Презенация
на тему:Фосфор и
его соединения
Выполнил:
ученица 9А класса
Ягафарова
Аделя
Проверил:
Ботарева И.В.
Фосфор
Фосфор
Фосфор/
Phosphorus (P), 15
Элемент
3 периода 5 группы главной подгруппы.
Атомная
масса (молярная масса)-30,973762 а. е. м. (г/моль)
Степени
окисления 5, 3, 1, 0, −1, −3 [2]
Фосфор
— один из самых распространённых
элементов земной коры, его содержание
составляет 0,08—0,09 % её массы. Концентрация
в морской воде 0,07 мг/л[4]. В свободном
состоянии не встречается из-за высокой
химической активности. Образует около
190 минералов, важнейшими из которых
являются апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) фосфорит Ca3(PO4)2
и другие. Фосфор содержится во всех
частях зелёных растений, ещё больше
его в плодах и семенах (см. фосфолипиды).
Содержится в животных тканях, входит
в состав белков и других важнейших
органических соединений (АТФ), является
элементом жизни.
Происхождение
названия
- В
1669 году Хеннинг Бранд при нагревании
смеси белого песка и выпаренной
мочи получил светящееся в темноте
вещество, названное сначала «холодным
огнём». Вторичное название «фосфор»
происходит от греческих слов «φῶς»
— свет и «φέρω» — несу. В древнегреческой
мифологии имя Фосфор (или Эосфор,
др.-греч. Φωσφόρος) носил страж Утренней
звезды.
Фосфор
История
фосфора
- Фосфор
открыт гамбургским алхимиком Хеннигом
Брандом в 1669 году. Подобно другим
алхимикам, Бранд пытался отыскать
эликсир жизни или философский
камень, а получил светящееся вещество.
Несколько позже фосфор был получен другим
немецким химиком — Иоганном Кункелем.Независимо
от Бранда и Кункеля фосфор был получен
Р. Бойлем, описавшим его в статье «Способ
приготовления фосфора из человеческой
мочи», датированной 14 октября 1680 года
и опубликованной в 1693 году.Усовершенствованный
способ получения фосфора был опубликован
в 1743 году Андреасом Маргграфом.Существуют
данные, что фосфор умели получать еще
арабские алхимики в XII в.То, что фосфор
— простое вещество, доказал Лавуазье
Получение
фосфора
- Фосфор
в промышленности получают из фосфата
кальция Ca3(Po4)2,который выделяют из фосфаритов
и фторапатитов.Метод получении
основан на реакции восстановления
Ca3(Po4)2 до фосфора.В качестве восстановителя
используют кокс (углерод).Для связывания
соединений кальция добавляют кварцевый
песок SiO2.
- Фосфор
получают из апатитов или фосфоритов в
результате взаимодействия с коксом и
кремнезёмом при температуре 1600 °С:
Реакция
протекает по уравнению:
2Ca3(PO4)2 + 10C
+ 6SiO2 → P4 + 10CO + 6CaSiO3.
Образующиеся
пары белого фосфора конденсируются в
приёмнике под водой. Вместо фосфоритов
восстановлению можно подвергнуть и другие
соединения, например, метафосфорную кислоту:
4HPO3 + 12C →
4P + 2H2 + 12CO.
Физические
свойства
- Элементарный
фосфор в обычных условиях представляет
собой несколько устойчивых аллотропических
модификаций; вопрос аллотропии фосфора
сложен и до конца не решён. Обычно
выделяют четыре модификации простого
вещества — белую, красную, черную и
металлический фосфор. Иногда их ещё
называют главными аллотропными модификациями,
подразумевая при этом, что все
остальные являются разновидностью
указанных четырёх. В обычных
условиях существует только три аллотропических
модификации фосфора, а в условиях
сверхвысоких давлений — также металлическая
форма. Все модификации различаются
по цвету, плотности и другим физическим
характеристикам; заметна тенденция
к резкому убыванию химической активности
при переходе от белого к металлическому
фосфору и нарастанию металлических
свойств.
Разновидности
фосфора
Белый
фосфор
Белый фосфор
представляет собой белое вещество
(из-за примесей может иметь желтоватый
оттенок) с температурой плавления
44,1 °С. По внешнему виду он очень похож
на очищенный воск или парафин, легко
режется ножом и деформируется от небольших
усилий.
Белый фосфор
имеет молекулярное строение; формула
P4. Отливаемый в инертной атмосфере
в виде палочек (слитков), он сохраняется
в отсутствии воздуха под слоем
очищенной воды или в специальных
инертных средах.
