Ievads

Fosfors (lat. Phosphorus) P - V grupas ķīmiskais elements periodiska sistēma Mendeļejeva atomskaitlis 15, atommasa 30,973762(4). Apsveriet fosfora atoma struktūru. Fosfora atoma ārējā enerģijas līmenī ir pieci elektroni. Grafiski tas izskatās šādi:

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

1699. gadā Hamburgas alķīmiķis X. Brends, meklējot "filozofu akmeni", kas it kā spēj pārvērst parastos metālus zeltā, iztvaicējot urīnu ar akmeņoglēm un smiltīm, izolēja baltu vaskainu vielu, kas varētu spīdēt.

Nosaukums "fosfors" cēlies no grieķu valodas. "phos" - gaisma un "phoros" - nesējs. Krievijā terminu "fosfors" 1746. gadā ieviesa M.V. Lomonosovs.

Galvenie fosfora savienojumi ir oksīdi, skābes un to sāļi (fosfāti, dihidrofosfāti, hidrofosfāti, fosfīdi, fosfīti).

Mēslošanas līdzekļos ir daudz fosforu saturošu vielu. Šādus mēslošanas līdzekļus sauc par fosfātu mēslošanas līdzekļiem.

Fosfors kā elements un kā vienkārša viela

Fosfors dabā

Fosfors ir viens no izplatītākajiem elementiem. Kopējais saturs zemes garozā ir aptuveni 0,08%. Pateicoties vieglai oksidējamībai, fosfors dabā sastopams tikai savienojumu veidā. Galvenās fosfora minerālvielas ir fosforīti un apatīti, no pēdējiem visizplatītākais ir fluorapatīts 3Ca 3 (PO 4) 2 * CaF 2. Fosforīti ir plaši izplatīti Urālos, Volgas reģionā, Sibīrijā, Kazahstānā, Igaunijā, Baltkrievijā. Lielākās apatīta atradnes atrodas Kolas pussalā.

Fosfors ir būtisks dzīvo organismu elements. Tas atrodas kaulos, muskuļos, smadzeņu audos un nervos. Izgatavots no fosfora ATP molekulas- adenozīna trifosforskābe (ATP - enerģijas savācējs un nesējs). Pieauguša cilvēka organismā ir vidēji ap 4,5 kg fosfora, galvenokārt kombinācijā ar kalciju.

Fosfors ir atrodams arī augos.

Dabiskais fosfors sastāv tikai no viena stabila izotopa 31 P. Mūsdienās ir zināmi seši radioaktīvie fosfora izotopi.

Fizikālās īpašības

Fosforam ir vairākas allotropās modifikācijas - baltais, sarkanais, melnais, brūnais, violetais fosfors uc Pirmās trīs no tām ir visvairāk pētītas.

Baltais fosfors- bezkrāsaina, dzeltenīgi kristāliska viela, kas spīd tumsā. Tās blīvums ir 1,83 g/cm3. Nešķīst ūdenī, šķīst oglekļa disulfīdā. Tam ir raksturīga ķiploku smarža. Kušanas temperatūra 44°C, pašaizdegšanās temperatūra 40°C. Lai aizsargātu balto fosforu no oksidēšanās, to uzglabā zem ūdens tumsā (gaismā notiek pārvēršanās sarkanajā fosforā). Aukstumā baltais fosfors ir trausls, temperatūrā virs 15°C kļūst mīksts un var griezt ar nazi.

Baltā fosfora molekulām ir kristāliskais režģis, kura mezglos atrodas P4 molekulas, kurām ir tetraedra forma.

Katrs fosfora atoms ir savienots ar trim?-saitēm ar pārējiem trim atomiem.

Baltais fosfors ir indīgs un rada grūti dzīstošus apdegumus.

sarkanais fosfors- pulverveida viela tumši sarkanā krāsā, bez smaržas, nešķīst ūdenī un oglekļa disulfīdā, nespīd. Aizdegšanās temperatūra 260°C, blīvums 2,3 g/cm 3 . Sarkanais fosfors ir vairāku alotropu modifikāciju maisījums, kas atšķiras pēc krāsas (no koši līdz purpursarkanai). Sarkanā fosfora īpašības ir atkarīgas no tā sagatavošanas apstākļiem. Nav indīgs.

melnais fosfors pēc izskata līdzīgs grafītam, taukains uz tausti, ir pusvadītāju īpašības. Blīvums 2,7 g/cm 3 .

Sarkanajam un melnajam fosforam ir atomu kristāla režģis.

Ķīmiskās īpašības

Fosfors ir nemetāls. Savienojumos tas parasti uzrāda oksidācijas pakāpi +5, retāk - +3 un -3 (tikai fosfīdos).

Reakcijas ar balto fosforu ir vieglākas nekā ar sarkano.

I. Mijiedarbība ar vienkāršas vielas.

1. Mijiedarbība ar halogēniem:

2P + 3Cl 2 = 2PCl 3 (fosfora (III) hlorīds),

PCl 3 + Cl 2 = PCl 5 (fosfora (V) hlorīds).

2. Mijiedarbība ar nemetāliem:

2P + 3S = P 2 S 3 (fosfora (III) sulfīds.

3. Mijiedarbība ar metāliem:

2P + 3Ca = Ca 3 P 2 (kalcija fosfīds).

4. Mijiedarbība ar skābekli:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 (fosfora (V) oksīds, fosforskābes anhidrīds).

II. Mijiedarbība ar sarežģītām vielām.

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

Kvīts

Fosforu iegūst no sasmalcinātiem fosforītiem un apatītiem, pēdējos sajauc ar akmeņoglēm un smiltīm un kalcinē krāsnīs 1500 ° C temperatūrā:

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

Fosfors izdalās tvaiku veidā, kas kondensējas uztvērējā zem ūdens, veidojot balto fosforu.

Sildot līdz 250-300°C gaisa trūkuma apstākļos, baltais fosfors kļūst sarkans.

Melno fosforu iegūst, ilgstoši karsējot balto fosforu ļoti augstā spiedienā (200°C un 1200 MPa).

Pieteikums

Sarkano fosforu izmanto sērkociņu ražošanā (sk. attēlu). Tā ir daļa no maisījuma, kas uzklāts sānu virsma sērkociņu kastīte. Sērkociņu galvas sastāva galvenā sastāvdaļa ir Bertoleta sāls KClO 3 . No sērkociņa galviņas berzes uz izklājuma fosfora daļiņas gaisā aizdegas. Fosfora oksidācijas reakcijas rezultātā izdalās siltums, kas izraisa Bertoleta sāls sadalīšanos.

Iegūtais skābeklis veicina sērkociņa galviņas aizdegšanos.

Fosforu izmanto metalurģijā. To izmanto vadītāju iegūšanai un ir daļa no dažiem metāliskiem materiāliem, piemēram, alvas bronzas.

Fosforu izmanto arī fosforskābes un pesticīdu (dihlofoss, hlorofoss u.c.) ražošanā.

Balto fosforu izmanto dūmu aizsegu izveidošanai, jo tas degot rada baltus dūmus.

Kad lapā atrodat kļūdu, atlasiet to un nospiediet Ctrl + Enter

BALTĀ FOSFORA IEGŪŠANA

Veicot eksperimentus, jāņem vērā, ka baltais fosfors un tā tvaiki ir indīgi; nonākot saskarē ar ādu, tas atstāj sāpīgas un ilgstoši dziedējošas brūces ( skatīt baltā fosfora noteikumus).

Pieredze. Fosfora iegūšana kalcija ortofosfāta, ogļu un silīcija dioksīda mijiedarbības rezultātā.

Reakcija notiek saskaņā ar vienādojumu:

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

Šī pieredze ļauj iegūt balto un sarkano fosforu un novērot tā auksto liesmu.

Reakcijas kamera ir ugunsizturīga stikla kolba ar ietilpību 2 l ar divām caurulēm. Kolbas diametrs 150 mm, cauruļu garums ir aptuveni 50 mm, iekšējais diametrs 40 mm.

Saliekot aparātu, kolba tiek uzstādīta, kā parādīts attēlā, uz statīva gredzena, kas ietīts azbestu un augšpusē piestiprināts statīva skavā. Abas caurules ir aizvērtas ar gumijas aizbāžņiem, kuru vidū ir viena atvere oglekļa elektrodiem un sānos viena atvere gāzes ieplūdei un izvadīšanai. Apakšējais elektrods ar diametru aptuveni 12 mm ievieto tā, lai tā gals nesasniegtu kolbas vidu. Kolbā ievietotā elektroda galā ir piestiprināta neliela dzelzs uzmava, kurai jābūt keramikas tīģeļa balstam ar caurumu apakšā. Izmantotajai sakabei jābūt ar skrūves vītni un misiņa skrūvi; sakabes diametrs aptuveni 9 mm. Uzmava ir pieskrūvēta tā, lai viena uzmavas puse būtu virs elektroda gala. Keramikas tīģelis (ar augšējo diametru mazāku par 40 mm), caurumā, kura apakšā ir ievietots elektroda gals. Elektroda apakšējā galā ir piestiprināta vara uzmava, kas kalpo elektroda savienošanai ar elektrisko vadu.

Augšējās caurules korķī tiek ievietota apmēram 100 cm gara ugunsizturīga stikla caurule ar biezām sienām. ml tādā veidā, lai tas būtu aptuveni 10 mm iegāja kolbā. Augšējam oglekļa elektrodam, kas var būt plānāks par apakšējo, vajadzētu viegli iziet cauri šai caurulei. Uz stikla caurules augšējā gala (ar izkusušām malām) un elektrodam, kas iet caur to, uzvelciet gumijas caurules gabalu 50 mm. Augšējais elektrods ir nostiprināts tā, lai tā smailais gals būtu 8-10 attālumā mm no apakšējā elektroda augšējā gala. Augšējā elektroda augšējā galā kā izolēts rokturis ir fiksēts korķa aizbāznis ar caurumu vidū. Zem korķa nostiprināta vara uzmava, kurai pievienots elektrības vads.

Ierīcē izmantotajam elektrības vadam jābūt rūpīgi izolētam. Vara uzmavas un vadu galus aptin ar izolācijas lenti.

Viegli nospiežot korķa rokturi, augšējam elektrodam jāpieskaras apakšējam un pēc spiediena pārtraukšanas jāatgriežas sākotnējā stāvoklī. Mazgāšanas pudele ar koncentrētu H 2 SO 4 ir savienota ar ūdeņraža balonu.

Izplūdes caurule, kas iet caur reakcijas kameras apakšējo aizbāzni, ir savienota ar tēju. Tējas apakšējais ceļgalis sniedzas gandrīz līdz pudeles dibenam, līdz pusei piepildīts ar ūdeni. Augšējā ceļgalā tiek piestiprināta īsa misiņa caurule, izmantojot gumijas cauruli, kurai uzliku uzskrūvējamo skavu, kuras apakšējā galā ir ievietots birstošs stikla vates tampons. Ūdens pudeles izplūdes caurule ir savienota ar īsu stikla cauruli, izmantojot gumijas cauruli ar skavu II.

Reakcijas maisījumu sagatavo, samaļot javā 6 G kalcija ortofosfāts, 4 G kvarca smiltis un 3 G kokss vai kokogles. Pēc kalcinēšanas uz lielas uguns slēgtā tīģelī maisījumu atdzesē eksikatorā.

Pirms eksperimenta maisījumu ielej elektrodu tīģelī un piespiež pie sienām tā, lai maisījuma vidū paliktu tukša vieta konusa formā līdz apakšējam elektrodam.

Kolbas ar divām caurulēm vietā varat izmantot ugunsizturīgu stikla cauruli, kuras diametrs ir aptuveni 50 mm. Ja nav tīģeļa, reakcijas maisījumu var ievietot koniskā padziļinājumā 15 mm izgatavots apakšējā elektroda augšējā galā; oglekļa elektroda diametram šajā gadījumā jābūt 20 mm. Kā augšējais elektrods ir oglekļa elektrods ar diametru 5 mm uzlikts uz elektriskā loka. Eksperiments tiek veikts tumsā. Skava II tiek aizvērta, skava I tiek atvērta un caur instrumentu tiek izlaista spēcīga ūdeņraža strāva. Pārliecinājušies, ka no ierīces izplūstošais ūdeņradis ir tīrs, tie aizdedzina to misiņa caurules galā un regulē strāvu tā, lai liesma būtu mierīga un ne pārāk liela. Tiek ieslēgta strāva un, nospiežot augšējo elektrodu, tiek izveidots elektriskais loks (10-15 ar). Pēc brīža ūdeņraža liesma kļūst smaragdzaļa (lai krāsas maiņa būtu pamanāmāka, liesmā tiek ienesta porcelāna krūze).

Reakcijas traukā izveidotie baltā fosfora tvaiki ar gāzēm tiek aizvadīti kolbā ar ūdeni un šeit kondensējas mazu bumbiņu veidā. Ja skava II ir atvērta un skava I ir aizvērta, tad ventilācijas caurules galā var novērot aukstu fosfora liesmu, kas izplūst no ūdens pudeles.

Ar augšējā elektroda apļveida kustībām sprieguma lokā tiek ievadītas jaunas reakcijas maisījuma daļas.

Lai iegūtu sarkano fosforu, tiek samazināta ūdeņraža plūsma, lai fosfora tvaiki tik ātri neizietu no reakcijas kameras.

Ja izslēdzat loku, uz kolbas iekšējām sienām var pamanīt sarkanu pārklājumu, bet uz aukstajām sienas daļām - balto fosforu.

Visā eksperimentā tiek novērots auksts mirdzums vai auksta fosfora liesma.

Pēc tīģeļa nelielas atdzesēšanas kondensācijas pudeli izslēdz, neapturot ūdeņraža plūsmu.

Eksperimenta beigās un ierīces pilnīgai atdzesēšanai ūdeņraža plūsmā elektrodi tiek noņemti, un kolbu kādu laiku atstāj mitrā gaisā zem iegrimes. Lai nomazgātu kolbu, izmantojiet ūdeni ar smiltīm vai koncentrētu H 2 SO 4.

Ūdeņraža vietā eksperimentā var izmantot oglekļa dioksīdu, taču fosfora veidošanās šajā gadījumā nav tik efektīva. Fosfora aukstajam spīdumam vai aukstajai liesmai šajā gadījumā ir arī zaļa krāsa.

Mazas kondensētā baltā fosfora bumbiņas ievieto kolbā ar auksts ūdens un uzglabāt turpmākiem eksperimentiem.

Pieredze. Baltā fosfora iegūšana, reducējot nātrija metafosfātu ar alumīnija pulveri silīcija dioksīda klātbūtnē. Reakcijas vienādojums:

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

Reģenerāciju veic, karsējot ugunsizturīgā caurulē 25 cm un diametrs 1-1,5 cm, kas vienā pusē savienots ar tīra ūdeņraža avotu (cilindrs vai Kipp aparāts), bet no otras puses ar cauruli, caur kuru gāzveida produkti tiek izvadīti kristalizētājā ar ūdeni.

