, jonka avulla pullon veden lämpötila pidetään noin 50 °:ssa. Leveä suora putki työnnetään kolmikaulaisen pullon keskimmäiseen kaulaan, jonka yläpää on suljettu kumitulpalla.

Ennen kokeen aloittamista turvaputki liitetään CO 2 -lähteeseen ilman pakottamiseksi ulos instrumentista. Tämä tehdään räjähdyksen estämiseksi, joka voi tapahtua kokeen aikana, jos pullossa on ilmaa.

Kun ilma on poistettu laitteesta, poistoputken vapaa pää suljetaan kumitulpalla, CO 2 -lähde irrotetaan ja turvaputken pää lasketaan astiaan, jossa on vettä.

Muutama pala kalsiumfosfidia syötetään kolviin keskiputken kautta ja putki suljetaan kumitulpalla.

Kalsiumfosfidin hajoamisen aikana muodostuva fosforivety syrjäyttää pullosta turvaputken kautta hiilidioksidia.

Kun olet poistanut hiilidioksidin pullosta, poista korkki poistoputkesta. Nyt nestemäisen vetyfosfidin höyryt mukanaan tuoman vesihöyryn kanssa syöksyvät poistoputkeen ja tiivistyvät siihen osaan, joka on upotettu jäähdytysseokseen. Kun tämä osa putkesta on tukkeutunut kondensoituneilla fosfidi- ja vesihöyryillä, kaasut syöksyvät jälleen turvaputkeen.

Jäätynyttä difosfiinia sisältävän poistoputken vapaa pää suljetaan kaasupolttimella, sitten putki irrotetaan laitteesta ja toinen pää suljetaan.

Difosfiini on normaaleissa olosuhteissa väritön, veteen sekoittumaton neste, joka kiehuu 51,7 °C:ssa ja jähmettyy -99 °C:ssa. Tämä neste syttyy itsestään ja palaa erittäin kirkkaalla liekillä, joten se varastoidaan ilman ilman poissaoloon.

Difosfiini taittaa voimakkaasti valoa eikä kastele lasiseiniä.

Difosfiini hajoaa sumutetun kiintoaineen, tärpätin, lämmön (30°), kevyen ja väkevän HCl:n vaikutuksesta fosfiiniksi ja fosforiksi seuraavan yhtälön mukaisesti:

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

Fosfori imee osan fosfiinista muodostaen yhdisteen, jota kutsutaan kiinteäksi vetyfosforiksi.

Hyödyntämällä sitä tosiasiaa, että difosfiini hajoaa väkevän HCl:n läsnä ollessa, on mahdollista saada kaasumaista spontaanisti syttymätöntä vetyfosfidia. Tätä varten kaasumaisen vetyfosfidin seos nestemäisen vetyfosfidin höyryjen kanssa johdetaan pesupullon läpi, jossa on väkevää HCl:ää. Tässä tapauksessa pesupulloon jää kiinteää vetyfosforia - vaaleankeltaista ainetta, joka hajoaa valon vaikutuksesta vedyksi ja punaiseksi fosforiksi.

Kokea. Puhtaan, itsestään syttymättömän fosforivedyn saaminen. Laite on koottu kuvan mukaisesti. Ensimmäinen kolmikaulakolvi täytetään 2/3 laimealla HCl:lla, toinen täytetään väkevällä HCl:lla ja vesi kaadetaan kiteyttimeen. Laite kootaan ja siitä poistetaan ilmaa hiilidioksidin avulla, joka tulee ensimmäiseen kolmikaulaiseen pulloon. Kun olet poistanut ilman, sulje kumiputken puristin I.

Sen jälkeen kun kalsiumfosfidia on lisätty keskiputken kautta ensimmäiseen kolmikaulaiseen pulloon, muodostuu fosfiinin ja difosfiinin seos.

Difosfiini hajoaa väkevöidyn HCl:n läpi ja puhdas kaasumainen vetyfosfori tulee kiteyttimeen veden kanssa, joka kerätään eri astioihin veden syrjäytysmenetelmän mukaisesti.

FOSFORIN HAPPIYHDISTEET

Kokea. Fosforianhydridin (fosforitrioksidin) saaminen ja ominaisuudet. Fosforianhydridi saadaan johtamalla kuivaa ilmaa kuumennetun punaisen fosforin läpi. Laitteena toimii kolme toisiinsa hiottua lasiputkea. Ensimmäinen putki, joka on kiinnitetty vaakasuoraan jalustan puristimeen, lämmittää punaista fosforia. Toiseen putkeen, joka on myös kiinnitetty vaakasuoraan asentoon ja joka on lämmitetty noin 50 °:seen, asetetaan lasivillapuikko vangitsemaan ensimmäisestä putkesta tuleva fosfori ja fosforianhydridi. Kolmas putki on kaareva, sen pää on laskettu melkein ulkopuolelta jäähdytetyn pienen pullon pohjalle, jossa fosforianhydridi kondensoituu.

Fosforihappoanhydridi - valkoinen, kiteinen, hyvin vahamainen myrkyllinen aine sulamispiste 23,8° ja kiehuva 173,1°. (Keehumispiste voidaan asettaa kuumentamalla fosforianhydridiä typen alla.)

Fosforianhydridillä on pelkistäviä ominaisuuksia. Kuumennettuna 70 °C:seen se syttyy ja palaa, muuttuen fosforihappoanhydridiksi yhtälön mukaisesti:

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

Vähitellen tämä hapettuminen, johon liittyy luminesenssi, alkaa edetä jopa tavallisissa lämpötiloissa.

Fosforihappoanhydridi muodostaa dimerisoituneita P4010-molekyylejä.

Fosforianhydridi hajoaa kuumennettaessa yli 210 °C:een tai valon vaikutuksesta:

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

Fosforianhydridi yhdistyy kylmään veteen hyvin hitaasti muodostaen fosforihappoa H3PO3. Se reagoi kiivaasti kuuman veden kanssa muodostaen fosfiinia ja fosforihappoa yhtälön mukaisesti:

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

Kokea. Fosforihappoanhydridin P 2 O 5 (fosforipentoksidin) valmistus ja ominaisuudet. Fosforianhydridin saamiseksi polttamalla fosforia käytä kuvassa 1 esitettyä laitetta.

Pullon kaulaan työnnetään leveä suora lasiputki kumitulpalla, jonka päähän sidotaan langalla pieni posliiniupokas. Putki syöttää fosforia upokkaaseen ja sytyttää sen kuumennetulla langalla. Toisen sivuputken kautta ilma pääsee pulloon, joka puhdistamista varten kulkee ensin pesupullojen läpi, joissa on väkeviä NaOH- ja H 2 SO 4 -liuoksia. Happipuutteinen ilma poistuu pullosta toisen putken kautta kuljettaen mukanaan fosforihappoanhydridiä, joka kondensoituu kuivaan ja kylmään pulloon. Jälkimmäinen on kytketty vesisuihkupumppuun vedellä sisältävän pesupullon kautta.

Kokeen suorittamiseksi käynnistetään vesisuihkupumppu, upokkaaseen laitetaan fosforipalat ja sytytetään tuleen. Fosforin sytytyksen jälkeen kuumennettu lanka poistetaan ja leveän lasiputken yläpää suljetaan kumitulpalla.

