ใบเสร็จรับเงินฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอรัสขาว แดง และดำ - ลักษณะและการใช้งาน
บทนำ
ฟอสฟอรัส (lat. ฟอสฟอรัส) P - องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มV ระบบเป็นระยะ Mendeleev เลขอะตอม 15 มวลอะตอม 30.973762(4) พิจารณาโครงสร้างของอะตอมฟอสฟอรัส มีอิเล็กตรอน 5 ตัวที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมฟอสฟอรัส กราฟิกดูเหมือนว่านี้:
1ส 2 2ส 2 2พี 6 3ส 2 3พี 3 3d 0
ในปี ค.ศ. 1699 นักเล่นแร่แปรธาตุแห่งฮัมบูร์ก X. ตราสินค้า ในการค้นหา "ศิลาอาถรรพ์" ซึ่งคาดว่าจะสามารถเปลี่ยนโลหะพื้นฐานเป็นทอง เมื่อระเหยปัสสาวะด้วยถ่านหินและทราย แยกสารสีขาวคล้ายขี้ผึ้งที่สามารถเรืองแสงได้
ชื่อ "ฟอสฟอรัส" มาจากภาษากรีก "phos" - เบาและ "phoros" - ผู้ให้บริการ ในรัสเซียคำว่า "ฟอสฟอรัส" ถูกนำมาใช้ในปี 1746 โดย M.V. โลโมโนซอฟ
สารประกอบหลักของฟอสฟอรัส ได้แก่ ออกไซด์ กรดและเกลือของพวกมัน (ฟอสเฟต ไดไฮโดรฟอสเฟต ไฮโดรฟอสเฟต ฟอสไฟด์ ฟอสไฟต์)
พบสารจำนวนมากที่มีฟอสฟอรัสในปุ๋ย ปุ๋ยดังกล่าวเรียกว่าปุ๋ยฟอสเฟต
ฟอสฟอรัสเป็นธาตุและเป็นสารธรรมดา
ฟอสฟอรัสในธรรมชาติ
ฟอสฟอรัสเป็นหนึ่งในองค์ประกอบทั่วไป เนื้อหาทั้งหมดในเปลือกโลกประมาณ 0.08% เนื่องจากสามารถออกซิไดซ์ได้ง่าย ฟอสฟอรัสจึงเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของสารประกอบเท่านั้น แร่ธาตุหลักของฟอสฟอรัส ได้แก่ ฟอสฟอรัสและอะพาไทต์ ฟลูออราพาไทต์ 3Ca 3 (PO 4) 2 * CaF 2 เป็นแร่ธาตุที่พบได้บ่อยที่สุด ฟอสฟอไรต์มีการกระจายอย่างกว้างขวางในเทือกเขาอูราล, ภูมิภาคโวลก้า, ไซบีเรีย, คาซัคสถาน, เอสโตเนีย, เบลารุส แหล่งแร่อะพาไทต์ที่ใหญ่ที่สุดตั้งอยู่บนคาบสมุทรโคลา
ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิต มีอยู่ในกระดูก กล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อสมอง และเส้นประสาท ผลิตจากฟอสฟอรัส โมเลกุลเอทีพี- กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP - ตัวสะสมและตัวพาพลังงาน) ร่างกายของผู้ใหญ่มีฟอสฟอรัสโดยเฉลี่ยประมาณ 4.5 กก. ซึ่งส่วนใหญ่รวมกับแคลเซียม
ฟอสฟอรัสยังพบได้ในพืช
ฟอสฟอรัสธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปเสถียรเพียงตัวเดียวคือ 31 พี ปัจจุบันรู้จักไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีหกไอโซโทปของฟอสฟอรัส
คุณสมบัติทางกายภาพ
ฟอสฟอรัสมีการดัดแปลง allotropic หลายอย่าง - ขาว, แดง, ดำ, น้ำตาล, ฟอสฟอรัสไวโอเล็ต ฯลฯ สามอันดับแรกมีการศึกษามากที่สุด
ฟอสฟอรัสขาว- สารผลึกสีเหลืองไม่มีสีที่เรืองแสงในที่มืด ความหนาแน่น 1.83 g/cm3 ไม่ละลายในน้ำ ละลายได้ในคาร์บอนไดซัลไฟด์ มีกลิ่นกระเทียมที่มีลักษณะเฉพาะ จุดหลอมเหลว 44°C อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เอง 40°C เพื่อป้องกันฟอสฟอรัสขาวจากการเกิดออกซิเดชัน มันถูกเก็บไว้ใต้น้ำในความมืด ในที่เย็น ฟอสฟอรัสขาวจะเปราะ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 15°C ฟอสฟอรัสจะนิ่มและสามารถตัดด้วยมีดได้
โมเลกุลของฟอสฟอรัสขาวมีโครงผลึกในโหนดซึ่งมีโมเลกุล P 4 ซึ่งมีรูปร่างเป็นจัตุรมุข
อะตอมของฟอสฟอรัสแต่ละอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะสาม?-กับอีกสามอะตอม
ฟอสฟอรัสขาวเป็นพิษและทำให้แผลไหม้ยากต่อการรักษา
ฟอสฟอรัสแดง- สารที่เป็นผงสีแดงเข้มไม่มีกลิ่นไม่ละลายในน้ำและคาร์บอนไดซัลไฟด์ไม่เรืองแสง อุณหภูมิจุดติดไฟ 260 °C ความหนาแน่น 2.3 g/cm 3 . ฟอสฟอรัสแดงเป็นส่วนผสมของการดัดแปลง allotropic หลายอย่างที่มีสีต่างกัน (จากสีแดงเป็นสีม่วง) คุณสมบัติของฟอสฟอรัสแดงขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในการเตรียม ไม่เป็นพิษ.
ฟอสฟอรัสดำมีลักษณะคล้ายกราไฟต์ เหนียวเมื่อสัมผัส มีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ ความหนาแน่น 2.7 กรัม/ซม. 3 .
ฟอสฟอรัสสีแดงและสีดำมีโครงผลึกอะตอม
คุณสมบัติทางเคมี
ฟอสฟอรัสเป็นอโลหะ ในสารประกอบ มักจะมีสถานะออกซิเดชันที่ +5 น้อยกว่า - +3 และ -3 (ในฟอสไฟด์เท่านั้น)
ปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสขาวทำได้ง่ายกว่าสีแดง
I. การโต้ตอบกับ สารง่ายๆ.
1. ปฏิกิริยากับฮาโลเจน:
2P + 3Cl 2 = 2PCl 3 (ฟอสฟอรัส (III) คลอไรด์),
PCl 3 + Cl 2 = PCl 5 (ฟอสฟอรัส (V) คลอไรด์)
2. ปฏิกิริยากับอโลหะ:
2P + 3S = P 2 S 3 (ฟอสฟอรัส (III) ซัลไฟด์
3. ปฏิกิริยากับโลหะ:
2P + 3Ca = Ca 3 P 2 (แคลเซียมฟอสไฟด์)
4. ปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจน:
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 (ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์, ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์)
ครั้งที่สอง ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO ^.
ใบเสร็จ
ฟอสฟอรัสได้มาจากฟอสฟอรัสที่บดแล้วและอะพาไทต์ซึ่งผสมกับถ่านหินและทรายและเผาในเตาเผาที่อุณหภูมิ 1500 ° C:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2 6CaSiO 3 + P 4 ^ + 10CO ^
ฟอสฟอรัสถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของไอระเหยซึ่งควบแน่นในตัวรับใต้น้ำทำให้เกิดฟอสฟอรัสขาว
เมื่อถูกความร้อนถึง 250-300 องศาเซลเซียสโดยที่ไม่มีอากาศ ฟอสฟอรัสขาวจะเปลี่ยนเป็นสีแดง
ฟอสฟอรัสดำได้มาจากการให้ความร้อนเป็นเวลานานของฟอสฟอรัสขาวที่ความดันสูงมาก (200°C และ 1200 MPa)
แอปพลิเคชัน
ฟอสฟอรัสแดงใช้ในการผลิตไม้ขีด (ดูรูป) เป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสมที่ใช้กับ พื้นผิวด้านข้างกล่องไม้ขีด ส่วนประกอบหลักของหัวไม้ขีดคือเกลือของ Bertolet KClO 3 จากความเสียดทานของหัวไม้ขีดที่กระจาย อนุภาคฟอสฟอรัสจะติดไฟในอากาศ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของฟอสฟอรัส ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งนำไปสู่การสลายตัวของเกลือ Berthollet
ออกซิเจนที่ได้นั้นมีส่วนช่วยในการจุดไฟของหัวไม้ขีดไฟ
ฟอสฟอรัสใช้ในโลหะวิทยา ใช้เพื่อให้ได้ตัวนำไฟฟ้าและเป็นส่วนหนึ่งของวัสดุโลหะบางชนิด เช่น ทองแดงดีบุก
ฟอสฟอรัสยังใช้ในการผลิตกรดฟอสฟอริกและยาฆ่าแมลง (dichlorvos, chlorophos เป็นต้น)
ฟอสฟอรัสขาวใช้สร้างม่านควัน เนื่องจากจะทำให้เกิดควันขาวเมื่อเผาไหม้
เมื่อคุณพบข้อผิดพลาดบนหน้า ให้เลือกและกด Ctrl + Enter
การได้รับฟอสฟอรัสขาว
เมื่อทำการทดลองต้องคำนึงว่าฟอสฟอรัสขาวและไอระเหยของมันเป็นพิษ เมื่อสัมผัสกับผิวหนังจะทำให้เกิดแผลที่เจ็บปวดและสมานได้ในระยะยาว ( ดูกฎข้อบังคับเกี่ยวกับฟอสฟอรัสขาว).
ประสบการณ์. การได้รับฟอสฟอรัสอันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของแคลเซียมออร์โธฟอสเฟตถ่านหินและซิลิกอนไดออกไซด์
ปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการ:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 \u003d 2P + 3CaSiO 3 + 5CO -282 kcal.
ประสบการณ์นี้ทำให้สามารถรับฟอสฟอรัสขาวและแดงและสังเกตเปลวไฟที่เย็นจัดได้
ห้องทำปฏิกิริยาเป็นกระติกน้ำแก้วทนไฟที่มีความจุ2 lด้วยสองหลอด เส้นผ่านศูนย์กลางของขวด 150 มม, ความยาวของท่อประมาณ 50 มม, เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 40 มม.
เมื่อประกอบอุปกรณ์ กระติกน้ำจะถูกติดตั้งตามที่แสดงในรูป บนวงแหวนของขาตั้งกล้องที่ห่อด้วยแร่ใยหินและยึดที่ด้านบนในแคลมป์ขาตั้งกล้อง ท่อทั้งสองข้างปิดด้วยจุกยาง ตรงกลางมีรูหนึ่งรูสำหรับขั้วไฟฟ้าคาร์บอน และอีกรูหนึ่งสำหรับทางเข้าและทางออกก๊าซที่ด้านข้าง อิเล็กโทรดด้านล่างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 12 มมสอดเข้าไปเพื่อไม่ให้ปลายขวดไปอยู่ตรงกลางขวด ที่ส่วนปลายของอิเล็กโทรดที่ใส่เข้าไปในขวด ปลอกเหล็กเล็กๆ ถูกยึดไว้ ซึ่งควรจะรองรับถ้วยใส่ตัวอย่างเซรามิกที่มีรูที่ด้านล่าง ข้อต่อที่ใช้ต้องมีเกลียวเกลียวและสกรูทองเหลือง เส้นผ่านศูนย์กลางข้อต่อประมาณ 9 มม. ปลอกหุ้มถูกขันให้ด้านหนึ่งของปลอกอยู่เหนือปลายอิเล็กโทรด ถ้วยใส่ตัวอย่างเซรามิก (มีเส้นผ่านศูนย์กลางด้านบนน้อยกว่า 40 มม) เข้าไปในรูที่ด้านล่างของขั้วอิเล็กโทรด ปลอกทองแดงติดอยู่ที่ปลายล่างของอิเล็กโทรด ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่ออิเล็กโทรดกับสายไฟฟ้า
หลอดแก้วทนไฟผนังหนายาวประมาณ 100 ซม. ใส่เข้าไปในจุกของท่อด้านบน มลในลักษณะที่ประมาณ 10 มมเข้าไปในขวด อิเล็กโทรดคาร์บอนบนซึ่งอาจบางกว่าอันล่างควรผ่านท่อนี้อย่างง่ายดาย ที่ปลายด้านบนของหลอดแก้ว (ที่มีขอบหลอมละลาย) และอิเล็กโทรดที่ผ่านเข้าไป ให้วางท่อยาง 50 ชิ้น มม. อิเล็กโทรดส่วนบนนั้นมีความเข้มแข็งในลักษณะที่ปลายแหลมของมันอยู่ที่ระยะ8-10 มมจากปลายด้านบนของอิเล็กโทรดด้านล่าง ที่ปลายด้านบนของอิเล็กโทรดด้านบน จุกไม้ก๊อกที่มีรูตรงกลางจะจับจ้องเป็นที่จับหุ้มฉนวน ปลอกทองแดงเสริมความแข็งแกร่งภายใต้จุกซึ่งเชื่อมต่อสายไฟฟ้า
สายไฟที่ใช้ในเครื่องต้องหุ้มฉนวนอย่างระมัดระวัง ข้อต่อทองแดงและปลายสายไฟพันด้วยเทปฉนวน
เมื่อกดที่จับไม้ก๊อกเบาๆ อิเล็กโทรดด้านบนควรสัมผัสกับอันล่าง และเมื่อหยุดแรงดันแล้ว ควรกลับสู่ตำแหน่งเดิม ขวดล้างที่มีความเข้มข้น H 2 SO 4 เชื่อมต่อกับบอลลูนไฮโดรเจน
ท่อทางออกที่ผ่านปลั๊กด้านล่างของห้องปฏิกิริยาเชื่อมต่อกับแท่นที เข่าล่างของแท่นทีตั้งเกือบถึงก้นขวด เต็มไปด้วยน้ำครึ่งหนึ่ง ฉันใส่ท่อทองเหลืองสั้น ๆ ไว้ที่หัวเข่าบนโดยใช้ท่อยางที่มีแคลมป์สกรูที่ปลายล่างซึ่งสอดผ้าอนามัยใยแก้วหลวม ท่อทางออกของขวดน้ำเชื่อมต่อกับท่อแก้วสั้นโดยใช้ท่อยางที่มีแคลมป์ II
ส่วนผสมของปฏิกิริยาเตรียมโดยการบดในครก6 Gแคลเซียมออร์โธฟอสเฟต 4 Gทรายควอทซ์และ3 Gโค้กหรือถ่าน หลังจากการเผาด้วยความร้อนสูงในถ้วยใส่ตัวอย่างแบบปิด ส่วนผสมจะถูกทำให้เย็นลงในเดซิกเคเตอร์
ก่อนการทดลอง ส่วนผสมจะถูกเทลงในถ้วยใส่ตัวอย่างอิเล็กโทรดและกดลงบนผนังในลักษณะที่พื้นที่ว่างในรูปกรวยยังคงอยู่ตรงกลางของส่วนผสม จนถึงอิเล็กโทรดด้านล่าง
แทนที่จะใช้ขวดที่มีสองหลอด คุณสามารถใช้หลอดแก้วทนไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 . ได้ มม. ในกรณีที่ไม่มีถ้วยใส่ตัวอย่าง ส่วนผสมของปฏิกิริยาสามารถวางในช่องรูปกรวย 15 มมทำที่ปลายบนของอิเล็กโทรดล่าง อิเล็กโทรดคาร์บอนในกรณีนี้ควรมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 มม. เป็นอิเล็กโทรดบน อิเล็กโทรดคาร์บอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง5 มมนำไปใช้กับอาร์คไฟฟ้า การทดลองดำเนินการในที่มืด แคลมป์ II ถูกปิด แคลมป์ I ถูกเปิด และกระแสไฮโดรเจนที่แรงไหลผ่านอุปกรณ์ หลังจากตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฮโดรเจนที่ออกมาจากอุปกรณ์นั้นบริสุทธิ์แล้ว พวกมันจะจุดไฟที่ปลายท่อทองเหลืองและควบคุมกระแสไฟเพื่อให้เปลวไฟสงบและไม่ใหญ่มาก กระแสไฟเปิดอยู่และโดยการกดที่ขั้วไฟฟ้าด้านบนจะทำให้เกิดอาร์คไฟฟ้า (10-15 กับ). ผ่านไปครู่หนึ่ง เปลวไฟไฮโดรเจนจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวมรกต (เพื่อให้สีเปลี่ยนไปได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ให้นำถ้วยพอร์ซเลนเข้าไปในเปลวไฟ)
ไอของฟอสฟอรัสขาวที่ก่อตัวในถังปฏิกิริยาจะถูกนำออกไปพร้อมกับก๊าซลงในขวดที่มีน้ำและกลั่นตัวเป็นก้อนกลมเล็กๆ หากแคลมป์ II เปิดและแคลมป์ I ปิดอยู่ จะสังเกตเห็นเปลวไฟเย็นของฟอสฟอรัสที่ปลายท่อระบายอากาศที่ออกมาจากขวดน้ำ
ด้วยการเคลื่อนที่แบบวงกลมของอิเล็กโทรดส่วนบน ส่วนใหม่ของส่วนผสมของปฏิกิริยาจะถูกนำเข้าไปในส่วนโค้งของโวลตาอิก
เพื่อให้ได้ฟอสฟอรัสแดง การไหลของไฮโดรเจนจะลดลงเพื่อให้ไอของฟอสฟอรัสไม่ออกจากห้องปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว
หากคุณปิดส่วนโค้งจากนั้นบนผนังด้านในของขวดคุณสามารถสังเกตเห็นการเคลือบสีแดงและบนส่วนที่เย็นของผนัง - ฟอสฟอรัสสีขาว
มีการสังเกตการเรืองแสงเย็นหรือเปลวไฟเย็นของฟอสฟอรัสตลอดการทดลองทั้งหมด
หลังจากทำให้ถ้วยใส่ตัวอย่างเย็นลงแล้ว ขวดควบแน่นจะถูกปิดโดยไม่หยุดการไหลของไฮโดรเจน
ในตอนท้ายของการทดลองและการทำให้อุปกรณ์เย็นลงอย่างสมบูรณ์ในกระแสไฮโดรเจน อิเล็กโทรดจะถูกลบออก และขวดจะถูกทิ้งไว้ในอากาศชื้นภายใต้ลมเป็นระยะเวลาหนึ่ง ในการล้างขวดให้ใช้น้ำกับทรายหรือ H 2 SO 4 เข้มข้น