Ugunsizturīgā mēģenē ielej maisījumu, kas sastāv no 1 masas. ieskaitot NaRO 3 , 3 wt. ieskaitot SiO 2 un 0,5 masas ieskaitot alumīnija vīles. Ar azbesta aizbāžņu palīdzību caurule no vienas puses caur mazgāšanas pudeli, kurā ir koncentrēts H 2 SO 4, tiek savienota ar ūdeņraža avotu, bet no otras - ar drenāžas cauruli.

Pēc gaisa izņemšanas no ierīces ar spēcīgu ūdeņraža strāvu un pārliecinoties, ka izejošais ūdeņradis ir tīrs, tiek uzkarsēta ugunsizturīga caurule, izmantojot Teklu degli ar baložu asti. Iepriekš minētās reakcijas rezultātā iegūtais fosfors tiek destilēts un kondensēts mazu lodīšu veidā kristalizētājā ar ūdeni. Tumsā mēģenē var redzēt zaļo fosfora mirdzumu.

Eksperimenta beigās aparāts tiek izjaukts tikai pēc tam, kad tas ir pilnībā atdzisis ūdeņraža plūsmā.

Iegūto fosforu ievieto uzglabāšanai auksta ūdens burkā.

Nātrija metafosfātu var iegūt, kalcinējot nātrija amonija hidroortofosfāta hidrātu; reakcijas vienādojums:

NaNH4HPO44H2O = NaPO3 + NH3 + 5H2O.

Pieredze. Neliela daudzuma baltā fosfora iegūšana no sarkanā. Eksperimentu veic mēģenē, kuras garums ir 17-20 cm un diametrs 1.5 cm oglekļa dioksīda atmosfērā.

Mēģenē, kas tiek turēta vertikālā stāvoklī, 0,3-0,5 G sauso sarkano fosforu, lai mēģenes sienas paliktu tīras.

Mēģene ir brīvi noslēgta ar gumijas aizbāzni ar stikla cauruli, kas sniedzas gandrīz līdz apakšai, pa kuru mēģenē nonāk vāja oglekļa dioksīda strāva. Pēc tūbiņas piepildīšanas ar oglekļa dioksīdu stikla caurule tiek izvilkta tā, lai mēģenē atlikušās caurules gals nebūtu garāks par 5-6. cm. Mēģene pie paša cauruma ir fiksēta statīva skavā horizontālā stāvoklī, un tā daļa, kurā atrodas fosfors, ir nedaudz uzkarsēta. Tajā pašā laikā tiek novērota sarkanā fosfora iztvaikošana un baltā fosfora pilienu nogulsnēšanās uz mēģenes aukstajām sieniņām.

Baltā fosfora nokrišņi tumsā ir skaidri redzami lēnās oksidēšanās izraisītā spīduma dēļ. Tumsā novērojama arī aukstas fosfora liesmas (spīdēšanas) veidošanās pie mēģenes atveres. Ja eksperimentu veic gaismā, svaigi pagatavotais baltais fosfors daļēji pārvēršas sarkanā krāsā.

Mēģenes apakšā paliek tikai fosforā esošie piemaisījumi.

Eksperimenta beigās mēģeni atdzesē oglekļa dioksīda plūsmā un ik pa laikam tai uzsit, lai atvieglotu pārdzesētā baltā fosfora sacietēšanu. Pēc atdzesēšanas mēģeni ar balto fosforu ievieto vārglāzē ar ūdeni un karsē līdz 50°, lai izkausētu visu fosforu un savāktu to mēģenes apakšā. Pēc tam, kad baltais fosfors ir sacietējis, to ekstrahē, atdzesējot mēģeni ar strūklu. auksts ūdens. Saņemot ļoti nelielu fosfora daudzumu, tas tiek izņemts no mēģenes, sadedzinot vai karsējot ar koncentrētu sārma šķīdumu.

Lai noņemtu fosfora pēdas no caurules, caur kuru tika piegādāts oglekļa dioksīds, un gumijas aizbāžņa, tiek izmantots KMnO 4 vai AgNO 3 šķīdums.

BALTĀ FOSFORA ATTĪRĪŠANA

Balto fosforu var attīrīt, destilējot ar ūdens tvaikiem oglekļa dioksīda atmosfērā, filtrējot ūdenī izkausētu fosforu caur zamšādu bezgaisa telpā, apstrādājot ar hroma maisījumu vai nātrija hipobromītu, kam seko mazgāšana ar destilētu ūdeni.

BALTĀ FOSFORA FIZIKĀLI ĶĪMISKĀS ĪPAŠĪBAS

Fosfors ir zināms vairākās allotropās modifikācijās: baltā, sarkanā, violetā un melnā krāsā. Laboratorijas praksē nākas saskarties ar baltām un sarkanām modifikācijām.

Baltais fosfors ir cieta viela. AT normāli apstākļi tas ir dzeltenīgs, mīksts un pēc izskata līdzīgs vaskam. Tas ir viegli oksidēts un viegli uzliesmojošs. Baltais fosfors ir indīgs – atstāj sāpīgus apdegumus uz ādas. Baltais fosfors tiek pārdots dažāda garuma nūjiņu veidā ar diametru 0,5-2 cm.

Baltais fosfors viegli oksidējas, un tāpēc to uzglabā zem ūdens rūpīgi noslēgtos tumša stikla traukos slikti apgaismotās un ne pārāk aukstās telpās (lai izvairītos no burku plaisāšanas sasalšanas ūdens dēļ). Skābekļa daudzums ūdenī un oksidējošajā fosforā ir ļoti mazs; ir 7-14 mg uz litru ūdens.

Gaismas ietekmē baltais fosfors pārvēršas sarkanā krāsā.

Lēni oksidējoties, tiek novērots baltā fosfora mirdzums, un enerģiski oksidējoties, tas aizdegas.

Balto fosforu ņem ar pinceti vai metāla knaiblēm; nekādā gadījumā nedrīkst to pieskarties ar rokām.

Apdeguma gadījumā ar balto fosforu apdegušo vietu mazgā ar AgNO 3 (1:1) vai KMnO 4 (1:10) šķīdumu un uzklāj mitru pārsēju, kas samērcēts tajos pašos šķīdumos vai 5% šķīdumā. vara sulfātu, pēc tam brūci nomazgā ar ūdeni un pēc epidermas izlīdzināšanas uzliek vazelīna saiti ar metilvioletu. Smagu apdegumu gadījumā vērsieties pie ārsta.

Sudraba nitrāta, kālija permanganāta un vara sulfāta šķīdumi oksidē balto fosforu un tādējādi aptur tā kaitīgo iedarbību.

Saindēšanās ar balto fosforu gadījumā iekšķīgi lietojiet tējkaroti 2% vara sulfāta šķīduma, līdz rodas vemšana. Pēc tam, izmantojot Mičerliha testu, pamatojoties uz luminiscenci, nosaka fosfora klātbūtni. Šim nolūkam saindētā cilvēka vemšanai pievieno ar sērskābi paskābinātu ūdeni un tumsā destilē; pie fosfora satura tiek novērota tvaiku mirdzēšana. Kā ierīce tiek izmantota Wurtz kolba, kuras sānu caurulei ir piestiprināts Liebig kondensators, no kura destilētie produkti nonāk uztvērējā. Ja fosfora tvaiki tiek novirzīti sudraba nitrāta šķīdumā, tad veidojas melnas metāliskā sudraba nogulsnes, kuras veidojas pēc vienādojuma, kas dots eksperimentā par sudraba sāļu reducēšanu ar balto fosforu.

Jau 0.1 G baltais fosfors ir nāvējoša deva pieaugušam cilvēkam.

Balto fosforu porcelāna javā zem ūdens sagriež ar nazi vai šķērēm. Lietojot ūdeni istabas temperatūrā, fosfors drūp. Tāpēc labāk ir izmantot siltu ūdeni, bet ne augstāku par 25-30 °. Pēc fosfora sagriešanas silts ūdens to pārnes aukstā ūdenī vai atdzesē ar auksta ūdens strūklu.

Baltais fosfors ir viegli uzliesmojoša viela. Tas aizdegas 36-60° temperatūrā atkarībā no skābekļa koncentrācijas gaisā. Tāpēc, veicot eksperimentus, lai izvairītos no nelaimes, ir jāņem vērā katrs tās grauds.

Baltā fosfora žāvēšana tiek veikta, ātri uzklājot tam plānu azbesta vai filtrpapīru, izvairoties no berzes vai spiediena.

Kad fosfors aizdegas, to nodzēš ar smiltīm, mitru dvieli vai ūdeni. Ja degošs fosfors atrodas uz papīra (vai azbesta) loksnes, šo loksni nedrīkst pieskarties, jo izkusis degošais fosfors var viegli izliet.

Baltais fosfors kūst 44°, vārās 281°. Baltais fosfors tiek izkausēts ar ūdeni, jo saskarē ar gaisu izkausētais fosfors aizdegas. Ar saplūšanu un sekojošu dzesēšanu balto fosforu var viegli atgūt no atkritumiem. Lai to izdarītu, dažādu eksperimentu baltā fosfora atkritumus, kas savākti porcelāna tīģelī ar ūdeni, karsē ūdens vannā. Ja uz izkausētā fosfora virsmas ir manāma garozas veidošanās, pievieno nedaudz HNO 3 vai hroma maisījumu. Garoza ir oksidēta, tajā saplūst mazi graudiņi kopējā masa un pēc atdzesēšanas ar auksta ūdens strūklu iegūst vienu baltā fosfora gabalu.

Fosfora atliekas nekādā gadījumā nedrīkst mest izlietnē, jo, uzkrājoties kanalizācijas līkuma līkumos, tas var radīt apdegumus apkopes darbiniekiem.

Pieredze. Izkausēta baltā fosfora kausēšana un pārdzesēšana. Baltā fosfora gabalu zirņa lielumā ievieto mēģenē ar ūdeni. Mēģeni ievieto vārglāzē, kas gandrīz līdz augšai piepildīta ar ūdeni, un vertikālā stāvoklī nostiprina statīva skavā. Stikls ir nedaudz uzsildīts un, izmantojot termometru, nosaka ūdens temperatūru mēģenē, kurā fosfors kūst. Pēc kausēšanas beigām mēģeni pārnes vārglāzē ar aukstu ūdeni un novēro fosfora sacietēšanu. Ja caurule ir nekustīga, tad temperatūrā zem 44° (līdz 30°) baltais fosfors paliek šķidrā stāvoklī.

Baltā fosfora šķidrais stāvoklis, kas atdzesēts zem tā kušanas temperatūras, ir pārdzesēšanas stāvoklis.

Pēc eksperimenta beigām, lai vieglāk ekstrahētu fosforu, to atkal izkausē un mēģeni ar atveri uz augšu slīpā stāvoklī iegremdē traukā ar aukstu ūdeni.

Pieredze. Vada galā pievienojot baltā fosfora gabalu. Baltā fosfora kausēšanai un cietināšanai izmanto nelielu porcelāna tīģeli ar fosforu un ūdeni; to ieliek glāzē silta un pēc tam auksta ūdens. Šim nolūkam vads tiek ņemts no dzelzs vai vara ar garumu 25-30 cm un diametrs 0,1-0,3 cm. Kad vads ir iegremdēts cietošā fosforā, tas viegli piestiprinās pie tā. Ja nav tīģeļa, izmanto mēģeni. Tomēr mēģenes nepietiekami līdzenās virsmas dēļ dažreiz ir nepieciešams to salauzt, lai iegūtu fosforu. Lai no stieples noņemtu balto fosforu, to iegremdē glāzē silta ūdens.

Pieredze. Fosfora īpatnējā svara noteikšana. Pie 10° fosfora īpatnējais svars ir 1,83. Pieredze ļauj mums pārliecināties, ka baltais fosfors ir smagāks par ūdeni un vieglāks par koncentrētu H 2 SO 4.

Ievadot mēģenē nelielu baltā fosfora gabaliņu ar ūdeni un koncentrētu H 2 SO 4 (īpatnējais svars 1,84), tiek novērots, ka fosfors ūdenī grimst, bet peld pa skābes virsmu, karstuma ietekmē kūstot. izdalās, kad koncentrētu H2SO izšķīdina 4 ūdenī.

Lai koncentrētu H 2 SO 4 ielej mēģenē ar ūdeni, izmantojiet piltuvi ar garu un šauru kakliņu, kas sniedzas līdz mēģenes galam. Ielejiet skābi un uzmanīgi izņemiet piltuvi no mēģenes, lai neizraisītu šķidrumu sajaukšanos.

Eksperimenta beigās mēģenes saturu maisa ar stikla stienīti un no ārpuses atdzesē ar auksta ūdens strūklu, līdz fosfors sacietē, lai to varētu izņemt no mēģenes.

Izmantojot sarkano fosforu, tiek novērots, ka tas grimst ne tikai ūdenī, bet arī koncentrētā H 2 SO 4, jo tā īpatnējais svars (2,35) ir lielāks par ūdens un koncentrētas sērskābes īpatnējo svaru.

BALTAIS FOSFORA GLOW

Sakarā ar lēno oksidēšanos, kas notiek pat parastā temperatūrā, baltais fosfors spīd tumsā (tātad nosaukums "gaismojošs"). Ap fosfora gabalu tumsā parādās zaļgans gaismas mākonis, kas, fosforam vibrējot, tiek iestatīts viļņveidīgā kustībā.

Fosforescence (fosfora luminiscence) ir izskaidrojama ar fosfora tvaiku lēnu oksidēšanos ar skābekli gaisā līdz fosforam un fosfora anhidrīdam, atbrīvojoties gaismai, bet bez siltuma izdalīšanās. Šajā gadījumā izdalās ozons, un apkārt esošais gaiss tiek jonizēts (skatiet eksperimentu, kas parāda baltā fosfora lēnu sadegšanu).

Fosforescence ir atkarīga no temperatūras un skābekļa koncentrācijas. Pie 10°C un normālā spiedienā fosforescence norit vāji, un, ja nav gaisa, tā nenotiek vispār.

Vielas, kas reaģē ar ozonu (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, terpentīna eļļa), vājina vai pilnībā pārtrauc fosforescenci.

Ķīmiskās enerģijas pārvēršanu gaismas enerģijā sauc par "ķīmiluminiscenci".

Pieredze. Baltā fosfora mirdzuma novērošana. Ja tumsā novērojat baltā fosfora gabalu glāzē un nav pilnībā pārklāts ar ūdeni, tad ir manāms zaļgans spīdums. Šajā gadījumā mitrais fosfors lēnām oksidējas, bet neaizdegas, jo ūdens temperatūra ir zemāka par baltā fosfora uzliesmošanas temperatūru.