Легкорастворим
в органических растворителях. Растворимостью
белого фосфора в сероуглероде пользуются
для промышленной очистки его от примесей.
Плотность белого фосфора из всех его
модификаций наименьшая и составляет
около 1823 кг/м³. Плавится белый фосфор
при 44,1 °C. В парообразном состоянии происходит
диссоциация молекул фосфора.Химически
белый фосфор чрезвычайно активен. Например,
он медленно окисляется кислородом воздуха
уже при комнатной температуре и светится
(бледно-зелёное свечение). Явление такого
рода свечения вследствие химических
реакций окисления называется хемилюминесценцией
(иногда ошибочно фосфоресценцией).Белый
фосфор не только активен химически, но
и весьма ядовит (вызывает поражение костей,
костного мозга, некроз челюстей). Летальная
доза белого фосфора для взрослого мужчины
составляет 0,05—0,1 г.Применялся силами
Цахал.
Белый
фосфор
В 1669 году
немецкий алхимик Бранд Хенниг в
поисках философского камня решил
попробовать синтезировать золото
из человеческой мочи. В процессе её
выпаривания, дистилляции и прокаливания
он получил белый порошок, светящийся
в темноте. Хенниг принял его за «первичную
материю» золота и назвал «светоносец»
(что по-гречески произносится как
«фосфор»). Когда дальнейшие манипуляции
с этой материей так и не привели
к получению драгоценного металла,
он начал продавать новое вещество
ещё дороже, чем само золото.
О
белом фосфоре
-
Возогнанный белый фосфор можно
запаять в вакууме, и в темноте
при низкой температуре он
будет оставаться действительно
белым длительное время. Если
нагреть ампулу в горячей воде,
фосфор плавится и получается
легкоподвижная жидкость, которая
сильно преломляет свет. Расплавленный
фосфор легко переохлаждается,
то есть можно охладить расплав
почти до комнатной температуры,
и он останется жидким. Но как
только в жидкости образуется
крохотный кристалл фосфора (или
другой центр кристаллизации), все
содержимое ампулы мгновенно
превращается в полупрозрачную
воскоподобную массу (на фото).
Кстати, на верхней части ампулы
мелкие капельки фосфора не
затвердели (поскольку они не
находились в контакте с затвердевающим
расплавом), и там можно увидеть
меленькую радугу (из-за высокого
показателя преломления жидкости).
Белый
фосфор в вакууме
Технический
белый фосфор
-
Технический белый фосфор имеет
желтоватую окраску, то есть
термины «белый фосфор» и «желтый
фосфор» обозначают одно и
то же вещество, только разной
степени чистоты. Этот кусочек
в ампуле тоже был белым,
но пожелтел на солнечном свету
(примерно за полдня). Меня пару
раз спрашивали, почему же он
не светится в темноте? А
потому, что фосфор светится только
в процессе окисления кислородом
воздуха. Если положить кусок
фосфора под воду, слабое свечение
наблюдаться будет, поскольку
вода содержит небольшое количество
растворенного кислорода, а вот
в вакуумированной и запаянной
ампуле никакого свечения нет.
Технический
белый фосфор
Красный
фосфор
- Красный
фосфор, также называемый фиолетовым
фосфором, — это более термодинамически
стабильная модификация элементарного
фосфора. Впервые он был получен
в 1847 году в Швеции австрийским химиком
А. Шрёттером при нагревании белого
фосфора при 500 °С в атмосфере
угарного газа (СО) в запаянной стеклянной
ампуле.Красный фосфор имеет формулу Рn
и представляет собой полимер со сложной
структурой. В зависимости от способа
получения и степени дробления красного
фосфора, имеет оттенки от пурпурно-красного
до фиолетового, а в литом состоянии —
тёмно-фиолетовый с медным оттенком металлический
блеск. Химическая активность красного
фосфора значительно ниже, чем у белого;
ему присуща исключительно малая растворимость.
Растворить красный фосфор возможно лишь
в некоторых расплавленных металлах (свинец
и висмут), чем иногда пользуются для получения
крупных его кристаллов. Так, например,
немецкий физико-химик И. В. Гитторф в 1865
году впервые получил прекрасно построенные,
но небольшие по размеру кристаллы (фосфор
Гитторфа). Красный Фосфор на воздухе не
самовоспламеняется, вплоть до температуры
240—250 °С (при переходе в белую форму во
время возгонки), но самовоспламеняется
при трении или ударе, у него полностью
отсутствует явление хемолюминесценции.