แทนที่จะใช้ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์สามารถนำมาใช้ในการทดลองได้ แต่การก่อตัวของฟอสฟอรัสในกรณีนี้ไม่ได้ผลนัก เรืองแสงเย็นหรือเปลวไฟเย็นของฟอสฟอรัสในกรณีนี้ก็มีสีเขียวเช่นกัน
ลูกบอลฟอสฟอรัสขาวควบแน่นขนาดเล็กวางในขวดที่มี น้ำเย็นและเก็บไว้สำหรับการทดลองในอนาคต
ประสบการณ์. การเตรียมฟอสฟอรัสขาวโดยการลดโซเดียมเมตาฟอสเฟตด้วยผงอะลูมิเนียมต่อหน้าซิลิกอนไดออกไซด์สมการปฏิกิริยา:
6NaPO 3 + 10Al + 3SiO 2 \u003d 6P + 5Al 2 O 3 + 3Na 2 SiO 3
การกู้คืนทำได้โดยการให้ความร้อนในท่อทนไฟ 25 ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 1-1.5 ซมที่ด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดไฮโดรเจนบริสุทธิ์ (กระบอกหรืออุปกรณ์ Kipp) และอีกด้านหนึ่งกับท่อซึ่งผลิตภัณฑ์ก๊าซถูกปล่อยลงในเครื่องตกผลึกด้วยน้ำ
ในหลอดทนไฟ เทส่วนผสมที่ประกอบด้วย 1 wt. รวมทั้ง NaRO 3 , 3 wt. รวมทั้ง SiO 2 และ 0.5 wt. รวมทั้งตะไบอลูมิเนียม ด้วยความช่วยเหลือของปลั๊กใยหิน ท่อจะเชื่อมต่อที่ด้านหนึ่งผ่านขวดสำหรับล้างที่มี H 2 SO 4 เข้มข้นไปยังแหล่งกำเนิดไฮโดรเจน และอีกด้านหนึ่ง - ไปยังท่อระบายน้ำ
หลังจากไล่อากาศออกจากอุปกรณ์ที่มีกระแสไฮโดรเจนเข้มข้น และตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฮโดรเจนที่ไหลออกนั้นบริสุทธิ์แล้ว ท่อทนไฟจะถูกให้ความร้อนโดยใช้หัวเผา Teklu ที่มีประกบกัน ฟอสฟอรัสที่เกิดจากปฏิกิริยาข้างต้นจะถูกกลั่นและควบแน่นในรูปของลูกบอลขนาดเล็กในเครื่องตกผลึกด้วยน้ำ ในความมืด คุณจะเห็นเรืองแสงสีเขียวของฟอสฟอรัสในหลอด
เมื่อสิ้นสุดการทดลอง อุปกรณ์จะถูกถอดประกอบหลังจากที่เย็นลงจนหมดในกระแสไฮโดรเจนเท่านั้น
ฟอสฟอรัสที่ได้จะถูกนำไปเก็บไว้ในขวดที่มีน้ำเย็น
โซเดียมเมตาฟอสเฟตสามารถหาได้จากการเผาโซเดียมแอมโมเนียมไฮโดรออร์โธฟอสเฟตไฮเดรต สมการปฏิกิริยา:
NaNH 4 HPO 4 4H 2 O = NaPO 3 + NH 3 + 5H 2 O
ประสบการณ์. ได้รับฟอสฟอรัสขาวจากสีแดงเล็กน้อยการทดลองดำเนินการในหลอดทดลองที่มีความยาว 17-20 ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 ซมในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์
ในหลอดทดลองซึ่งอยู่ในตำแหน่งแนวตั้ง 0.3-0.5 Gฟอสฟอรัสแดงแห้งเพื่อให้ผนังหลอดทดลองยังคงสะอาด
หลอดทดลองปิดอย่างหลวม ๆ ด้วยจุกยางที่มีหลอดแก้วยาวเกือบถึงด้านล่าง ซึ่งกระแสคาร์บอนไดออกไซด์อ่อนจะไหลเข้าสู่หลอดทดลอง หลังจากเติมคาร์บอนไดออกไซด์ในหลอดแล้วหลอดแก้วจะถูกดึงออกเพื่อให้ปลายท่อที่เหลืออยู่ในท่อไม่เกิน 5-6 ซม. หลอดทดลองที่รูตรงมากจะจับจ้องอยู่ที่แคลมป์ของขาตั้งกล้องในแนวนอน และส่วนที่มีฟอสฟอรัสถูกทำให้ร้อนเล็กน้อย ในเวลาเดียวกัน สังเกตการระเหยของฟอสฟอรัสแดงและการตกตะกอนของหยดฟอสฟอรัสขาวบนผนังเย็นของหลอดทดลอง
การตกตะกอนของฟอสฟอรัสขาวในความมืดนั้นมองเห็นได้ชัดเจนเนื่องจากการเรืองแสงอันเนื่องมาจากการเกิดออกซิเดชันช้า ในความมืด ยังสังเกตการก่อตัวของเปลวไฟเย็น (เรืองแสง) ของฟอสฟอรัสที่ช่องเปิดของหลอดทดลอง หากทำการทดลองในที่ที่มีแสงน้อย ฟอสฟอรัสขาวที่เพิ่งเตรียมใหม่จะเปลี่ยนเป็นสีแดงบางส่วน
ที่ด้านล่างของหลอดทดลอง จะเหลือเพียงสิ่งเจือปนในฟอสฟอรัสเท่านั้น
ในตอนท้ายของการทดลอง หลอดทดลองจะถูกทำให้เย็นลงในกระแสของคาร์บอนไดออกไซด์และเคาะบนท่อเป็นครั้งคราวเพื่อช่วยให้การแข็งตัวของฟอสฟอรัสขาว supercooled หลังจากเย็นตัวลง หลอดทดลองที่มีฟอสฟอรัสขาวจะถูกใส่ในบีกเกอร์ที่มีน้ำและให้ความร้อนถึง 50° เพื่อละลายฟอสฟอรัสทั้งหมดและเก็บไว้ที่ด้านล่างของหลอด หลังจากที่ฟอสฟอรัสขาวแข็งตัวแล้ว จะถูกสกัดโดยการทำให้หลอดทดลองเย็นลงด้วยเจ็ท น้ำเย็น. เมื่อได้รับฟอสฟอรัสในปริมาณเล็กน้อย ฟอสฟอรัสจะถูกลบออกจากหลอดทดลองโดยการเผาไหม้หรือให้ความร้อนด้วยสารละลายอัลคาไลเข้มข้น
ในการกำจัดร่องรอยของฟอสฟอรัสออกจากท่อที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และจุกยางใช้สารละลาย KMnO 4 หรือ AgNO 3
การทำให้บริสุทธิ์ของฟอสฟอรัสขาว
ฟอสฟอรัสขาวสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้โดยการกลั่นด้วยไอน้ำในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์ กรองฟอสฟอรัสที่หลอมละลายในน้ำผ่านหนังกลับในที่ที่ไม่มีอากาศ บำบัดด้วยส่วนผสมของโครเมียมหรือโซเดียมไฮโปโบรไมต์ ตามด้วยการล้างด้วยน้ำกลั่น
คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของฟอสฟอรัสขาว
ฟอสฟอรัสเป็นที่รู้จักในการดัดแปลง allotropic หลายอย่าง: ขาว, แดง, ม่วงและดำ ในห้องปฏิบัติการต้องพบกับการดัดแปลงสีขาวและสีแดง
ฟอสฟอรัสขาวเป็นของแข็ง ที่ ภาวะปกติมีสีเหลืองอ่อนและมีลักษณะเหมือนขี้ผึ้ง เป็นสารออกซิไดซ์และติดไฟได้ง่าย ฟอสฟอรัสขาวเป็นพิษ - ทำให้เกิดแผลไหม้ที่ผิวหนัง ฟอสฟอรัสขาวมีจำหน่ายในรูปของแท่งไม้ที่มีความยาวต่างกันโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-2 ซม.
ฟอสฟอรัสขาวถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย ดังนั้นจึงถูกเก็บไว้ใต้น้ำในภาชนะแก้วสีเข้มที่ปิดสนิทในห้องที่มีแสงสว่างน้อยและไม่เย็นมาก (เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ขวดโหลแตกเนื่องจากน้ำเยือกแข็ง) ปริมาณออกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำและฟอสฟอรัสออกซิไดซ์มีน้อยมาก มันคือ 7-14 มก.ต่อน้ำหนึ่งลิตร
ภายใต้อิทธิพลของแสง ฟอสฟอรัสขาวจะเปลี่ยนเป็นสีแดง
ด้วยการเกิดออกซิเดชันช้าจะสังเกตเห็นการเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวและด้วยการเกิดออกซิเดชันที่รุนแรงจะจุดประกาย
ฟอสฟอรัสขาวใช้แหนบหรือแหนบโลหะ ไม่ว่าในกรณีใดคุณควรสัมผัสด้วยมือของคุณ
ในกรณีที่มีแผลไหม้ด้วยฟอสฟอรัสขาว บริเวณที่ไหม้จะถูกล้างด้วยสารละลาย AgNO 3 (1:1) หรือ KMnO 4 (1:10) และใช้น้ำสลัดแช่ในสารละลายเดียวกันหรือสารละลาย 5% ของ คอปเปอร์ซัลเฟตจากนั้นล้างแผลด้วยน้ำและหลังจากทำให้หนังกำพร้าเรียบแล้วให้ใช้ผ้าพันแผลวาสลีนกับเมทิลไวโอเลต สำหรับแผลไฟไหม้รุนแรง ควรไปพบแพทย์
สารละลายซิลเวอร์ไนเตรต โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต และคอปเปอร์ซัลเฟตออกซิไดซ์ฟอสฟอรัสขาวและหยุดผลกระทบที่สร้างความเสียหาย
ในกรณีที่เป็นพิษจากฟอสฟอรัสขาว ให้รับประทานสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต 2% หนึ่งช้อนชาจนอาเจียน จากนั้น ใช้การทดสอบ Mitcherlich โดยพิจารณาจากการเรืองแสง จะกำหนดสถานะของฟอสฟอรัส ด้วยเหตุนี้น้ำที่เติมกรดด้วยกรดซัลฟิวริกจะถูกเติมเข้าไปในการอาเจียนของผู้ได้รับพิษและกลั่นในที่มืด ที่เนื้อหาของฟอสฟอรัสจะสังเกตเห็นการเรืองแสงของไอระเหย กระติกน้ำ Wurtz ถูกใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับท่อด้านข้างซึ่งติดตั้งคอนเดนเซอร์ Liebig จากจุดที่ผลิตภัณฑ์กลั่นเข้าสู่เครื่องรับ หากไอของฟอสฟอรัสถูกนำเข้าสู่สารละลายของซิลเวอร์ไนเตรต ก็จะเกิดตะกอนสีดำของโลหะเงินซึ่งเกิดขึ้นตามสมการที่ให้ไว้ในการทดลองเกี่ยวกับการลดเกลือของเงินด้วยฟอสฟอรัสขาว
แล้ว 0.1 Gฟอสฟอรัสขาวเป็นยาอันตรายสำหรับผู้ใหญ่
ฟอสฟอรัสขาวถูกตัดด้วยมีดหรือกรรไกรในครกพอร์ซเลนใต้น้ำ เมื่อใช้น้ำที่อุณหภูมิห้อง ฟอสฟอรัสจะสลายตัว ดังนั้นจึงควรใช้น้ำอุ่น แต่ไม่เกิน 25-30 ° หลังจากตัดฟอสฟอรัสเป็น น้ำอุ่นมันถูกถ่ายโอนไปยังน้ำเย็นหรือระบายความร้อนด้วยน้ำเย็น
ฟอสฟอรัสขาวเป็นสารไวไฟสูง มันจุดไฟที่อุณหภูมิ 36-60° ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศ ดังนั้นเมื่อทำการทดลองเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุจึงจำเป็นต้องคำนึงถึงทุกเม็ดของมัน
การทำให้ฟอสฟอรัสขาวแห้งโดยใช้แร่ใยหินบาง ๆ หรือกระดาษกรองอย่างรวดเร็ว หลีกเลี่ยงแรงเสียดทานหรือแรงกด
เมื่อฟอสฟอรัสติดไฟ ก็จะดับด้วยทราย ผ้าเปียก หรือน้ำ หากฟอสฟอรัสเผาไหม้อยู่บนกระดาษหนึ่งแผ่น (หรือใยหิน) ไม่ควรจับแผ่นนี้ เนื่องจากฟอสฟอรัสที่หลอมละลายจะหกได้ง่าย
ฟอสฟอรัสขาวละลายที่ 44° เดือดที่ 281° ฟอสฟอรัสขาวละลายกับน้ำ เพราะเมื่อสัมผัสกับอากาศ ฟอสฟอรัสที่หลอมเหลวจะติดไฟ ฟอสฟอรัสขาวจะถูกนำออกจากของเสียได้ง่ายโดยการหลอมรวมและการทำความเย็นที่ตามมา ในการทำเช่นนี้ ของเสียจากฟอสฟอรัสขาวจากการทดลองต่างๆ ซึ่งรวบรวมไว้ในถ้วยพอร์ซเลนที่มีน้ำ จะถูกทำให้ร้อนในอ่างน้ำ หากสังเกตเห็นการก่อตัวของเปลือกโลกบนพื้นผิวของฟอสฟอรัสหลอมเหลว ให้เติม HNO 3 หรือส่วนผสมของโครเมียมเล็กน้อย เปลือกโลกถูกออกซิไดซ์ เม็ดเล็กๆ รวมกันเป็น น้ำหนักรวมและหลังจากระบายความร้อนด้วยน้ำเย็นจัด จะได้ฟอสฟอรัสขาวหนึ่งชิ้น
ไม่ควรทิ้งฟอสฟอรัสตกค้างในอ่างไม่ว่าในกรณีใด ๆ เนื่องจากการสะสมในแนวโค้งของข้อศอกท่อระบายน้ำ อาจทำให้เกิดการไหม้ต่อพนักงานซ่อมบำรุงได้
ประสบการณ์. การหลอมเหลวและการทำให้เย็นลงของฟอสฟอรัสขาวที่หลอมเหลวนำฟอสฟอรัสขาวขนาดเท่าเม็ดถั่วไปใส่ในหลอดทดลองที่มีน้ำ หลอดทดลองวางอยู่ในบีกเกอร์ที่เต็มไปด้วยน้ำเกือบถึงด้านบนและจับจ้องไปที่ตำแหน่งแนวตั้งในแคลมป์ขาตั้งกล้อง แก้วได้รับความร้อนเล็กน้อยและใช้เทอร์โมมิเตอร์กำหนดอุณหภูมิของน้ำในหลอดทดลองที่ฟอสฟอรัสละลาย หลังจากสิ้นสุดการหลอมเหลว หลอดจะถูกถ่ายโอนไปยังบีกเกอร์ด้วยน้ำเย็นและสังเกตการแข็งตัวของฟอสฟอรัส หากหลอดหยุดนิ่ง ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 44° (สูงถึง 30°) ฟอสฟอรัสสีขาวจะยังคงอยู่ในสถานะของเหลว
สถานะของเหลวของฟอสฟอรัสขาวซึ่งถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าจุดหลอมเหลวนั้นเป็นสภาวะของ supercooling
หลังจากสิ้นสุดการทดลอง เพื่อให้ง่ายต่อการแยกฟอสฟอรัส ฟอสฟอรัสจะละลายอีกครั้งและนำหลอดทดลองจุ่มลงในภาชนะที่มีน้ำเย็นจัดโดยให้รูอยู่ในตำแหน่งเอียง
ประสบการณ์. ติดฟอสฟอรัสขาวที่ปลายลวดในการหลอมและทำให้ฟอสฟอรัสขาวแข็งตัวจะใช้เบ้าหลอมขนาดเล็กที่มีฟอสฟอรัสและน้ำ มันถูกวางไว้ในแก้วน้ำอุ่นและน้ำเย็น ลวดสำหรับจุดประสงค์นี้นำเหล็กหรือทองแดงที่มีความยาว 25-30 ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-0.3 ซม. เมื่อลวดจุ่มลงในฟอสฟอรัสที่ทำให้แข็งตัว ลวดจะยึดติดกับลวดได้ง่าย ในกรณีที่ไม่มีเบ้าหลอมจะใช้หลอดทดลอง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพื้นผิวของหลอดทดลองไม่เพียงพอ บางครั้งจำเป็นต้องทำให้แตกเพื่อสกัดฟอสฟอรัส เพื่อเอาฟอสฟอรัสขาวออกจากเส้นลวด ให้แช่ในแก้วน้ำอุ่น
ประสบการณ์. การหาความถ่วงจำเพาะของฟอสฟอรัสที่ 10° ความถ่วงจำเพาะของฟอสฟอรัสคือ 1.83 ประสบการณ์ทำให้เรามั่นใจได้ว่าฟอสฟอรัสขาวจะหนักกว่าน้ำและเบากว่า H 2 SO 4 เข้มข้น
เมื่อนำฟอสฟอรัสขาวชิ้นเล็กๆ ลงในหลอดทดลองที่มีน้ำเข้มข้น H 2 SO 4 (น้ำหนักจำเพาะ 1.84) จะสังเกตได้ว่าฟอสฟอรัสจมอยู่ในน้ำ แต่จะลอยอยู่บนผิวของกรดละลายเนื่องจากความร้อน ปล่อยออกมาเมื่อ H 2 SO เข้มข้น ละลาย 4 ในน้ำ
ในการเทน้ำ H 2 SO 4 เข้มข้นลงในหลอดทดลองด้วยน้ำ ให้ใช้กรวยที่มีคอยาวและแคบจนสุดปลายหลอดทดลอง เทกรดลงไปและนำกรวยออกจากหลอดทดลองอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้ของเหลวผสมกัน
ในตอนท้ายของการทดลอง เนื้อหาของหลอดทดลองจะถูกกวนด้วยแท่งแก้วและระบายความร้อนจากภายนอกด้วยกระแสน้ำเย็นจนฟอสฟอรัสแข็งตัวเพื่อให้สามารถนำออกจากหลอดทดลองได้
เมื่อใช้ฟอสฟอรัสแดง จะสังเกตได้ว่าไม่เพียงแค่จมลงในน้ำเท่านั้น แต่ยังอยู่ในความเข้มข้นของ H 2 SO 4 ด้วย เนื่องจากความถ่วงจำเพาะ (2.35) นั้นมากกว่าความถ่วงจำเพาะของทั้งน้ำและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น
ไวท์ฟอสฟอรัสเรืองแสง
เนื่องจากการเกิดออกซิเดชันช้าที่เกิดขึ้นแม้ในอุณหภูมิปกติ ฟอสฟอรัสสีขาวจึงเรืองแสงในที่มืด (จึงเป็นชื่อ "เรืองแสง") เมฆเรืองแสงสีเขียวปรากฏขึ้นรอบๆ ชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสในความมืด ซึ่งเมื่อฟอสฟอรัสสั่นสะเทือน จะมีลักษณะเป็นคลื่น
ฟอสฟอรัส (เรืองแสงของฟอสฟอรัส) อธิบายโดยการเกิดออกซิเดชันช้าของไอฟอสฟอรัสโดยออกซิเจนในอากาศกับฟอสฟอรัสและฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ด้วยการปล่อยแสง แต่ไม่มีความร้อน ในกรณีนี้ โอโซนจะถูกปล่อยออกมา และอากาศรอบๆ จะถูกแตกตัวเป็นไอออน (ดูการทดลองที่แสดงการเผาไหม้ช้าๆ ของฟอสฟอรัสขาว)
การเรืองแสงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความเข้มข้นของออกซิเจน ที่อุณหภูมิ 10°C และความดันปกติ การเรืองแสงจะอ่อนลง และเมื่อไม่มีอากาศ จะไม่เกิดขึ้นเลย