Baltā fosfora mirdzumu var novērot pēc tam, kad baltā fosfora gabals īsu laiku ir bijis pakļauts gaisa iedarbībai. Ja jūs ievietojat dažus baltā fosfora gabalus kolbā uz stikla vates un piepildāt kolbu ar oglekļa dioksīdu, nolaižot izplūdes caurules galu līdz kolbas apakšai zem stikla vates, un pēc tam nedaudz uzsildiet kolbu, iemērcot to trauks ar siltu ūdeni, tad tumsā var novērot aukstas bāli zaļganas liesmas veidošanos (drošībā var iebāzt roku).

Aukstas liesmas veidošanās skaidrojama ar to, ka oglekļa dioksīds, izejot no kolbas, piesaista fosfora tvaikus, kas, nonākot saskarē ar gaisu kolbas atverē, sāk oksidēties. Kolbā baltais fosfors neaizdegas, jo atrodas oglekļa dioksīda atmosfērā. Eksperimenta beigās kolbu piepilda ar ūdeni.

Aprakstot eksperimentu baltā fosfora iegūšanai ūdeņraža vai oglekļa dioksīda atmosfērā, jau tika minēts, ka šo eksperimentu veikšana tumsā ļauj novērot baltā fosfora mirdzumu.

Ja uz sienas, kartona vai papīra loksnes veido uzrakstu ar fosfora krītu, tad, pateicoties fosforescencei, uzraksts tumsā paliek redzams ilgu laiku.

Uz tāfeles šādu uzrakstu nevar izdarīt, jo pēc tam pie tā nelīp parasts krīts un tāfele ir jāmazgā ar benzīnu vai citu stearīna šķīdinātāju.

Fosfora krītu iegūst, izšķīdinot šķidro balto fosforu izkausētā stearīnā vai parafīnā. Lai to izdarītu, vienai svara daļai sausā baltā fosfora pievieno apmēram divas svara daļas stearīna (sveces gabaliņus) vai parafīnu, mēģeni pārklāj ar vati, lai nepieļautu skābekļa iekļūšanu, un karsē ar nepārtrauktu kratīšanu. Pēc kausēšanas beigām mēģeni atdzesē ar auksta ūdens strūklu, pēc tam mēģeni salauž un noņem sacietējušo masu.

Fosfora krīts tiek uzglabāts zem ūdens. Lietojot šāda krīta gabalu iesaiņo mitrā papīrā.

Fosfora krītu var iegūt arī, porcelāna krūzē izkausētajam parafīnam (stearīnam) pievienojot mazus kaltēta baltā fosfora gabaliņus. Ja, pievienojot fosforu, parafīns aizdegas, tas tiek dzēsts, pārklājot krūzi ar kartona vai azbesta gabalu.

Pēc nelielas atdzesēšanas fosfora šķīdumu parafīnā ielej sausās un tīrās mēģenēs un atdzesē ar auksta ūdens strūklu, līdz tas sacietē cietā masā.

Pēc tam mēģenes tiek salauztas, krīts tiek noņemts un uzglabāts zem ūdens.

BALTĀ FOSFORA ŠĶĪDĪBA

Ūdenī baltais fosfors slikti šķīst, nedaudz šķīst spirtā, ēterī, benzolā, ksilolā, metiljodīdā un glicerīnā; labi šķīst oglekļa disulfīdā, sēra hlorīda, fosfora trihlorīda un tribromīda, oglekļa tetrahlorīda.

Pieredze. Baltā fosfora šķīdināšana oglekļa disulfīdā. Oglekļa disulfīds ir bezkrāsains, ļoti gaistošs, viegli uzliesmojošs, indīgs šķidrums. Tāpēc, strādājot ar to, izvairieties no tā tvaiku ieelpošanas un izslēdziet visus gāzes degļus.

Trīs vai četrus baltā fosfora gabaliņus zirņa lielumā viegli kratot izšķīdina glāzē 10-15 ml oglekļa disulfīds.

Ja nelielu filtrpapīra loksni samitrina šajā šķīdumā un tur gaisā, papīrs pēc kāda laika aizdegas. Tas ir tāpēc, ka oglekļa disulfīds ātri iztvaiko, un smalki sadalītais baltais fosfors, kas paliek uz papīra, parastā temperatūrā ātri oksidējas un aizdegas oksidācijas laikā izdalītā siltuma dēļ. (Zināms, ka dažādu vielu aizdegšanās temperatūra ir atkarīga no to slīpēšanas pakāpes.) Gadās, ka papīrs neaizdegas, bet tikai pārogļojas. Papīrs, kas samitrināts ar fosfora šķīdumu oglekļa disulfīdā, tiek turēts gaisā ar metāla knaiblēm.

Eksperiments tiek veikts uzmanīgi, lai fosfora šķīduma oglekļa disulfīdā pilieni nenokristu uz grīdas, uz galda, uz drēbēm vai rokām.

Ja šķīdums nokļūst uz rokas, to ātri nomazgā ar ziepēm un ūdeni un pēc tam ar KMnO 4 šķīdumu (lai oksidētu uz rokām nokritušās baltā fosfora daļiņas).

Fosfora šķīdums oglekļa disulfīdā, kas paliek pēc eksperimentiem, netiek uzglabāts laboratorijā, jo tas var viegli aizdegties.

BALTĀ FOSFORA PĀRVĒRŠANA SARKANĀ

Baltais fosfors tiek pārvērsts sarkanā saskaņā ar vienādojumu:

P (balts) = P (sarkans) + 4 kcal.

Baltā fosfora pārvēršanas sarkanā procesu ievērojami paātrina karsēšana, gaismas ietekmē un joda pēdu klātbūtnē (1 G jods pie 400 G baltais fosfors). Jods, savienojoties ar fosforu, veido fosfora jodīdu, kurā baltais fosfors izšķīst un, izdalot siltumu, ātri pārvēršas sarkanā krāsā.

Sarkano fosforu iegūst, ilgstoši karsējot balto fosforu slēgtā traukā joda pēdu klātbūtnē līdz 280-340 °.

Ilgstoši uzglabājot balto fosforu gaismā, tas pamazām kļūst sarkans.

Pieredze. Neliela daudzuma sarkanā fosfora iegūšana no baltā. Stikla mēģenē 10-12 garumā, vienā galā aizvērta cm un diametrs 0,6-0,8 cm tie ievada baltā fosfora gabalu kviešu graudu lielumā un ļoti mazu joda kristālu. Caurule tiek noslēgta un suspendēta gaisa vannā virs smilšu paplātes, pēc tam uzkarsēta līdz 280-340° un tiek novērota baltā fosfora pārvēršanās sarkanā krāsā.

Baltā fosfora daļēju pārvēršanos sarkanā var novērot arī nedaudz uzsildot mēģeni ar nelielu baltā fosfora gabaliņu un ļoti mazu joda kristālu. Pirms karsēšanas uzsākšanas mēģeni noslēdz ar stikla (azbesta vai parastās) vates tamponu un zem mēģenes novieto paplāti ar smiltīm. Caurule tiek karsēta 10-15 minūtes (nevirzot fosforu līdz vārīšanās temperatūrai) un tiek novērota baltā fosfora pārvēršanās sarkanā krāsā.

Mēģenē atlikušo balto fosforu var noņemt, karsējot ar koncentrētu sārma šķīdumu vai sadedzinot.

Baltā fosfora pārvēršanos sarkanā var novērot arī, karsējot nelielu fosfora gabalu mēģenē oglekļa dioksīda atmosfērā līdz temperatūrai, kas zemāka par viršanas temperatūru.

BALTĀ FOSFORA SADEDZINĀŠANA

Baltajam fosforam sadedzinot, veidojas fosfora anhidrīds:

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

Jūs varat novērot fosfora sadegšanu gaisā (lēni un ātri) un zem ūdens.

Pieredze. Lēna baltā fosfora sadegšana un gaisa sastāvs.Šis eksperiments netika aprakstīts kā veids, kā iegūt slāpekli, jo tas pilnībā nesaista gaisā esošo skābekli.

Baltā fosfora lēnā oksidēšanās ar atmosfēras skābekli notiek divos posmos; pirmajā posmā fosfora anhidrīds un ozons veidojas saskaņā ar vienādojumiem:

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

Otrajā posmā fosfora anhidrīds tiek oksidēts par fosfora anhidrīdu.

Baltā fosfora lēno oksidēšanos pavada apkārtējā gaisa luminiscence un jonizācija.

Eksperimentam, kas parāda baltā fosfora lēnu degšanu, vajadzētu ilgt vismaz trīs stundas. Eksperimentam nepieciešamā iekārta ir parādīta attēlā.

Cilindrā, kas izvērsts pie atveres, gandrīz piepildīts ar ūdeni, graduēta caurule ar slēgtu galu, kas satur apmēram 10 mlūdens. Caurules garums 70 cm, diametrs 1,5-2 cm. Pēc graduētās caurules nolaišanas noņemiet pirkstu no caurules atveres, novietojiet ūdeni caurulē un cilindrā līdz tādam pašam līmenim un atzīmējiet caurulē esošā gaisa daudzumu. Neceļot cauruli virs ūdens līmeņa cilindrā (lai neielaistu papildu gaisu), caurules gaisa telpā tiek ievadīts stieples galā fiksēts baltā fosfora gabals.

Pēc trim līdz četrām stundām vai pat pēc divām vai trim dienām mēģenē tiek novērots ūdens pieaugums.

Eksperimenta beigās no caurules tiek izņemts vads ar fosforu (nepaceļot cauruli virs ūdens līmeņa cilindrā), ūdens caurulē un cilindrā tiek novadīts līdz tādam pašam līmenim un atlikušā gaisa tilpums. pēc baltā fosfora lēnas oksidēšanās.

Pieredze liecina, ka skābekļa saistīšanās rezultātā ar fosforu gaisa tilpums ir samazinājies par piektdaļu, kas atbilst skābekļa saturam gaisā.

Pieredze. Ātra baltā fosfora sadegšana.Ņemot vērā to, ka fosfora kombinācijas reakcijas laikā ar skābekli, liels skaits karstumā, gaisā baltais fosfors spontāni aizdegas un sadeg ar spilgti dzeltenbaltu liesmu, veidojot fosfora anhidrīdu, baltu cietu vielu, kas ļoti enerģiski savienojas ar ūdeni.

Jau iepriekš tika minēts, ka baltais fosfors aizdegas 36-60 ° temperatūrā. Lai novērotu tā pašaizdegšanos un aizdegšanos, uz azbesta loksnes uzliek baltā fosfora gabalu un pārklāj ar stikla zvaniņu vai lielu piltuvi, uz kuras kakla uzliek mēģeni.

Fosforu var viegli aizdedzināt ar karstā ūdenī uzkarsētu stikla stieni.

Pieredze. Baltā un sarkanā fosfora aizdegšanās temperatūru salīdzinājums. Vara plāksnes vienā galā (garums 25 cm, platums 2,5 cm un biezums 1 mm) ieliek nelielu gabaliņu kaltēta baltā fosfora, otrā galā uzber nelielu kaudzi sarkanā fosfora. Plāksne tiek novietota uz statīva un tajā pašā laikā abos plāksnes galos tiek ievesti aptuveni vienādi degoši gāzes degļi.

Baltais fosfors aizdegas uzreiz, bet sarkanais tikai tad, kad tā temperatūra sasniedz aptuveni 240°.

Pieredze. Baltā fosfora aizdegšanās zem ūdens. Mēģeni ar ūdeni, kurā ir vairāki mazi baltā fosfora gabaliņi, iemērc vārglāzē, kurā ir karsts ūdens. Kad ūdens mēģenē tiek uzkarsēts līdz 30-50°C, caur mēģeni tajā tiek ievadīta skābekļa strāva. Fosfors aizdegas un sadedzina, izkliedējot spilgtas dzirksteles.

Ja eksperimentu veic pašā vārglāzē (bez mēģenes), vārglāzi novieto uz statīva, kas uzstādīts uz smilšu paplātes.

SUDRABA UN VARA SĀĻU SAMAZINĀŠANA AR BALTO FOSFORU

Pieredze. Ievadot baltā fosfora gabalu mēģenē ar sudraba nitrāta šķīdumu, tiek novērotas metāliskā sudraba nogulsnes (baltais fosfors ir enerģisks reducētājs):

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

Ja mēģenē ar vara sulfāta šķīdumu ievada balto fosforu, izdalās metāla vara nogulsnes:

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

SARKANAIS FOSFORS

Iepriekš aprakstītas metodes sarkanā fosfora iegūšanai no baltā.

PIEMAISĪJUMI

Sarkanais fosfors satur baltā fosfora, fosforskābes un pirofosforskābes pēdas.

Fosforskābes klātbūtne ir izskaidrojama ar fosfora anhidrīda savienojumu ar gaisa mitrumu, bet fosforskābes anhidrīda veidošanos - ar baltā fosfora pēdu lēno oksidēšanos. Kad mitrais fosfors tiek oksidēts ar skābekli, papildus fosforam un fosforskābes anhidrīdiem veidojas arī hipofosforskābe.

SARKANĀ FOSFORA TĪRĪŠANA UN UZGLABĀŠANA

Sarkano fosforu attīra, vārot ar atšķaidītu NaOH šķīdumu, pēc tam to rūpīgi mazgā ar dekantēšanu un pēc tam uz filtra ar destilētu ūdeni.

Izmazgāto fosforu žāvē ar filtrpapīru, liek uz pulksteņstikla un tur 105° krāsnī.

Glabājiet to burkās, kas noslēgtas ar parafīna korķi.

ĪPAŠĪBAS

Sarkanais fosfors ir pulveris (sp. svars 2,35), nešķīst ūdenī un oglekļa disulfīdā, sublimējas 416° un aizdegas 240° temperatūrā. Atšķirībā no baltā, sarkanais fosfors nav indīgs.

Sarkanā fosfora sublimācijas temperatūru nosaka oglekļa dioksīda atmosfērā. Sarkanā fosfora tvaiki, sabiezējot, dod balto fosforu.

Sarkanais fosfors ir ķīmiski mazāk aktīvs nekā baltais fosfors. Tas nespīd gaisā un skābeklī, bet spīd ozona atmosfērā; neizspiež metālus (vara, sudraba utt.) no to sāļiem; vienaldzīgs pret sārmiem; reaģē ar halogēniem, skābekli un sēru augstākā temperatūrā nekā baltais fosfors.

Pieredze. Sarkanā fosfora un bartolija sāls maisījuma sprādziens. Savācot sarkano fosfora pulveri, jābūt uzmanīgiem, jo ​​tas var aizdegties no berzes.

Lai veiktu eksperimentu, uz laktas, sliedes gabala vai akmens uzber nelielu daudzumu sarkanā fosfora un bartolīta sāls maisījuma un sit ar āmuru.

Lai izvairītos no ievainojumiem, nekādā gadījumā nevajadzētu uzņemt lielu daudzumu maisījuma.