Kaikki laitteen letkut ja pistokkeet on liitettävä tiiviisti.

Fosfori palaa yhtälön mukaan:

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

Syntynyt fosforihappoanhydridi tiivistyy kylmässä pullossa lunta muistuttavien hiutaleiden muodossa.

Fosforihappoanhydridin valmistusta on jo käsitelty hapen ja fosforin ominaisuuksien tutkimuksessa.

Fosforihappoanhydridi puhdistetaan fosforin alempien oksidien epäpuhtauksista sublimoimalla happivirrassa sienimäisen platinan läsnä ollessa. Säilytä fosforihappoanhydridiä kuivissa, tiiviisti suljetuissa ja parafiinilla täytettyissä purkeissa.

Fosforihappoanhydridi näyttää valkoiselta kiteiseltä lumen kaltaiselta aineelta, mutta se voi olla amorfista ja lasimaista.

Fosforihappoanhydridimolekyyliin kiinnittyneiden vesimolekyylien lukumäärästä riippuen muodostuu meta-, pyro- ja ortofosforihappoja:

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

Fosforihappoanhydridi on tehokkain kaasujen kuivausaine, joten se täytetään kuivauspylväillä ja -torneilla levittäen sitä asbestille tai lasivillalle. Joissakin tapauksissa se voi ottaa pois veden alkuaineita muista yhdisteistä, joten sitä käytetään typpi-, rikkihappoanhydridin ja muiden yhdisteiden valmistukseen. Ilmassa kosteutta houkutteleva fosforihappoanhydridi leviää nopeasti (se tulee varastoida ilman kosteutta).

Kun fosforihappoanhydridi joutuu kosketuksiin veden kanssa, tapahtuu voimakas hydraatioreaktio, johon liittyy voimakas viheltävä ääni. Unelma iso määrä kylmää vettä, se antaa metafosforia, ja suurella määrällä lämmintä vettä muodostaa ortofosforihappoa.

250°:een kuumennettu fosforihappoanhydridi sublimoituu ja laskeutuu astian kylmille seinämille monokliinisten kiteiden muodossa. Kuumennettaessa suljetussa laitteessa 440°:een se polymeroituu ja siirtyy jauhemuotoon, ja 600°:ssa se saa lasimaisen muodon. Höyryn kondensaation seurauksena muodostuu kiteinen muoto. Fosforihappoanhydridi sulaa 563°:ssa.

Kokea. Metafosforihapon HPO 3 saaminen ja ominaisuudet. Lisää pieneen lasiin, joka sisältää 50 ml vettä, 1-2 ruokalusikallista fosforihappoanhydridiä. Vesi samenee metafosforihapon muodostumisen vuoksi. Liuos muuttuu vaaleaksi, jos sen annetaan seistä, ravistellaan tai lämmetä hieman.

Kun liuos haihdutetaan, metafosforihappoa vapautuu läpinäkyvänä, jäämäisenä, värittömänä lasimaisena massana.

Säilytä metafosforihappoa parafiinitulpalla suljetuissa purkeissa; ilman läsnäollessa se peittyy valkoisella pinnoitteella, joka voidaan poistaa pesemällä.

Yksiemäksinen metafosforihappo viittaa keskivahvaisiin happoihin. Se liukenee veteen. Ylimääräisellä vedellä se muuttuu pyro- ja ortofosforihapoiksi.

Metafosforihappo- tai mstafosfaattiliuos, johon on lisätty etikkahappoa, koagulaattialbumiinia. Voit suorittaa koeputkessa kokeen, joka näyttää munanvalkuaisen hyytymisen.

Kokea. Ortofosforihapon saanti ja ominaisuudet. Puhtaan ortofosforihapon valmistamisesta fosforia hapettamalla typpihappo mainittiin typpihapon ominaisuuksia koskevassa tutkimuksessa.

Ortofosforihappoa voidaan saada myös kuumentamalla tai pitkäaikaisesti varastoimalla metafosforihappoa, kuumentamalla fosforihappoa, vaikuttamalla vesi fosforipentakloridiin, fosforioksikloridiin tai fosforihappoanhydridiin ja väkevän rikkihapon vaikutuksella kalsiumortofosfaattiin.

Ortofosforihappoa muodostuu rikkihapon vaikutuksesta luutuhkaan:

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

Posliinikupissa 4-5 minuuttia, kuumenna 5 G luutuhka, 5 ml vesi ja 5 ml väkevä H2S04 (sp. paino 1,84). Tämän jälkeen kupin sisältö siirretään dekantterilasiin ja laimennetaan jäähdytyksen jälkeen yhtä suurella määrällä kylmää vettä.

Kun kalsiumsulfaattisakka on suodatettu ja kirkas liuos haihdutettu (kuumentamalla 150 °C:seen), se sakeutuu ja saa paksun siirapin konsistenssin.

Jos osa suodatetusta liuoksesta neutraloidaan lakmuksen läsnäollessa ammoniakilla (lisäämällä sitä pieni ylimäärä) ja sitten lisätään hopeanitraattia, saostuu hopeaortofosfaatti Ag 3 PO 4 keltainen sakka.

Ortofosforihappo on värittömiä, läpinäkyviä ja kiinteitä rombisia kiteitä, jotka hajoavat ilmassa. Se on keskivahva kolmiemäksinen happo. Se liukenee erittäin helposti veteen vapauttaen pienen määrän lämpöä. Se tulee myyntiin 40-95-prosenttisena vesiliuoksena.

Kun yksi, kaksi tai kolme vety-ionia korvataan metalleilla, fosforihappo muodostaa kolme sarjaa suoloja (NaH 2 PO 4 - primäärinen natriumfosfaatti, Na 2 HPO 4 - sekundaarinen - natriumfosfaatti ja Na 3 PO 4 - tertiäärinen natriumfosfaatti).

Heikompi mutta vähemmän haihtuva fosforihappo voi syrjäyttää typpi- ja rikkihapot yhdisteistään.

Kun ortofosforihappo kuumennetaan 215°:een, saadaan pyrofosforihappoa lasimaisen massan muodossa. Reaktio etenee yhtälön mukaisesti:

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

ja kun pyrofosforihappo kuumennetaan yli 300 °:een, se muuttuu metafosforihapoksi:

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

Kokea. Fosforihapon valmistus ja ominaisuudet. Fosforihapon valmistusta fosforitribromidin, -trijodidin ja -trikloridin hydrolyysillä on kuvattu bromivedyn ja jodidin valmistuskokeissa, ja sitä käsitellään edelleen fosforitrikloridin ominaisuuksia koskevissa kokeissa.

Fosforihappo on keskivahva kaksiemäksinen happo; se muodostaa kaksi suolasarjaa, esimerkiksi NaH 2 PO 3 - hapan natriumfosfiitti ja Na 2 HPO 3 - keskimääräinen natriumfosfiitti.

Vapaassa tilassa H 3 PO 3 on väritön kide, joka leviää ilmassa ja liukenee helposti veteen.