สารที่ทำปฏิกิริยากับโอโซน (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, น้ำมันสน) อ่อนตัวลงหรือหยุดการเรืองแสงโดยสมบูรณ์
การแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานแสงเรียกว่า "เคมีลูมิเนสเซนส์"
ประสบการณ์. การสังเกตการเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวหากคุณสังเกตฟอสฟอรัสขาวชิ้นหนึ่งในแก้วในที่มืดแต่ไม่ได้รดน้ำจนหมด จะเห็นแสงสีเขียวเป็นประกาย ในกรณีนี้ ฟอสฟอรัสเปียกจะค่อยๆ ออกซิไดซ์ แต่ไม่จุดไฟ เนื่องจากอุณหภูมิของน้ำต่ำกว่าจุดวาบไฟของฟอสฟอรัสขาว
การเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวสามารถสังเกตได้หลังจากที่ชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสขาวสัมผัสกับอากาศในช่วงเวลาสั้นๆ หากคุณใส่ฟอสฟอรัสขาวสองสามชิ้นลงในขวดที่ทำด้วยใยแก้วและเติมคาร์บอนไดออกไซด์ในขวด ให้ลดปลายท่อทางออกลงไปที่ด้านล่างของขวดด้วยใยแก้ว จากนั้นให้ความร้อนเล็กน้อยโดยจุ่มลงในขวด ภาชนะที่มีน้ำอุ่นจากนั้นในความมืดคุณสามารถสังเกตการก่อตัวของเปลวไฟสีเขียวอ่อนที่เย็น (คุณสามารถวางมือลงในนั้นได้อย่างปลอดภัย)
การก่อตัวของเปลวไฟเย็นนั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทิ้งไว้ในขวดทำให้เกิดไอของฟอสฟอรัส ซึ่งจะเริ่มออกซิไดซ์เมื่อสัมผัสกับอากาศที่ช่องเปิดขวด ในขวดฟอสฟอรัสขาวไม่ติดไฟเพราะอยู่ในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อสิ้นสุดการทดลอง เติมน้ำลงในขวด
ในการอธิบายการทดลองเพื่อผลิตฟอสฟอรัสขาวในบรรยากาศของไฮโดรเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ ได้มีการกล่าวไปแล้วว่าการทดลองเหล่านี้ในที่มืดทำให้สามารถสังเกตการเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวได้
หากคุณสร้างจารึกด้วยชอล์คฟอสฟอรัสบนผนัง แผ่นกระดาษแข็งหรือกระดาษ ต้องขอบคุณการเรืองแสง จารึกจะยังคงมองเห็นได้เป็นเวลานานในความมืด
จารึกดังกล่าวไม่สามารถทำได้บนกระดานดำเนื่องจากหลังจากนั้นชอล์กธรรมดาจะไม่ยึดติดกับกระดานและต้องล้างกระดานด้วยน้ำมันเบนซินหรือตัวทำละลายสเตียรินอื่น
ชอล์กฟอสฟอรัสได้มาจากการละลายฟอสฟอรัสขาวเหลวในสเตียรินหลอมเหลวหรือพาราฟิน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ สเตียริน (ชิ้นเทียน) หรือพาราฟินประมาณสองส่วนโดยน้ำหนักจะถูกเติมลงในส่วนที่มีน้ำหนักหนึ่งของฟอสฟอรัสขาวแห้ง หลอดทดลองถูกคลุมด้วยสำลีเพื่อป้องกันไม่ให้ออกซิเจนเข้าไป และให้ความร้อนด้วยการเขย่าอย่างต่อเนื่อง หลังจากสิ้นสุดการหลอมเหลว หลอดทดลองจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำเย็นจัด จากนั้นหลอดทดลองจะแตกและนำมวลที่แข็งตัวออก
ชอล์กฟอสฟอรัสถูกเก็บไว้ใต้น้ำ เมื่อใช้ชอล์กชิ้นนั้นให้ห่อด้วยกระดาษเปียก
สามารถรับชอล์กฟอสฟอรัสได้โดยการเพิ่มฟอสฟอรัสขาวแห้งชิ้นเล็กๆ ลงในพาราฟิน (สเตียริน) ที่ละลายในถ้วยพอร์ซเลน หากพาราฟินติดไฟเมื่อเติมฟอสฟอรัสเข้าไป ก็จะดับไฟโดยปิดถ้วยด้วยกระดาษแข็งหรือใยหิน
หลังจากเย็นตัวลง สารละลายของฟอสฟอรัสในพาราฟินจะถูกเทลงในหลอดทดลองที่แห้งและสะอาด และระบายความร้อนด้วยกระแสน้ำเย็นจนแข็งตัวเป็นก้อนแข็ง
หลังจากนั้นหลอดทดลองจะแตก นำชอล์กออกและเก็บไว้ใต้น้ำ
ความสามารถในการละลายของฟอสฟอรัสขาว
ในน้ำ ฟอสฟอรัสขาวละลายได้เพียงเล็กน้อย ละลายได้เล็กน้อยในแอลกอฮอล์ อีเทอร์ เบนซิน ไซลีน เมทิลไอโอไดด์ และกลีเซอรีน ละลายได้ดีในคาร์บอนไดซัลไฟด์, ซัลเฟอร์คลอไรด์, ฟอสฟอรัสไตรคลอไรด์และไตรโบรไมด์, คาร์บอนเตตระคลอไรด์
ประสบการณ์. การละลายของฟอสฟอรัสขาวในคาร์บอนไดซัลไฟด์คาร์บอนไดซัลไฟด์เป็นของเหลวไม่มีสี ระเหยง่าย ไวไฟสูง และเป็นพิษ ดังนั้นเมื่อทำงานกับมัน หลีกเลี่ยงการสูดดมไอระเหยของมันและปิดหัวเตาแก๊สทั้งหมด
ฟอสฟอรัสขาวสามหรือสี่ชิ้นขนาดเท่าถั่วจะละลายด้วยการเขย่าเบา ๆ ในแก้ว 10-15 มลคาร์บอนไดซัลไฟด์
หากกระดาษกรองแผ่นเล็กๆ ชุบสารละลายนี้และอยู่ในอากาศ กระดาษจะติดไฟหลังจากนั้นครู่หนึ่ง ทั้งนี้เนื่องจากคาร์บอนไดซัลไฟด์ระเหยอย่างรวดเร็ว และฟอสฟอรัสขาวที่แบ่งละเอียดที่เหลืออยู่บนกระดาษจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิปกติและจุดไฟเนื่องจากความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเกิดออกซิเดชัน (เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอุณหภูมิการจุดติดไฟของสารต่างๆ ขึ้นอยู่กับระดับการเจียร) มันเกิดขึ้นที่กระดาษไม่ติดไฟ แต่มีเพียงถ่านเท่านั้น กระดาษชุบสารละลายของฟอสฟอรัสในคาร์บอนไดซัลไฟด์จะถูกเก็บไว้ในอากาศโดยใช้คีมคีบโลหะ
การทดลองดำเนินการอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้หยดสารละลายฟอสฟอรัสในคาร์บอนไดซัลไฟด์ตกบนพื้น บนโต๊ะ บนเสื้อผ้าหรือในมือ
หากสารละลายติดมือ ให้ล้างด้วยสบู่และน้ำอย่างรวดเร็ว จากนั้นใช้สารละลาย KMnO 4 (เพื่อออกซิไดซ์อนุภาคของฟอสฟอรัสขาวที่ตกลงมาบนมือ)
สารละลายของฟอสฟอรัสในคาร์บอนไดซัลไฟด์ที่เหลืออยู่หลังการทดลองจะไม่ถูกเก็บไว้ในห้องปฏิบัติการ เนื่องจากสามารถจุดไฟได้ง่าย
การเปลี่ยนฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง
ฟอสฟอรัสขาวจะถูกแปลงเป็นสีแดงตามสมการ:
P (สีขาว) = P (สีแดง) + 4 kcal.
กระบวนการเปลี่ยนฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดงเร่งอย่างมากด้วยความร้อน ภายใต้อิทธิพลของแสงและเมื่อมีไอโอดีนอยู่ (1 Gไอโอดีนที่ 400 Gฟอสฟอรัสขาว) ไอโอดีนเมื่อรวมกับฟอสฟอรัสจะเกิดเป็นฟอสฟอรัสไอโอไดด์ ซึ่งฟอสฟอรัสขาวจะละลายและเปลี่ยนเป็นสีแดงอย่างรวดเร็วเมื่อปล่อยความร้อน
ฟอสฟอรัสแดงได้มาจากการให้ความร้อนเป็นเวลานานของฟอสฟอรัสขาวในภาชนะปิดโดยมีไอโอดีนเหลืออยู่ถึง 280-340 °
ด้วยการเก็บรักษาฟอสฟอรัสขาวไว้ในแสงเป็นเวลานาน จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีแดง
ประสบการณ์. ได้รับฟอสฟอรัสแดงจากสีขาวเล็กน้อยในหลอดแก้วยาว 10-12 ปิดปลายด้านหนึ่ง ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.6-0.8 ซมพวกเขาแนะนำชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสขาวขนาดเท่าเมล็ดข้าวสาลีและผลึกไอโอดีนที่เล็กมาก ท่อถูกปิดผนึกและแขวนไว้ในอ่างลมเหนือถาดทราย จากนั้นให้ความร้อนที่ 280-340 ° และสังเกตการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง
การแปลงฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดงบางส่วนสามารถสังเกตได้ด้วยการให้ความร้อนเล็กน้อยในหลอดทดลองที่มีฟอสฟอรัสขาวชิ้นเล็กๆ และผลึกไอโอดีนขนาดเล็กมาก ก่อนเริ่มการให้ความร้อน หลอดทดลองจะถูกปิดด้วยใยแก้ว (ใยหินหรือใยหินธรรมดา) และวางถาดที่มีทรายไว้ใต้หลอดทดลอง หลอดถูกทำให้ร้อนประมาณ 10-15 นาที (โดยไม่ทำให้ฟอสฟอรัสเดือด) และสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง
ฟอสฟอรัสขาวที่เหลืออยู่ในหลอดทดลองสามารถกำจัดออกได้โดยการให้ความร้อนด้วยสารละลายด่างเข้มข้นหรือโดยการเผา
การเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดงสามารถสังเกตได้โดยการให้ความร้อนฟอสฟอรัสชิ้นเล็กๆ ในหลอดทดลองในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์จนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเดือด
การรวมตัวของฟอสฟอรัสขาว
เมื่อเผาฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์จะเกิดขึ้น:
P 4 + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358.4 kcal.
คุณสามารถสังเกตการเผาไหม้ของฟอสฟอรัสในอากาศ (ช้าและเร็ว) และใต้น้ำ
ประสบการณ์. การเผาไหม้ช้าของฟอสฟอรัสขาวและองค์ประกอบของอากาศการทดลองนี้ไม่ได้อธิบายว่าเป็นวิธีการหาไนโตรเจน เนื่องจากไม่ได้จับกับออกซิเจนในอากาศอย่างสมบูรณ์
การเกิดออกซิเดชันช้าของฟอสฟอรัสขาวโดยออกซิเจนในบรรยากาศเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในระยะแรกฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์และโอโซนจะเกิดขึ้นตามสมการ:
2P + 2O 2 \u003d P 2 O 3 + O, O + O 2 \u003d O 3
ในขั้นตอนที่สอง ฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์
การเกิดออกซิเดชันช้าของฟอสฟอรัสขาวจะมาพร้อมกับการเรืองแสงและการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศโดยรอบ
การทดลองที่แสดงการเผาฟอสฟอรัสขาวอย่างช้าๆ ควรใช้เวลาอย่างน้อยสามชั่วโมง อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการทดลองแสดงไว้ในรูปที่
ในกระบอกสูบที่ขยายออกที่ช่องเปิดซึ่งเกือบจะเต็มไปด้วยน้ำ เป็นท่อที่มีปลายปิดซึ่งมีประมาณ 10 มลน้ำ. ความยาวท่อ70 ซม, เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5-2 ซม. หลังจากลดระดับท่อแล้ว ให้เอานิ้วออกจากช่องเปิด นำน้ำในท่อและกระบอกสูบให้อยู่ในระดับเดียวกัน และสังเกตปริมาตรของอากาศที่อยู่ในท่อ โดยไม่ต้องยกท่อขึ้นเหนือระดับน้ำในกระบอกสูบ (เพื่อไม่ให้มีอากาศเพิ่มขึ้น) ฟอสฟอรัสขาวชิ้นหนึ่งซึ่งติดอยู่ที่ปลายลวดจะถูกนำเข้าไปในช่องอากาศของท่อ
หลังจากสามถึงสี่ชั่วโมงหรือแม้กระทั่งหลังจากสองหรือสามวันจะมีการบันทึกว่ามีน้ำในท่อเพิ่มขึ้น
เมื่อสิ้นสุดการทดลอง นำลวดที่มีฟอสฟอรัสออกจากท่อ (โดยไม่ยกท่อให้อยู่เหนือระดับน้ำในกระบอกสูบ) น้ำในท่อและกระบอกสูบจะถูกปรับให้อยู่ในระดับเดียวกันและปริมาตรของอากาศคงเหลือ หลังจากเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันช้าของฟอสฟอรัสขาว
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเป็นผลมาจากการจับของออกซิเจนโดยฟอสฟอรัส ปริมาตรของอากาศลดลงหนึ่งในห้าซึ่งสอดคล้องกับปริมาณออกซิเจนในอากาศ
ประสบการณ์. การเผาไหม้อย่างรวดเร็วของฟอสฟอรัสขาวเนื่องจากปฏิกิริยาของการรวมตัวของฟอสฟอรัสกับออกซิเจนออก จำนวนมากของความร้อนในอากาศ ฟอสฟอรัสขาวจะจุดไฟและเผาไหม้ตามธรรมชาติด้วยเปลวไฟสีขาวอมเหลือง ก่อตัวเป็นฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ ซึ่งเป็นของแข็งสีขาวที่รวมตัวกันอย่างแรงกับน้ำ
มีการกล่าวไว้ก่อนหน้านี้แล้วว่าฟอสฟอรัสขาวติดไฟที่ 36-60 ° เพื่อสังเกตการจุดไฟในตัวเองและการเผาไหม้ ฟอสฟอรัสขาวชิ้นหนึ่งวางอยู่บนแผ่นใยหินและหุ้มด้วยกระดิ่งแก้วหรือกรวยขนาดใหญ่ที่คอซึ่งวางหลอดทดลอง
ฟอสฟอรัสสามารถติดไฟได้ง่ายด้วยแท่งแก้วที่อุ่นในน้ำร้อน
ประสบการณ์. เปรียบเทียบอุณหภูมิจุดติดไฟของฟอสฟอรัสขาวและฟอสฟอรัสแดงที่ปลายด้านหนึ่งของแผ่นทองแดง (ยาว 25 ซม, กว้าง2.5 ซมและความหนา 1 มม) ใส่ฟอสฟอรัสขาวแห้งชิ้นเล็ก ๆ เทฟอสฟอรัสแดงกองเล็กๆ ที่ปลายอีกด้าน จานวางอยู่บนขาตั้งกล้องและในขณะเดียวกันก็นำหัวเผาก๊าซที่เผาไหม้อย่างเท่าเทียมกันมาที่ปลายทั้งสองด้านของจาน
ฟอสฟอรัสขาวจะติดไฟทันที และฟอสฟอรัสแดงก็ต่อเมื่ออุณหภูมิถึงประมาณ 240 องศาเท่านั้น
ประสบการณ์. การจุดไฟของฟอสฟอรัสขาวใต้น้ำหลอดทดลองที่มีน้ำซึ่งมีฟอสฟอรัสขาวชิ้นเล็กๆ หลายชิ้นจุ่มลงในบีกเกอร์ที่บรรจุ น้ำร้อน. เมื่อน้ำในหลอดทดลองถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 30-50 องศาเซลเซียส กระแสออกซิเจนจะถูกส่งผ่านเข้าไปในท่อ ฟอสฟอรัสติดไฟและเผาไหม้ ทำให้เกิดประกายไฟเป็นประกาย
หากทำการทดลองในบีกเกอร์เอง (ไม่มีหลอดทดลอง) บีกเกอร์จะถูกวางบนขาตั้งที่วางบนถาดทราย
การลดเกลือแร่เงินและทองแดงที่มีฟอสฟอรัสขาว
ประสบการณ์.เมื่อนำชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสขาวเข้าไปในหลอดทดลองด้วยสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต จะสังเกตเห็นการตกตะกอนของโลหะเงิน (ฟอสฟอรัสขาวเป็นตัวรีดิวซ์ที่มีพลัง):P + 5AgNO 3 + 4H 2 O \u003d H 3 RO 4 + 5Ag + 5HNO 3
หากนำฟอสฟอรัสขาวเข้าไปในหลอดทดลองด้วยสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต ทองแดงของโลหะก็จะตกตะกอน:
2P + 5CuSO 4 + 8H 2 O \u003d 2H 3 PO 4 + 5H 2 SO 4 + 5Cu
ฟอสฟอรัสแดง
วิธีการรับฟอสฟอรัสแดงจากสีขาวได้อธิบายไว้ข้างต้น
สิ่งเจือปน
ฟอสฟอรัสแดงประกอบด้วยกรดฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอริก และกรดไพโรฟอสฟอริก
การปรากฏตัวของกรดฟอสฟอริกอธิบายโดยการรวมกันของฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์กับความชื้นในอากาศและการก่อตัวของฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์จะอธิบายโดยการเกิดออกซิเดชันช้าของร่องรอยของฟอสฟอรัสขาว เมื่อฟอสฟอรัสเปียกถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน นอกจากฟอสฟอรัสและฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์แล้ว กรดไฮโปฟอสฟอรัสก็ก่อตัวขึ้นเช่นกัน