Нерастворим в воде, а также в бензоле,
сероуглероде и других, растворим в трибромиде
фосфора. При температуре возгонки красный
фосфор превращается в пар, при охлаждении
которого образуется в основном белый
фосфор.Ядовитость его в тысячи раз меньше,
чем у белого, поэтому он применяется гораздо
шире, например, в производстве спичек
(составом на основе красного фосфора
покрыта тёрочная поверхность коробков).
Плотность красного фосфора также выше,
и достигает 2400 кг/м³ в литом виде. При
хранении на воздухе красный фосфор в
присутствии влаги постепенно окисляется,
образуя гигроскопичный оксид, поглощает
воду и отсыревает («отмокает»), образуя
вязкую фосфорную кислоту; поэтому его
хранят в герметичной таре. При «отмокании»
— промывают водой от остатков фосфорных
кислот, высушивают и используют по назначению.Если
нагреть белый фосфор в закрытом сосуде
до 250–300 градусов, он превращается в красный
фосфор, порошок красного цвета (на фото).
Кстати забавно: несмотря на то, что основное
количество фосфора, которое производится
в промышленности, приходится на белый
фосфор, красную модификацию можно встретить
в лабораториях гораздо чаще, поскольку
она гораздо безопаснее в использовании
и не ядовита.
Красный
фосфор
Красный
фосфор
1.Свечение
фосфора
- Свечение
фосфора можно увидеть, если сильно нагреть
в пробирке некоторое количество тёрочного
состава от спичечных коробков (или проще
говоря, поджечь бумажку от спичечного
коробка и растереть пепел пальцами
(не делайте этого! Фосфор ядовит!)). Красный
фосфор при нагревании превращается в
белый, его пары конденсируются на более
холодных стенках пробирки и начинают
светиться. На первой фотографии видно,
что от кусочка идет небольшой дым – это
он так окисляется на воздухе. Если взять
кусочки помельче, или просто побольше
фосфора – может и загореться. Еще фосфор
на воздухе довольно сильно пахнет. Немного
чесноком, немного озоном.
1.Фосфор
2.Свечение
фосфора
- В
темноте свечение фосфора хорошо
различимо. Цвет – зеленовато-желтоватый,
немного мерцает (из-за неравномерного
доступа кислорода и образования
дыма)
2.Фосфор
Фиолетовый
фосфор
- На
самом деле, его с некоторой натяжкой можно
считать красным фосфором, но отличий
в этом случае будет все-таки больше, чем
в случае белого и желтого фосфора. При
нагревании белой модификации, в зависимости
от температуры, могут получаться разные
типы красного фосфора, которые могут
различаться размером частиц, окраской
и другими свойствами. Кусочки на фотографии
это особо чистый фосфор, используемый
в производстве полупроводников. Они получены
нагреванием очень чистого белого фосфора
до температуры 500 градусов в запаянных
ампулах (кстати, это хорошо видно по их
форме). По идее, все виды красного фосфора
устойчивы на воздухе, но вот, например,
если попытаться расколоть такой кусок,
обломки могут загореться. Возможно, это
связано с присутствием небольших примесей
белого фосфора или с образованием мелких
аморфных частиц, но лучше всего измельчать
фиолетовый фосфор в инертной атмосфере
или под водой.
Фиолетовый
фосфор
Жёлтый
фосфор
- Неочищенный
белый фосфор обычно называют «жёлтый
фосфор». Сильно ядовитое (ПДК в атмосферном
воздухе 0,0005 мг/м³), огнеопасное кристаллическое
вещество от светло-жёлтого до тёмно-бурого
цвета. Удельный вес 1,83 г/см³, плавится
при +34 °C, кипит при +280 °C. В воде не
растворяется, на воздухе легко окисляется
и самовоспламеняется. Горит ослепительным
ярко-зеленым пламенем с выделением
густого белого дыма — мелких частичек
декаоксида тетрафосфора P4O10[5]. Несмотря
на то, что в результате реакции
между фосфором и водой (4Р + 6Н2О
→ РН3 + 3Н3РО2) выделяется ядовитый газ
фосфин (РН3), для тушения фосфора
используют воду в больших количествах
(для снижения температуры очага
возгорания и перевода фосфора в
твердое состояние) или раствор
сульфата меди (медного купороса), после
гашения фосфор засыпают влажным
песком. Для предохранения от самовозгорания
желтый фосфор хранится и перевозится
под слоем воды (раствора хлорида
кальция).