Kuumennettaessa fosforihappo hajoaa ortofosforihapoksi ja fosfiiniksi seuraavan yhtälön mukaisesti:

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

Fosforihappo on vahva pelkistävä aine; kuumennettaessa se pelkistää elohopeakloridiliuoksen kloridiksi ja jopa metalliseksi elohopeaksi, ja metallihopea eristetään hopeanitraattiliuoksesta:

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,

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

Kokea. Hypofosforihapon H 3 PO 2 pelkistävä luonne. Fosforihappo ja sen suolat (hypofosfiitit) pelkistävät kuparin, hopean, elohopean, kullan ja vismutin suolat vastaaviksi metalleiksi. Jos esimerkiksi kuparisulfaatti- tai hopeanitraattiliuokseen lisätään hypofosforihappoliuosta, vapautuu metallista kuparia, metallista hopeaa ja muodostuu ortofosforihappoa yhtälöiden mukaisesti:

H3PO2 + 2CuSO 4 + 2H 2O \u003d 2Cu + H3PO4 + 2H2SO4,

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

Fosforihappo pelkistää bromin ja jodin vesiliuoksissa bromidiksi ja jodidiksi seuraavien yhtälöiden mukaisesti:

H 3PO 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.

Hypofosfiittien valmistusta kuumentamalla valkoista fosforia vahvojen emästen kanssa on kuvattu vetyfosfidin valmistuskokeessa.

Kun bariumhypofosfiittia käsitellään rikkihapolla, vaihtoreaktion tuloksena saadaan hypofosforihappoa.

Kaikki Punainen fosfori

FOSFORI(Kreikasta fosfori - luminiferous; lat. Fosfori) - yksi maankuoren yleisimmistä elementeistä, joka sijaitsee 3. kaudella, pääalaryhmän 5. ryhmässä. Sen pitoisuus on 0,08-0,09 % sen massasta. Meriveden pitoisuus on 0,07 mg/l. Sitä ei löydy vapaassa tilassa sen korkean kemiallisen aktiivisuuden vuoksi. Se muodostaa noin 190 mineraalia, joista tärkeimmät ovat apatiitti Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), fosforiitti Ca3(PO4)2 ja muut. Fosforia löytyy vihreiden kasvien kaikista osista ja vielä enemmän hedelmistä ja siemenistä. Eläinkudoksissa, on osa proteiineja ja muita tärkeitä orgaanisia yhdisteitä (ATP, DNA), on osa elämää.

Tarina

Fosfori hampurilainen alkemisti Hennig Brand löysi sen vuonna 1669. Kuten muut alkemistit, Brand yritti löytää viisasten kiven, mutta sai valovoimaisen aineen. Brand keskittyi kokeisiin ihmisen virtsalla, koska hän uskoi, että se kullanvärisenä voi sisältää kultaa tai jotain kaivostoiminnalle tarpeellista. Aluksi hänen menetelmänsä koostui siitä, että virtsaa asetettiin ensin useita päiviä, kunnes se katosi. paha haju ja keitettiin sitten tahmeaan tilaan. Kuumentamalla tämän tahnan korkeisiin lämpötiloihin ja saattamalla sen kuplien ulkonäköön hän toivoi, että ne sisältävät kultaa tiivistyessään. Useiden tuntien intensiivisen kiehumisen jälkeen saatiin valkoisen vahan kaltaisen aineen rakeita, jotka paloivat erittäin kirkkaasti ja lisäksi välkkyivät pimeässä. Tuotemerkki nimesi tämän aineen phosphorus mirabilis (lat. "ihmeellinen valon kantaja"). Brandin löytö fosforista oli ensimmäinen uuden alkuaineen löytö antiikin jälkeen.

Hieman myöhemmin fosforin hankki toinen saksalainen kemisti Johann Kunkel.

Brandista ja Kunkelista riippumatta fosforin hankki R. Boyle, joka kuvaili sitä artikkelissa "Menetelmä fosforin valmistamiseksi ihmisen virtsasta", päivätty 14. lokakuuta 1680 ja julkaistu vuonna 1693.

Andreas Marggraf julkaisi vuonna 1743 parannetun menetelmän fosforin saamiseksi.

On todisteita siitä, että arabialkemistit pystyivät hankkimaan fosforia 1100-luvulla.

Lavoisier todisti sen, että fosfori on yksinkertainen aine.

Nimen alkuperä

Henning Brand sai vuonna 1669 kuumentamalla valkoisen hiekan ja haihdutetun virtsan seosta pimeässä hehkuvan aineen, jota kutsuttiin ensin "kylmäksi tuleksi". Toissijainen nimi "fosfori" tulee Kreikan sanat"φῶς" - kevyt ja "φέρω" - kannan. SISÄÄN antiikin kreikkalainen mytologia Nimeä Phosphorus (tai Eosphorus, muu kreikkalainen Φωσφόρος) käytti Aamutähden vartija.

Fosforin saaminen

Fosfori saatu apatiitista tai fosforiitista vuorovaikutuksen seurauksena koksin ja piidioksidin kanssa 1600 °C:n lämpötilassa:

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

Tuloksena oleva valkoinen fosforihöyry tiivistyy vastaanottimessa veden alla. Fosforiittien sijaan voidaan pelkistää muita yhdisteitä, esimerkiksi metafosforihappoa:

4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO

Fyysiset ominaisuudet

Perus fosfori normaaleissa olosuhteissa se edustaa useita stabiileja allotrooppisia modifikaatioita; Fosforin allotropian ongelma on monimutkainen, eikä sitä ole täysin ratkaistu. Yleensä yksinkertaisesta aineesta erotetaan neljä muunnelmaa - valkoinen, punainen, musta ja metallinen fosfori. Joskus niitä kutsutaan myös tärkeimmiksi allotrooppisiksi modifikaatioiksi, mikä tarkoittaa, että kaikki muut ovat erilaisia ​​näistä neljästä. Normaaleissa olosuhteissa fosforissa on vain kolme allotrooppista modifikaatiota, ja erittäin korkeissa paineissa on myös metallimuoto. Kaikki muutokset eroavat väristä, tiheydestä ja muista fyysiset ominaisuudet; on havaittavissa havaittavissa oleva taipumus jyrkkään kemiallisen aktiivisuuden vähenemiseen siirtymisen aikana valkoisesta fosforiin ja metallisten ominaisuuksien lisääntymiseen.

Punainen fosfori

Punainen fosfori, jota kutsutaan myös violetiksi fosforiksi, on alkuainefosforin termodynaamisesti vakaampi muunnos. Itävaltalainen kemisti A. Schrötter sai sen ensimmäisen kerran Ruotsissa vuonna 1847 kuumentamalla valkoista fosforia 500 °C:ssa ilmakehässä. hiilimonoksidi(CO) suljetussa lasiampullissa.