การทำความสะอาดและการจัดเก็บฟอสฟอรัสแดง
ฟอสฟอรัสแดงถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการต้มด้วยสารละลาย NaOH เจือจาง จากนั้นล้างด้วยการแยกสารออกอย่างทั่วถึง จากนั้นกรองด้วยน้ำกลั่น
ฟอสฟอรัสที่ล้างแล้วจะเช็ดให้แห้งด้วยกระดาษกรอง วางบนกระจกนาฬิกา และเก็บไว้ในเตาอบที่อุณหภูมิ 105 องศา
เก็บไว้ในขวดปิดด้วยไม้ก๊อกพาราฟิน
คุณสมบัติ
ฟอสฟอรัสแดงเป็นผง (น้ำหนัก sp. 2.35) ไม่ละลายในน้ำและคาร์บอนไดซัลไฟด์ มีค่าสูงที่ 416° และจุดไฟที่ 240° ฟอสฟอรัสแดงไม่เป็นพิษเหมือนสีขาว
อุณหภูมิการระเหิดของฟอสฟอรัสแดงถูกกำหนดในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์ ไอของฟอสฟอรัสแดง ข้นขึ้น ให้ฟอสฟอรัสขาว
ฟอสฟอรัสแดงมีฤทธิ์ทางเคมีน้อยกว่าฟอสฟอรัสขาว มันไม่เรืองแสงในอากาศและในออกซิเจน แต่เรืองแสงในบรรยากาศโอโซน ไม่เปลี่ยนโลหะ (ทองแดง เงิน ฯลฯ) ออกจากเกลือ ไม่แยแสกับด่าง; ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน ออกซิเจน และกำมะถันที่อุณหภูมิสูงกว่าฟอสฟอรัสขาว
ประสบการณ์. การระเบิดของส่วนผสมของฟอสฟอรัสแดงและเกลือบาร์โธเลียมเมื่อหยิบผงฟอสฟอรัสแดง คุณต้องระวังเพราะอาจจุดไฟจากการเสียดสีได้
เพื่อทำการทดลอง เทส่วนผสมของฟอสฟอรัสแดงและเกลือบาร์โธไลต์จำนวนเล็กน้อยลงบนทั่ง รางหรือหิน แล้วทุบด้วยค้อน
เพื่อหลีกเลี่ยงการบาดเจ็บ ไม่ควรใช้ส่วนผสมในปริมาณมาก
ผงแป้งจะถูกผสมเบา ๆ โดยเพียงแค่โยกแผ่น สำหรับผงแห้งของฟอสฟอรัสแดงหนึ่งส่วน ให้ใช้ผงเกลือเบอร์ทอลเล็ตอย่างน้อยสองส่วน ระหว่างการทดลอง ให้หมุน ความสนใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับองค์ประกอบของส่วนผสม ปริมาณของมัน เพื่อให้การระเบิดไม่รุนแรงมาก และเพื่อให้ส่วนผสมไม่ระเบิดโดยไม่คาดคิดในมือของผู้ทดลอง
ฟอสฟอรัสแดงที่มากเกินไปนำไปสู่ความจริงที่ว่าในระหว่างการทดลอง ฟอสฟอรัสเพียงจุดไฟ; ด้วยฟอสฟอรัสเปียก การทดลองล้มเหลว
ประสบการณ์. การระเบิดของส่วนผสมของฟอสฟอรัสแดง เกลือบาร์โธเลียม และกำมะถันบนแผ่นกระดาษผสมอย่างระมัดระวัง 0.2-0.3 Gผงแห้งของฟอสฟอรัสแดง 2-3 Gผงแห้งของเกลือ Berthollet และ 0.5 Gผงกำมะถัน
เมื่อผสมกัน จะถือกระดาษไว้ด้วยมือทั้งสองข้าง สลับกันเลื่อนขึ้นและลงเล็กน้อย ได้รับ ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันแบ่งเป็น 5-6 ส่วน
เทส่วนผสมส่วนหนึ่งลงบนกระดาษ 10x10 ซมใส่เม็ดลงไป พับมุมกระดาษแล้วบิดเข้าหากันเบาๆ
ปมที่เกิดขึ้นจะถูกโยนลงบนของแข็ง (พื้นหินหรือซีเมนต์) - เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง
หากวัสดุตั้งต้นอย่างน้อยหนึ่งชิ้นเปียก การทดสอบจะล้มเหลว
การประยุกต์ใช้ฟอสฟอรัส
ฟอสฟอรัสขาวใช้ในการผลิตไฮโดรเจนฟอสไฟด์ ฟอสไฟด์ กรดฟอสฟอริก ยาบางชนิด สีย้อมสวรรค์ ของเหลวที่ก่อให้เกิดควันและเพลิง เพื่อสร้างม่านควัน และเป็นยาพิษต่อหนู
ก่อนหน้านี้ ใช้ฟอสฟอรัสขาวในการผลิตไม้ขีดไฟ ปัจจุบันไม่ได้ใช้เพื่อการนี้เพราะเป็นพิษและติดไฟได้
ปัจจุบันการผลิตไม้ขีดใช้ฟอสฟอรัสแดง สำหรับหัวไม้ขีดก็เตรียมส่วนผสม องค์ประกอบต่อไป(ในน้ำหนัก%):
เกลือ Bertoletova 46.5
มินเนี่ยมหรือมัมมี่ 15.3
โครเมียมพีค 1.5
กระจกพื้น 17.2
กำมะถัน 4.2
กาวติดกระดูก 11.5
สังกะสีขาว3.8
การแพร่กระจายของกล่องไม้ขีดไฟมี 30.8 น้ำหนัก % ฟอสฟอรัสแดง
เพื่อการจุดระเบิดที่ดีขึ้นของการแข่งขันนั้นจะถูกชุบด้วยพาราฟินและเพื่อว่าหลังจากดับไฟแล้วจะไม่ระอุ - ด้วยโซเดียมฟอสเฟต
ฟอสฟอรัสแดงใช้ในการผลิตไฮโดรเจนโบรไมด์และไอโอไดด์ สารประกอบฟอสฟอรัสที่มีฮาโลเจน สีย้อมอินทรีย์ เพื่อให้ได้ฟอสฟอรัสบรอนซ์ (มีความหนืดสูง) และเติมเปลือกไฟ
สารประกอบฟอสฟอรัส
ฟอสฟอรัสไฮโดรเจน PH 3 (ฟอสฟอรัส)
แพร่กระจาย
ไฮโดรเจนฟอสฟอรัสเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่มีฟอสฟอรัส
รับ
ไฮโดรเจนฟอสฟอริกเป็นก๊าซที่มีพิษร้ายแรง ดังนั้นการทดลองทั้งหมดจะดำเนินการภายใต้แรงฉุดลาก
ประสบการณ์. การได้มาซึ่งไฮโดรเจนฟอสไฟด์โดยให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสขาวด้วยสารละลาย KOH 30-50%สมการปฏิกิริยา:
4P + 3KOH + 3H 2 O \u003d PH 3 + 3KN 2 RO 2
ด้วยวิธีการผลิตนี้ นอกเหนือจากก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์ ไฮโดรเจนฟอสไฟด์เหลว ก๊าซไฮโดรเจนและโพแทสเซียมกรดไฮโปฟอสไฟต์ยังถูกสร้างขึ้นตามสมการ:
6P + 4KOH + 4H 2 O \u003d P 2 H 4 + 4KN 2 PO 2,
2P + 2KOH + 2H 2 O \u003d H 2 + 2KN 2 RO 2
ไฮโดรเจนฟอสไฟด์เหลวที่ทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในตัวกลางที่เป็นน้ำจะเกิดก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์ไฮโดรเจนและโพแทสเซียมไฮโปฟอสไฟต์ตามสมการ:
2P 2 H 4 + KOH + H 2 O \u003d ZRN 3 + KN 2 RO 2,
R 2 H 4 + 2KOH + 2H 2 O \u003d ZN 2 + 2KN 2 RO 2
กรดโพแทสเซียมไฮโปฟอสไฟต์ใน สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเปลี่ยนเป็นโพแทสเซียมออร์โธฟอสเฟตด้วยการปล่อยไฮโดรเจน:
KN 2 PO 2 + 2KOH \u003d 2H 2 + K 3 PO 4
จากสมการปฏิกิริยาข้างต้น เมื่อให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสขาวด้วยโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ จะเกิดก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์ ไฮโดรเจน และโพแทสเซียมออร์โธฟอสเฟต
ไฮโดรเจนฟอสฟอรัสที่ได้รับด้วยวิธีนี้จะจุดไฟได้เองตามธรรมชาติ เนื่องจากประกอบด้วยไอระเหยของไฮโดรเจนฟอสไฟด์เหลวและไฮโดรเจนที่จุดไฟได้เอง
สามารถใช้โซเดียม แคลเซียม หรือแบเรียมออกไซด์ไฮเดรตแทนโพแทสเซียมออกไซด์ไฮเดรตได้ ปฏิกิริยากับพวกเขาดำเนินไปในทำนองเดียวกัน
ตัวเครื่องเป็นแบบขวดก้นกลมที่มีความจุ100-250 มล, ปิดอย่างแน่นหนาด้วยจุกยาง, ซึ่งต้องผ่านท่อ, นำผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซเข้าไปในเครื่องตกผลึกด้วยน้ำ.
เติมขวดให้เต็ม 3/4 ของปริมาตรด้วยสารละลาย KOH 30-50% โดยโยนฟอสฟอรัสขาวขนาดเท่าเมล็ดถั่ว 2-3 ชิ้น ขวดได้รับการแก้ไขในแคลมป์ขาตั้งกล้องและเชื่อมต่อกับเครื่องตกผลึกที่เติมน้ำโดยใช้ท่อระบายน้ำ (รูปที่)
เมื่อขวดถูกทำให้ร้อน โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสขาวตามสมการปฏิกิริยาข้างต้น
ไฮโดรเจนฟอสไฟด์เหลวเมื่อถึงพื้นผิวของของเหลวในขวดแล้วจุดไฟทันทีและเผาไหม้ในรูปของประกายไฟ สิ่งนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าออกซิเจนที่เหลืออยู่ในขวดจะถูกใช้จนหมด
เมื่อขวดได้รับความร้อนสูง ไฮโดรเจนฟอสไฟด์เหลวจะถูกกลั่นและจุดไฟไฮโดรเจนฟอสไฟด์ที่เป็นก๊าซและไฮโดรเจนเหนือน้ำ ไฮโดรเจนฟอสฟอริกเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีเหลือง ทำให้เกิดฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ในรูปของวงแหวนควันสีขาว
เมื่อสิ้นสุดการทดลอง ให้ลดเปลวไฟใต้ขวด ถอดปลั๊กโดยใช้ท่อระบายออก หยุดการให้ความร้อน และปล่อยอุปกรณ์ไว้ใต้ขวดนมจนกว่าจะเย็นสนิท
ฟอสฟอรัสที่ไม่ได้ใช้จะถูกล้างด้วยน้ำสะอาดและเก็บไว้สำหรับการทดลองครั้งต่อไป
ประสบการณ์. การเตรียมก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์ (ติดไฟได้เอง) โดยการสลายตัวของแคลเซียมฟอสไฟด์กับน้ำปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการ:
Ca 3 P 2 + 6H 2 O \u003d 2PH 3 + 3Ca (OH) 2
ปฏิกิริยาต่อไปนี้เกิดขึ้นพร้อมกัน:
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
อุปกรณ์นี้เป็นกระติกน้ำขนาดเล็กที่มีท่อจ่ายตรงและบีกเกอร์ขนาดใหญ่
สำหรับการชั่งน้ำหนักในขวดที่มีความจุ100 มลเทตะกั่วช็อต จากนั้นเติมแคลเซียมฟอสไฟด์แห้งจำนวนเล็กน้อยและอีเธอร์สองสามหยด ขวดปิดด้วยจุกยางซึ่งมีหลอดแก้วตรง 7-8 ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-5 มมเริ่มต้นที่ขอบด้านล่างของจุก เมื่อใส่วงแหวนตะกั่วหลายอันที่คอขวดแล้วผูกเชือกไว้ หลังจากถือขวดโหลไว้ในฝ่ามือเพื่อระเหยอีเธอร์ไปสักระยะหนึ่งแล้ว ให้นำไปแช่บนเชือกในแก้วขนาดใหญ่ (ความจุประมาณ 3 ชิ้น) l) ด้วยน้ำ ขั้นแรก ฟองอากาศและไอระเหยของอีเธอร์จะถูกปล่อยออกจากขวด จากนั้น เมื่อความดันก๊าซในขวดลดลง น้ำปริมาณเล็กน้อยจะเข้าสู่ขวดและการสลายตัวของแคลเซียมฟอสไฟด์เริ่มต้นขึ้น
ผลิตภัณฑ์ก๊าซที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวของแคลเซียมฟอสไฟด์ทำให้น้ำไหลเข้าสู่ขวดอย่างต่อเนื่อง
เมื่อก๊าซที่เกิดขึ้นไปถึงผิวน้ำ พวกมันจะลุกเป็นไฟและเผาไหม้ ก่อตัวเป็นฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ในรูปของวงแหวนควันสีขาว
น้ำเข้าสู่ขวดเป็นส่วนเล็กๆ ในขณะที่แรงดันแก๊สลดลงและเกิดไฮโดรเจนฟอสไฟด์จนหมดแคลเซียมฟอสไฟด์
ใช้ตะกั่วและวงแหวนเพื่อจุ่มขวดลงในแก้วน้ำ
การทดลองนี้สามารถดำเนินการได้อีกทางหนึ่ง แคลเซียมฟอสไฟด์สองสามชิ้นถูกโยนลงในแก้วน้ำ ฟองแก๊สที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของแคลเซียมฟอสไฟด์จะจุดไฟเมื่อออกจากน้ำ เมื่อไฮโดรเจนฟอสฟอรัสถูกเผา จะเกิดฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ ซึ่งในกรณีนี้ก็ลอยขึ้นเหนือแก้วในรูปของควันขาว
แคลเซียมฟอสไฟด์ใช้แหนบหรือแหนบ
การได้รับไฮโดรเจนฟอสไฟด์บริสุทธิ์ (ไม่ติดไฟเอง) ได้อธิบายไว้ในหัวข้อเกี่ยวกับคุณสมบัติของไดฟอสฟีน
ประสบการณ์. การเตรียมไฮโดรเจนฟอสไฟด์โดยการกระทำของเจือจาง Hcl และ H 2 SO 4 (หรือน้ำที่ทำให้เป็นกรดด้วยกรดเหล่านี้) บนแคลเซียม สังกะสี แมกนีเซียม และอะลูมิเนียมฟอสไฟด์สมการปฏิกิริยา:
ฉัน 3 P 2 + 6HCl \u003d 2PH 3 + 3MeCl 2,
ฉัน - Ca, Mg, Zn,
AlP + 3HCl = PH 3 + AlCl 3
ในการทดลองนี้ พร้อมกับก๊าซไฮโดรเจนฟอสฟอรัส ไฮโดรเจนฟอสฟอรัสเหลว และก๊าซไฮโดรเจนที่ก่อตัวขึ้น
ฟอสไฟด์ตัวใดตัวหนึ่งที่ระบุไว้ข้างต้นถูกเติมลงในบีกเกอร์ที่มี HCl เจือจาง (sp. น้ำหนัก 1.12) หรือเจือจาง H 2 SO 4 สังเกตการวิวัฒนาการของไฮโดรเจนฟอสไฟด์ โดยจุดไฟขึ้นเองตามธรรมชาติเหนือสารละลายในบีกเกอร์
ประสบการณ์. ได้รับไฮโดรเจนฟอสฟอรัสบริสุทธิ์ PH 3 ระหว่างการสลายตัวของกรดฟอสฟอรัสและกรดไฮโปฟอสฟอรัสเมื่อถูกความร้อนจะเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:
4H 3 RO 3 \u003d PH 3 + 3H 3 RO 4,
2H 3 RO 2 \u003d PH 3 + H 3 RO 4
สารละลายกรดเข้มข้นถูกทำให้ร้อนในขวดแก้วขนาดเล็ก ผลิตภัณฑ์ก๊าซที่พัฒนาแล้วจะถูกส่งผ่านท่อไปยังเครื่องตกผลึกด้วยน้ำ
ประสบการณ์. การเตรียมก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์บริสุทธิ์โดยการกระทำของสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เจือจางบนฟอสโฟเนียมไอโอไดด์สมการปฏิกิริยา:
PH 4 I + KOH \u003d PH 3 + KI + H 2 O
เพื่อให้ได้ไฮโดรเจนฟอสไฟด์ จะมีการเติมสารละลายของ KOH จากกรวยหยดลงในขวด Wurtz ที่มีหลอดแก้วขนาดเล็กและ pH แห้ง 4 I
การผลิตและคุณสมบัติของฟอสโฟเนียมไอโอไดด์
ละลายในคาร์บอนไดซัลไฟด์ 50 Gฟอสฟอรัสขาว ค่อยๆเพิ่ม65 Gไอโอดีน. หลังจากการกำจัดคาร์บอนไดซัลไฟด์โดยการระเหย ผลึกของฟอสฟอรัสไอโอไดด์ P 2 I 4 ยังคงอยู่; พวกเขาถูกวางไว้ในขวด Wurtz ที่มีท่อด้านกว้าง กระแสไฟอ่อนของ CO 2 จะถูกส่งผ่านขวด Wurtz จากนั้นน้ำจะถูกเทออกจากกรวยหยด
เป็นผลให้กรดฟอสฟอรัส ไฮโดรเจนไอโอไดด์อิสระจำนวนเล็กน้อยและฟอสโฟเนียมไอโอไดด์เกิดขึ้นในขวด Wurtz เมื่อถูกความร้อนถึง 80° สารหลังจะระเหยและสามารถเก็บในท่อกว้างที่ระบายความร้อนจากภายนอกได้ ฟอสโฟเนียมไอโอไดด์ที่ได้คือสารผลึกไม่มีสีที่สลายตัวด้วยน้ำ
เราได้พบกับการก่อตัวของฟอสโฟเนียมไอโอไดด์ในการทดลองการผลิตไฮโดรเจนไอโอไดด์แล้ว
คุณสมบัติของก๊าซฟอสฟอรัสไฮโดรเจน
ภายใต้สภาวะปกติ ก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์เป็นก๊าซที่ไม่มีสีและมีความเป็นพิษสูงด้วย กลิ่นเหม็นปลาเน่า (หรือกระเทียม) ละลายได้ดีในน้ำ (ภายใต้สภาวะปกติใน 5 lน้ำละลาย1 l pH 3) แต่ไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีกับมัน ละลายได้ไม่ดีในแอลกอฮอล์และอีเธอร์ เมื่อเย็นลง จะข้นเป็นของเหลว ซึ่งจะเดือดที่ -87.4° และแข็งตัวเป็นผลึกที่ -132.5° อุณหภูมิวิกฤตของไฮโดรเจนฟอสไฟด์ 52.8° ความดันวิกฤต 64 ATM.