Pulveri tiek viegli sajaukti, vienkārši šūpojot loksni. Vienai daļai sarkanā fosfora sausā pulvera ņem vismaz divas daļas bertoleta sāls pulvera. Eksperimenta laikā pagriezieties Īpaša uzmanība par maisījuma sastāvu, tā daudzumu, lai sprādziens nebūtu ļoti spēcīgs, kā arī lai maisījums negaidīti eksplodētu eksperimentētāja rokās.

Sarkanā fosfora pārpalikums noved pie tā, ka eksperimenta laikā fosfors vienkārši aizdegas; ar mitru fosforu eksperiments neizdodas.

Pieredze. Sarkanā fosfora, bartolija sāls un sēra maisījuma sprādziens. Uz papīra lapas uzmanīgi samaisiet 0,2-0,3 G sausais sarkanā fosfora pulveris, 2-3 G sausais pulveris Berthollet sāls un 0,5 G sēra pulveris.

Maisot papīra lapu tur ar abām rokām, pārmaiņus nedaudz kustinot tās uz augšu un uz leju. saņemts viendabīgs maisījums sadalīts 5-6 daļās.

Vienu daļu maisījuma lej uz papīra gabala 10x10 cm, ielieciet tajā granulu, salokiet papīra stūrus un viegli savijiet tos kopā.

Iegūtais mezgls tiek izmests uz kaut kā cieta (akmens vai cementa grīdas) - notiek spēcīgs sprādziens.

Ja vismaz viens no izejmateriāliem bija slapjš, eksperiments neizdodas.

FOSFORA PIELIETOJUMS

Balto fosforu izmanto ūdeņraža fosfīda, fosfīdu, fosforskābes, dažu farmaceitisko līdzekļu, anilīna krāsvielu, dūmu veidojošo un aizdedzinošo šķidrumu ražošanai, dūmu aizsegu veidošanai un kā inde pret žurkām.

Iepriekš sērkociņu ražošanā izmantoja balto fosforu; šobrīd šim nolūkam to neizmanto, jo ir indīgs un viegli uzliesmojošs.

Pašlaik sērkociņu ražošanā izmanto sarkano fosforu. Sērkociņa galviņai sagatavo maisījumu nākamais sastāvs(masas procentos):

Bertoļetovas sāls 46,5
Minimums vai mūmija 15.3
Chrome maksimums 1.5
Pieslīpēts stikls 17.2
Sērs 4.2
Kaulu līme 11.5
Cinka balts 3.8

Sērkociņu kastītes izklājums satur 30,8 wt. % sarkanais fosfors.

Lai sērkociņš labāk aizdegtos, tas ir piesūcināts ar parafīnu un, lai pēc dzēšanas nesmeltu, - ar nātrija fosfātu.

Sarkano fosforu izmanto bromūdeņraža un jodīda, fosfora savienojumu ar halogēnu, organisko krāsvielu, fosforbronzu (ar augstu viskozitāti) iegūšanai un aizdedzes čaulu aizpildīšanai.

FOSFORA SAVIENOJUMI

FOSFORA ŪDEŅRADĒNS PH 3 (FOSFĪNS)

IZPLATĪBA

Fosfora ūdeņradis veidojas fosforu saturošu organisko vielu sadalīšanās laikā.

SAŅEMŠANA

Fosfora ūdeņradis ir ļoti indīga gāze, tāpēc visi eksperimenti ar to tiek veikti ar vilci.

Pieredze. Ūdeņraža fosfīda iegūšana, karsējot balto fosforu ar 30-50% KOH šķīdumu. Reakcijas vienādojums:

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

Ar šo ražošanas metodi papildus gāzveida ūdeņraža fosfīdam pēc vienādojumiem veidojas arī šķidrais ūdeņraža fosfīds, gāzveida ūdeņradis un kālija skābes hipofosfīts:

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

2P + 2KOH + 2H2O \u003d H2 + 2KN2RO 2.

Šķidrais ūdeņraža fosfīds, mijiedarbojoties ar kālija hidroksīdu ūdens vidē, veido gāzveida ūdeņraža fosfīdu, ūdeņraža un kālija skābes hipofosfītu saskaņā ar vienādojumiem:

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

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

Skābs kālija hipofosfīts in sārmaina vide ar ūdeņraža izdalīšanos pārvēršas par kālija ortofosfātu:

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

Saskaņā ar iepriekšminētajiem reakcijas vienādojumiem, karsējot balto fosforu ar kālija hidroksīdu, veidojas gāzveida hidrogēnfosfīds, ūdeņradis un kālija ortofosfāts.

Šādā veidā iegūtais ūdeņraža fosfors spontāni aizdegas. Tas ir tāpēc, ka tajā ir daži pašaizdegšanās šķidrā ūdeņraža fosfīda un ūdeņraža tvaiki.

Kālija oksīda hidrāta vietā var izmantot nātrija, kalcija vai bārija oksīda hidrātus. Reakcijas ar viņiem notiek līdzīgi.

Ierīce ir apaļa dibena kolba ar ietilpību 100-250 ml, cieši noslēgts ar gumijas aizbāzni, caur kuru jāizlaiž caurule, ar ūdeni novirzot gāzveida produktus kristalizatorā.

Kolbu līdz 3/4 tilpuma piepilda ar 30-50% KOH šķīdumu, kurā iemet 2-3 zirņa lieluma baltā fosfora gabaliņus. Kolbu nostiprina statīva skavā un savieno ar kristalizētāju, kas piepildīts ar ūdeni, izmantojot drenāžas cauruli (att.).

Kad kolba tiek uzkarsēta, kālija hidroksīds reaģē ar balto fosforu saskaņā ar iepriekšminētajiem reakcijas vienādojumiem.

Šķidrais ūdeņraža fosfīds, sasniedzis kolbā esošā šķidruma virsmu, nekavējoties aizdegas un sadedzina dzirksteļu veidā; tas turpinās, līdz tiek izlietots atlikušais skābeklis kolbā.

Kad kolba ir stipri uzkarsēta, šķidrais ūdeņraža fosfīds tiek destilēts un virs ūdens aizdedzina gāzveida ūdeņraža fosfīdu un ūdeņradi. Fosfora ūdeņradis sadeg ar dzeltenu liesmu, veidojot fosfora anhidrīdu baltu dūmu gredzenu veidā.

Eksperimenta beigās samaziniet liesmu zem kolbas, noņemiet kontaktdakšu ar izplūdes cauruli, pārtrauciet sildīšanu un atstājiet ierīci zem iegrimes, līdz tā ir pilnībā atdzisusi.

Neizmantoto fosforu rūpīgi nomazgā ar ūdeni un uzglabā nākamajiem eksperimentiem.

Pieredze. (Spontāni uzliesmojoša) gāzveida ūdeņraža fosfīda sagatavošana, sadalot kalcija fosfīdu ar ūdeni. Reakcija notiek saskaņā ar vienādojumu:

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

Vienlaikus notiek arī šādas reakcijas:

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

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

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

Ierīce ir maza kolba ar taisnu izplūdes cauruli un lielu vārglāzi.

Svēršanai kolbā ar ietilpību 100 ml ielej svina šāvienu, pēc tam pievieno nelielu daudzumu sausa kalcija fosfīda un dažus pilienus ētera. Kolbu noslēdz ar gumijas aizbāzni, caur kuru taisna stikla caurule 7.-8 cm un diametrs 3-5 mm sākot no korķa apakšējās malas. Uzliekot vairākus svina gredzenus uz kolbas kakla, pie tās piesien virvi. Pēc tam, kad kolbu kādu laiku turot plaukstā, lai ēteris iztvaikotu, to iegremdē uz auklas lielā glāzē (ar ietilpību aptuveni 3 l) ar ūdeni. Vispirms no kolbas izdalās gaisa burbuļi un ētera tvaiki, tad, gāzes spiedienam kolbā samazinoties, kolbā nonāk neliels ūdens daudzums un sākas kalcija fosfīda sadalīšanās.

Gāzveida produkti, kas veidojas kalcija fosfīda sadalīšanās rezultātā, novērš nepārtrauktu ūdens ieplūšanu kolbā.

Iegūtās gāzes, sasniedzot ūdens virsmu, uzliesmo un, degot, veido fosfora anhidrīdu baltu dūmu gredzenu veidā.

Gāzes spiediena pazemināšanās brīdī kolbā nelielās porcijās iekļūst ūdens un veido ūdeņraža fosfīdu, līdz kalcija fosfīds ir pilnībā iztērēts.

Svina skrotis un gredzeni tiek izmantoti, lai iegremdētu kolbu glāzē ūdens.

Šo eksperimentu var veikt citā veidā. Dažus kalcija fosfīda gabalus iemet glāzē ūdens. Gāzes burbuļi, kas izdalās kalcija fosfīda sadalīšanās laikā, aizdegas, izejot no ūdens. Dedzinot ūdeņraža fosforu, veidojas fosforskābes anhidrīds, kas šajā gadījumā arī paceļas virs stikla baltu dūmu gredzenu veidā.

Kalcija fosfīdu ņem ar pinceti vai knaiblēm.

Tīra (spontāni neuzliesmojoša) ūdeņraža fosfīda iegūšana ir aprakstīta sadaļā par difosfīna īpašībām.

Pieredze. Ūdeņraža fosfīda sagatavošana, iedarbojoties ar atšķaidītu HCl un H 2 SO 4 (vai ūdeni, kas paskābināts ar kādu no šīm skābēm) uz kalcija, cinka, magnija un alumīnija fosfīdiem. Reakciju vienādojumi:

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

Es - Ca, Mg, Zn,

AlP + 3HCl = PH 3 + AlCl 3.

Šajā eksperimentā kopā ar gāzveida fosfora ūdeņradi veidojas šķidrais fosfora ūdeņradis un gāzveida ūdeņradis.

Vienu no iepriekš uzskaitītajiem fosfīdiem pievieno vārglāzē ar atšķaidītu HCl (svars 1,12) vai atšķaidītu H 2 SO 4 . Tiek novērota ūdeņraža fosfīda izdalīšanās, kas spontāni aizdegas virs šķīduma vārglāzē.

Pieredze. Tīra fosfora ūdeņraža PH 3 iegūšana fosfora un hipofosforskābju sadalīšanās laikā. Sildot, notiek šādas reakcijas:

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

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

Koncentrētos skābes šķīdumus karsē mazās stikla kolbās. Izdalītie gāzveida produkti caur cauruli tiek nosūtīti uz kristalizētāju ar ūdeni.

Pieredze. Tīra gāzveida ūdeņraža fosfīda iegūšana, iedarbojoties ar atšķaidītu kālija hidroksīda šķīdumu uz fosfonija jodīdu. Reakcijas vienādojums:

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

Lai iegūtu ūdeņraža fosfīdu, KOH šķīdumu no pilināmās piltuves pievieno Wurtz kolbā ar mazām stikla caurulēm un sausu pH 4 I.

FOSFONIJODĪDA RAŽOŠANA UN ĪPAŠĪBAS

Izšķīdina oglekļa disulfīdā 50 G baltais fosfors. Pakāpeniski pievienojiet 65 G jods. Pēc oglekļa disulfīda atdalīšanas iztvaicējot, paliek fosfora jodīda P 2 I 4 kristāli; tos ievieto Wurtz kolbā ar platu sānu cauruli. Caur Wurtz kolbu tiek izvadīta vāja CO 2 strāva, un pēc tam no pilināmās piltuves tiek izliets ūdens.

Rezultātā Wurtz kolbā veidojas fosforskābe, neliels daudzums brīva ūdeņraža jodīda un fosfonija jodīda. Sildot līdz 80°, pēdējais sublimējas un to var savākt platā caurulē, kas atdzesēta no ārpuses. Iegūtais fosfonija jodīds ir bezkrāsaina kristāliska viela, kas sadalās ar ūdeni.

Mēs jau esam sastapušies ar fosfonija jodīda veidošanos eksperimentos par ūdeņraža jodīda ražošanu.

GĀZVEIDĀ FOSFORA ŪDEŅDEŅA ĪPAŠĪBAS

Normālos apstākļos gāzveida hidrogēnfosfīds ir bezkrāsaina, ļoti toksiska gāze ar slikta smaka sapuvušas zivis (vai ķiploki). Tas labi šķīst ūdenī (normālos apstākļos 5 lūdens izšķīst 1 l pH 3), bet ar to ķīmiski neiedarbojas. Tas slikti šķīst spirtā un ēterī. Atdzesējot tas sabiezē šķidrumā, kas vārās pie -87,4° un pie -132,5° sacietē kristāliskā masā. Ūdeņraža fosfīda kritiskā temperatūra 52,8°, kritiskais spiediens 64 atm.

Fosfora ūdeņradis ir ļoti spēcīgs reducētājs; aizdegas gaisā 150° temperatūrā un sadeg ar dzeltenu liesmu, veidojot fosfora anhidrīdu saskaņā ar vienādojumu:

2РН 3 + 4O 2 = Р 2 O 5 + 3Н 2 O

Gāzveida ūdeņraža fosfīda sadedzināšana jau ir apspriesta tā ražošanas eksperimentos.

Pieredze. Sudraba un vara sāļu ūdens šķīdumu atgūšana ar gāzveida ūdeņraža fosforu. Reakciju vienādojumi:

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

3CuSO 4 + PH 3 + 3H 2 O \u003d 3H 2 SO 4 + H 3 PO 3 + 3 Cu.

Eksperiments tiek veikts mēģenēs. Reakcijas rezultātā izdalās ne tikai sudrabs un varš, bet veidojas arī attiecīgie fosfīdi, piemēram:

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

Vara sāļi (CuSO 4 un Cu 2 Cl 2) absorbē gāzveida ūdeņraža fosfīdu, un to izmanto, lai atdalītu ūdeņraža un ūdeņraža gāzveida maisījumu - tas tiek izvadīts caur mazgāšanas traukiem ar vara sāļiem.

Gāzveida ūdeņraža fosfors reducē arī slāpekļskābes, sērskābes un sērskābes, zelta sāļus un citus savienojumus.

Gāzveida ūdeņraža fosfīda mijiedarbība ar hloru jau ir apspriesta hlora īpašību izpētes eksperimentu aprakstā.

Gāzveida ūdeņraža fosfīds tieši savienojas ar halogenūdeņražskābēm, veidojot fosfonija sāļus (fosfonija jodīda iegūšana ir aprakstīta iepriekš). Vienādi apjomi ūdeņraža jodīda un ūdeņraža fosfīda apvienojas, veidojot bezkrāsainus kubiskus fosfonija jodīda kristālus.

KALCIJA FOSPĪDS

Pieredze. Kalcija fosfīda sagatavošana un īpašības. Kalcija fosfīdu iegūst no nelielām kalcija un sarkanā fosfora skaidām caurvējā. Baltais fosfors šim nolūkam netiek izmantots, jo reakcija ar to notiek pārāk spēcīgi.