Punaisen fosforin kaava on Pn ja se on monimutkaisen rakenteen omaava polymeeri. Valmistusmenetelmästä ja punaisen fosforin murskausasteesta riippuen siinä on sävyjä purppuranpunaisesta violettiin, ja valetussa tilassa sillä on tumman violetti metallinen kiilto kuparisella sävyllä. Punaisen fosforin kemiallinen aktiivisuus on paljon alhaisempi kuin valkoisen; sillä on poikkeuksellisen alhainen liukoisuus. Punaista fosforia on mahdollista liuottaa vain tiettyihin sulaisiin metalleihin (lyijy ja vismutti), jota joskus käytetään suurten kiteiden saamiseksi siitä. Joten esimerkiksi saksalainen fysikaalinen kemisti I. V. Gittorf sai vuonna 1865 ensimmäistä kertaa täydellisesti rakennettuja, mutta pieniä kiteitä (Gittorfin fosfori). Punainen fosfori ei syty itsestään itsestään ilmassa 240-250 °C:n lämpötilaan asti (vaihdettuna valkoinen univormu sublimoinnin aikana), mutta syttyy itsestään kitkan tai iskun vaikutuksesta, siitä puuttuu täysin kemiluminesenssin ilmiö. Liukenematon veteen, samoin kuin bentseeniin, hiilidisulfidiin ja muihin, liukenee fosforitribromidiin. Sublimaatiolämpötilassa punainen fosfori muuttuu höyryksi, jonka jäähtyessä muodostuu pääasiassa valkoista fosforia.

Virulenssi Punainen fosfori tuhansia kertoja vähemmän kuin valkoinen, joten sitä käytetään paljon laajemmin, esimerkiksi tulitikkujen valmistuksessa (laatikoiden ritiläpinta on päällystetty punaiseen fosforiin perustuvalla koostumuksella)

Sävellys "TERKI"

Punainen fosfori	30,8 %
Tririkki-antimoni	41,8 %
Iron Minium	12,8 %
Liitu	2,6 %
Whitewash sinkki	1,5 %
Lasijauhettu	3,8 %
Liima Bone	6,7 %

Punaisen fosforin tiheys on myös korkeampi, ja se on valutettuna 2400 kg/m³. Ilmassa varastoituna punainen fosfori hapettuu vähitellen kosteuden läsnä ollessa muodostaen hygroskooppisen oksidin, imee vettä ja kosteutuu ("kastuu"), muodostaen viskoosia fosforihappoa; Siksi se säilytetään ilmatiiviissä säiliössä. Kun "liotetaan" - pestään vedellä fosforihappojäännöksistä, kuivataan ja käytetään aiottuun tarkoitukseen.

Kemialliset ominaisuudet

Fosforin kemiallinen aktiivisuus on paljon suurempi kuin typen. Fosforin kemialliset ominaisuudet määräytyvät suurelta osin sen allotrooppisen muunnelman perusteella. Valkoinen fosfori on erittäin aktiivinen; siirtyessään punaiseen ja mustaan ​​fosforiin kemiallinen aktiivisuus laskee jyrkästi. Valkoinen fosfori hohtaa pimeässä ilmassa, hehku johtuu fosforihöyryn hapettumisesta alemmiksi oksideiksi. Nestemäisessä ja liuenneessa tilassa sekä höyryissä 800 °C asti fosfori koostuu P4-molekyyleistä. Kuumennettaessa yli 800 °C:een molekyylit dissosioituvat: Р4 = 2Р2. Yli 2000 °C:n lämpötiloissa molekyylit hajoavat atomeiksi.

Vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden kanssa

Fosfori hapettuu helposti hapen vaikutuksesta:

4P + 5O2 → 2P2O5 (ylimäärällä happea)

4P + 3O2 → 2P2O3 (hidas hapettuminen tai hapenpuute)

Vuorovaikuttaa monien yksinkertaisten aineiden kanssa - halogeenit, rikki, jotkut metallit, osoittaen hapettavia ja pelkistäviä ominaisuuksia:

metallien kanssa - hapettava aine, muodostaa fosfideja:

2P + 3Ca → Ca3P2, 2P + 3Mg → Mg3P2

fosfidit hajoavat veden ja happojen vaikutuksesta muodostaen fosfiinia ei-metallien kanssa - pelkistävä aine:

2P + 3S → P2S3, 2P + 3Cl2 → 2PCl3. Ei vuorovaikutuksessa vedyn kanssa.

Vuorovaikutus veden kanssa

Vuorovaikutuksessa veden kanssa, samalla kun epäsuhta:

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

Vuorovaikutus alkalien kanssa

Alkaliliuoksissa epäsuhtaisuutta esiintyy suuremmassa määrin:

4P + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3KH2PO2

Korjaavat ominaisuudet

Vahvat hapettimet muuttavat fosforin fosforihapoksi:

3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

Hapetusreaktio tapahtuu myös tulitikkuja sytytessä; Berthollet-suola toimii hapettavana aineena:

6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

Sovellus

Fosfori on tärkein biogeeninen alkuaine ja samalla sitä käytetään laajalti teollisuudessa. Punaista fosforia käytetään tulitikkujen valmistuksessa. Se yhdessä hienoksi jauhetun lasin ja liiman kanssa levitetään laatikon sivupinnalle. Kun hierotaan tulitikkupäätä, joka sisältää kaliumkloraattia ja rikkiä, syttyminen tapahtuu.

Alkuainefosforin toksikologia

punaista fosforia käytännössä myrkytön. Keuhkoihin joutunut punaisen fosforin pöly aiheuttaa kroonista keuhkokuumetta.

Valkoinen fosfori erittäin myrkyllinen, liukenee lipideihin. Valkoisen fosforin tappava annos on 50-150 mg. Iholle joutuessaan valkoinen fosfori aiheuttaa vakavia palovammoja.

Akuutti fosforimyrkytys ilmenee polttona suussa ja mahassa, päänsärkynä, heikkoutena ja oksentamisena. 2-3 päivän kuluttua kehittyy keltaisuus. Kroonisille muodoille on ominaista kalsiumin aineenvaihdunnan rikkominen, sydän- ja verisuoni- ja hermostojärjestelmän vauriot. Ensiapua varten akuutti myrkytys- mahahuuhtelu, laksatiivit, puhdistavat peräruiskeet, suonensisäiset glukoosiliuokset. Ihon palovammojen sattuessa käsittele vahingoittuneet alueet kuparisulfaatti- tai soodaliuoksilla. Fosforihöyryn MPC ilmassa teollisuustilat- 0,03 mg/m³, tilapäinen sallittu pitoisuus in ilmakehän ilmaa- 0,0005 mg/m³, MPC tuumaa juomavesi- 0,0001 mg/dm³.

MÄÄRITELMÄ

Fosfori muodostaa useita allotrooppisia muutoksia: valkoista, punaista ja mustaa fosforia.

Valkoinen, punainen ja musta fosfori

Valkoinen fosfori on yksi allotrooppisista modifikaatioista kemiallinen alkuaine fosfori (kuva 1). Se koostuu P4-molekyyleistä. Metastabiili, huoneenlämmössä pehmeä kuin vaha (veitsellä leikattu), kylmässä - hauras. Sulaa ja kiehuu hajoamatta, haihtuu hieman kuumennettaessa, tislattu vesihöyryn kanssa. Hapeutuu hitaasti ilmassa (ketjureaktio, johon osallistuu radikaaleja, kemiluminesenssi), syttyy alhaisella lämmityksellä hapen läsnä ollessa. Se liukenee hyvin hiilidisulfidiin, ammoniakkiin, rikkioksidiin (IV), huonosti - hiilitetrakloridiin. Se ei liukene veteen, se säilyy hyvin vesikerroksen alla.

Riisi. 1. Valkoinen fosfori. Ulkomuoto.