ไฮโดรเจนฟอสฟอริกเป็นสารรีดิวซ์ที่แรงมาก ติดไฟในอากาศที่ 150 °และเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีเหลืองเพื่อสร้างฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ตามสมการ:
2РН 3 + 4O 2 = Р 2 O 5 + 3Н 2 O
การเผาไหม้ของก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์ได้รับการกล่าวถึงในการทดลองเกี่ยวกับการผลิตแล้ว
ประสบการณ์. การกู้คืนสารละลายน้ำของเกลือเงินและทองแดงด้วยก๊าซไฮโดรเจนฟอสฟอรัสสมการปฏิกิริยา:
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 + 3Cu
การทดลองดำเนินการในหลอดทดลอง อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาไม่เพียงปล่อยเงินและทองแดงเท่านั้น แต่ยังเกิดฟอสไฟด์ที่สอดคล้องกันเช่น:
3СuSO 4 + 2РН 3 = Сu 3 Р 2 + 3Н 2 SO 4
เกลือทองแดง (CuSO 4 และ Cu 2 Cl 2) ดูดซับก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์และใช้เพื่อแยกส่วนผสมของก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์และไฮโดรเจน - ผ่านภาชนะล้างด้วยเกลือทองแดง
ก๊าซไฮโดรเจนฟอสฟอรัสยังช่วยลดกรดไนตริก กำมะถันและกำมะถัน เกลือทองคำ และสารประกอบอื่นๆ
ปฏิกิริยาระหว่างก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์กับคลอรีนได้รับการกล่าวถึงในคำอธิบายของการทดลองเพื่อศึกษาคุณสมบัติของคลอรีนแล้ว
ก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์รวมโดยตรงกับกรดไฮโดรฮาลิกทำให้เกิดเกลือฟอสโฟเนียม (การได้รับฟอสโฟเนียมไอโอไดด์ได้อธิบายไว้ข้างต้น) ปริมาตรที่เท่ากันของไฮโดรเจนไอโอไดด์และไฮโดรเจนฟอสไฟด์รวมกันเป็นผลึกลูกบาศก์ไม่มีสีของฟอสโฟเนียมไอโอไดด์
แคลเซียมฟอสพิด
ประสบการณ์. การเตรียมและคุณสมบัติของแคลเซียมฟอสไฟด์แคลเซียมฟอสไฟด์ได้มาจากเศษแคลเซียมและฟอสฟอรัสแดงชิ้นเล็กๆ ใต้ร่าง ไม่ใช้ฟอสฟอรัสขาวเพื่อจุดประสงค์นี้ เนื่องจากปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสรุนแรงเกินไปตัวเครื่องเป็นหลอดแก้วยาว 10-12 ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 ซมยึดที่ปลายด้านหนึ่งของแคลมป์ขาตั้งกล้องในแนวนอน ส่วนผสม 1 วางตรงกลางหลอด Gชิปแคลเซียมขนาดเล็กและ1 Gฟอสฟอรัสแดงแห้ง เมื่อท่อถูกให้ความร้อน จะเกิดการรวมกันของสารทั้งสองอย่างรุนแรงกับการก่อตัวของ Ca 3 P 2 ซึ่งเป็นของแข็งสีน้ำตาลอ่อน หลังจากเย็นตัวลงท่อจะแตกด้วยสากในครกขนาดใหญ่ แคลเซียมฟอสไฟด์ถูกนำมาจากครกด้วยไม้พาย แหนบ หรือแหนบโลหะ และใส่ในขวดแห้งสำหรับจัดเก็บ โถปิดสนิทและเติมพาราฟินเพื่อป้องกันการสลายตัวของแคลเซียมฟอสไฟด์ภายใต้อิทธิพลของความชื้นในบรรยากาศ
ชิ้นส่วนของหลอดที่ปนเปื้อนด้วยแคลเซียมฟอสไฟด์จะถูกลบออกอย่างระมัดระวังเนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษจะเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของหลัง
การทำงานร่วมกันของแคลเซียมฟอสไฟด์กับน้ำและกรดเจือจางได้รับการพิจารณาในการทดลองในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์
ของเหลว ฟอสฟอรัส ไฮโดรเจน R 2 H 4 (ไดฟอสฟอรัส)
โดยปกติ ไดฟอสฟีนจะเกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้ในระหว่างการผลิตฟอสฟีน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อฟอสไฟด์ถูกย่อยสลายด้วยน้ำ แต่เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากระหว่างจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของฟอสฟีนและไดฟอสฟีน จึงสามารถแยกออกได้ง่ายโดยการส่งผ่านส่วนผสมของแก๊สผ่านท่อที่ระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิ 0 องศา
การรับไดฟอสฟีนจะดำเนินการในห้องมืดเนื่องจากสลายตัวภายใต้การกระทำของแสง
ประสบการณ์. การเตรียมและคุณสมบัติของไดฟอสฟีนอุปกรณ์ประกอบตามรูปที่ ขวดสามคอเชื่อมต่อที่ด้านหนึ่งกับท่อทางออกยาวผ่านส่วนผสมที่เย็นลงของน้ำแข็งและเกลือแกง และอีกด้านหนึ่งไปยังท่อนิรภัย ซึ่งปลายขวดจะต้องหย่อนลงในภาชนะที่มีน้ำ ขวดสามคอบรรจุน้ำได้ถึง 2/8 ของปริมาตรและวางในอ่างน้ำด้วยความช่วยเหลือซึ่งอุณหภูมิของน้ำในขวดจะอยู่ที่ระดับประมาณ 50 ° ใส่หลอดตรงแบบกว้างเข้าไปในคอตรงกลางของขวดแบบสามคอ ซึ่งปลายด้านบนปิดด้วยจุกยาง
ก่อนเริ่มการทดลอง ท่อนิรภัยจะเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด CO 2 เพื่อไล่อากาศออกจากอุปกรณ์ สิ่งนี้ทำเพื่อป้องกันการระเบิดที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการทดลองหากมีอากาศอยู่ในขวด
หลังจากถอดอากาศออกจากอุปกรณ์แล้ว ปลายท่อทางออกที่ว่างจะถูกปิดด้วยจุกยาง แหล่ง CO 2 จะถูกตัดการเชื่อมต่อ และปลายท่อนิรภัยจะหย่อนลงไปในภาชนะที่มีน้ำ
แคลเซียมฟอสไฟด์สองสามชิ้นถูกใส่เข้าไปในขวดผ่านทางท่อตรงกลางและปิดท่อด้วยจุกยาง
ไฮโดรเจนฟอสฟอริกที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของแคลเซียมฟอสไฟด์จะแทนที่คาร์บอนไดออกไซด์จากขวดผ่านท่อนิรภัย
หลังจากเอาคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากขวดแล้ว ให้ถอดจุกไม้ก๊อกออกจากท่อระบาย ตอนนี้ไอระเหยของไฮโดรเจนฟอสไฟด์เหลวที่มีไอน้ำที่กักไว้จะพุ่งเข้าไปในท่อทางออกและควบแน่นในส่วนนั้นที่แช่อยู่ในส่วนผสมที่ทำให้เย็นลง เมื่อส่วนนี้ของท่ออุดตันด้วยไอระเหยของไฮโดรเจนฟอสไฟด์และน้ำที่ควบแน่น ก๊าซจะพุ่งเข้าไปในท่อนิรภัยอีกครั้ง
ปลายท่อทางออกอิสระที่มีไดฟอสฟีนแช่แข็งถูกปิดผนึกด้วยหัวเผาก๊าซ จากนั้นท่อจะถูกถอดออกจากอุปกรณ์และปลายอีกด้านถูกปิดผนึก
ไดฟอสฟีนภายใต้สภาวะปกติคือของเหลวที่ไม่มีสีและไม่สามารถผสมน้ำได้ เดือดที่ 51.7° และแข็งตัวที่ -99° ของเหลวนี้ติดไฟได้เองตามธรรมชาติและเผาไหม้ด้วยเปลวไฟที่สว่างมาก ดังนั้นจึงถูกเก็บไว้ในที่ที่ไม่มีอากาศ
ไดฟอสฟีนหักเหแสงอย่างแรงและไม่ทำให้ผนังกระจกเปียก
ภายใต้อิทธิพลของของแข็งที่เป็นอะตอม, น้ำมันสน, ความร้อน (30°), HCl ที่เบาและเข้มข้น, ไดฟอสฟีนจะสลายตัวเป็นฟอสฟีนและฟอสฟอรัสตามสมการ:
3P 2 H 4 \u003d 4RN 3 + 2P
ฟอสฟอรัสดูดซับฟอสฟีนบางส่วน ก่อตัวเป็นสารประกอบที่เรียกว่าไฮโดรเจนฟอสฟอรัสที่เป็นของแข็ง
การใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าไดฟอสฟีนสลายตัวเมื่อมี HCl เข้มข้น จึงเป็นไปได้ที่จะได้ไฮโดรเจนฟอสไฟด์ที่ไม่ติดไฟที่เป็นก๊าซได้เองตามธรรมชาติ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ส่วนผสมของก๊าซไฮโดรเจนฟอสไฟด์กับไอระเหยของไฮโดรเจนฟอสไฟด์เหลวจะถูกส่งผ่านขวดล้างที่มี HCl เข้มข้น ในกรณีนี้ ไฮโดรเจนฟอสฟอรัสที่เป็นของแข็งจะยังคงอยู่ในขวดซักล้าง ซึ่งเป็นสารสีเหลืองอ่อนที่สลายตัวภายใต้อิทธิพลของแสงเป็นไฮโดรเจนและฟอสฟอรัสแดง
ประสบการณ์. ได้รับไฮโดรเจนฟอสฟอรัสบริสุทธิ์ที่ไม่ติดไฟเองตามธรรมชาติอุปกรณ์ประกอบตามรูปที่ ขวดสามคอแรกเติม 2/3 ด้วย HCl เจือจาง ขวดที่สองเต็มไปด้วย HCl เข้มข้น และน้ำถูกเทลงในเครื่องตกผลึก อุปกรณ์ถูกประกอบและกำจัดอากาศด้วยความช่วยเหลือของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเข้าสู่ขวดสามคอแรก หลังจากถอดอากาศแล้ว ให้ปิดแคลมป์ I บนท่อยาง
หลังจากเติมแคลเซียมฟอสไฟด์ผ่านท่อกลางลงในขวดสามคอแรก จะเกิดส่วนผสมของฟอสฟีนและไดฟอสฟีน
ผ่าน HCl เข้มข้น ไดฟอสฟีนสลายตัว และก๊าซไฮโดรเจนฟอสฟอรัสบริสุทธิ์เข้าสู่เครื่องตกผลึกด้วยน้ำ ซึ่งถูกรวบรวมในภาชนะต่างๆ ตามวิธีการแทนที่น้ำ
สารประกอบออกซิเจนของฟอสฟอรัส
ประสบการณ์. การได้มาและคุณสมบัติของฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ (ฟอสฟอรัสไตรออกไซด์)ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ได้มาจากอากาศแห้งผ่านฟอสฟอรัสแดงที่ให้ความร้อน หลอดแก้วสามหลอดต่อกันทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ หลอดแรกยึดในแนวนอนในแคลมป์ขาตั้งกล้อง ทำหน้าที่ให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสแดง ในหลอดที่สองซึ่งถูกตรึงในตำแหน่งแนวนอนด้วยความร้อนประมาณ 50 °จะวางไม้กวาดใยแก้วเพื่อดักจับฟอสฟอรัสและฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ที่เข้ามาจากหลอดแรก หลอดที่สามมีลักษณะโค้ง ปลายของมันถูกลดต่ำลงจนเกือบถึงก้นขวดขนาดเล็กที่ระบายความร้อนจากภายนอก ซึ่งฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ถูกควบแน่นฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ - สีขาว ผลึก คล้ายขี้ผึ้งมาก สารพิษ, ละลายที่ 23.8° และเดือดที่ 173.1°. (จุดเดือดสามารถกำหนดได้โดยการให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ภายใต้ไนโตรเจน)
ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ เมื่อถูกความร้อนถึง 70 °จะจุดไฟและเผาไหม้กลายเป็นฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ตามสมการ:
P 2 O 3 + O 2 \u003d P 2 O 5.
การเกิดออกซิเดชันนี้อย่างค่อยเป็นค่อยไปพร้อมกับการเรืองแสงจะเริ่มดำเนินการแม้ในอุณหภูมิปกติ
ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์สร้างโมเลกุล P 4 O 10 ให้เป็นไดเมอร์
เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 210 °หรือภายใต้อิทธิพลของแสงฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์จะสลายตัว:
2P 4 O 6 \u003d 2P + 3P 2 O 4
ฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์รวมกับน้ำเย็นช้ามาก เกิดกรดฟอสฟอรัส H 3 PO 3 ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำร้อน เกิดกรดฟอสฟีนและกรดฟอสฟอริกตามสมการดังนี้
P 4 O 6 + 6H 2 O \u003d PH 3 + 3H 3 PO 4
ประสบการณ์. การเตรียมและสมบัติของฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ P 2 O 5 (ฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์). เพื่อให้ได้ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์โดยการเผาไหม้ฟอสฟอรัส ให้ใช้อุปกรณ์ที่แสดงในรูปที่
หลอดแก้วตรงแบบกว้างถูกสอดเข้าไปในคอของขวดด้วยจุกยางที่ปลายขวดพอร์ซเลนขนาดเล็กผูกด้วยลวด หลอดนี้ทำหน้าที่นำฟอสฟอรัสเข้าไปในเบ้าหลอมและจุดไฟด้วยลวดความร้อน ผ่านท่อด้านข้างด้านใดด้านหนึ่ง อากาศเข้าสู่ขวดซึ่งสำหรับการทำความสะอาด อันดับแรกจะผ่านขวดล้างด้วยสารละลายเข้มข้นของ NaOH และ H 2 SO 4 . อากาศที่ปราศจากออกซิเจนจะหลุดออกจากขวดผ่านทางหลอดที่สอง โดยนำฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ติดตัวไปควบแน่นในขวดที่แห้งและเย็น หลังเชื่อมต่อกับปั๊มฉีดน้ำผ่านขวดล้างด้วยน้ำ
ในการดำเนินการทดลอง ให้เปิดปั๊มแรงดันน้ำ นำชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสเข้าไปในเบ้าหลอมและจุดไฟ หลังจากจุดฟอสฟอรัสแล้ว ลวดความร้อนจะถูกลบออก และปลายบนของหลอดแก้วกว้างปิดด้วยจุกยาง
ต้องเชื่อมต่อท่อและปลั๊กทั้งหมดในอุปกรณ์อย่างแน่นหนา
ฟอสฟอรัสเผาไหม้ตามสมการ:
4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358.4 kcal.
ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ที่ได้จะควบแน่นในขวดเย็นในรูปของสะเก็ดคล้ายหิมะ
การเตรียมฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ได้ถูกกล่าวถึงในการศึกษาคุณสมบัติของออกซิเจนและฟอสฟอรัสแล้ว
ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนของออกไซด์ของฟอสฟอรัสที่ต่ำกว่าโดยการระเหิดในกระแสออกซิเจนต่อหน้าแพลตตินัมเป็นรูพรุน เก็บฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ในเหยือกที่แห้ง ปิดสนิท และบรรจุพาราฟิน
ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์มีลักษณะเป็นผลึกสีขาวคล้ายหิมะ แต่อาจมีลักษณะไม่รูปร่างและเป็นแก้ว
ขึ้นอยู่กับจำนวนของโมเลกุลของน้ำที่ติดอยู่กับโมเลกุลฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์จะเกิดกรดเมตา-, ไพโร- และออร์โธฟอสฟอริก:
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
ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์เป็นสารขจัดน้ำที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับก๊าซ ดังนั้นจึงเต็มไปด้วยเสาและเสาทำให้แห้ง โดยนำไปใช้กับใยหินหรือใยแก้ว ในบางกรณี สามารถนำธาตุน้ำออกจากสารประกอบอื่นได้ ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตไนตริก ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ และสารประกอบอื่นๆ ในอากาศฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ดึงดูดความชื้นแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว (ควรเก็บไว้ในกรณีที่ไม่มีความชื้น)
เมื่อฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์สัมผัสกับน้ำจะเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นอย่างรุนแรงพร้อมกับเสียงผิวปากที่ดัง ฝัน ปริมาณมากน้ำเย็นจะให้เมตาฟอสฟอริก และด้วยน้ำอุ่นปริมาณมากจะทำให้เกิดกรดออร์โธฟอสฟอริก
ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ถูกทำให้ร้อนถึง 250 ° และตกตะกอนบนผนังเย็นของภาชนะในรูปของผลึกโมโนคลินิก เมื่อให้ความร้อนในอุปกรณ์ปิดถึง 440 ° มันจะเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันและผ่านเข้าไปในรูปแบบผง และที่ 600 ° จะได้รูปคล้ายแก้ว อันเป็นผลมาจากการควบแน่นของไอทำให้เกิดรูปแบบผลึก ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ละลายที่ 563°
ประสบการณ์. การได้มาและคุณสมบัติของกรดเมตาฟอสฟอริก HPO 3. ในแก้วขนาดเล็กที่มีน้ำ 50 มล. เติมฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ 1-2 ช้อนโต๊ะ น้ำขุ่นเนื่องจากการก่อตัวของกรดเมตาฟอสฟอริก สารละลายจะเบาถ้าปล่อยให้ยืน เขย่า หรืออุ่นเล็กน้อย
เมื่อสารละลายระเหย กรดเมตาฟอสฟอริกจะถูกปล่อยออกมาในรูปของมวลแก้วใสเหมือนน้ำแข็งและไม่มีสี
เก็บกรดเมตาฟอสฟอริกไว้ในขวดที่ปิดด้วยจุกพาราฟิน ในที่ที่มีอากาศจะถูกเคลือบด้วยสารเคลือบสีขาวซึ่งสามารถล้างออกได้ด้วยการซัก
กรดเมตาฟอสฟอริกแบบโมโนเบสหมายถึงกรดที่มีความแรงปานกลาง มันละลายได้ในน้ำ เมื่อมีน้ำมากเกินไป มันจะผ่านเข้าไปในกรดไพโร- และออร์โธฟอสฟอริก
กรดเมตาฟอสฟอริกหรือสารละลายเอ็มสตาฟอสเฟตโดยเติมกรดอะซิติกจับตัวเป็นก้อนอัลบูมิน คุณสามารถทำการทดลองในหลอดทดลองที่แสดงการแข็งตัวของไข่ขาว
ประสบการณ์. การได้มาและคุณสมบัติของกรดออร์โธฟอสฟอริกเกี่ยวกับการเตรียมกรดออร์โธฟอสฟอริกบริสุทธิ์โดยการเกิดออกซิเดชันของฟอสฟอรัส กรดไนตริกที่กล่าวถึงในการศึกษาคุณสมบัติของกรดไนตริก
กรดออร์โธฟอสฟอริกสามารถรับได้โดยการให้ความร้อนหรือการเก็บรักษากรดเมตาฟอสฟอริกในระยะยาว การให้ความร้อนกรดฟอสฟอรัส การกระทำของน้ำต่อฟอสฟอรัสเพนตาคลอไรด์ ฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์หรือฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ และการกระทำของกรดซัลฟิวริกเข้มข้นบนแคลเซียมออร์โธฟอสเฟต
กรดออร์โธฟอสฟอริกเกิดขึ้นจากการกระทำของกรดซัลฟิวริกบนขี้เถ้ากระดูก:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 \u003d 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4
ในถ้วยพอร์ซเลนประมาณ 4-5 นาที ให้ความร้อน 5 Gขี้เถ้ากระดูก5 มลน้ำและ5 มลเข้มข้น H 2 SO 4 (sp. น้ำหนัก 1.84). เนื้อหาของถ้วยจะถูกโอนไปยังบีกเกอร์และหลังจากเย็นตัวลงแล้วเจือจางด้วยน้ำเย็นในปริมาณที่เท่ากัน
หลังจากกรองแคลเซียมซัลเฟตตกตะกอนและระเหยสารละลายใส (โดยให้ความร้อนถึง 150°C) มันจะข้นขึ้น เพื่อให้ได้น้ำเชื่อมข้นข้น
หากส่วนหนึ่งของสารละลายที่ผ่านการกรองถูกทำให้เป็นกลางต่อหน้าสารสีน้ำเงินที่มีแอมโมเนีย (เพิ่มในปริมาณที่มากเกินไปเล็กน้อย) จากนั้นเติมซิลเวอร์ไนเตรต ตะกอนสีเหลืองของซิลเวอร์ออร์โธฟอสเฟต Ag 3 PO 4 จะตกตะกอน
กรดออร์โธฟอสฟอริกเป็นผลึกขนมเปียกปูนที่ไม่มีสี โปร่งใส และเป็นของแข็ง ซึ่งมีความเหลวในอากาศ เป็นกรดไทรเบสิกที่มีความแรงปานกลาง ละลายในน้ำได้ง่ายมากโดยปล่อยความร้อนออกมาเล็กน้อย จำหน่ายในรูปของสารละลายน้ำ 40-95%
อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนไฮโดรเจนไอออนหนึ่ง สอง หรือสามด้วยโลหะ กรดฟอสฟอริกสร้างเกลือสามชุด (NaH 2 PO 4 - โซเดียมฟอสเฟตปฐมภูมิ Na 2 HPO 4 - ทุติยภูมิ - โซเดียมฟอสเฟตและ Na 3 PO 4 - ตติยภูมิ โซเดียมฟอสเฟต)
กรดฟอสฟอริกที่อ่อนแอกว่าแต่ระเหยได้น้อยกว่าสามารถแทนที่กรดไนตริกและซัลฟิวริกออกจากสารประกอบได้
เมื่อกรดออร์โธฟอสฟอริกถูกทำให้ร้อนถึง 215 ° กรดไพโรฟอสฟอริกจะได้มาในรูปของมวลน้ำเลี้ยง ปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการ:
2H 3 RO 4 + 35 kcal\u003d H 4 P 2 O 7 + H 2 O
และเมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 300 ° กรดไพโรฟอสฟอริกจะกลายเป็นเมตาฟอสฟอริก:
H 4P 2 O 7 + 6 kcal\u003d 2HPO 3 + H 2 O.