Ierīce ir stikla caurule, kuras garums ir 10-12 cm un diametrs 0,5 cm fiksēts vienā galā statīva skavā horizontāli. 1. maisījumu ievieto mēģenes vidū G mazas kalcija skaidiņas un 1 G sausais sarkanais fosfors. Kad caurule tiek uzkarsēta, notiek abu vielu vardarbīga kombinācija, veidojot Ca 3 P 2 - gaiši brūnu cietu vielu. Pēc atdzesēšanas mēģeni lielā javā salauž ar piestu. Kalcija fosfīdu no javas ņem ar lāpstiņu, pinceti vai metāla knaiblēm un ievieto uzglabāšanai sausā burkā. Burka ir cieši noslēgta un piepildīta ar parafīnu, lai novērstu kalcija fosfīda sadalīšanos atmosfēras mitruma ietekmē.

Rūpīgi tiek noņemti arī visi caurules fragmenti, kas piesārņoti ar kalcija fosfīdu, jo tā sadalīšanās laikā veidojas toksiski produkti.

Gāzveida ūdeņraža fosfīda ražošanas eksperimentos tika ņemta vērā kalcija fosfīda mijiedarbība ar ūdeni un atšķaidītām skābēm.

ŠĶIDRAIS FOSFORA ŪDEŅRADĒNS R2H4 (DIFOSFĪNS)

Parasti difosfīns veidojas kā blakusprodukts fosfīna ražošanas laikā, jo īpaši tas notiek, kad fosfīdus sadala ūdens. Bet, ņemot vērā lielo atšķirību starp fosfīna un difosfīna viršanas un kušanas temperatūru, tos var viegli atdalīt, izlaižot gāzes maisījumu caur cauruli, kas atdzesēta līdz 0 °.

Difosfīna iegūšana tiek veikta tumšā telpā, jo gaismas ietekmē tas sadalās.

Pieredze. Difosfīna sagatavošana un īpašības. Ierīce ir samontēta saskaņā ar att. Trīskaklu kolba vienā pusē ir savienota ar garu izplūdes cauruli, kas iet cauri dzesēšanas ledus un galda sāls maisījumam, un no otras puses ar drošības cauruli, kuras gals ir jānolaiž traukā ar ūdeni. Trīskaklu kolbu piepilda ar ūdeni līdz 2/8 tilpuma un ievieto ūdens vannā, ar kuras palīdzību ūdens temperatūru kolbā uztur aptuveni 50 ° līmenī. Plaša taisna caurule tiek ievietota trīskaklu kolbas vidējā kaklā, kuras augšējais gals ir noslēgts ar gumijas aizbāzni.

Pirms eksperimenta sākuma drošības caurule ir savienota ar CO 2 avotu, lai izspiestu gaisu no instrumenta. Tas tiek darīts, lai novērstu eksploziju, kas var notikt eksperimenta laikā, ja kolbā ir gaiss.

Pēc gaisa izņemšanas no ierīces izplūdes caurules brīvo galu aizver ar gumijas aizbāzni, atvieno CO 2 avotu un drošības caurules galu nolaiž traukā ar ūdeni.

Kolbā caur vidējo cauruli ievada dažus kalcija fosfīda gabalus, un cauruli aizver ar gumijas aizbāzni.

Fosfora ūdeņradis, kas veidojas kalcija fosfīda sadalīšanās laikā, caur drošības cauruli izspiež oglekļa dioksīdu no pudeles.

Pēc oglekļa dioksīda izņemšanas no kolbas noņemiet korķi no izplūdes caurules. Tagad šķidrā ūdeņraža fosfīda tvaiki kopā ar to piesaistītajiem ūdens tvaikiem ieplūst izplūdes caurulē un kondensējas tajā tās daļā, kas ir iegremdēta dzesēšanas maisījumā. Kad šī caurules daļa ir aizsērējusi ar kondensētiem ūdeņraža fosfīda un ūdens tvaikiem, gāzes atkal ieplūst drošības caurulē.

Izplūdes caurules ar sasalušu difosfīnu brīvais gals tiek noslēgts ar gāzes degli, pēc tam caurule tiek atvienota no ierīces un otrs gals ir noslēgts.

Difosfīns normālos apstākļos ir bezkrāsains, ar ūdeni nesajaucams šķidrums, kas vārās 51,7° un sacietē -99°. Šis šķidrums aizdegas spontāni un deg ar ļoti spilgtu liesmu, tāpēc tas tiek uzglabāts bez gaisa.

Difosfīns spēcīgi lauž gaismu un nesamitrina stikla sienas.

Izsmidzinātu cietvielu, terpentīna, siltuma (30°), gaismas un koncentrēta HCl ietekmē difosfīns sadalās fosfīnā un fosforā saskaņā ar vienādojumu:

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

Fosfors absorbē daļu fosfīna, veidojot savienojumu, ko sauc par cieto ūdeņraža fosforu.

Izmantojot to, ka difosfīns sadalās koncentrēta HCl klātbūtnē, ir iespējams iegūt gāzveida spontāni neuzliesmojošu ūdeņraža fosfīdu. Lai to izdarītu, gāzveida ūdeņraža fosfīda maisījumu ar šķidrā ūdeņraža fosfīda tvaikiem izlaiž caur mazgāšanas pudeli ar koncentrētu HCl. Šajā gadījumā mazgāšanas kolbā paliek ciets ūdeņraža fosfors - gaiši dzeltena viela, kas gaismas ietekmē sadalās ūdeņradi un sarkano fosforu.

Pieredze. Tīra, spontāni neuzliesmojoša fosfora ūdeņraža iegūšana. Ierīce ir salikta saskaņā ar att. Pirmo trīskaklu kolbu iepilda 2/3 ar atšķaidītu HCl, otro piepilda ar koncentrētu HCl un ūdeni ielej kristalizatorā. Ierīce tiek samontēta un no tās tiek izvadīts gaiss ar oglekļa dioksīda palīdzību, kas nonāk pirmajā trīskaklu kolbā. Pēc gaisa noņemšanas aizveriet gumijas caurules skavu I.

Pēc kalcija fosfīda pievienošanas caur vidējo cauruli pirmajā trīskaklu kolbā veidojas fosfīna un difosfīna maisījums.

Izejot cauri koncentrētai HCl, difosfīns sadalās, un tīrs gāzveida ūdeņraža fosfors nonāk kristalizētājā ar ūdeni, kas tiek savākts dažādos traukos saskaņā ar ūdens izspiešanas metodi.

FOSFORA SKĀBEKĻA SAVIENOJUMI

Pieredze. Fosfora anhidrīda (fosfora trioksīda) iegūšana un īpašības. Fosfora anhidrīdu iegūst, izlaižot sausu gaisu caur sakarsētu sarkano fosforu. Trīs viena pie otras slīpētas stikla caurules kalpo kā ierīce. Pirmā caurule, kas horizontāli piestiprināta statīva skavā, kalpo sarkanā fosfora sildīšanai. Otrajā mēģenē, kas arī fiksēta horizontālā stāvoklī un uzkarsēta līdz aptuveni 50 °, tiek ievietota stikla vates tampona, lai notvertu no pirmās caurules ienākošo fosforu un fosfora anhidrīdu. Trešā caurule ir izliekta, tās gals ir nolaists gandrīz līdz mazas no ārpuses atdzesētas kolbas dibenam, kurā kondensējas fosfora anhidrīds.

Fosfora anhidrīds - balts, kristālisks, ļoti vaskam līdzīgs indīga viela, kušanas temperatūra 23,8° un vārīšanās temperatūra 173,1°. (Vārīšanās temperatūru var iestatīt, karsējot fosfora anhidrīdu slāpekļa atmosfērā.)

Fosfora anhidrīdam ir reducējošas īpašības. Uzkarsēts līdz 70 °, tas aizdegas un izdeg, pārvēršoties fosforskābes anhidrīdā saskaņā ar vienādojumu:

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

Pamazām šī oksidēšanās, ko pavada luminiscence, sāk noritēt pat parastā temperatūrā.

Fosforskābes anhidrīds veido dimerizētas P 4 O 10 molekulas.

Sildot virs 210 ° vai gaismas ietekmē, fosfora anhidrīds sadalās:

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

Fosfora anhidrīds ļoti lēni savienojas ar aukstu ūdeni, veidojot fosforskābi H 3 PO 3. Tas spēcīgi reaģē ar karstu ūdeni, veidojot fosfīnu un fosforskābi saskaņā ar vienādojumu:

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

Pieredze. Fosfora anhidrīda P 2 O 5 (fosfora pentoksīda) sagatavošana un īpašības. Lai iegūtu fosfora anhidrīdu, sadedzinot fosforu, izmantojiet ierīci, kas parādīta attēlā.

Kolbas kaklā uz gumijas aizbāžņa ievieto platu taisnu stikla cauruli, kuras galā ar stiepli piesien nelielu porcelāna tīģeli. Caurule kalpo fosfora ievadīšanai tīģelī un aizdedzināšanai ar sakarsētu stiepli. Caur vienu no sānu caurulēm gaiss iekļūst kolbā, kas tīrīšanai vispirms iziet cauri mazgāšanas kolbām ar koncentrētiem NaOH un H 2 SO 4 šķīdumiem. Skābekļa atņemtais gaiss izplūst no kolbas pa otro cauruli, nesot sev līdzi fosfora anhidrīdu, kondensējoties sausā un aukstā kolbā. Pēdējais ir savienots ar ūdens strūklas sūkni caur mazgāšanas pudeli ar ūdeni.

Lai veiktu eksperimentu, tiek ieslēgts ūdens strūklas sūknis, tīģelī tiek ievadīti fosfora gabali un aizdedzināti. Pēc fosfora aizdedzināšanas sakarsētā stieple tiek noņemta un platās stikla caurules augšējais gals tiek aizvērts ar gumijas aizbāzni.

Visām ierīces caurulēm un spraudņiem jābūt cieši savienotiem.

Fosfors deg saskaņā ar vienādojumu:

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

Iegūtais fosforskābes anhidrīds kondensējas aukstā pudelē pārslu veidā, kas atgādina sniegu.

Skābekļa un fosfora īpašību izpētē jau ir runāts par fosfora anhidrīda pagatavošanu.

Fosfora anhidrīdu attīra no zemāko fosfora oksīdu piemaisījumiem, sublimējot skābekļa plūsmā poraina platīna klātbūtnē. Uzglabājiet fosfora anhidrīdu sausās, cieši noslēgtās un ar parafīnu pildītās burkās.

Fosfora anhidrīdam ir baltas kristāliskas sniega līdzīgas vielas izskats, taču tas var būt amorfs un stiklveida.

Atkarībā no ūdens molekulu skaita, kas pievienotas fosfora anhidrīda molekulai, veidojas meta-, piro- un ortofosforskābe:

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

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

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

Fosforskābes anhidrīds ir visspēcīgākais gāzu dehidrētājs, tāpēc to piepilda ar žāvēšanas kolonnām un torņiem, uzklājot to uz azbesta vai stikla vates. Dažos gadījumos tas var atņemt ūdens elementus no citiem savienojumiem, tāpēc to izmanto slāpekļa, sērskābes anhidrīda un citu savienojumu ražošanā. Gaisā fosfora anhidrīds, kas piesaista mitrumu, ātri izplatās (tas jāuzglabā, ja nav mitruma).

Kad fosfora anhidrīds nonāk saskarē ar ūdeni, notiek spēcīga hidratācijas reakcija, ko pavada spēcīgs svilpojošs troksnis. Sapņot liels daudzums auksts ūdens, tas dod metafosforskābi, un ar lielu daudzumu silta ūdens veido ortofosforskābi.

Fosfora anhidrīds, uzkarsēts līdz 250°, sublimējas un nosēžas uz trauka aukstajām sieniņām monoklīnisku kristālu veidā. Karsējot slēgtā ierīcē līdz 440°, tas polimerizējas un pāriet pulvera formā, un 600° temperatūrā iegūst stiklveida formu. Tvaika kondensācijas rezultātā veidojas kristāliska forma. Fosfora anhidrīds kūst 563° temperatūrā.

Pieredze. Metafosforskābes HPO 3 iegūšana un īpašības. Mazā glāzē, kurā ir 50 ml ūdens, pievieno 1-2 ēdamkarotes fosforskābes anhidrīda. Ūdens kļūst duļķains, jo veidojas metafosforskābe. Šķīdums kļūst gaišs, ja ļauj nostāvēties, sakrata vai nedaudz sasilda.

Šķīdumam iztvaicējot, metafosforskābe izdalās caurspīdīgas, ledus līdzīgas, bezkrāsainas stiklveida masas veidā.

Uzglabājiet metafosforskābi burkās, kas noslēgtas ar parafīna aizbāzni; gaisa klātbūtnē tas pārklājas ar baltu pārklājumu, ko var noņemt mazgājot.

Vienbāziskā metafosforskābe attiecas uz vidēja stipruma skābēm. Tas šķīst ūdenī. Ar ūdens pārpalikumu tas pāriet piro- un ortofosforskābēs.

Metafosforskābes vai mstafosfāta šķīdums, pievienojot etiķskābes koagulāta albumīnu. Varat veikt eksperimentu mēģenē, parādot olu baltuma koagulāciju.

Pieredze. Ortofosforskābes iegūšana un īpašības. Par tīras ortofosforskābes sagatavošanu, oksidējot fosforu slāpekļskābe minēts slāpekļskābes īpašību pētījumā.

Ortofosforskābi var iegūt arī, karsējot vai ilgstoši uzglabājot metafosforskābi, karsējot fosforskābi, iedarbojoties ūdenim uz fosfora pentahlorīdu, fosfora oksihlorīdu vai fosfora anhidrīdu, kā arī iedarbojoties koncentrētai sērskābei uz kalcija ortofosfātu.

Ortofosforskābe veidojas, sērskābei iedarbojoties uz kaulu pelniem:

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

Porcelāna krūzē 4-5 minūtes karsē 5 G kaulu pelni, 5 mlūdens un 5 ml koncentrēts H 2 SO 4 (sp. svars 1,84). Pēc tam krūzes saturu pārnes vārglāzē un pēc atdzesēšanas atšķaida ar tādu pašu daudzumu auksta ūdens.

Pēc kalcija sulfāta nogulsnes filtrēšanas un dzidra šķīduma iztvaicēšanas (karsējot līdz 150°C) tās sabiezē, iegūstot bieza sīrupa konsistenci.

Ja daļu no filtrētā šķīduma lakmusa klātbūtnē neitralizē ar amonjaku (pievienojot to nelielā pārpalikumā) un pēc tam pievieno sudraba nitrātu, izgulsnējas dzeltenas sudraba ortofosfāta Ag 3 PO 4 nogulsnes.