Punainen fosfori on termodynaamisesti stabiilin alkuainefosforin allotrooppinen muunnos. Normaaleissa olosuhteissa se on eri sävyistä jauhetta (purppuranpunaisesta violettiin) (kuva 2). Väri määräytyy valmistusmenetelmän ja aineen murskausasteen mukaan. Siinä on metallinen kiilto. Kuumennettaessa se sublimoituu. Hapeutuu ilmassa. Liukenematon veteen ja hiilidisulfidiin. Punaisen fosforin kemiallinen aktiivisuus on paljon pienempi kuin valkoisen ja mustan. Se liukenee lyijysulatteeseen, josta violetti fosfori (Gittorfin fosfori) kiteytyy.Kun punaista fosforihöyryä jäähdytetään, saadaan valkoista fosforia.

Riisi. 2. Punainen fosfori. Ulkomuoto.

Musta fosfori muodostuu valkoisesta kuumentamalla sitä alla korkeapaine 200-220 o C. Näyttää grafiitilta, rasvaiselta kosketettaessa. Tiheys - 2,7 g / cm3. Puolijohde.

Fosforin kemiallinen kaava

Valkoisen fosforin kemiallinen kaava on P4. Se osoittaa, että tämän aineen molekyyli sisältää neljä fosforiatomia (Ar = 31 amu). Kemiallisen kaavan mukaan voit laskea molekyylipaino valkoinen fosfori:

Mr(P 4) = 2 × Ar (P) = 4 × 31 = 124.

Punaisen fosforin kaava on P n ja se on monimutkaisen rakenteen omaava polymeeri.

Fosforin rakenteellinen (graafinen) kaava

Fosforin rakenteellinen (graafinen) kaava on visuaalisempi. Se näyttää kuinka atomit ovat yhteydessä toisiinsa molekyylin sisällä.

Valkoisen fosforin rakennekaava on:

Punaisen fosforipolymeerin rakennekaava on:

Elektroninen kaava

Alla on esitetty elektroninen kaava, joka näyttää elektronien jakautumisen atomissa energian alatasoilla:

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

Se osoittaa myös, että fosfori kuuluu p-perheen alkuaineisiin, samoin kuin valenssielektronien lukumäärä - ulkoisessa energiatasossa on 5 elektronia (3s 2 3p 3).

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Harjoittele	Määritä suolan, jonka moolimassa on alle 300, molekyylikaava, jossa typen, vedyn, kromin ja hapen massaosuudet ovat 11,11 %; 3,17 %; 41,27 % ja 44,44 %.
Ratkaisu	Alkuaineen X massaosuus HX-koostumuksen molekyylissä lasketaan seuraavalla kaavalla: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 %. Merkitään molekyylin typpiatomien lukumäärä "x", vetyatomien lukumäärä "y", kromiatomien lukumäärä "z" ja happiatomien lukumäärä "k". Etsitään raudan ja hapen alkuaineiden vastaavat suhteelliset atomimassat (D.I. Mendelejevin jaksollisesta taulukosta otetut suhteelliset atomimassat pyöristetään kokonaislukuihin). Ar(N) = 14; Ar(H) = 1; Ar(Cr) = 52; Ar(O) = 16. Jaamme alkuaineiden prosenttiosuuden vastaavilla suhteellisilla atomimassoilla. Siten löydämme suhteen yhdisteen molekyylin atomien lukumäärän välillä: 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. Keinot yksinkertaisin kaava typen, vedyn, kromin ja hapen yhdisteet ovat muodossa N 2 H 8 Cr 2 O 7 tai (NH 4) 2 Cr 2 O 7. Se on ammoniumdikromaattia.
Vastaus	(NH 4) 2 Cr 2 O 7

ESIMERKKI 2

Harjoittele	Happipitoisen palamisen seurauksena orgaaninen yhdiste Ylimääräiseen ilmaan kerätään 1,584 g hiilidioksidia ja 0,972 ml vettä. Tämän yhdisteen höyryntiheys ilmassa on 1,5865. Tuo esille kemiallinen kaava yhdiste, jos se sisältää kaksi samannimistä radikaalia.
Ratkaisu	Tehdään kaavio orgaanisen yhdisteen palamisreaktiosta, joka merkitsee hiili-, vety- ja happiatomien lukumäärää "x", "y" ja "z": C x H y Oz + O z → CO 2 + H 2 O. Määritämme tämän aineen muodostavien alkuaineiden massat. Suhteellisten atomimassojen arvot on otettu D.I.:n jaksollisesta taulukosta. Mendelejev, pyöristettynä ylöspäin kokonaislukuihin: 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(C02) x M(C) = /M(C); m(H) = n(H) x M(H) = 2 x n(H20) x M(H) = x M(H); m(H) =. Laske hiilidioksidin ja veden moolimassat. Kuten tiedetään, molekyylin moolimassa on yhtä suuri kuin molekyylin muodostavien atomien suhteellisten atomimassojen summa (M = Mr): M(CO 2) \u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12+ 2 × 16 = 12 + 32 = 44 g/mol; M(H20) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1 + 16 = 2 + 16 = 18 g/mol. m(C) = /12 = 0,432 g; m(H) = = 0,108 g. Orgaanisen aineen moolimassan arvo voidaan määrittää käyttämällä sen tiheyttä ilmassa: M aine = M ilma × D ilma; M aine = 29 × 1,5862 \u003d 46 g / mol. Etsi hiili- ja vetyatomien lukumäärä yhdisteessä: 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. Tämä tarkoittaa, että tämän yhdisteen hiilivetyradikaalin yksinkertaisin kaava on muotoa CH3 ja moolimassa 15 g/mol. Tämä tarkoittaa, että hapen osuus on, mikä on mahdotonta. Kun otetaan huomioon ongelman tilanne kahdesta samannimisestä radikaalista 2 × M (CH 3) \u003d 2 × 15 \u003d 30 g / mol, havaitsemme, että happi vastaa, ts. orgaaninen happea sisältävä yhdiste on muodossa CH3-O-CH3. Se on asetonia (dimetyyliketoni).
Vastaus	CH3-O-CH3

Fosfori tunnetaan useissa allotrooppisissa muunnelmissa: valkoinen, punainen, violetti ja musta. Laboratoriokäytännössä on kohdattava valkoisia ja punaisia ​​muunnelmia.

Valkoinen fosfori on kiinteä aine. Normaaleissa olosuhteissa se on kellertävää, pehmeää ja ulkonäöltään vahan kaltaista. Se hapettuu helposti ja syttyy. Valkoinen fosfori on myrkyllistä - se jättää tuskallisia palovammoja iholle. Valkoinen fosfori tulee myyntiin eripituisina tikkuina, joiden halkaisija on 0,5-2 cm.

Valkoinen fosfori hapettuu helposti, ja siksi se varastoidaan veden alla huolellisesti suljetuissa tummissa lasiastioissa huonosti valaistuissa ja ei kovin kylmissä tiloissa (jotta vältetään purkkien halkeilu jäätyvän veden takia). Veden ja hapettavan fosforin sisältämän hapen määrä on hyvin pieni; on 7-14 mg litraa vettä kohti.

Valon vaikutuksesta valkoinen fosfori muuttuu punaiseksi.

Hitaalla hapetuksella havaitaan valkoisen fosforin hehkua, ja voimakkaassa hapetuksessa se syttyy.