ประสบการณ์. การเตรียมและคุณสมบัติของกรดฟอสฟอรัส. การเตรียมกรดฟอสฟอรัสโดยการไฮโดรไลซิสของฟอสฟอรัส ไตรโบรไมด์ ไตรไอโอไดด์ และไตรคลอไรด์ ได้รับการอธิบายไว้ในการทดลองเกี่ยวกับการผลิตไฮโดรเจนโบรไมด์และไฮโดรเจนไอโอไดด์ และจะได้รับการสัมผัสต่อไปในการทดลองเกี่ยวกับคุณสมบัติของฟอสฟอรัสไตรคลอไรด์
กรดฟอสฟอรัสเป็นกรดไดบาซิกที่มีความแข็งแรงปานกลาง มันสร้างเกลือสองชุดเช่น NaH 2 PO 3 - โซเดียมฟอสไฟต์ที่เป็นกรดและ Na 2 HPO 3 - โซเดียมฟอสไฟต์เฉลี่ย
ในสภาวะอิสระ H 3 PO 3 เป็นผลึกไม่มีสี กระจายตัวในอากาศและละลายได้ง่ายในน้ำ
เมื่อถูกความร้อน กรดฟอสฟอรัสจะสลายตัวเป็นกรดออร์โธฟอสฟอริกและฟอสฟีนตามสมการ:
4H 3 RO 3 \u003d 3H 3 RO 4 + PH 3
กรดฟอสฟอรัสเป็นตัวรีดิวซ์ที่แรง เมื่อถูกความร้อนจะลดสารละลายของปรอทคลอไรด์เป็นคลอไรด์และแม้กระทั่งปรอทโลหะและโลหะเงินจะถูกแยกออกจากสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต:
H 3 RO 3 + 2HgCl 2 + H 2 O \u003d Hg 2 Cl 2 + H 3 RO 4 + 2HCl,
H 3 PO 3 + HgCl 2 + H 2 O \u003d Hg + H 3 RO 4 + HCl
H 3 PO 3 + 2AgNO 3 + H 2 O \u003d 2Ag + H 3 PO 4 + 2HNO 3
ประสบการณ์. ธรรมชาติรีดิวซ์ของกรดไฮโปฟอสฟอรัส H 3 PO 2กรดฟอสฟอรัสและเกลือของมัน (ไฮโปฟอสไฟต์) ช่วยลดเกลือของทองแดง เงิน ปรอท ทอง และบิสมัทให้เป็นโลหะที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น หากเติมสารละลายของกรดไฮโปฟอสฟอรัสลงในสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟตหรือซิลเวอร์ไนเตรต ทองแดงเมทัลลิก เงินโลหะจะถูกปล่อยออกมาและกรดออร์โธฟอสฟอริกจะก่อตัวขึ้นตามสมการ:
H 3 PO 2 + 2CuSO 4 + 2H 2 O \u003d 2Cu + H 3 PO 4 + 2H 2 SO 4,
H 3 PO 2 + 4AgNO 3 + 2H 2 O \u003d 4Ag + H 3 PO 4 + 4HNO 3
กรดฟอสฟอรัสลดโบรมีนและไอโอดีนในสารละลายที่เป็นน้ำของไฮโดรเจนโบรไมด์และไอโอไดด์ตามสมการ:
H 3 PO 2 + 2Br 2 + 2H 2 O \u003d 4HBr + H 3 RO 4,
H 3 RO 2 + 2I 2 + 2H 2 O \u003d 4HI + H 3 RO 4
การเตรียมไฮโปฟอสไฟต์โดยการให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสขาวที่มีเบสแก่ได้อธิบายไว้ในการทดลองเกี่ยวกับการเตรียมไฮโดรเจนฟอสไฟด์
เมื่อแบเรียมไฮโปฟอสไฟต์ได้รับการรักษาด้วยกรดซัลฟิวริก จะได้กรดไฮโปฟอสฟอรัสจากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน
ทุกๆอย่างเกี่ยวกับ ฟอสฟอรัสแดง
ฟอสฟอรัส(จากกรีกฟอสฟอรัส - เรืองแสง; lat. ฟอสฟอรัส) - หนึ่งในองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดของเปลือกโลกซึ่งตั้งอยู่ในช่วงที่ 3 ในกลุ่มที่ 5 ของกลุ่มย่อยหลัก เนื้อหาของมันคือ 0.08-0.09% ของมวลของมัน ความเข้มข้นของน้ำทะเลคือ 0.07 มก./ลิตร ไม่พบในสถานะอิสระเนื่องจากมีกิจกรรมทางเคมีสูง ก่อตัวเป็นแร่ธาตุประมาณ 190 ชนิด ที่สำคัญที่สุดคืออะพาไทต์ Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), ฟอสฟอรัส Ca3(PO4)2 และอื่นๆ ฟอสฟอรัสพบได้ในทุกส่วนของพืชสีเขียว และพบมากในผลไม้และเมล็ดพืช มีอยู่ในเนื้อเยื่อของสัตว์ เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนและสารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็นอื่นๆ (ATP, DNA) เป็นองค์ประกอบของชีวิต
เรื่องราว
ฟอสฟอรัสค้นพบโดย Hennig Brand นักเล่นแร่แปรธาตุในฮัมบูร์กในปี 1669 เช่นเดียวกับนักเล่นแร่แปรธาตุคนอื่น ๆ แบรนด์พยายามค้นหาศิลาอาถรรพ์ แต่ได้รับสารเรืองแสง แบรนด์เน้นการทดลองกับปัสสาวะของมนุษย์ เพราะเขาเชื่อว่าปัสสาวะที่มีสีทอง อาจมีทองคำหรือสิ่งที่จำเป็นสำหรับการขุด ในขั้นต้นวิธีการของเขาประกอบด้วยความจริงที่ว่าในตอนแรกปัสสาวะถูกตัดสินเป็นเวลาหลายวันจนกระทั่งมันหายไป กลิ่นเหม็นแล้วนำไปต้มให้เหนียว โดยการให้ความร้อนกับแป้งที่อุณหภูมิสูงและทำให้มันมีลักษณะเป็นฟองอากาศ เขาหวังว่าเมื่อถูกควบแน่น พวกเขาจะประกอบด้วยทองคำ หลังจากเดือดอย่างเข้มข้นเป็นเวลาหลายชั่วโมง ก็ได้เม็ดของสารคล้ายขี้ผึ้งสีขาว ซึ่งเผาไหม้อย่างสว่างจ้ามากและยิ่งกว่านั้น ริบหรี่ในความมืด ตราสินค้านี้ตั้งชื่อสารนี้ว่า ฟอสฟอรัส มิราบิลิส (lat. "ตัวพาแสงมหัศจรรย์") การค้นพบฟอสฟอรัสของแบรนด์เป็นการค้นพบองค์ประกอบใหม่ครั้งแรกนับตั้งแต่สมัยโบราณ
ต่อมาไม่นานนักเคมีชาวเยอรมันอีกคนหนึ่งชื่อ Johann Kunkel ได้ฟอสฟอรัส
โดยไม่คำนึงถึงยี่ห้อและ Kunkel ฟอสฟอรัสได้มาจาก R. Boyle ซึ่งอธิบายไว้ในบทความ "วิธีการเตรียมฟอสฟอรัสจากปัสสาวะของมนุษย์" ลงวันที่ 14 ตุลาคม ค.ศ. 1680 และตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1693
วิธีการที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ได้ฟอสฟอรัสได้รับการตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1743 โดย Andreas Marggraf
มีหลักฐานว่านักเล่นแร่แปรธาตุอาหรับสามารถได้รับฟอสฟอรัสในศตวรรษที่ 12
ข้อเท็จจริงที่ว่าฟอสฟอรัสเป็นสารง่าย ๆ ได้รับการพิสูจน์โดย Lavoisier
ที่มาของชื่อ
ในปี ค.ศ. 1669 Henning Brand ได้ให้ความร้อนกับทรายขาวผสมกับปัสสาวะระเหย ได้สารเรืองแสงในความมืด ครั้งแรกเรียกว่า "ไฟเย็น" ชื่อรอง "ฟอสฟอรัส" มาจาก คำภาษากรีก"φῶς" - เบาและ "φέρω" - ฉันพก ที่ ตำนานเทพเจ้ากรีกโบราณชื่อฟอสฟอรัส (หรือ Eosphorus ในภาษากรีก Φωσφόρος) สวมใส่โดยผู้ปกครองของ Morning Star
รับฟอสฟอรัส
ฟอสฟอรัสที่ได้จากอะพาไทต์หรือฟอสฟอรัสซึ่งเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโค้กและซิลิกาที่อุณหภูมิ 1600 ° C:
2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 → P4 + 10CO + 6CaSiO3
ทำให้เกิดไอของฟอสฟอรัสขาวควบแน่นในตัวรับใต้น้ำ แทนที่จะเป็นฟอสฟอรัส สารประกอบอื่นสามารถลดลงได้ ตัวอย่างเช่น กรดเมตาฟอสฟอริก:
4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO
คุณสมบัติทางกายภาพ
ประถม ฟอสฟอรัสภายใต้สภาวะปกติ มันแสดงถึงการดัดแปลง allotropic ที่เสถียรหลายอย่าง ปัญหาของ allotropy ของฟอสฟอรัสมีความซับซ้อนและไม่สามารถแก้ไขได้อย่างสมบูรณ์ โดยปกติการดัดแปลงสารอย่างง่ายสี่แบบจะแตกต่าง - ฟอสฟอรัสสีขาว, แดง, ดำและโลหะ บางครั้งเรียกอีกอย่างว่าการดัดแปลง allotropic หลัก ซึ่งหมายความว่าส่วนอื่นๆ ทั้งหมดนั้นมีความหลากหลายในสี่สิ่งนี้ ภายใต้สภาวะปกติมีการดัดแปลงฟอสฟอรัส allotropic เพียงสามครั้งและภายใต้สภาวะที่มีแรงกดดันสูงมากก็มีรูปแบบโลหะเช่นกัน การดัดแปลงทั้งหมดแตกต่างกันในด้านสี ความหนาแน่น และอื่นๆ ลักษณะทางกายภาพ; มีแนวโน้มลดลงอย่างเห็นได้ชัดในกิจกรรมทางเคมีระหว่างการเปลี่ยนจากสีขาวเป็นฟอสฟอรัสของโลหะและการเพิ่มคุณสมบัติของโลหะ
ฟอสฟอรัสแดง
ฟอสฟอรัสแดงหรือที่เรียกว่าไวโอเล็ตฟอสฟอรัสเป็นการดัดแปลงฟอสฟอรัสธาตุที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากกว่า ได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2390 ในสวีเดนโดยนักเคมีชาวออสเตรีย A. Schrötter โดยให้ความร้อนกับฟอสฟอรัสขาวที่ 500 ° C ในบรรยากาศ คาร์บอนมอนอกไซด์(CO) ในหลอดแก้วปิดผนึก
ฟอสฟอรัสแดงมีสูตร Pn และเป็นพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตและระดับการบดของฟอสฟอรัสแดง มันมีเฉดสีตั้งแต่สีม่วงแดงถึงม่วง และในสถานะการหล่อนั้นมีความมันวาวของโลหะสีม่วงเข้มพร้อมโทนสีทองแดง กิจกรรมทางเคมีของฟอสฟอรัสแดงต่ำกว่าสีขาวมาก มันมีความสามารถในการละลายต่ำเป็นพิเศษ เป็นไปได้ที่จะละลายฟอสฟอรัสแดงในโลหะหลอมเหลวบางชนิดเท่านั้น (ตะกั่วและบิสมัท) ซึ่งบางครั้งใช้เพื่อให้ได้ผลึกขนาดใหญ่ของมัน ตัวอย่างเช่นนักเคมีกายภาพชาวเยอรมัน I. V. Gittorf ในปี 1865 ได้รับการสร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์ แต่คริสตัลขนาดเล็ก (ฟอสฟอรัสของ Gittorf) เป็นครั้งแรก ฟอสฟอรัสแดงไม่ติดไฟในอากาศได้เองถึงอุณหภูมิ 240-250 ° C (เมื่อเปลี่ยนเป็น ชุดขาวในระหว่างการระเหิด) แต่จะติดไฟได้เองเมื่อเกิดการเสียดสีหรือการกระแทก โดยจะขาดปรากฏการณ์เคมีลูมิเนสเซนส์ไปโดยสิ้นเชิง ไม่ละลายในน้ำ เช่นเดียวกับในเบนซีน คาร์บอนไดซัลไฟด์ และอื่นๆ ละลายได้ในฟอสฟอรัสไตรโบรไมด์ ที่อุณหภูมิการระเหิด ฟอสฟอรัสแดงจะถูกแปลงเป็นไอ เมื่อเย็นตัวลงซึ่งส่วนใหญ่จะเกิดเป็นฟอสฟอรัสขาว
ความรุนแรง ฟอสฟอรัสแดงน้อยกว่าสีขาวหลายพันเท่าจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเช่นในการผลิตไม้ขีดไฟ (พื้นผิวตะแกรงของกล่องเคลือบด้วยองค์ประกอบตามฟอสฟอรัสแดง)
องค์ประกอบของ "TERKI"
ฟอสฟอรัสแดง |
30,8 % |
พลวงไตรกำมะถัน |
41,8 % |
เหล็กมินเนี่ยม |
12,8 % |
ชอล์ก |
2,6 % |
ซิงค์ล้างบาป |
1,5 % |
พื้นกระจก |
3,8 % |
กาวกระดูก |
6,7 % |
ความหนาแน่นของฟอสฟอรัสแดงก็สูงขึ้นเช่นกัน โดยจะสูงถึง 2400 กก./ลบ.ม. เมื่อหล่อ เมื่อเก็บไว้ในอากาศ ฟอสฟอรัสแดงในที่ที่มีความชื้นจะค่อยๆ ออกซิไดซ์ ก่อตัวเป็นออกไซด์ดูดความชื้น ดูดซับน้ำและกลายเป็นความชื้น ("แช่") ทำให้เกิดกรดฟอสฟอริกหนืด ดังนั้นจึงถูกเก็บไว้ในภาชนะที่มีอากาศถ่ายเท เมื่อ "แช่" - ล้างด้วยน้ำจากกรดฟอสฟอริกที่เหลือ ตากให้แห้งและนำไปใช้ตามวัตถุประสงค์
คุณสมบัติทางเคมี
กิจกรรมทางเคมีของฟอสฟอรัสสูงกว่าไนโตรเจนมาก คุณสมบัติทางเคมีของฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยการดัดแปลงแบบ allotropic ฟอสฟอรัสขาวมีฤทธิ์มากในกระบวนการเปลี่ยนเป็นฟอสฟอรัสแดงและดำ กิจกรรมทางเคมีจะลดลงอย่างรวดเร็ว ฟอสฟอรัสขาวเรืองแสงในที่มืดในอากาศ การเรืองแสงเกิดจากการออกซิเดชันของไอฟอสฟอรัสไปยังออกไซด์ที่ต่ำกว่า ในสถานะของเหลวและละลาย เช่นเดียวกับในไอระเหยที่มีอุณหภูมิสูงถึง 800 °C ฟอสฟอรัสประกอบด้วยโมเลกุล P4 เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 800 °C โมเลกุลจะแยกตัวออก: Р4 = 2Р2 ที่อุณหภูมิสูงกว่า 2000 °C โมเลกุลจะแตกตัวเป็นอะตอม
ปฏิสัมพันธ์กับสารอย่างง่าย
ฟอสฟอรัสออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยออกซิเจน:
4P + 5O2 → 2P2O5 (มีออกซิเจนส่วนเกิน)
4P + 3O2 → 2P2O3 (ด้วยการเกิดออกซิเดชันช้าหรือขาดออกซิเจน)
ทำปฏิกิริยากับสารง่าย ๆ มากมาย - ฮาโลเจน กำมะถัน โลหะบางชนิด แสดงคุณสมบัติในการออกซิไดซ์และรีดิวซ์:
ด้วยโลหะ - ตัวออกซิไดซ์ เกิดเป็นฟอสไฟด์:
2P + 3Ca → Ca3P2, 2P + 3Mg → Mg3P2
ฟอสไฟด์ถูกย่อยสลายด้วยน้ำและกรดเพื่อสร้างฟอสฟีนกับอโลหะ - ตัวรีดิวซ์:
2P + 3S → P2S3, 2P + 3Cl2 → 2PCl3 ไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน
ปฏิสัมพันธ์กับน้ำ
ทำปฏิกิริยากับน้ำในขณะที่ไม่สมส่วน:
8P + 12H2O = 5PH3 + 3H3PO4 (กรดฟอสฟอริก)
ปฏิกิริยากับด่าง
ในสารละลายอัลคาไล ความไม่สมส่วนเกิดขึ้นในระดับที่มากขึ้น:
4P + 3KOH + 3H2O → PH3 + 3KH2PO2
คุณสมบัติการบูรณะ
ตัวออกซิไดซ์ที่แรงจะเปลี่ยนฟอสฟอรัสเป็นกรดฟอสฟอริก:
3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
ปฏิกิริยาออกซิเดชันยังเกิดขึ้นเมื่อไม้ขีดไฟติดไฟ เกลือ Berthollet ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์:
6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5
แอปพลิเคชัน
ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดและในขณะเดียวกันก็ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ฟอสฟอรัสแดงใช้ในการผลิตไม้ขีด ร่วมกับกระจกและกาวที่บดละเอียด ถูกนำไปใช้กับพื้นผิวด้านข้างของกล่อง เมื่อถูหัวไม้ขีดไฟซึ่งรวมถึงโพแทสเซียมคลอเรตและกำมะถันจะเกิดการจุดระเบิด
พิษวิทยาของธาตุฟอสฟอรัส
ฟอสฟอรัสแดงแทบไม่เป็นพิษ ฝุ่นฟอสฟอรัสแดงเข้าปอดทำให้เกิดโรคปอดบวมเรื้อรัง
ฟอสฟอรัสขาวเป็นพิษมาก ละลายได้ในไขมัน ปริมาณฟอสฟอรัสขาวที่อันตรายถึงชีวิตคือ 50-150 มก. ฟอสฟอรัสขาวทำให้ผิวหนังไหม้อย่างรุนแรง
พิษจากฟอสฟอรัสเฉียบพลันเกิดจากการเผาไหม้ในปากและท้อง ปวดศีรษะ อ่อนแรง และอาเจียน หลังจาก 2-3 วันอาการตัวเหลืองจะพัฒนา รูปแบบเรื้อรังมีลักษณะโดยการละเมิดการเผาผลาญแคลเซียมสร้างความเสียหายต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบประสาท การปฐมพยาบาลสำหรับ พิษเฉียบพลัน- ล้างกระเพาะอาหาร, ยาระบาย, น้ำยาทำความสะอาด, สารละลายน้ำตาลกลูโคสทางหลอดเลือดดำ ในกรณีที่ผิวหนังไหม้ ให้รักษาบริเวณที่ได้รับผลกระทบด้วยสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตหรือโซดา MPC ของไอฟอสฟอรัสในอากาศ โรงงานอุตสาหกรรม- 0.03 มก./ลบ.ม. ความเข้มข้นที่อนุญาตชั่วคราวใน อากาศในบรรยากาศ- 0.0005 มก./ลบ.ม., MPC ใน น้ำดื่ม- 0.0001 มก./ดลบ.ม.