Ortofosforskābe ir bezkrāsaini, caurspīdīgi un cieti rombveida kristāli, kas gaisā izšķīst. Tā ir vidēja stipruma trīsbāziska skābe. Tas ļoti viegli izšķīst ūdenī, izdalot nelielu siltuma daudzumu. Tas tiek pārdots 40-95% ūdens šķīduma veidā.

Viena, divu vai trīs ūdeņraža jonu aizstāšanas rezultātā ar metāliem fosforskābe veido trīs sāļu sērijas (NaH 2 PO 4 - primārais nātrija fosfāts, Na 2 HPO 4 - sekundārais - nātrija fosfāts un Na 3 PO 4 - terciārais nātrija fosfāts).

Vājākā, bet mazāk gaistošā fosforskābe var izspiest slāpekļskābi un sērskābi no to savienojumiem.

Karsējot ortofosforskābi līdz 215°, tiek iegūta pirofosforskābe stiklveida masas veidā. Reakcija notiek saskaņā ar vienādojumu:

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

un, karsējot virs 300 °, pirofosforskābe pārvēršas par metafosforu:

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

Pieredze. Fosforskābes sagatavošana un īpašības. Fosforskābes iegūšana ar fosfora tribromīda, trijodīda un trihlorīda hidrolīzi ir aprakstīta ūdeņraža bromīda un jodūdeņraža ražošanas eksperimentos, un tā tiks skarta tālāk fosfora trihlorīda īpašību eksperimentos.

Fosforskābe ir vidēja stipruma divvērtīgā skābe; tas veido divas sāļu sērijas, piemēram, NaH 2 PO 3 - skābais nātrija fosfīts un Na 2 HPO 3 - vidējais nātrija fosfīts.

Brīvā stāvoklī H 3 PO 3 ir bezkrāsains kristāls, kas izplatās gaisā un viegli šķīst ūdenī.

Karsējot, fosforskābe sadalās ortofosforskābē un fosfīnā saskaņā ar vienādojumu:

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

Fosforskābe ir spēcīgs reducētājs; karsējot, tas reducē dzīvsudraba hlorīda šķīdumu līdz hlorīdam un pat par metālisku dzīvsudrabu, un metāliskais sudrabs tiek izolēts no sudraba nitrāta šķīduma:

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.

Pieredze. Hipofosforskābes H 3 PO 2 reducējošais raksturs. Fosforskābe un tās sāļi (hipofosfīti) reducē vara, sudraba, dzīvsudraba, zelta un bismuta sāļus līdz attiecīgajiem metāliem. Piemēram, ja vara sulfāta vai sudraba nitrāta šķīdumam pievieno hipofosforskābes šķīdumu, izdalās metālisks varš, metāliskais sudrabs un veidojas ortofosforskābe saskaņā ar vienādojumiem:

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

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

Fosforskābe reducē bromu un jodu ūdens šķīdumos līdz ūdeņraža bromīdam un jodīdam saskaņā ar vienādojumiem:

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

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

Hipofosfītu iegūšana, karsējot balto fosforu ar stiprām bāzēm, ir aprakstīta ūdeņraža fosfīda iegūšanas eksperimentā.

Apstrādājot bārija hipofosfītu ar sērskābi, apmaiņas reakcijas rezultātā tiek iegūta hipofosforskābe.

Viss par Sarkanais fosfors

FOSFORS(no grieķu phosphoros - luminiferous; lat. Fosfors) - viens no visizplatītākajiem zemes garozas elementiem, kas atrodas 3. periodā, galvenās apakšgrupas 5. grupā. Tā saturs ir 0,08–0,09% no tā masas. Koncentrācija jūras ūdenī ir 0,07 mg/l. Brīvā stāvoklī tas nav atrodams augstās ķīmiskās aktivitātes dēļ. Tas veido aptuveni 190 minerālus, no kuriem nozīmīgākie ir apatīts Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), fosforīts Ca3(PO4)2 un citi. Fosfors ir atrodams visās zaļo augu daļās un vēl vairāk augļos un sēklās. Satur dzīvnieku audos, ir daļa no olbaltumvielām un citiem būtiskiem organiskiem savienojumiem (ATP, DNS), ir dzīvības elements.

Stāsts

Fosfors 1669. gadā atklāja Hamburgas alķīmiķis Henigs Brands. Tāpat kā citi alķīmiķi, Brends mēģināja atrast filozofa akmeni, taču saņēma spīdīgu vielu. Brends koncentrējās uz eksperimentiem ar cilvēka urīnu, jo uzskatīja, ka tas, būdams zeltainā krāsā, var saturēt zeltu vai ko tādu, kas nepieciešams ieguvei. Sākotnēji viņa metode sastāvēja no tā, ka sākumā urīns tika nosēdināts vairākas dienas, līdz tas pazuda. slikta smaka un pēc tam uzvāra līdz lipīgam stāvoklim. Karsējot šo pastu līdz augstām temperatūrām un veidojot burbuļus, viņš cerēja, ka, kondensējoties, tie saturēs zeltu. Pēc vairāku stundu intensīvas vārīšanas tika iegūti baltas vaskam līdzīgas vielas graudi, kas ļoti spilgti dega un turklāt tumsā mirgoja. Zīmols šo vielu nosauca par phosphorus mirabilis (lat. "brīnumains gaismas nesējs"). Brenda fosfora atklājums bija pirmais jauna elementa atklājums kopš senatnes.

Nedaudz vēlāk fosforu ieguva cits vācu ķīmiķis Johans Kunkels.

Neatkarīgi no Brenda un Kunkela fosforu ieguva R. Boils, kurš to aprakstīja rakstā "Fosfora iegūšanas metode no cilvēka urīna", kas datēts ar 1680. gada 14. oktobri un publicēts 1693. gadā.

Uzlabotu metodi fosfora iegūšanai 1743. gadā publicēja Andreass Marggrafs.

Ir pierādījumi, ka arābu alķīmiķi 12. gadsimtā varēja iegūt fosforu.

To, ka fosfors ir vienkārša viela, pierādīja Lavuazjē.

Nosaukuma izcelsme

1669. gadā Henings Brends, karsējot balto smilšu un iztvaicētā urīna maisījumu, ieguva tumsā mirdzošu vielu, ko vispirms sauca par "auksto uguni". Sekundārais nosaukums "fosfors" cēlies no Grieķu vārdi"φῶς" - viegls un "φέρω" - es nēsāju. AT sengrieķu mitoloģija vārdu Fosfors (vai Eosfors, cits grieķu Φωσφόρος) nēsāja Rīta zvaigznes aizbildnis.

Fosfora iegūšana

Fosfors iegūts no apatīta vai fosforīta mijiedarbības rezultātā ar koksu un silīcija dioksīdu 1600 °C temperatūrā:

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

Iegūtie baltā fosfora tvaiki kondensējas uztvērējā zem ūdens. Fosforītu vietā var reducēt citus savienojumus, piemēram, metafosforskābi:

4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO

Fizikālās īpašības

Elementāri fosfors normālos apstākļos tas pārstāv vairākas stabilas allotropas modifikācijas; Fosfora alotropijas problēma ir sarežģīta un nav pilnībā atrisināta. Parasti izšķir četras vienkāršas vielas modifikācijas - balto, sarkano, melno un metālisko fosforu. Dažreiz tās sauc arī par galvenajām allotropajām modifikācijām, kas nozīmē, ka visas pārējās ir šo četru dažādība. Normālos apstākļos ir tikai trīs fosfora allotropās modifikācijas, un īpaši augsta spiediena apstākļos ir arī metāliska forma. Visas modifikācijas atšķiras pēc krāsas, blīvuma un citiem fiziskās īpašības; ir manāma tendence uz krasu ķīmiskās aktivitātes samazināšanos pārejā no baltā uz metālisko fosforu un metālisko īpašību palielināšanos.

Sarkanais fosfors

Sarkanais fosfors, ko sauc arī par violeto fosforu, ir termodinamiski stabilāka elementārā fosfora modifikācija. Pirmo reizi to 1847. gadā Zviedrijā ieguva austriešu ķīmiķis A. Šrēters, atmosfērā karsējot balto fosforu 500 °C temperatūrā. oglekļa monoksīds(CO) noslēgtā stikla ampulā.

Sarkanajam fosforam ir formula Pn, un tas ir polimērs ar sarežģītu struktūru. Atkarībā no ražošanas metodes un sarkanā fosfora sasmalcināšanas pakāpes tam ir nokrāsas no purpursarkanas līdz violetai, un liešanas stāvoklī tam ir tumši violets metālisks spīdums ar vara nokrāsu. Sarkanā fosfora ķīmiskā aktivitāte ir daudz zemāka nekā baltajam; tam ir ārkārtīgi zema šķīdība. Sarkano fosforu ir iespējams izšķīdināt tikai noteiktos kausētos metālos (svinā un bismuta), ko dažkārt izmanto lielu tā kristālu iegūšanai. Tā, piemēram, vācu fizikālais ķīmiķis I. V. Gittorfs 1865. gadā pirmo reizi saņēma perfekti uzbūvētus, bet mazus kristālus (Gittorfa fosforu). Sarkanais fosfors spontāni neaizdegas gaisā līdz 240-250 °C temperatūrai (mainot uz balta uniforma sublimācijas laikā), bet berzes vai trieciena rezultātā pašaizdegas, tam pilnībā trūkst ķīmiskās luminiscences parādības. Nešķīst ūdenī, kā arī benzolā, oglekļa disulfīdā un citos, šķīst fosfora tribromīdā. Sublimācijas temperatūrā sarkanais fosfors pārvēršas tvaikos, kam atdziestot veidojas galvenokārt baltais fosfors.

Virulence Sarkanais fosfors tūkstošiem reižu mazāk nekā baltā, tāpēc to izmanto daudz plašāk, piemēram, sērkociņu ražošanā (kastīšu režģa virsma ir pārklāta ar kompozīciju uz sarkanā fosfora bāzes)

"TERKI" sastāvs

Sarkanais fosfors	30,8 %
Trisēra antimons	41,8 %
Dzelzs Minijs	12,8 %
Krīts	2,6 %
Balināts cinks	1,5 %
Stikla slīpējums	3,8 %
Līmes kauls	6,7 %

Sarkanā fosfora blīvums arī ir lielāks, liešanas laikā sasniedzot 2400 kg/m³. Sarkanais fosfors, uzglabājot gaisā, mitruma klātbūtnē pamazām oksidējas, veidojot higroskopisku oksīdu, uzsūc ūdeni un kļūst mitrs ("izmirkst"), veidojot viskozu fosforskābi; Tāpēc tas tiek uzglabāts hermētiskā traukā. Kad "izmērcē" - mazgā ar ūdeni no fosforskābju paliekām, izžāvē un izmanto paredzētajam mērķim.

Ķīmiskās īpašības

Fosfora ķīmiskā aktivitāte ir daudz augstāka nekā slāpeklim. Fosfora ķīmiskās īpašības lielā mērā nosaka tā alotropā modifikācija. Baltais fosfors ir ļoti aktīvs, pārejot uz sarkano un melno fosforu, ķīmiskā aktivitāte strauji samazinās. Baltais fosfors spīd tumsā gaisā, mirdzums ir saistīts ar fosfora tvaiku oksidēšanu līdz zemākiem oksīdiem. Šķidrā un izšķīdinātā stāvoklī, kā arī tvaikos līdz 800 °C fosfors sastāv no P4 molekulām. Sildot virs 800 °C, molekulas disociējas: Р4 = 2Р2. Temperatūrā virs 2000 °C molekulas sadalās atomos.

Mijiedarbība ar vienkāršām vielām

Fosfors viegli oksidējas ar skābekli:

4P + 5O2 → 2P2O5 (ar skābekļa pārpalikumu)

4P + 3O2 → 2P2O3 (ar lēnu oksidēšanos vai skābekļa trūkumu)

Mijiedarbojas ar daudzām vienkāršām vielām - halogēniem, sēru, dažiem metāliem, kam piemīt oksidējošas un reducējošas īpašības:

ar metāliem - oksidētājs, veido fosfīdus:

2P + 3Ca → Ca3P2, 2P + 3Mg → Mg3P2

fosfīdus sadala ūdens un skābes, veidojot fosfīnu ar nemetālu - reducētāju:

2P + 3S → P2S3, 2P + 3Cl2 → 2PCl3. Nesadarbojas ar ūdeņradi.

Mijiedarbība ar ūdeni

Mijiedarbojas ar ūdeni, vienlaikus nesamērojot:

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

Mijiedarbība ar sārmiem

Sārmu šķīdumos disproporcija notiek lielākā mērā:

4P + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3KH2PO2

Atjaunojošās īpašības

Spēcīgi oksidētāji pārvērš fosforu par fosforskābi:

3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

Oksidācijas reakcija notiek arī tad, kad sērkociņi tiek aizdedzināti; Bertoleta sāls darbojas kā oksidētājs:

6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

Pieteikums

Fosfors ir vissvarīgākais biogēnais elements un tajā pašā laikā tiek ļoti plaši izmantots rūpniecībā. Sarkano fosforu izmanto sērkociņu ražošanā. Tas kopā ar smalki slīpētu stiklu un līmi tiek uzklāts uz kastes sānu virsmas. Kad tiek berzēta sērkociņa galviņa, kurā ir kālija hlorāts un sērs, notiek aizdegšanās.

Elementārā fosfora toksikoloģija

sarkanais fosfors praktiski nav toksisks. Sarkanā fosfora putekļi, nokļūstot plaušās, izraisa hronisku pneimoniju.

Baltais fosforsļoti toksisks, šķīst lipīdos. Baltā fosfora nāvējošā deva ir 50-150 mg. Baltais fosfors, nokļūstot uz ādas, izraisa smagus apdegumus.

Akūta saindēšanās ar fosforu izpaužas kā dedzināšana mutē un kuņģī, galvassāpes, vājums un vemšana. Pēc 2-3 dienām attīstās dzelte. Hroniskām formām raksturīgs kalcija metabolisma pārkāpums, sirds un asinsvadu un nervu sistēmu bojājumi. Pirmā palīdzība, lai akūta saindēšanās- kuņģa skalošana, caurejas līdzeklis, attīrošas klizmas, intravenozi glikozes šķīdumi. Ādas apdegumu gadījumā skartās vietas apstrādājiet ar vara sulfāta vai sodas šķīdumiem. Fosfora tvaiku MPC gaisā rūpnieciskās telpas- 0,03 mg/m³, pagaidu pieļaujamā koncentrācija in atmosfēras gaiss- 0,0005 mg/m³, MPC collas dzeramais ūdens- 0,0001 mg/dm³.

DEFINĪCIJA

Fosfors veido vairākas alotropiskas izmaiņas: balto, sarkano un melno fosforu.