Valkoinen fosfori otetaan pinseteillä tai metallipihdeillä; älä missään tapauksessa saa koskea siihen käsilläsi.

Valkoisen fosforin aiheuttaman palovamman tapauksessa palanut alue pestään AgNO 3 (1:1) tai KMnO 4 (1:10) liuoksella ja laitetaan märkäsidos, joka on liotettu samoihin liuoksiin tai 5 % liuokseen. kuparisulfaatti, haava pestään vedellä ja orvaskeden tasoittamisen jälkeen laitetaan vaseliinisidos metyylivioletilla. Vakavissa palovammoissa käänny lääkärin puoleen.

Hopeanitraatin, kaliumpermanganaatin ja kuparisulfaatin liuokset hapettavat valkoista fosforia ja lopettavat siten sen haitallisen vaikutuksen.

Jos olet saanut valkofosforimyrkytyksen, ota teelusikallinen 2-prosenttista kuparisulfaattiliuosta suun kautta, kunnes oksentaa. Sitten Mitcherlich-testillä, luminesenssiin perustuen, määritetään fosforin läsnäolo. Tätä varten rikkihapolla hapotettua vettä lisätään myrkytyn henkilön oksentamiseen ja tislataan pimeässä; fosforipitoisuudessa havaitaan höyryjen hehkua. Laitteena käytetään Wurtz-pulloa, jonka sivuputkeen on kiinnitetty Liebig-lauhdutin, josta tislatut tuotteet tulevat säiliöön. Jos fosforihöyryä ohjataan hopeanitraattiliuokseen, muodostuu metallisen hopean musta sakka, joka muodostuu hopeasuolojen pelkistyskokeessa valkoisella fosforilla annetun yhtälön mukaisesti.

Jo 0.1 G valkoinen fosfori on tappava annos aikuiselle.

Valkoinen fosfori leikataan veitsellä tai saksilla posliinilaastissa veden alla. Käytettäessä huoneenlämpöistä vettä fosfori murenee. Siksi on parempi käyttää lämmintä vettä, mutta ei korkeampaa kuin 25-30 °. Kun fosfori on leikattu lämpimään veteen, se siirretään kylmään veteen tai jäähdytetään kylmällä vesivirralla.

Valkoinen fosfori on erittäin helposti syttyvä aine. Se syttyy lämpötilassa 36-60°, riippuen ilman happipitoisuudesta. Siksi kokeita suoritettaessa onnettomuuden välttämiseksi on otettava huomioon sen jokainen jyvä.

Valkoisen fosforin kuivaus suoritetaan levittämällä siihen nopeasti ohutta asbestia tai suodatinpaperia välttäen kitkaa tai painetta.

Kun fosfori syttyy, se sammutetaan hiekalla, märällä pyyhkeellä tai vedellä. Jos palavaa fosforia on paperiarkilla (tai asbestilla), tätä arkkia ei saa koskea, koska sulaa palavaa fosforia voi helposti roiskua.

Valkoinen fosfori sulaa 44°:ssa, kiehuu 281°:ssa. Valkoinen fosfori sulatetaan veden kanssa, koska joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa sula fosfori syttyy palamaan. Valkoinen fosfori saadaan helposti talteen jätteestä sulattamalla ja sitä seuraavalla jäähdytyksellä. Tätä varten erilaisista kokeista saatua valkoista fosforijätettä, joka on kerätty posliiniupokkaaseen veden kanssa, kuumennetaan vesihauteessa. Jos sulan fosforin pinnalla on havaittavissa kuoren muodostumista, lisätään hieman HNO 3:a tai kromiseosta. Kuori hapettuu, pienet rakeet sulautuvat yhteiseksi massaksi, ja kylmällä vesisuihkulla jäähdyttämisen jälkeen saadaan yksi pala valkoista fosforia.

Fosforijäämiä ei saa missään tapauksessa heittää pesualtaaseen, sillä viemäriputken mutkissa kerääntyessään se voi aiheuttaa palovammoja huoltotyöntekijöille.

Kokea. Sulan valkoisen fosforin sulatus ja alijäähdytys. Herneen kokoinen pala valkoista fosforia laitetaan koeputkeen vedellä. Koeputki asetetaan dekantterilasiin, joka on täytetty lähes yläosaan vedellä ja kiinnitetään pystysuoraan jalustaan. Lasi kuumennetaan hieman ja lämpömittarilla määritetään koeputkessa olevan veden lämpötila, jossa fosfori sulaa. Sulamisen päätyttyä putki siirretään dekantterilasiin kylmän veden kanssa ja fosforin jähmettymistä havaitaan. Jos putki on paikallaan, valkoinen fosfori pysyy nestemäisessä tilassa alle 44° (jopa 30°) lämpötilassa.

Valkoisen fosforin nestemäinen tila, joka on jäähtynyt sulamispisteensä alapuolelle, on alijäähdytystila.

Kokeen päätyttyä fosforin uuttamiseksi helpommin se sulatetaan uudelleen ja koeputki upotetaan reikä ylhäällä kaltevassa asennossa kylmään veteen täytettyyn astiaan.

Kokea. Kiinnitetään pala valkoista fosforia langan päähän. Valkoisen fosforin sulattamiseen ja kiinteyttämiseen käytetään pientä posliiniupokasta, jossa on fosforia ja vettä; se laitetaan lasilliseen lämmintä ja sitten kylmää vettä. Tätä tarkoitusta varten oleva lanka otetaan rautaa tai kuparia, jonka pituus on 25-30 cm ja halkaisija 0,1-0,3 cm. Kun lanka upotetaan kiinteytyvään fosforiin, se kiinnittyy siihen helposti. Upokkaan puuttuessa käytetään koeputkea. Koeputken riittämättömän tasaisen pinnan vuoksi se on kuitenkin joskus tarpeen rikkoa fosforin poistamiseksi. Valkoisen fosforin poistamiseksi langasta se upotetaan lasilliseen lämmintä vettä.

Kokea. Fosforin ominaispainon määritys. 10°:ssa fosforin ominaispaino on 1,83. Kokemus antaa meille mahdollisuuden varmistaa, että valkoinen fosfori on raskaampaa kuin vesi ja kevyempi kuin väkevä H 2 SO 4.

Kun pieni pala valkoista fosforia viedään koeputkeen, jossa on vettä ja väkevää H 2 SO 4 :a (ominaispaino 1,84), havaitaan, että fosfori uppoaa veteen, mutta kelluu hapon pinnalla sulaen lämmön vaikutuksesta. vapautuu, kun väkevää H2SO:ta liuotetaan 4 veteen.

Kaada väkevää H 2 SO 4 koeputkeen veden kanssa käyttämällä suppiloa, jossa on pitkä ja kapea kaula ja joka ulottuu koeputken päähän. Kaada happoa ja poista suppilo koeputkesta varovasti, jotta nesteet eivät sekoitu.

Kokeen lopussa koeputken sisältöä sekoitetaan lasisauvalla ja jäähdytetään ulkopuolelta kylmällä vesivirralla, kunnes fosfori jähmettyy niin, että se voidaan poistaa koeputkesta.

Punaista fosforia käytettäessä havaitaan, että se ei uppoa vain veteen, vaan myös väkevään H 2 SO 4:ään, koska sen ominaispaino (2,35) on suurempi kuin sekä veden että väkevän rikkihapon ominaispaino.