คำนิยาม
ฟอสฟอรัสทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบ allotropic หลายประการ ได้แก่ ฟอสฟอรัสขาว แดง และดำ
ฟอสฟอรัสขาว แดง และดำ
ฟอสฟอรัสขาวเป็นหนึ่งในการดัดแปลงแบบ allotropic องค์ประกอบทางเคมีฟอสฟอรัส (รูปที่ 1). ประกอบด้วยโมเลกุล P4 Metastable ที่อุณหภูมิห้องนุ่มเหมือนขี้ผึ้ง (ตัดด้วยมีด) ในที่เย็น - เปราะบาง ละลายและเดือดโดยไม่สลายตัว ระเหยได้เมื่อถูกความร้อนเล็กน้อย กลั่นด้วยไอน้ำ ออกซิไดซ์อย่างช้าๆในอากาศ (ปฏิกิริยาลูกโซ่โดยมีส่วนร่วมของอนุมูลเคมี) จุดไฟด้วยความร้อนต่ำในที่ที่มีออกซิเจน มันละลายได้ดีในคาร์บอนไดซัลไฟด์, แอมโมเนีย, ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV), ได้ไม่ดี - ในคาร์บอนเตตระคลอไรด์ มันไม่ละลายในน้ำ มันถูกเก็บรักษาไว้อย่างดีภายใต้ชั้นของน้ำ
ข้าว. 1. ฟอสฟอรัสขาว รูปร่าง.
ฟอสฟอรัสแดงเป็นการดัดแปลง allotropic ที่เสถียรที่สุดทางเทอร์โมไดนามิกของธาตุฟอสฟอรัส ภายใต้สภาวะปกติ จะเป็นแป้งที่มีเฉดสีต่างๆ (จากสีม่วงแดงถึงม่วง) (รูปที่ 2) สีถูกกำหนดโดยวิธีการได้มาและระดับการบดของสาร มีเงาเป็นโลหะ เมื่อถูกความร้อนก็จะระเหิด ออกซิไดซ์ในอากาศ ไม่ละลายในน้ำและคาร์บอนไดซัลไฟด์ กิจกรรมทางเคมีของฟอสฟอรัสแดงนั้นน้อยกว่าสีขาวและดำมาก มันละลายในตะกั่วหลอมเหลวซึ่งไวโอเล็ตฟอสฟอรัส (Gittorf's phosphorus) ตกผลึก เมื่อไอของฟอสฟอรัสแดงเย็นลงจะได้ฟอสฟอรัสขาว
ข้าว. 2. ฟอสฟอรัสแดง รูปร่าง.
ฟอสฟอรัสดำเกิดจากสีขาวโดยให้ความร้อนใต้ ความดันสูงที่อุณหภูมิ 200-220 o C ดูเหมือนกราไฟต์ที่สัมผัสได้มันเยิ้ม ความหนาแน่น - 2.7 g / cm 3 เซมิคอนดักเตอร์
สูตรทางเคมีของฟอสฟอรัส
สูตรทางเคมีของฟอสฟอรัสขาวคือ P 4 แสดงว่าโมเลกุลของสารนี้มีอะตอมฟอสฟอรัส 4 อะตอม (Ar = 31 amu) ตามสูตรเคมีสามารถคำนวณได้ น้ำหนักโมเลกุลฟอสฟอรัสขาว:
นาย(P 4) = 2×Ar(P) = 4×31 = 124.
ฟอสฟอรัสแดงมีสูตร Pn และเป็นพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน
สูตรโครงสร้าง (กราฟิก) ของฟอสฟอรัส
สูตรโครงสร้าง (กราฟิก) ของฟอสฟอรัสมีความชัดเจนมากขึ้น แสดงให้เห็นว่าอะตอมมีการเชื่อมต่อกันภายในโมเลกุลอย่างไร
สูตรโครงสร้างของฟอสฟอรัสขาวคือ
สูตรโครงสร้างของพอลิเมอร์ฟอสฟอรัสแดงคือ
สูตรอิเล็กทรอนิกส์
สูตรอิเล็กทรอนิกส์ที่แสดงการกระจายของอิเล็กตรอนในอะตอมเหนือระดับย่อยของพลังงานแสดงไว้ด้านล่าง:
15 ป 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .
นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าฟอสฟอรัสเป็นขององค์ประกอบของตระกูล p เช่นเดียวกับจำนวนอิเล็กตรอนความจุ - มี 5 อิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอก (3s 2 3p 3)
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
ออกกำลังกาย | กำหนดสูตรโมเลกุลของเกลือที่มีมวลโมลาร์น้อยกว่า 300 ซึ่งเศษส่วนของมวลของไนโตรเจน ไฮโดรเจน โครเมียมและออกซิเจนเท่ากับ 11.11% 3.17%; 41.27% และ 44.44% ตามลำดับ |
วิธีการแก้ | เศษส่วนมวลขององค์ประกอบ X ในโมเลกุลขององค์ประกอบ HX คำนวณโดยสูตรต่อไปนี้: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% ให้เราระบุจำนวนอะตอมไนโตรเจนในโมเลกุลเป็น "x" จำนวนอะตอมไฮโดรเจนเป็น "y" จำนวนอะตอมของโครเมียมเป็น "z" และจำนวนอะตอมออกซิเจนเป็น "k" ให้เราหามวลอะตอมสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกันของธาตุเหล็กและออกซิเจน (ค่ามวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev จะถูกปัดเศษเป็นจำนวนเต็ม) อา(N) = 14; อา(H) = 1; อาร์(Cr) = 52; อา(O) = 16. เราหารเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบด้วยมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกัน ดังนั้น เราจะพบความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนอะตอมในโมเลกุลของสารประกอบ: 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 วิธี สูตรที่ง่ายที่สุดสารประกอบของไนโตรเจน ไฮโดรเจน โครเมียม และออกซิเจน มีรูปแบบ N 2 H 8 Cr 2 O 7 หรือ (NH 4) 2 Cr 2 O 7 มันคือแอมโมเนียมไดโครเมต |
ตอบ | (NH 4) 2 Cr 2 O 7 |
ตัวอย่าง 2
ออกกำลังกาย | อันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ของที่ประกอบด้วยออกซิเจน สารประกอบอินทรีย์คาร์บอนไดออกไซด์ 1.584 กรัมและน้ำ 0.972 มล. สะสมในอากาศส่วนเกิน ความหนาแน่นไอของสารประกอบนี้ในอากาศคือ 1.5865 นำออกมา สูตรเคมีประกอบถ้ามีอนุมูลสองตัวที่มีชื่อเดียวกัน |
วิธีการแก้ | มาวาดโครงร่างสำหรับปฏิกิริยาการเผาไหม้ของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งแสดงจำนวนอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจนและออกซิเจนเป็น "x", "y" และ "z" ตามลำดับ: C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. ให้เรากำหนดมวลของธาตุที่ประกอบเป็นสารนี้ ค่ามวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev ปัดเศษขึ้นเป็นจำนวนเต็ม: Ar(C) = 00.00 น. Ar(H) = 1 น. Ar(O) = 16 น. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = /M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); เมตร(H) =. คำนวณมวลโมลาร์ของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ดังที่ทราบมวลโมลาร์ของโมเลกุลเท่ากับผลรวมของมวลอะตอมสัมพัทธ์ของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล (M = Mr): M(CO 2) \u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) \u003d 12+ 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44 g / mol; M(H 2 O) \u003d 2 × Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 × 1 + 16 \u003d 2 + 16 \u003d 18 g / mol ม.(C) = /12 = 0.432 กรัม; ม.(H) = = 0.108 ก. ค่ามวลโมลาร์ของสารอินทรีย์สามารถกำหนดได้โดยใช้ความหนาแน่นในอากาศ: M สาร = M อากาศ × D อากาศ; M สาร \u003d 29 × 1.5862 \u003d 46 g / mol ค้นหาจำนวนอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนในสารประกอบ: 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 ซึ่งหมายความว่าสูตรที่ง่ายที่สุดของไฮโดรคาร์บอนเรดิคัลของสารประกอบนี้มีรูปแบบ CH3 และ มวลกราม 15 กรัม/โมล ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนเป็นตัวกำหนดซึ่งเป็นไปไม่ได้ เมื่อพิจารณาถึงสภาพของปัญหาเกี่ยวกับอนุมูลสองตัวที่มีชื่อเดียวกัน 2 × M (CH 3) \u003d 2 × 15 \u003d 30 g / mol เราพบว่าออกซิเจนนั้นมีความหมายเช่น สารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจนอินทรีย์มีรูปแบบ CH 3 -O-CH 3 มันคืออะซิโตน (ไดเมทิลคีโตน) |
ตอบ | CH 3 -O-CH 3 |
ฟอสฟอรัสเป็นที่รู้จักในการดัดแปลง allotropic หลายอย่าง: ขาว, แดง, ม่วงและดำ ในห้องปฏิบัติการต้องพบกับการดัดแปลงสีขาวและสีแดง
ฟอสฟอรัสขาวเป็นของแข็ง ภายใต้สภาวะปกติจะมีสีเหลือง อ่อนนุ่ม และมีลักษณะคล้ายขี้ผึ้ง เป็นสารออกซิไดซ์และติดไฟได้ง่าย ฟอสฟอรัสขาวเป็นพิษ - ทำให้เกิดแผลไหม้ที่ผิวหนัง ฟอสฟอรัสขาวมีจำหน่ายในรูปของแท่งไม้ที่มีความยาวต่างกันโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-2 ซม.
ฟอสฟอรัสขาวถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย ดังนั้นจึงถูกเก็บไว้ใต้น้ำในภาชนะแก้วสีเข้มที่ปิดสนิทในห้องที่มีแสงสว่างน้อยและไม่เย็นมาก (เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ขวดโหลแตกเนื่องจากน้ำเยือกแข็ง) ปริมาณออกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำและฟอสฟอรัสออกซิไดซ์มีน้อยมาก มันคือ 7-14 มก.ต่อน้ำหนึ่งลิตร
ภายใต้อิทธิพลของแสง ฟอสฟอรัสขาวจะเปลี่ยนเป็นสีแดง
ด้วยการเกิดออกซิเดชันช้าจะสังเกตเห็นการเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวและด้วยการเกิดออกซิเดชันที่รุนแรงจะจุดประกาย
ฟอสฟอรัสขาวใช้แหนบหรือแหนบโลหะ ไม่ว่าในกรณีใดคุณควรสัมผัสด้วยมือของคุณ
ในกรณีที่มีแผลไหม้ด้วยฟอสฟอรัสขาว บริเวณที่ไหม้จะถูกล้างด้วยสารละลาย AgNO 3 (1:1) หรือ KMnO 4 (1:10) และใช้น้ำสลัดแช่ในสารละลายเดียวกันหรือสารละลาย 5% ของ คอปเปอร์ซัลเฟตจากนั้นล้างแผลด้วยน้ำและหลังจากทำให้หนังกำพร้าเรียบแล้วให้ใช้ผ้าพันแผลวาสลีนกับเมทิลไวโอเลต สำหรับแผลไฟไหม้รุนแรง ควรไปพบแพทย์
สารละลายซิลเวอร์ไนเตรต โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต และคอปเปอร์ซัลเฟตออกซิไดซ์ฟอสฟอรัสขาวและหยุดผลกระทบที่สร้างความเสียหาย
ในกรณีที่เป็นพิษจากฟอสฟอรัสขาว ให้รับประทานสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต 2% หนึ่งช้อนชาจนอาเจียน จากนั้น ใช้การทดสอบ Mitcherlich โดยพิจารณาจากการเรืองแสง จะกำหนดสถานะของฟอสฟอรัส ด้วยเหตุนี้น้ำที่เติมกรดด้วยกรดซัลฟิวริกจะถูกเติมเข้าไปในการอาเจียนของผู้ได้รับพิษและกลั่นในที่มืด ที่เนื้อหาของฟอสฟอรัสจะสังเกตเห็นการเรืองแสงของไอระเหย กระติกน้ำ Wurtz ถูกใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับท่อด้านข้างซึ่งติดตั้งคอนเดนเซอร์ Liebig จากจุดที่ผลิตภัณฑ์กลั่นเข้าสู่เครื่องรับ หากไอของฟอสฟอรัสถูกนำเข้าสู่สารละลายของซิลเวอร์ไนเตรต ก็จะเกิดตะกอนสีดำของโลหะเงินซึ่งเกิดขึ้นตามสมการที่ให้ไว้ในการทดลองเกี่ยวกับการลดเกลือของเงินด้วยฟอสฟอรัสขาว
แล้ว 0.1 Gฟอสฟอรัสขาวเป็นยาอันตรายสำหรับผู้ใหญ่
ฟอสฟอรัสขาวถูกตัดด้วยมีดหรือกรรไกรในครกพอร์ซเลนใต้น้ำ เมื่อใช้น้ำที่อุณหภูมิห้อง ฟอสฟอรัสจะสลายตัว ดังนั้นจึงควรใช้น้ำอุ่น แต่ไม่เกิน 25-30 ° หลังจากตัดฟอสฟอรัสในน้ำอุ่นแล้ว ฟอสฟอรัสจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำเย็นหรือทำให้เย็นด้วยกระแสน้ำเย็น
ฟอสฟอรัสขาวเป็นสารไวไฟสูง มันจุดไฟที่อุณหภูมิ 36-60° ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศ ดังนั้นเมื่อทำการทดลองเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุจึงจำเป็นต้องคำนึงถึงทุกเม็ดของมัน
การทำให้ฟอสฟอรัสขาวแห้งโดยใช้แร่ใยหินบาง ๆ หรือกระดาษกรองอย่างรวดเร็ว หลีกเลี่ยงแรงเสียดทานหรือแรงกด
เมื่อฟอสฟอรัสติดไฟ ก็จะดับด้วยทราย ผ้าเปียก หรือน้ำ หากฟอสฟอรัสเผาไหม้อยู่บนกระดาษหนึ่งแผ่น (หรือใยหิน) ไม่ควรจับแผ่นนี้ เนื่องจากฟอสฟอรัสที่หลอมละลายจะหกได้ง่าย
ฟอสฟอรัสขาวละลายที่ 44° เดือดที่ 281° ฟอสฟอรัสขาวละลายกับน้ำ เพราะเมื่อสัมผัสกับอากาศ ฟอสฟอรัสที่หลอมเหลวจะติดไฟ ฟอสฟอรัสขาวจะถูกนำออกจากของเสียได้ง่ายโดยการหลอมรวมและการทำความเย็นที่ตามมา ในการทำเช่นนี้ ของเสียจากฟอสฟอรัสขาวจากการทดลองต่างๆ ซึ่งรวบรวมไว้ในถ้วยพอร์ซเลนที่มีน้ำ จะถูกทำให้ร้อนในอ่างน้ำ หากสังเกตเห็นการก่อตัวของเปลือกโลกบนพื้นผิวของฟอสฟอรัสหลอมเหลว ให้เติม HNO 3 หรือส่วนผสมของโครเมียมเล็กน้อย เปลือกโลกถูกออกซิไดซ์ เม็ดเล็กๆ รวมกันเป็นมวลทั่วไป และหลังจากเย็นตัวด้วยน้ำเย็นจัด จะได้ฟอสฟอรัสขาวหนึ่งชิ้น
ไม่ควรทิ้งสารตกค้างของฟอสฟอรัสลงในอ่างล้างจานเนื่องจากการสะสมในข้อศอกของท่อระบายน้ำอาจทำให้เกิดแผลไหม้ได้
ประสบการณ์. การหลอมเหลวและการทำให้เย็นลงของฟอสฟอรัสขาวที่หลอมเหลวนำฟอสฟอรัสขาวขนาดเท่าเม็ดถั่วไปใส่ในหลอดทดลองที่มีน้ำ หลอดทดลองวางอยู่ในบีกเกอร์ที่เต็มไปด้วยน้ำเกือบถึงด้านบนและจับจ้องไปที่ตำแหน่งแนวตั้งในแคลมป์ขาตั้งกล้อง แก้วได้รับความร้อนเล็กน้อยและใช้เทอร์โมมิเตอร์กำหนดอุณหภูมิของน้ำในหลอดทดลองที่ฟอสฟอรัสละลาย หลังจากสิ้นสุดการหลอมเหลว หลอดจะถูกถ่ายโอนไปยังบีกเกอร์ด้วยน้ำเย็นและสังเกตการแข็งตัวของฟอสฟอรัส หากหลอดหยุดนิ่ง ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 44° (สูงถึง 30°) ฟอสฟอรัสสีขาวจะยังคงอยู่ในสถานะของเหลว
สถานะของเหลวของฟอสฟอรัสขาวซึ่งถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าจุดหลอมเหลวนั้นเป็นสภาวะของ supercooling
หลังจากสิ้นสุดการทดลอง เพื่อให้ง่ายต่อการแยกฟอสฟอรัส ฟอสฟอรัสจะละลายอีกครั้งและนำหลอดทดลองจุ่มลงในภาชนะที่มีน้ำเย็นจัดโดยให้รูอยู่ในตำแหน่งเอียง
ประสบการณ์. ติดฟอสฟอรัสขาวที่ปลายลวดในการหลอมและทำให้ฟอสฟอรัสขาวแข็งตัวจะใช้เบ้าหลอมขนาดเล็กที่มีฟอสฟอรัสและน้ำ มันถูกวางไว้ในแก้วน้ำอุ่นและน้ำเย็น ลวดสำหรับจุดประสงค์นี้นำเหล็กหรือทองแดงที่มีความยาว 25-30 ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-0.3 ซม. เมื่อลวดจุ่มลงในฟอสฟอรัสที่ทำให้แข็งตัว ลวดจะยึดติดกับลวดได้ง่าย ในกรณีที่ไม่มีเบ้าหลอมจะใช้หลอดทดลอง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพื้นผิวของหลอดทดลองไม่เพียงพอ บางครั้งจำเป็นต้องทำให้แตกเพื่อสกัดฟอสฟอรัส เพื่อเอาฟอสฟอรัสขาวออกจากเส้นลวด ให้แช่ในแก้วน้ำอุ่น
ประสบการณ์. การหาความถ่วงจำเพาะของฟอสฟอรัสที่ 10° ความถ่วงจำเพาะของฟอสฟอรัสคือ 1.83 ประสบการณ์ทำให้เรามั่นใจได้ว่าฟอสฟอรัสขาวจะหนักกว่าน้ำและเบากว่า H 2 SO 4 เข้มข้น
เมื่อนำฟอสฟอรัสขาวชิ้นเล็กๆ ลงในหลอดทดลองที่มีน้ำเข้มข้น H 2 SO 4 (น้ำหนักจำเพาะ 1.84) จะสังเกตได้ว่าฟอสฟอรัสจมอยู่ในน้ำ แต่จะลอยอยู่บนผิวของกรดละลายเนื่องจากความร้อน ปล่อยออกมาเมื่อ H 2 SO เข้มข้น ละลาย 4 ในน้ำ
ในการเทน้ำ H 2 SO 4 เข้มข้นลงในหลอดทดลองด้วยน้ำ ให้ใช้กรวยที่มีคอยาวและแคบจนสุดปลายหลอดทดลอง เทกรดลงไปและนำกรวยออกจากหลอดทดลองอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้ของเหลวผสมกัน
