История открытия и свойства фосфора

Фосфор 

История открытия и свойства      

Выполнила:

Кададова  Софья

уч. МОУСОШ №6;

Научный руководитель: Борисова О.В..

         Оглавление: 

1. История открытия; 

2. Происхождение названия; 

3. Получение; 

4. Физические свойства; 

5. Химические свойства; 

6. Применение; 

7. Биологическая роль соединения         фосфора.

Древние фолианты сохранили  для нас отдельные  эпизоды из жизни  отставного солдата  и гамбургского купца. Звали его Хенниг Бранд. Его купеческие дела шли не блестяще, и именно по этой причине он стремился  выбраться из нищеты. Она его ужасно угнетала. И Бранд  решил попытать счастья  в алхимии. Тем  более что в XVII в. в отличие от нашего века, считалось  вполне возможным  найти «философский камень», который  способен превращать неблагородные металлы  в золото.

Бранд провел уже множество  опытов с различными веществами, но ничего дельного у него не получалось. Однажды  он решил провести химический эксперимент  с мочой. Выпарил  ее почти досуха и  оставшийся светло-желтый осадок смешал с углем  и песком, нагревая в реторте без  доступа воздуха. В результате Бранд  получил новое  вещество, которое  обладало удивительным свойством-светится в темноте. Так в 1669 г. был открыт фосфор, играющий исключительно важную роль в живой природе: в растительном мире, в организме животных и человека.  
 
 
 

История открытия.

Происхождение названия. 

   Светящееся в темноте вещество, названное сначала «холодным огнём» потом получило название «фосфор» происходит от греческих слов «фос» — свет и «феро» — несу. В древнегреческой мифологии имя Фосфор

(или  Эосфор, греч. Φώσφορος) носил страж Утренней звезды.

    Получение. 

Фосфор  получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и кремнезёмом при температуре 1600 °С: 
 
 

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 металлическую. 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. 

    

              Аллотропические модификации фосфора. 
 

Белый фосфор 

Жёлтый фосфор 

Красный фосфор 

Чёрный и металлический  фосфор

 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. Отливаемый в инертной атмосфере  в виде палочек (слитков), он сохраняется  в отсутствии воздуха под слоем  очищенной воды или в специальных  инертных средах. Химически белый  фосфор чрезвычайно активен. Например, белый фосфор 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) и легкорастворим в органических растворителях. Летальная доза белого фосфора для взрослого мужчины составляет 0,05—0,1 г. 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.

  
 
Жёлтый фосфор.  
 

Неочищенный белый фосфор обычно называют

«жёлтый фосфор». Сильноядовитое (ПДК 0,03 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[3]. 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). 

Красный фосфор. 

Красный фосфор, также называемый фиолетовым фосфором, — это более термодинамически стабильная модификация элементарного фосфора.

Красный фосфор имеет формулу (Р₄)_n и представляет собой полимер со сложной структурой.

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.

Ядовитость  его в тысячи раз меньше, чем  у белого, поэтому он применяется  гораздо шире.

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).

   
 
Чёрный и металлический фосфор.  
 

Чёрный  фосфор — это наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного  фосфора.

Чёрный  фосфор представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и с полностью отсутствующей  растворимостью в воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор можно, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода  до 400 °С. Удивительным свойством  чёрного фосфора является его  способность проводить электрический  ток и свойства полупроводника. Температура  плавления чёрного фосфора 1000 °С  под давлением 18·10⁵ Па.

При 8,3·10¹⁰ Па чёрный фосфор переходит в новую, ещё более плотную и инертную металлическую фазу с плотностью 3,56 г/см³, а при дальнейшем повышении давления до 1,25·10¹¹ Па — ещё более уплотняется и приобретает кубическую кристаллическую решётку, при этом его плотность возрастает до 3,83 г/см³. Металлический фосфор очень хорошо проводит электрический ток.

  Химические свойства. 

Химические  свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность резко снижается. Белый фосфор на воздухе светится в темноте, свечение обусловлено окислением паров фосфора до низших оксидов. 

  В жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800 °С фосфор состоит из молекул Р₄.  

  При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: Р₄ = 2Р_2. 

При температуре выше 2000 °С молекулы распадаются на атомы. 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
 
 
Взаимодействие с простыми веществами. 

Фосфор  легко окисляется кислородом: 
 
 

• 4P + 5O₂ → 2P₂O_5,
• 4P + 3O₂ → 2P₂O_3.