VALKOINEN FOSFORI, HEHTÄÄ

Jopa tavallisissa lämpötiloissa tapahtuvan hitaan hapettumisen vuoksi valkoinen fosfori hohtaa pimeässä (tämä nimi "valopitoinen"). Pimeässä fosforipalan ympärille ilmestyy vihertävä valopilvi, joka fosforin värähteleessä asettuu aaltomaiseen liikkeeseen.

Fosforesenssi (fosforin luminesenssi) selittyy fosforihöyryn hitaalla hapetuksella ilman hapen vaikutuksesta fosforiksi ja fosforianhydridiksi valon vapautuessa, mutta ilman lämmön vapautumista. Tässä tapauksessa otsonia vapautuu ja ympärillä oleva ilma ionisoituu (katso koe, joka osoittaa valkoisen fosforin hidasta palamista).

Fosforesenssi riippuu lämpötilasta ja happipitoisuudesta. 10°:ssa ja normaali paine fosforesenssi etenee heikosti, eikä ilman puuttuessa tapahdu ollenkaan.

Otsonin kanssa reagoivat aineet (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, tärpättiöljy) heikentävät tai pysäyttävät fosforesenssin kokonaan.

Kemiallisen energian muuntamista valoenergiaksi kutsutaan "kemiluminesenssiksi".

Kokea. Valkoisen fosforin hehkun havainnointi. Jos havaitset pimeässä palan valkoista fosforia lasissa, joka ei ole täysin peitetty vedellä, vihertävä hehku on havaittavissa. Tässä tapauksessa märkä fosfori hapettuu hitaasti, mutta ei syty, koska veden lämpötila on alle valkoisen fosforin leimahduspisteen.

Valkoisen fosforin hehkua voidaan havaita sen jälkeen, kun valkoisen fosforin pala on ollut alttiina ilmalle lyhyen aikaa. Jos laitat muutaman palan valkoista fosforia pulloon lasivillan päällä ja täytät pullo hiilidioksidilla laskemalla poistoputken pään pullon pohjalle lasivillan alla ja sitten lämmität pulloa hieman upottamalla sitä astia lämpimällä vedellä, niin pimeässä voit tarkkailla kylmän vaalean vihertävän liekin muodostumista (voit laittaa kätesi turvallisesti siihen).

Kylmän liekin muodostuminen selittyy sillä, että pullosta poistuva hiilidioksidi kuljettaa mukanaan fosforihöyryä, joka alkaa hapettua joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa pullon aukossa. Pullossa valkoinen fosfori ei syty, koska se on hiilidioksidin ilmakehässä. Kokeen lopussa pullo täytetään vedellä.

Kuvattaessa koetta valkoisen fosforin tuottamiseksi vety- tai hiilidioksidiatmosfäärissä mainittiin jo, että näiden kokeiden suorittaminen pimeässä mahdollistaa valkoisen fosforin hehkun havainnoinnin.

Jos teet merkinnän fosforiliidulla seinälle, pahvilevylle tai paperille, niin fosforesenssin ansiosta kirjoitus pysyy pitkään näkyvissä pimeässä.

Tällaista merkintää ei voi tehdä taululle, koska sen jälkeen tavallinen liitu ei tartu siihen ja taulu on pestävä bensiinillä tai muulla steariiniliuottimella.

Fosforiliitu saadaan liuottamalla nestemäistä valkoista fosforia sulaan steariiniin tai parafiiniin. Tätä varten koeputkeen lisätään noin kaksi paino-osaa steariinia (kynttilänpaloja) tai parafiinia yhteen paino-osaan kuivaa valkoista fosforia, koeputki peitetään vanulla hapen pääsyn estämiseksi ja kuumennetaan jatkuvatoimisella. vapina. Sulamisen päätyttyä koeputki jäähdytetään kylmällä vesisuihkulla, sitten koeputki rikotaan ja jähmettynyt massa poistetaan.

Fosforiliitu varastoidaan veden alla. Käytettäessä pala tällaista liitua kääritään märkään paperiin.

Fosforiliitua saa myös lisäämällä pieniä paloja kuivattua valkoista fosforia posliinikupissa sulatettuun parafiiniin (steariiniin). Jos parafiini syttyy, kun fosforia lisätään, se sammutetaan peittämällä kuppi pahvilla tai asbestilla.

Hetken jäähdytyksen jälkeen fosforiliuos parafiinissa kaadetaan kuiviin ja puhtaisiin koeputkiin ja jäähdytetään kylmällä vesivirralla, kunnes se jähmettyy kiinteäksi massaksi.

Sen jälkeen koeputket rikotaan, liitu poistetaan ja säilytetään veden alla.

VALKOINEN FOSFORIN LIUKOISUUS

Veteen valkoinen fosfori on niukkaliukoista, liukenee heikosti alkoholiin, eetteriin, bentseeniin, ksyleeniin, metyylijodidiin ja glyseriiniin; liukenee hyvin hiilidisulfidiin, rikkikloridiin, fosforitrikloridiin ja tribromidiin, hiilitetrakloridiin.

Kokea. Valkoisen fosforin liukeneminen hiilidisulfidiin. Hiilidisulfidi on väritön, erittäin haihtuva, helposti syttyvä, myrkyllinen neste. Siksi, kun työskentelet sen kanssa, vältä sen höyryjen hengittämistä ja sammuta kaikki kaasupolttimet.

Kolme tai neljä herneen kokoista valkoisen fosforin palaa liuotetaan kevyesti ravistellen lasiin 10-15 ml hiilidisulfidi.

Jos pieni suodatinpaperiarkki kostutetaan tällä liuoksella ja pidetään ilmassa, paperi syttyy hetken kuluttua. Tämä johtuu siitä, että hiilidisulfidi haihtuu nopeasti ja paperille jäänyt hienojakoinen valkoinen fosfori hapettuu nopeasti tavallisissa lämpötiloissa ja syttyy hapettumisen aikana vapautuvan lämmön vaikutuksesta. (Tiedetään, että eri aineiden syttymislämpötila riippuu niiden jauhatusasteesta.) Tapahtuu, että paperi ei syty, vaan vain hiiltyy. Fosforin hiilidisulfidiliuoksella kostutettua paperia pidetään ilmassa metallipihdeillä.

Koe suoritetaan huolellisesti, jotta fosforin hiilidisulfidiliuoksen pisarat eivät putoa lattialle, pöydälle, vaatteille tai käsille.

Jos liuosta joutuu käteen, se pestään nopeasti saippualla ja vedellä ja sitten KMnO 4 -liuoksella (käsille pudonneiden valkoisen fosforin hiukkasten hapettamiseksi).

Kokeiden jälkeen jäljelle jäävää fosforiliuosta hiilidisulfidissa ei säilytetä laboratoriossa, koska se voi syttyä helposti.

VALKOINEN FOSFORIN MUUTOS PUNAISEKSI

Valkoinen fosfori muunnetaan punaiseksi seuraavan yhtälön mukaisesti:

P (valkoinen) = P (punainen) + 4 kcal.