ในตอนท้ายของการทดลอง เนื้อหาของหลอดทดลองจะถูกกวนด้วยแท่งแก้วและระบายความร้อนจากภายนอกด้วยกระแสน้ำเย็นจนฟอสฟอรัสแข็งตัวเพื่อให้สามารถนำออกจากหลอดทดลองได้
เมื่อใช้ฟอสฟอรัสแดง จะสังเกตได้ว่าไม่เพียงแค่จมลงในน้ำเท่านั้น แต่ยังอยู่ในความเข้มข้นของ H 2 SO 4 ด้วย เนื่องจากความถ่วงจำเพาะ (2.35) นั้นมากกว่าความถ่วงจำเพาะของทั้งน้ำและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น
ฟอสฟอรัสขาว โกลว์
เนื่องจากการเกิดออกซิเดชันช้าที่เกิดขึ้นแม้ในอุณหภูมิปกติ ฟอสฟอรัสสีขาวจึงเรืองแสงในที่มืด (จึงเป็นชื่อ "เรืองแสง") เมฆเรืองแสงสีเขียวปรากฏขึ้นรอบๆ ชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสในความมืด ซึ่งเมื่อฟอสฟอรัสสั่นสะเทือน จะกลายเป็นคลื่นคล้ายคลื่น
ฟอสฟอรัส (เรืองแสงของฟอสฟอรัส) อธิบายโดยการเกิดออกซิเดชันช้าของไอฟอสฟอรัสโดยออกซิเจนในอากาศกับฟอสฟอรัสและฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ด้วยการปล่อยแสง แต่ไม่มีความร้อน ในกรณีนี้ โอโซนจะถูกปล่อยออกมา และอากาศรอบๆ จะถูกแตกตัวเป็นไอออน (ดูการทดลองที่แสดงการเผาไหม้ช้าๆ ของฟอสฟอรัสขาว)
การเรืองแสงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความเข้มข้นของออกซิเจน ที่ 10 °และ ความดันปกติการเรืองแสงดำเนินไปอย่างอ่อนแอและในกรณีที่ไม่มีอากาศก็ไม่เกิดขึ้นเลย
สารที่ทำปฏิกิริยากับโอโซน (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, น้ำมันสน) อ่อนตัวลงหรือหยุดการเรืองแสงโดยสมบูรณ์
การแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานแสงเรียกว่า "เคมีลูมิเนสเซนส์"
ประสบการณ์. การสังเกตการเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวหากคุณสังเกตฟอสฟอรัสขาวชิ้นหนึ่งในแก้วในที่มืดแต่ไม่ได้รดน้ำจนหมด จะเห็นแสงสีเขียวเป็นประกาย ในกรณีนี้ ฟอสฟอรัสเปียกจะค่อยๆ ออกซิไดซ์ แต่ไม่จุดไฟ เนื่องจากอุณหภูมิของน้ำต่ำกว่าจุดวาบไฟของฟอสฟอรัสขาว
การเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวสามารถสังเกตได้หลังจากที่ชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสขาวสัมผัสกับอากาศในช่วงเวลาสั้นๆ หากคุณใส่ฟอสฟอรัสขาวสองสามชิ้นลงในขวดที่ทำด้วยใยแก้วและเติมคาร์บอนไดออกไซด์ในขวด ให้ลดปลายท่อทางออกลงไปที่ด้านล่างของขวดด้วยใยแก้ว จากนั้นให้ความร้อนเล็กน้อยโดยจุ่มลงในขวด ภาชนะที่มีน้ำอุ่นจากนั้นในความมืดคุณสามารถสังเกตการก่อตัวของเปลวไฟสีเขียวอ่อนที่เย็น (คุณสามารถเอามือเข้าไปได้อย่างปลอดภัย)
การก่อตัวของเปลวไฟเย็นนั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทิ้งไว้ในขวดทำให้เกิดไอของฟอสฟอรัส ซึ่งจะเริ่มออกซิไดซ์เมื่อสัมผัสกับอากาศที่ช่องเปิดขวด ในขวดฟอสฟอรัสขาวไม่ติดไฟเพราะอยู่ในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อสิ้นสุดการทดลอง เติมน้ำลงในขวด
ในการอธิบายการทดลองเพื่อให้ได้ฟอสฟอรัสขาวในบรรยากาศของไฮโดรเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ ได้มีการกล่าวไปแล้วว่าการทดลองเหล่านี้ในที่มืดทำให้สามารถสังเกตการเรืองแสงของฟอสฟอรัสขาวได้
หากคุณสร้างจารึกด้วยชอล์คฟอสฟอรัสบนผนัง แผ่นกระดาษแข็งหรือกระดาษ ต้องขอบคุณการเรืองแสง จารึกจะยังคงมองเห็นได้เป็นเวลานานในความมืด
จารึกดังกล่าวไม่สามารถทำได้บนกระดานดำเนื่องจากหลังจากนั้นชอล์กธรรมดาจะไม่ยึดติดกับกระดานและต้องล้างกระดานด้วยน้ำมันเบนซินหรือตัวทำละลายสเตียรินอื่น
ชอล์กฟอสฟอรัสได้มาจากการละลายฟอสฟอรัสขาวเหลวในสเตียรินหลอมเหลวหรือพาราฟิน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ประมาณสองส่วนโดยน้ำหนักของสเตียริน (ชิ้นเทียน) หรือพาราฟินถูกเติมลงในหลอดทดลองไปยังส่วนที่มีน้ำหนักหนึ่งของฟอสฟอรัสขาวแห้ง โดยหลอดทดลองจะหุ้มด้วยสำลีเพื่อป้องกันไม่ให้ออกซิเจนเข้าไปและให้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง สั่น. หลังจากสิ้นสุดการหลอมเหลว หลอดทดลองจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำเย็นจัด จากนั้นหลอดทดลองจะแตกและนำมวลที่แข็งตัวออก
ชอล์กฟอสฟอรัสถูกเก็บไว้ใต้น้ำ เมื่อใช้ชอล์กชิ้นนั้นให้ห่อด้วยกระดาษเปียก
สามารถรับชอล์กฟอสฟอรัสได้โดยการเพิ่มฟอสฟอรัสขาวแห้งชิ้นเล็กๆ ลงในพาราฟิน (สเตียริน) ที่ละลายในถ้วยพอร์ซเลน หากพาราฟินติดไฟเมื่อเติมฟอสฟอรัสเข้าไป ก็จะดับไฟโดยปิดถ้วยด้วยกระดาษแข็งหรือใยหิน
หลังจากเย็นตัวลง สารละลายของฟอสฟอรัสในพาราฟินจะถูกเทลงในหลอดทดลองที่แห้งและสะอาด และระบายความร้อนด้วยกระแสน้ำเย็นจนแข็งตัวเป็นก้อนแข็ง
หลังจากนั้นหลอดทดลองจะแตก นำชอล์กออกและเก็บไว้ใต้น้ำ
ความสามารถในการละลายของฟอสฟอรัสขาว
ในน้ำ ฟอสฟอรัสขาวละลายได้เพียงเล็กน้อย ละลายได้เล็กน้อยในแอลกอฮอล์ อีเทอร์ เบนซิน ไซลีน เมทิลไอโอไดด์ และกลีเซอรีน ละลายได้ดีในคาร์บอนไดซัลไฟด์, ซัลเฟอร์คลอไรด์, ฟอสฟอรัสไตรคลอไรด์และไตรโบรไมด์, คาร์บอนเตตระคลอไรด์
ประสบการณ์. การละลายของฟอสฟอรัสขาวในคาร์บอนไดซัลไฟด์คาร์บอนไดซัลไฟด์เป็นของเหลวไม่มีสี ระเหยง่าย ไวไฟสูง และเป็นพิษ ดังนั้นเมื่อทำงานกับมัน หลีกเลี่ยงการสูดดมไอระเหยของมันและปิดหัวเตาแก๊สทั้งหมด
ฟอสฟอรัสขาวสามหรือสี่ชิ้นขนาดเท่าถั่วจะละลายด้วยการเขย่าเบา ๆ ในแก้ว 10-15 มลคาร์บอนไดซัลไฟด์
หากกระดาษกรองแผ่นเล็กๆ ชุบสารละลายนี้และอยู่ในอากาศ กระดาษจะติดไฟหลังจากนั้นครู่หนึ่ง ทั้งนี้เนื่องจากคาร์บอนไดซัลไฟด์ระเหยอย่างรวดเร็ว และฟอสฟอรัสขาวที่แบ่งละเอียดที่เหลืออยู่บนกระดาษจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิปกติและจุดไฟเนื่องจากความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเกิดออกซิเดชัน (เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอุณหภูมิการจุดติดไฟของสารต่างๆ ขึ้นอยู่กับระดับการเจียร) มันเกิดขึ้นที่กระดาษไม่ติดไฟ แต่มีเพียงถ่านเท่านั้น กระดาษชุบสารละลายของฟอสฟอรัสในคาร์บอนไดซัลไฟด์จะถูกเก็บไว้ในอากาศโดยใช้คีมคีบโลหะ
การทดลองดำเนินการอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้หยดสารละลายฟอสฟอรัสในคาร์บอนไดซัลไฟด์ตกบนพื้น บนโต๊ะ บนเสื้อผ้าหรือในมือ
หากสารละลายติดมือ ให้ล้างด้วยสบู่และน้ำอย่างรวดเร็ว จากนั้นใช้สารละลาย KMnO 4 (เพื่อออกซิไดซ์อนุภาคของฟอสฟอรัสขาวที่ตกลงมาบนมือ)
สารละลายของฟอสฟอรัสในคาร์บอนไดซัลไฟด์ที่เหลืออยู่หลังการทดลองจะไม่ถูกเก็บไว้ในห้องปฏิบัติการ เนื่องจากสามารถจุดไฟได้ง่าย
การเปลี่ยนฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง
ฟอสฟอรัสขาวจะถูกแปลงเป็นสีแดงตามสมการ:
P (สีขาว) = P (สีแดง) + 4 kcal.
การติดตั้งสำหรับการผลิตฟอสฟอรัสขาวจากสีแดง: หลอดทดลอง-เครื่องปฏิกรณ์ 1, ท่อ 2 ซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์หลอดทดลอง, ท่อจ่ายก๊าซ 3 ซึ่งไอระเหยของฟอสฟอรัสขาวพร้อมกับคาร์บอนไดออกไซด์ให้ออกจากการทดสอบ หลอดและระบายความร้อนด้วยน้ำ
กระบวนการเปลี่ยนฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดงเร่งอย่างมากด้วยความร้อน ภายใต้อิทธิพลของแสงและเมื่อมีไอโอดีนอยู่ (1 Gไอโอดีนที่ 400 Gฟอสฟอรัสขาว) ไอโอดีนเมื่อรวมกับฟอสฟอรัสจะเกิดเป็นฟอสฟอรัสไอโอไดด์ ซึ่งฟอสฟอรัสขาวจะละลายและเปลี่ยนเป็นสีแดงอย่างรวดเร็วเมื่อปล่อยความร้อน
ฟอสฟอรัสแดงได้มาจากการให้ความร้อนเป็นเวลานานของฟอสฟอรัสขาวในภาชนะปิดโดยมีไอโอดีนเหลืออยู่ถึง 280-340 °
ด้วยการเก็บรักษาฟอสฟอรัสขาวไว้ในแสงเป็นเวลานาน จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีแดง
ประสบการณ์. ได้รับฟอสฟอรัสแดงจากสีขาวเล็กน้อยในหลอดแก้วยาว 10-12 ปิดปลายด้านหนึ่ง ซมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.6-0.8 ซมพวกเขาแนะนำชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสขาวขนาดเท่าเมล็ดข้าวสาลีและผลึกไอโอดีนที่เล็กมาก ท่อถูกปิดผนึกและแขวนไว้ในอ่างลมเหนือถาดทราย จากนั้นให้ความร้อนที่ 280-340 ° และสังเกตการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง
การแปลงฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดงบางส่วนสามารถสังเกตได้ด้วยการให้ความร้อนเล็กน้อยในหลอดทดลองที่มีฟอสฟอรัสขาวชิ้นเล็กๆ และผลึกไอโอดีนขนาดเล็กมาก ก่อนเริ่มการให้ความร้อน หลอดทดลองจะถูกปิดด้วยใยแก้ว (ใยหินหรือใยหินธรรมดา) และวางถาดที่มีทรายไว้ใต้หลอดทดลอง หลอดถูกทำให้ร้อนประมาณ 10-15 นาที (โดยไม่ทำให้ฟอสฟอรัสเดือด) และสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง
ฟอสฟอรัสขาวที่เหลืออยู่ในหลอดทดลองสามารถกำจัดออกได้โดยการให้ความร้อนด้วยสารละลายด่างเข้มข้นหรือโดยการเผา
การเปลี่ยนแปลงของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดงสามารถสังเกตได้โดยการให้ความร้อนฟอสฟอรัสชิ้นเล็กๆ ในหลอดทดลองในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์จนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเดือด
การรวมตัวของฟอสฟอรัสขาว
เมื่อเผาฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์จะเกิดขึ้น:
P 4 + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358.4 kcal.
คุณสามารถสังเกตการเผาไหม้ของฟอสฟอรัสในอากาศ (ช้าและเร็ว) และใต้น้ำ
ประสบการณ์. การเผาไหม้ช้าของฟอสฟอรัสขาวและองค์ประกอบของอากาศการทดลองนี้ไม่ได้อธิบายว่าเป็นวิธีการหาไนโตรเจน เนื่องจากไม่ได้จับกับออกซิเจนในอากาศอย่างสมบูรณ์
การเกิดออกซิเดชันช้าของฟอสฟอรัสขาวโดยออกซิเจนในบรรยากาศเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในระยะแรกฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์และโอโซนจะเกิดขึ้นตามสมการ:
2P + 2O 2 \u003d P 2 O 3 + O, O + O 2 \u003d O 3
ในขั้นตอนที่สอง ฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์
การเกิดออกซิเดชันช้าของฟอสฟอรัสขาวจะมาพร้อมกับการเรืองแสงและการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศโดยรอบ
การทดลองที่แสดงการเผาฟอสฟอรัสขาวอย่างช้าๆ ควรใช้เวลาอย่างน้อยสามชั่วโมง อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการทดลองแสดงไว้ในรูปที่
ในกระบอกสูบที่ขยายออกที่ช่องเปิดซึ่งเกือบจะเต็มไปด้วยน้ำ เป็นท่อที่มีปลายปิดซึ่งมีประมาณ 10 มลน้ำ. ความยาวท่อ70 ซม, เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5-2 ซม. หลังจากลดระดับท่อแล้ว ให้เอานิ้วออกจากช่องเปิด นำน้ำในท่อและกระบอกสูบให้อยู่ในระดับเดียวกัน และสังเกตปริมาตรของอากาศที่อยู่ในท่อ โดยไม่ต้องยกท่อขึ้นเหนือระดับน้ำในกระบอกสูบ (เพื่อไม่ให้มีอากาศเพิ่มขึ้น) ฟอสฟอรัสขาวชิ้นหนึ่งซึ่งติดอยู่ที่ปลายลวดจะถูกนำเข้าไปในช่องอากาศของท่อ
หลังจากสามถึงสี่ชั่วโมงหรือแม้กระทั่งหลังจากสองหรือสามวันจะมีการบันทึกว่ามีน้ำในท่อเพิ่มขึ้น
เมื่อสิ้นสุดการทดลอง นำลวดที่มีฟอสฟอรัสออกจากท่อ (โดยไม่ยกท่อให้อยู่เหนือระดับน้ำในกระบอกสูบ) น้ำในท่อและกระบอกสูบจะถูกปรับให้อยู่ในระดับเดียวกันและปริมาตรของอากาศคงเหลือ หลังจากเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันช้าของฟอสฟอรัสขาว
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเป็นผลมาจากการจับของออกซิเจนโดยฟอสฟอรัส ปริมาตรของอากาศลดลงหนึ่งในห้าซึ่งสอดคล้องกับปริมาณออกซิเจนในอากาศ
ประสบการณ์. การเผาไหม้อย่างรวดเร็วของฟอสฟอรัสขาวเนื่องจากความร้อนจำนวนมากถูกปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาของการรวมกันของฟอสฟอรัสกับออกซิเจน ฟอสฟอรัสขาวจึงติดไฟได้เองในอากาศและเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีขาวอมเหลือง เกิดเป็นฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ ของแข็งสีขาวที่รวมตัวกันอย่างแรง ด้วยน้ำ
มีการกล่าวไว้ก่อนหน้านี้แล้วว่าฟอสฟอรัสขาวติดไฟที่ 36-60 ° เพื่อสังเกตการจุดไฟในตัวเองและการเผาไหม้ ฟอสฟอรัสขาวชิ้นหนึ่งวางอยู่บนแผ่นใยหินและหุ้มด้วยกระดิ่งแก้วหรือกรวยขนาดใหญ่ที่คอซึ่งวางหลอดทดลอง
ฟอสฟอรัสสามารถติดไฟได้ง่ายด้วยแท่งแก้วที่อุ่นในน้ำร้อน
ประสบการณ์. เปรียบเทียบอุณหภูมิจุดติดไฟของฟอสฟอรัสขาวและฟอสฟอรัสแดงที่ปลายด้านหนึ่งของแผ่นทองแดง (ยาว 25 ซม, กว้าง2.5 ซมและความหนา 1 มม) ใส่ฟอสฟอรัสขาวแห้งชิ้นเล็ก ๆ เทฟอสฟอรัสแดงกองเล็กๆ ที่ปลายอีกด้าน จานวางอยู่บนขาตั้งกล้องและในขณะเดียวกันก็นำหัวเผาก๊าซที่เผาไหม้อย่างเท่าเทียมกันมาที่ปลายทั้งสองด้านของจาน
ฟอสฟอรัสขาวจะติดไฟทันที และฟอสฟอรัสแดงก็ต่อเมื่ออุณหภูมิถึงประมาณ 240 องศาเท่านั้น
ประสบการณ์. การจุดไฟของฟอสฟอรัสขาวใต้น้ำหลอดทดลองที่มีน้ำที่มีฟอสฟอรัสขาวชิ้นเล็กๆ หลายชิ้นจุ่มลงในแก้วน้ำร้อน เมื่อน้ำในหลอดทดลองถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 30-50 องศาเซลเซียส กระแสออกซิเจนจะถูกส่งผ่านเข้าไปในท่อ ฟอสฟอรัสติดไฟและเผาไหม้ ทำให้เกิดประกายไฟเป็นประกาย
หากทำการทดลองในบีกเกอร์เอง (ไม่มีหลอดทดลอง) บีกเกอร์จะถูกวางบนขาตั้งที่วางบนถาดทราย
การลดเกลือแร่เงินและทองแดงที่มีฟอสฟอรัสขาว
ประสบการณ์.เมื่อนำชิ้นส่วนของฟอสฟอรัสขาวเข้าไปในหลอดทดลองด้วยสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต จะสังเกตเห็นการตกตะกอนของโลหะเงิน (ฟอสฟอรัสขาวเป็นตัวรีดิวซ์ที่มีพลัง):
P + 5AgNO 3 + 4H 2 O \u003d H 3 RO 4 + 5Ag + 5HNO 3
หากนำฟอสฟอรัสขาวเข้าไปในหลอดทดลองด้วยสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต ทองแดงของโลหะก็จะตกตะกอน:
2P + 5CuSO 4 + 8H 2 O \u003d 2H 3 PO 4 + 5H 2 SO 4 + 5Cu