Baltais, sarkanais un melnais fosfors

Baltais fosfors ir viena no allotropajām modifikācijām ķīmiskais elements fosfors (1. att.). Tas sastāv no P4 molekulām. Metastabils, istabas temperatūrā mīksts kā vasks (griezts ar nazi), aukstumā - trausls. Kūst un vārās nesadaloties, nedaudz karsējot gaistošs, destilēts ar ūdens tvaikiem. Lēnām oksidējas gaisā (ķēdes reakcija ar radikāļu piedalīšanos, hemiluminiscence), aizdegas ar zemu karsēšanu skābekļa klātbūtnē. Tas labi šķīst oglekļa disulfīdā, amonjakā, sēra oksīdā (IV), slikti - tetrahlorogleklī. Tas nešķīst ūdenī, tas labi saglabājas zem ūdens slāņa.

Rīsi. 1. Baltais fosfors. Izskats.

Sarkanais fosfors ir termodinamiski stabilākā elementārā fosfora alotropā modifikācija. Normālos apstākļos tas ir dažādu toņu pulveris (no purpursarkanas līdz violetai) (2. att.). Krāsu nosaka pēc iegūšanas metodes un vielas sasmalcināšanas pakāpes. Ir metālisks spīdums. Sildot, tas sublimējas. Oksidējas gaisā. Nešķīst ūdenī un oglekļa disulfīdā. Sarkanā fosfora ķīmiskā aktivitāte ir daudz mazāka nekā baltā un melnā fosfora. Tas izšķīst svina kausējumā, no kura izkristalizējas violetais fosfors (Gitorfa fosfors), Sarkanā fosfora tvaikus atdzesējot, iegūst balto fosforu.

Rīsi. 2. Sarkanais fosfors. Izskats.

Melnais fosfors veidojas no baltā, karsējot to zem augstspiediena pie 200-220 o C. Izskatās pēc grafīta, uz tausti taukains. Blīvums - 2,7 g / cm3. Pusvadītājs.

Fosfora ķīmiskā formula

Baltā fosfora ķīmiskā formula ir P4. Tas parāda, ka šīs vielas molekulā ir četri fosfora atomi (Ar = 31 amu). Pēc ķīmiskās formulas jūs varat aprēķināt molekulārais svars baltais fosfors:

Mr (P 4) = 2 × Ar (P) = 4 × 31 = 124.

Sarkanajam fosforam ir formula P n, un tas ir polimērs ar sarežģītu struktūru.

Fosfora strukturālā (grafiskā) formula

Fosfora strukturālā (grafiskā) formula ir vizuālāka. Tas parāda, kā atomi ir savienoti viens ar otru molekulā.

Baltā fosfora strukturālā formula ir:

Sarkanā fosfora polimēra strukturālā formula ir:

Elektroniskā formula

Elektroniskā formula, kas parāda elektronu sadalījumu atomā pa enerģijas apakšlīmeņiem, ir parādīta zemāk:

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

Tas arī parāda, ka fosfors pieder pie p-ģimenes elementiem, kā arī valences elektronu skaits - ārējā enerģijas līmenī ir 5 elektroni (3s 2 3p 3).

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Exercise	Noteikt sāls molekulāro formulu, kuras molārā masa ir mazāka par 300, kurā slāpekļa, ūdeņraža, hroma un skābekļa masas daļas ir 11,11%; 3,17%; attiecīgi 41,27% un 44,44%.
Lēmums	Elementa X masas daļu HX sastāva molekulā aprēķina pēc šādas formulas: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Apzīmēsim slāpekļa atomu skaitu molekulā ar "x", ūdeņraža atomu skaitu ar "y", hroma atomu skaitu ar "z" un skābekļa atomu skaitu ar "k". Ļaujiet mums atrast atbilstošās dzelzs un skābekļa elementu relatīvās atomu masas (no D.I. Mendeļejeva periodiskās tabulas iegūtās relatīvo atomu masas vērtības tiks noapaļotas līdz veseliem skaitļiem). Ar(N) = 14; Ar(H) = 1; Ar(Cr) = 52; Ar(O) = 16. Mēs sadalām elementu procentuālo daudzumu ar attiecīgajām relatīvajām atomu masām. Tādējādi mēs atradīsim saistību starp atomu skaitu savienojuma molekulā: 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. Līdzekļi visvienkāršākā formula slāpekļa, ūdeņraža, hroma un skābekļa savienojumi ir N 2 H 8 Cr 2 O 7 vai (NH 4) 2 Cr 2 O 7 formā. Tas ir amonija dihromāts.
Atbilde	(NH 4) 2 Cr 2 O 7

2. PIEMĒRS

Exercise	Skābekli saturošu vielu sadegšanas rezultātā organiskais savienojums Gaisa pārpalikumā tiek savākti 1,584 g oglekļa dioksīda un 0,972 ml ūdens. Šī savienojuma tvaika blīvums gaisā ir 1,5865. Izcelt ķīmiskā formula savienojums, ja tajā ir divi tāda paša nosaukuma radikāļi.
Lēmums	Sastādām organiskā savienojuma sadegšanas reakcijas shēmu, apzīmējot oglekļa, ūdeņraža un skābekļa atomu skaitu attiecīgi ar "x", "y" un "z": C x H y O z + O z → CO 2 + H 2 O. Noteiksim to elementu masas, kas veido šo vielu. Relatīvās atomu masas vērtības, kas ņemtas no D.I. periodiskās tabulas. Mendeļejevs, noapaļots līdz veseliem skaitļiem: Ar(C) = 12 a.m.u., Ar(H) = 1 a.m.u., Ar(O) = 16 a.m.u. m(C) = n(C) × M(C) = n(CO2) × M(C) = /M(C); m (H) = n (H) × M (H) = 2 × n (H2O) × M (H) = × M (H); m(H) =. Aprēķiniet oglekļa dioksīda un ūdens molmasas. Kā zināms, molekulas molārā masa ir vienāda ar molekulu veidojošo atomu relatīvo atomu masu summu (M = Mr): M(CO 2) \u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12+ 2 × 16 = 12 + 32 = 44 g / mol; M(H2O) \u003d 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1 + 16 = 2 + 16 = 18 g / mol. m(C) = /12 = 0,432 g; m(H) = 0,108 g. Organiskās vielas molmasas vērtību var noteikt, izmantojot tās blīvumu gaisā: M viela = M gaiss × D gaiss; M viela = 29 × 1,5862 \u003d 46 g / mol. Atrodiet oglekļa un ūdeņraža atomu skaitu savienojumā: 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. Tas nozīmē, ka šī savienojuma ogļūdeņraža radikāļa vienkāršākā formula ir formā CH 3 un molārā masa 15 g/mol. Tas nozīmē, ka veido skābeklis, kas nav iespējams. Ņemot vērā problēmas stāvokli par diviem tāda paša nosaukuma radikāļiem 2 × M (CH 3) \u003d 2 × 15 \u003d 30 g / mol, mēs atklājam, ka skābeklis veido, t.i. organiskais skābekli saturošs savienojums ir CH 3 -O-CH 3 formā. Tas ir acetons (dimetilketons).
Atbilde	CH3-O-CH3

Fosfors ir zināms vairākās allotropās modifikācijās: baltā, sarkanā, violetā un melnā krāsā. Laboratorijas praksē nākas saskarties ar baltām un sarkanām modifikācijām.

Baltais fosfors ir cieta viela. Normālos apstākļos tas ir dzeltenīgs, mīksts un pēc izskata līdzīgs vaskam. Tas ir viegli oksidēts un viegli uzliesmojošs. Baltais fosfors ir indīgs – atstāj sāpīgus apdegumus uz ādas. Baltais fosfors tiek pārdots dažāda garuma nūjiņu veidā ar diametru 0,5-2 cm.

Baltais fosfors viegli oksidējas, un tāpēc to uzglabā zem ūdens rūpīgi noslēgtos tumša stikla traukos slikti apgaismotās un ne pārāk aukstās telpās (lai izvairītos no burku plaisāšanas sasalšanas ūdens dēļ). Skābekļa daudzums ūdenī un oksidējošajā fosforā ir ļoti mazs; ir 7-14 mg uz litru ūdens.

Gaismas ietekmē baltais fosfors pārvēršas sarkanā krāsā.

Lēni oksidējoties, tiek novērots baltā fosfora mirdzums, un enerģiski oksidējoties, tas aizdegas.

Balto fosforu ņem ar pinceti vai metāla knaiblēm; nekādā gadījumā nedrīkst to pieskarties ar rokām.

Apdeguma gadījumā ar balto fosforu apdegušo vietu mazgā ar AgNO 3 (1:1) vai KMnO 4 (1:10) šķīdumu un uzklāj mitru pārsēju, kas samērcēts tajos pašos šķīdumos vai 5% šķīdumā. vara sulfātu, pēc tam brūci nomazgā ar ūdeni un pēc epidermas izlīdzināšanas uzliek vazelīna saiti ar metilvioletu. Smagu apdegumu gadījumā vērsieties pie ārsta.

Sudraba nitrāta, kālija permanganāta un vara sulfāta šķīdumi oksidē balto fosforu un tādējādi aptur tā kaitīgo iedarbību.

Saindēšanās ar balto fosforu gadījumā iekšķīgi lietojiet tējkaroti 2% vara sulfāta šķīduma, līdz rodas vemšana. Pēc tam, izmantojot Mičerliha testu, pamatojoties uz luminiscenci, nosaka fosfora klātbūtni. Šim nolūkam saindētā cilvēka vemšanai pievieno ar sērskābi paskābinātu ūdeni un tumsā destilē; pie fosfora satura tiek novērota tvaiku mirdzēšana. Kā ierīce tiek izmantota Wurtz kolba, kuras sānu caurulei ir piestiprināts Liebig kondensators, no kura destilētie produkti nonāk uztvērējā. Ja fosfora tvaiki tiek novirzīti sudraba nitrāta šķīdumā, tad veidojas melnas metāliskā sudraba nogulsnes, kuras veidojas pēc vienādojuma, kas dots eksperimentā par sudraba sāļu reducēšanu ar balto fosforu.

Jau 0.1 G baltais fosfors ir nāvējoša deva pieaugušam cilvēkam.

Balto fosforu porcelāna javā zem ūdens sagriež ar nazi vai šķērēm. Lietojot ūdeni istabas temperatūrā, fosfors drūp. Tāpēc labāk ir izmantot siltu ūdeni, bet ne augstāku par 25-30 °. Pēc fosfora sagriešanas siltā ūdenī to pārnes aukstā ūdenī vai atdzesē ar auksta ūdens strūklu.

Baltais fosfors ir viegli uzliesmojoša viela. Tas aizdegas 36-60° temperatūrā atkarībā no skābekļa koncentrācijas gaisā. Tāpēc, veicot eksperimentus, lai izvairītos no nelaimes, ir jāņem vērā katrs tās grauds.

Baltā fosfora žāvēšana tiek veikta, ātri uzklājot tam plānu azbesta vai filtrpapīru, izvairoties no berzes vai spiediena.

Kad fosfors aizdegas, to nodzēš ar smiltīm, mitru dvieli vai ūdeni. Ja degošs fosfors atrodas uz papīra (vai azbesta) loksnes, šo loksni nedrīkst pieskarties, jo izkusis degošais fosfors var viegli izliet.

Baltais fosfors kūst 44°, vārās 281°. Baltais fosfors tiek izkausēts ar ūdeni, jo saskarē ar gaisu izkausētais fosfors aizdegas. Ar saplūšanu un sekojošu dzesēšanu balto fosforu var viegli atgūt no atkritumiem. Lai to izdarītu, dažādu eksperimentu baltā fosfora atkritumus, kas savākti porcelāna tīģelī ar ūdeni, karsē ūdens vannā. Ja uz izkausētā fosfora virsmas ir manāma garozas veidošanās, pievieno nedaudz HNO 3 vai hroma maisījumu. Garoza tiek oksidēta, mazi graudiņi saplūst kopējā masā, un pēc atdzesēšanas ar auksta ūdens strūklu tiek iegūts viens baltā fosfora gabals.

Fosfora atliekas nekādā gadījumā nedrīkst mest izlietnē, jo, uzkrājoties kanalizācijas līkuma līkumos, tas var radīt apdegumus apkopes darbiniekiem.

Pieredze. Izkausēta baltā fosfora kausēšana un pārdzesēšana. Baltā fosfora gabalu zirņa lielumā ievieto mēģenē ar ūdeni. Mēģeni ievieto vārglāzē, kas gandrīz līdz augšai piepildīta ar ūdeni, un vertikālā stāvoklī nostiprina statīva skavā. Stikls ir nedaudz uzsildīts un, izmantojot termometru, nosaka ūdens temperatūru mēģenē, kurā fosfors kūst. Pēc kausēšanas beigām mēģeni pārnes vārglāzē ar aukstu ūdeni un novēro fosfora sacietēšanu. Ja caurule ir nekustīga, tad temperatūrā zem 44° (līdz 30°) baltais fosfors paliek šķidrā stāvoklī.

Baltā fosfora šķidrais stāvoklis, kas atdzesēts zem tā kušanas temperatūras, ir pārdzesēšanas stāvoklis.

Pēc eksperimenta beigām, lai vieglāk ekstrahētu fosforu, to atkal izkausē un mēģeni ar atveri uz augšu slīpā stāvoklī iegremdē traukā ar aukstu ūdeni.

Pieredze. Vada galā pievienojot baltā fosfora gabalu. Baltā fosfora kausēšanai un cietināšanai izmanto nelielu porcelāna tīģeli ar fosforu un ūdeni; to ieliek glāzē silta un pēc tam auksta ūdens. Šim nolūkam vads tiek ņemts no dzelzs vai vara ar garumu 25-30 cm un diametrs 0,1-0,3 cm. Kad vads ir iegremdēts cietošā fosforā, tas viegli piestiprinās pie tā. Ja nav tīģeļa, izmanto mēģeni. Tomēr mēģenes nepietiekami līdzenās virsmas dēļ dažreiz ir nepieciešams to salauzt, lai iegūtu fosforu. Lai no stieples noņemtu balto fosforu, to iegremdē glāzē silta ūdens.

Pieredze. Fosfora īpatnējā svara noteikšana. Pie 10° fosfora īpatnējais svars ir 1,83. Pieredze ļauj mums pārliecināties, ka baltais fosfors ir smagāks par ūdeni un vieglāks par koncentrētu H 2 SO 4.

Ievadot mēģenē nelielu baltā fosfora gabaliņu ar ūdeni un koncentrētu H 2 SO 4 (īpatnējais svars 1,84), tiek novērots, ka fosfors ūdenī grimst, bet peld pa skābes virsmu, karstuma ietekmē kūstot. izdalās, kad koncentrētu H2SO izšķīdina 4 ūdenī.

Lai koncentrētu H 2 SO 4 ielej mēģenē ar ūdeni, izmantojiet piltuvi ar garu un šauru kakliņu, kas sniedzas līdz mēģenes galam. Ielejiet skābi un uzmanīgi izņemiet piltuvi no mēģenes, lai neizraisītu šķidrumu sajaukšanos.