Asennus valkoisen fosforin tuottamiseksi punaisesta: koeputkireaktori 1, putki 2, jonka kautta hiilidioksidi tulee koeputkireaktoriin, kaasun poistoputki 3, jonka läpi valkoisen fosforin höyryt hiilidioksidin kanssa poistuvat kokeesta putkeen ja jäähdytetään vedellä

Prosessi, jossa valkoinen fosfori muuttuu punaiseksi, kiihtyy suuresti kuumentamalla, valon vaikutuksesta ja jodijäämien läsnä ollessa (1 G jodi 400 G valkoinen fosfori). Jodi yhdistettynä fosforiin muodostaa fosforijodidia, johon valkoinen fosfori liukenee ja muuttuu nopeasti punaiseksi lämmön vapautuessa.

Punaista fosforia saadaan kuumentamalla valkoista fosforia pitkään suljetussa astiassa jodijäämien läsnä ollessa 280-340 °C:seen

Kun valkoista fosforia säilytetään pitkään valossa, se muuttuu vähitellen punaiseksi.

Kokea. Pienen määrän punaista fosforia saaminen valkoisesta. 10-12 pituisessa lasiputkessa, suljettuna toisesta päästä cm ja halkaisija 0,6-0,8 cm ne tuovat vehnänjyvän kokoisen palan valkoista fosforia ja hyvin pienen jodikiteen. Putki suljetaan ja ripustetaan ilmahauteeseen hiekkaalustan päälle, kuumennetaan sitten 280-340°:een ja valkoisen fosforin muuttumista punaiseksi havaitaan.

Valkoisen fosforin osittainen muuttuminen punaiseksi voidaan havaita myös kuumentamalla hieman koeputkea, jossa on pieni pala valkoista fosforia ja hyvin pieni jodikite. Ennen lämmityksen aloittamista koeputki suljetaan lasivillapuikolla (asbesti tai tavallinen) ja koeputken alle asetetaan hiekkaa sisältävä alusta. Putkea kuumennetaan 10-15 minuuttia (saamatta fosforia kiehumaan) ja tarkkaillaan valkoisen fosforin muuttumista punaiseksi.

Koeputkeen jäänyt valkoinen fosfori voidaan poistaa kuumentamalla väkevällä alkaliliuoksella tai polttamalla.

Valkoisen fosforin muuttuminen punaiseksi voidaan havaita myös kuumentamalla pieni pala fosforia koeputkessa hiilidioksidiatmosfäärissä kiehumispisteen alapuolelle.

VALKOINEN FOSFORIN PALTO

Kun valkoinen fosfori palaa, muodostuu fosforihappoanhydridiä:

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

Voit tarkkailla fosforin palamista ilmassa (hidas ja nopea) ja veden alla.

Kokea. Valkoisen fosforin hidas palaminen ja ilman koostumus. Tätä koetta ei kuvattu tapaksi saada typpeä, koska se ei sido täysin ilman happea.

Valkoisen fosforin hidas hapettuminen ilmakehän hapen vaikutuksesta tapahtuu kahdessa vaiheessa; ensimmäisessä vaiheessa muodostuu fosforianhydridiä ja otsonia yhtälöiden mukaisesti:

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

Toisessa vaiheessa fosforihappoanhydridi hapetetaan fosforihappoanhydridiksi.

Valkoisen fosforin hitaaseen hapettumiseen liittyy ympäröivän ilman luminesenssi ja ionisaatio.

Valkoisen fosforin hidasta palamista osoittavan kokeen tulisi kestää vähintään kolme tuntia. Kokeeseen tarvittava laite on esitetty kuvassa.

Aukosta laajennetussa, lähes vedellä täytetyssä sylinterissä, asteittainen putki, jossa on suljettu pää, joka sisältää noin 10 ml vettä. Putken pituus 70 cm, halkaisija 1,5-2 cm. Kun olet laskenut asteikkoputken alas, irrota sormi putken aukosta, aseta vesi putkessa ja sylinterissä samalle tasolle ja huomioi putken sisältämä ilmamäärä. Nostamatta putkea sylinterin vedenpinnan yläpuolelle (jotta ei pääsisi ylimääräistä ilmaa sisään), putken ilmatilaan johdetaan pala langan päähän kiinnitettyä valkoista fosforia.

Kolmen-neljän tunnin tai jopa kahden tai kolmen päivän kuluttua havaitaan veden nousu putkessa.

Kokeen lopussa fosforilanka poistetaan putkesta (nostamatta putkea sylinterin vedenpinnan yläpuolelle), putkessa ja sylinterissä oleva vesi saatetaan samalle tasolle ja jäljelle jää ilmamäärä. valkoisen fosforin hitaan hapettumisen jälkeen.

Kokemus osoittaa, että fosforin hapen sitoutumisen seurauksena ilman tilavuus on pienentynyt viidenneksellä, mikä vastaa ilman happipitoisuutta.

Kokea. Valkoisen fosforin nopea palaminen. Koska fosforin ja hapen yhdistelmän reaktiossa vapautuu suuri määrä lämpöä, valkoinen fosfori syttyy itsestään ilmassa ja palaa kirkkaan kellertävänvalkoisella liekillä muodostaen fosforianhydridiä, valkoista kiinteää ainetta, joka yhdistyy erittäin voimakkaasti vedellä.

Aiemmin mainittiin, että valkoinen fosfori syttyy 36-60 °:ssa. Sen itsesyttymisen ja palamisen tarkkailemiseksi pala valkoista fosforia asetetaan asbestilevylle ja peitetään lasikellolla tai suurella suppilolla, jonka kaulaan laitetaan koeputki.

Fosfori voidaan helposti sytyttää tuleen kuumassa vedessä lämmitetyllä lasisauvalla.

Kokea. Valkoisen ja punaisen fosforin syttymislämpötilojen vertailu. Kuparilevyn toisessa päässä (pituus 25 cm, leveys 2,5 cm ja paksuus 1 mm) laita pieni pala kuivattua valkoista fosforia, kaada pieni kasa punaista fosforia toiseen päähän. Levy asetetaan jalustalle ja samalla tuodaan suunnilleen yhtä palavat kaasupolttimet levyn molempiin päihin.

Valkoinen fosfori syttyy välittömästi ja punainen fosfori vasta, kun sen lämpötila on noin 240°.

Kokea. Valkoisen fosforin syttyminen veden alla. Vettä sisältävä koeputki, joka sisältää useita pieniä valkoisen fosforin palasia, kastetaan lasilliseen kuumaa vettä. Kun koeputkessa oleva vesi kuumennetaan 30-50 °C:seen, siihen johdetaan happivirtaa putken läpi. Fosfori syttyy ja palaa hajottaen kirkkaita kipinöitä.

Jos koe suoritetaan itse dekantterilasissa (ilman koeputkea), dekantterilasi asetetaan jalustalle, joka on asennettu hiekkaalustalle.

HOPEAN JA KUPARIN SUOLOJEN VÄKISTYS VALKOISELLA FOSFORILLA

Kokea. Kun pala valkoista fosforia viedään koeputkeen hopeanitraattiliuoksella, havaitaan metallisen hopean sakka (valkoinen fosfori on energinen pelkistysaine):

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

Jos valkoista fosforia lisätään koeputkeen kuparisulfaattiliuoksella, metallista kuparia saostuu:

2P + 5CuS04 + 8H20 \u003d 2H3PO4 + 5H2S04 + 5Cu.