Eksperimenta beigās mēģenes saturu maisa ar stikla stienīti un no ārpuses atdzesē ar auksta ūdens strūklu, līdz fosfors sacietē, lai to varētu izņemt no mēģenes.

Izmantojot sarkano fosforu, tiek novērots, ka tas grimst ne tikai ūdenī, bet arī koncentrētā H 2 SO 4, jo tā īpatnējais svars (2,35) ir lielāks par ūdens un koncentrētas sērskābes īpatnējo svaru.

BALTAIS FOSFORS, GLOW

Sakarā ar lēno oksidēšanos, kas notiek pat parastā temperatūrā, baltais fosfors spīd tumsā (tātad nosaukums "gaismojošs"). Ap fosfora gabalu tumsā parādās zaļgans gaismas mākonis, kas, fosforam vibrējot, tiek iestatīts viļņveidīgā kustībā.

Fosforescence (fosfora luminiscence) ir izskaidrojama ar fosfora tvaiku lēnu oksidēšanos ar skābekli gaisā līdz fosforam un fosfora anhidrīdam, atbrīvojoties gaismai, bet bez siltuma izdalīšanās. Šajā gadījumā izdalās ozons, un apkārt esošais gaiss tiek jonizēts (skatiet eksperimentu, kas parāda baltā fosfora lēnu sadegšanu).

Fosforescence ir atkarīga no temperatūras un skābekļa koncentrācijas. Pie 10° un normāls spiediens fosforescence norit vāji, un gaisa trūkuma gadījumā nenotiek vispār.

Vielas, kas reaģē ar ozonu (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, terpentīna eļļa), vājina vai pilnībā pārtrauc fosforescenci.

Ķīmiskās enerģijas pārvēršanu gaismas enerģijā sauc par "ķīmiluminiscenci".

Pieredze. Baltā fosfora mirdzuma novērošana. Ja tumsā novērojat baltā fosfora gabalu glāzē un nav pilnībā pārklāts ar ūdeni, tad ir manāms zaļgans spīdums. Šajā gadījumā mitrais fosfors lēnām oksidējas, bet neaizdegas, jo ūdens temperatūra ir zemāka par baltā fosfora uzliesmošanas temperatūru.

Baltā fosfora mirdzumu var novērot pēc tam, kad baltā fosfora gabals īsu laiku ir bijis pakļauts gaisa iedarbībai. Ja jūs ievietojat dažus baltā fosfora gabalus kolbā uz stikla vates un piepildāt kolbu ar oglekļa dioksīdu, nolaižot izplūdes caurules galu līdz kolbas apakšai zem stikla vates, un pēc tam nedaudz uzsildiet kolbu, iemērcot to trauks ar siltu ūdeni, tad tumsā var novērot aukstas bāli zaļganas liesmas veidošanos (drošībā var iebāzt roku).

Aukstas liesmas veidošanās skaidrojama ar to, ka oglekļa dioksīds, izejot no kolbas, piesaista fosfora tvaikus, kas, nonākot saskarē ar gaisu kolbas atverē, sāk oksidēties. Kolbā baltais fosfors neaizdegas, jo atrodas oglekļa dioksīda atmosfērā. Eksperimenta beigās kolbu piepilda ar ūdeni.

Aprakstot eksperimentu baltā fosfora iegūšanai ūdeņraža vai oglekļa dioksīda atmosfērā, jau tika minēts, ka šo eksperimentu veikšana tumsā ļauj novērot baltā fosfora mirdzumu.

Ja uz sienas, kartona vai papīra loksnes veido uzrakstu ar fosfora krītu, tad, pateicoties fosforescencei, uzraksts tumsā paliek redzams ilgu laiku.

Tādu uzrakstu nevar uztaisīt uz tāfeles, jo pēc tam pie tā nelīp parasts krīts un tāfele ir jāmazgā ar benzīnu vai citu stearīna šķīdinātāju.

Fosfora krītu iegūst, izšķīdinot šķidro balto fosforu izkausētā stearīnā vai parafīnā. Lai to izdarītu, mēģenē pievieno apmēram divas svara daļas stearīna (sveces gabaliņus) vai parafīnu vienai svara daļai sausa baltā fosfora, mēģeni pārklāj ar vati, lai nepieļautu skābekļa iekļūšanu, un karsē ar nepārtrauktu. kratīšana. Pēc kausēšanas beigām mēģeni atdzesē ar auksta ūdens strūklu, pēc tam mēģeni salauž un noņem sacietējušo masu.

Fosfora krīts tiek uzglabāts zem ūdens. Lietojot šāda krīta gabalu iesaiņo mitrā papīrā.

Fosfora krītu var iegūt arī, porcelāna krūzē izkausētajam parafīnam (stearīnam) pievienojot mazus kaltēta baltā fosfora gabaliņus. Ja, pievienojot fosforu, parafīns aizdegas, tas tiek dzēsts, pārklājot krūzi ar kartona vai azbesta gabalu.

Pēc nelielas atdzesēšanas fosfora šķīdumu parafīnā ielej sausās un tīrās mēģenēs un atdzesē ar auksta ūdens strūklu, līdz tas sacietē cietā masā.

Pēc tam mēģenes tiek salauztas, krīts tiek noņemts un uzglabāts zem ūdens.

BALTĀ FOSFORA ŠĶĪDĪBA

Ūdenī baltais fosfors slikti šķīst, nedaudz šķīst spirtā, ēterī, benzolā, ksilolā, metiljodīdā un glicerīnā; labi šķīst oglekļa disulfīdā, sēra hlorīda, fosfora trihlorīda un tribromīda, oglekļa tetrahlorīda.

Pieredze. Baltā fosfora šķīdināšana oglekļa disulfīdā. Oglekļa disulfīds ir bezkrāsains, ļoti gaistošs, viegli uzliesmojošs, indīgs šķidrums. Tāpēc, strādājot ar to, izvairieties no tā tvaiku ieelpošanas un izslēdziet visus gāzes degļus.

Trīs vai četrus baltā fosfora gabaliņus zirņa lielumā viegli kratot izšķīdina glāzē 10-15 ml oglekļa disulfīds.

Ja nelielu filtrpapīra loksni samitrina šajā šķīdumā un tur gaisā, papīrs pēc kāda laika aizdegas. Tas ir tāpēc, ka oglekļa disulfīds ātri iztvaiko, un smalki sadalītais baltais fosfors, kas paliek uz papīra, parastā temperatūrā ātri oksidējas un aizdegas oksidācijas laikā izdalītā siltuma dēļ. (Zināms, ka dažādu vielu aizdegšanās temperatūra ir atkarīga no to slīpēšanas pakāpes.) Gadās, ka papīrs neaizdegas, bet tikai pārogļojas. Papīrs, kas samitrināts ar fosfora šķīdumu oglekļa disulfīdā, tiek turēts gaisā ar metāla knaiblēm.

Eksperiments tiek veikts uzmanīgi, lai fosfora šķīduma oglekļa disulfīdā pilieni nenokristu uz grīdas, uz galda, uz drēbēm vai rokām.

Ja šķīdums nokļūst uz rokas, to ātri nomazgā ar ziepēm un ūdeni un pēc tam ar KMnO 4 šķīdumu (lai oksidētu uz rokām nokritušās baltā fosfora daļiņas).

Fosfora šķīdums oglekļa disulfīdā, kas paliek pēc eksperimentiem, netiek uzglabāts laboratorijā, jo tas var viegli aizdegties.

BALTĀ FOSFORA PĀRVĒRŠANA SARKANĀ

Baltais fosfors tiek pārvērsts sarkanā saskaņā ar vienādojumu:

P (balts) = P (sarkans) + 4 kcal.

Iekārta baltā fosfora ražošanai no sarkanā: mēģene-reaktors 1, caurule 2, pa kuru oglekļa dioksīds nonāk mēģenes-reaktorā, gāzes izplūdes caurule 3, caur kuru baltā fosfora tvaiki kopā ar oglekļa dioksīdu iziet no testa. caurulē un atdzesē ar ūdeni

Baltā fosfora pārvēršanas sarkanā procesu ievērojami paātrina karsēšana, gaismas ietekmē un joda pēdu klātbūtnē (1 G jods pie 400 G baltais fosfors). Jods, savienojoties ar fosforu, veido fosfora jodīdu, kurā baltais fosfors izšķīst un, izdalot siltumu, ātri pārvēršas sarkanā krāsā.

Sarkano fosforu iegūst, ilgstoši karsējot balto fosforu slēgtā traukā joda pēdu klātbūtnē līdz 280-340 °.

Ilgstoši uzglabājot balto fosforu gaismā, tas pamazām kļūst sarkans.

Pieredze. Neliela daudzuma sarkanā fosfora iegūšana no baltā. Stikla mēģenē 10-12 garumā, vienā galā aizvērta cm un diametrs 0,6-0,8 cm tie ievada baltā fosfora gabalu kviešu graudu lielumā un ļoti mazu joda kristālu. Caurule tiek noslēgta un suspendēta gaisa vannā virs smilšu paplātes, pēc tam uzkarsēta līdz 280-340° un tiek novērota baltā fosfora pārvēršanās sarkanā krāsā.

Baltā fosfora daļēju pārvēršanos sarkanā var novērot arī nedaudz uzsildot mēģeni ar nelielu baltā fosfora gabaliņu un ļoti mazu joda kristālu. Pirms karsēšanas uzsākšanas mēģeni noslēdz ar stikla (azbesta vai parastās) vates tamponu un zem mēģenes novieto paplāti ar smiltīm. Caurule tiek karsēta 10-15 minūtes (nevirzot fosforu līdz vārīšanās temperatūrai) un tiek novērota baltā fosfora pārvēršanās sarkanā krāsā.

Mēģenē atlikušo balto fosforu var noņemt, karsējot ar koncentrētu sārma šķīdumu vai sadedzinot.

Baltā fosfora pārvēršanos sarkanā var novērot arī, karsējot nelielu fosfora gabalu mēģenē oglekļa dioksīda atmosfērā līdz temperatūrai, kas zemāka par viršanas temperatūru.

BALTĀ FOSFORA SADEDZINĀŠANA

Baltajam fosforam sadedzinot, veidojas fosfora anhidrīds:

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

Jūs varat novērot fosfora sadegšanu gaisā (lēni un ātri) un zem ūdens.

Pieredze. Lēna baltā fosfora sadegšana un gaisa sastāvs.Šis eksperiments netika aprakstīts kā veids, kā iegūt slāpekli, jo tas pilnībā nesaista gaisā esošo skābekli.

Baltā fosfora lēnā oksidēšanās ar atmosfēras skābekli notiek divos posmos; pirmajā posmā fosfora anhidrīds un ozons veidojas saskaņā ar vienādojumiem:

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

Otrajā posmā fosfora anhidrīds tiek oksidēts par fosfora anhidrīdu.

Baltā fosfora lēno oksidēšanos pavada apkārtējā gaisa luminiscence un jonizācija.

Eksperimentam, kas parāda baltā fosfora lēnu degšanu, vajadzētu ilgt vismaz trīs stundas. Eksperimentam nepieciešamā iekārta ir parādīta attēlā.

Cilindrā, kas izvērsts pie atveres, gandrīz piepildīts ar ūdeni, graduēta caurule ar slēgtu galu, kas satur apmēram 10 mlūdens. Caurules garums 70 cm, diametrs 1,5-2 cm. Pēc graduētās caurules nolaišanas noņemiet pirkstu no caurules atveres, novietojiet ūdeni caurulē un cilindrā līdz tādam pašam līmenim un atzīmējiet caurulē esošā gaisa daudzumu. Neceļot cauruli virs ūdens līmeņa cilindrā (lai neielaistu papildu gaisu), caurules gaisa telpā tiek ievadīts stieples galā fiksēts baltā fosfora gabals.

Pēc trim līdz četrām stundām vai pat pēc divām vai trim dienām mēģenē tiek novērots ūdens pieaugums.

Eksperimenta beigās no caurules tiek izņemts vads ar fosforu (nepaceļot cauruli virs ūdens līmeņa cilindrā), ūdens caurulē un cilindrā tiek novadīts līdz tādam pašam līmenim un atlikušā gaisa tilpums. pēc baltā fosfora lēnas oksidēšanās.

Pieredze liecina, ka skābekļa saistīšanās rezultātā ar fosforu gaisa tilpums ir samazinājies par piektdaļu, kas atbilst skābekļa saturam gaisā.

Pieredze. Ātra baltā fosfora sadegšana. Tā kā fosfora un skābekļa savienojuma reakcijas laikā izdalās liels daudzums siltuma, baltais fosfors gaisā spontāni uzliesmo un sadeg ar spilgti dzeltenbaltu liesmu, veidojot fosfora anhidrīdu, baltu cietu vielu, kas ļoti enerģiski savienojas. ar ūdeni.

Jau iepriekš tika minēts, ka baltais fosfors aizdegas 36-60 ° temperatūrā. Lai novērotu tā pašaizdegšanos un aizdegšanos, uz azbesta loksnes uzliek baltā fosfora gabalu un pārklāj ar stikla zvaniņu vai lielu piltuvi, uz kuras kakla uzliek mēģeni.

Fosforu var viegli aizdedzināt ar karstā ūdenī uzkarsētu stikla stieni.

Pieredze. Baltā un sarkanā fosfora aizdegšanās temperatūru salīdzinājums. Vara plāksnes vienā galā (garums 25 cm, platums 2,5 cm un biezums 1 mm) ieliek nelielu gabaliņu kaltēta baltā fosfora, otrā galā uzber nelielu kaudzi sarkanā fosfora. Plāksne tiek novietota uz statīva un tajā pašā laikā abos plāksnes galos tiek ievesti aptuveni vienādi degoši gāzes degļi.

Baltais fosfors aizdegas uzreiz, bet sarkanais tikai tad, kad tā temperatūra sasniedz aptuveni 240°.

Pieredze. Baltā fosfora aizdegšanās zem ūdens. Mēģeni ar ūdeni, kurā ir vairāki mazi baltā fosfora gabaliņi, iemērc glāzē karsta ūdens. Kad ūdens mēģenē tiek uzkarsēts līdz 30-50°C, caur mēģeni tajā tiek ievadīta skābekļa strāva. Fosfors aizdegas un sadedzina, izkliedējot spilgtas dzirksteles.

Ja eksperimentu veic pašā vārglāzē (bez mēģenes), vārglāzi novieto uz statīva, kas uzstādīts uz smilšu paplātes.

SUDRABA UN VARA SĀĻU SAMAZINĀŠANA AR BALTO FOSFORU

Pieredze. Ievadot baltā fosfora gabalu mēģenē ar sudraba nitrāta šķīdumu, tiek novērotas metāliskā sudraba nogulsnes (baltais fosfors ir enerģisks reducētājs):

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

Ja mēģenē ar vara sulfāta šķīdumu ievada balto fosforu, izdalās metāla vara nogulsnes:

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