Фосфор

Ну і, чому б не зробити фото шматочка фосфору, що світиться. По ідеї, свічення фосфору можна побачити, якщо сильно нагріти в пробірці деяку кількість теркового складу від сірникових коробок (або простіше кажучи, підпалити папірець від сірникової коробки і розтерти попіл пальцями (не робіть цього! Фосфор отруйний!)). Червоний фосфор при нагріванні перетворюється на білий, його пари конденсуються на холодніших стінках пробірки і починають світитися. Але все-таки мені було цікавіше зробити фото шматка чистого фосфору. На першій фотографії видно, що від шматочка йде невеликий дим – це він окислюється на повітрі. Якщо взяти шматочки дрібніші, або просто більше фосфору - може і спалахнути. Ще фосфор на повітрі дуже пахне. Трохи часником, трохи озоном.

Білий фосфор: формула, властивості та застосування

Білий фосфор – дивовижна речовина з унікальними властивостями. Він світиться у темряві, самозаймається на повітрі, отруйний, але при цьому незамінний у промисловості. Давайте розберемося, що ж це загадкове речовина, яка його формула і особливості.

1. Історія відкриття білого фосфору

Білий фосфор було відкрито 1669 року гамбурзьким алхіміком Хеннігом Брандом. Як і багато алхіміків того часу, Бранд мріяв створити філософський камінь і перетворювати неблагородні метали на золото. Він експериментував з різними речовинами, у тому числі і з людською сечею, вважаючи, що її золотистий колір може вказувати на присутність золота чи речовин, необхідних його отримання.

В ході дослідів Бранд нагрівав до високої температури суміш піску та сечі.Після багатогодинного кип'ятіння в колбі з'являлися невеликі крупинки білої воскоподібної речовини, яка яскраво горіла і світилася в темряві. Ця люмінесцентна речовина Бранд назвав "phosphorus mirabilis" (чудовий світлоносець).

Згодом з'ясувалося, що ця речовина є новим хімічним елементом, який і був названий фосфором. Це відкриття започаткувало сучасну неорганічну хімію і послужило поштовхом вивчення фосфору та її сполук.

2. Отримання білого фосфору

В даний час основним способом отримання фосфору білого є відновлення фосфатів вуглецем. Для цього при температурі близько 1600°C проводять реакцію між фосфатами кальцію (фосфоритами або апатитами) і вуглецем (коксом, вугіллям) в присутності кремнезему:

Утворюються пари елементарного фосфору P₄ конденсуються під водяним шаром із отриманням білого фосфору. Виробництво має вестись у закритих апаратах в інертному середовищі, щоб уникнути займання.

3. Фізичні та хімічні властивості

Білий фосфор є твердою воскоподібною речовиною білого кольору, іноді з жовтуватим відтінком. Він легко ріже ножем, добре деформується. При кімнатній температурі щільність білого фосфору становить близько 1823 кг/м 3 це найменша щільність серед усіх алотропних модифікацій.

Білий фосфор погано розчинний у воді, зате добре розчиняється в таких органічних розчинниках, як бензол, сірковуглець, олії. Температури плавлення та кипіння білого фосфору становлять 44,1°C та 280°C відповідно.

Хімічно білий фосфор дуже активний. Він повільно окислюється киснем повітря вже за кімнатної температури, що викликає слабке світіння (хемілюмінесценція).При нагріванні білий фосфор спалахує, горить дуже яскравим полум'ям.

4. Хімічна формула білого фосфору

Хімічна формула білого фосфору – P₄. Це означає, що до складу молекули входять чотири атоми фосфору. Відповідно, молекулярна маса дорівнює 124 а.

Наочніша будова молекули білого фосфору передає його структурна формула:

Як видно з формули, чотири атоми фосфору утворюють тетраедр - правильний чотиригранник, в якому всі грані є рівносторонніми трикутниками.

Для порівняння, у молекулі червоного фосфору атоми з'єднані у складні ланцюжкові структури. А чорний фосфор кристалізується за типом алмазу і має схожість із графітом.

5. Застосування білого фосфору

Завдяки високій хімічній активності та здатності легко окислюватися з виділенням великої кількості енергії, білий фосфор знаходить широке застосування у різних галузях промисловості та військовій справі.

Зокрема, він використовується як компонент запалювальних бомб та гранат, димових шашок, трасуючих та освітлювальних патронів. При горінні білого фосфору виділяється густий білий дим, який можна використовувати для маскування.

6. Токсичність та запобіжні заходи

Незважаючи на корисні властивості, білий фосфор становить велику небезпеку для здоров'я.

Навіть короткочасний контакт парів білого фосфору зі шкірою та слизовими призводить до опіків і некрозу тканин.Гранично допустима концентрація парів повітря становить лише 0,0003 мг/м3.

Тому при роботі з білим фосфором обов'язково використання засобів індивідуального захисту – протигазів, спецодягу, гумових рукавичок та окулярів.

7. Зберігання та транспортування

Через здатність самозаймисти на повітрі, білий фосфор вимагає особливих умов зберігання та транспортування. Його поміщають у скляні або порцелянові судини та заливають водою, під якою фосфор може довго зберігатися.

Перевезення здійснюється в герметичних контейнерах серед інертного газу або під водяним розчином хлориду кальцію. Температура при транспортуванні не повинна перевищувати 30°С, щоб уникнути самозаймання.

8. Екологічні проблеми

Забруднення довкілля білим фосфором становить серйозну небезпеку. Навіть невеликі концентрації цієї речовини згубно діють на рослини та тварини, аж до повного знищення популяцій.

На щастя, в даний час ведуться розробки безпечних замінників білого фосфору, які не поступаються йому ефективності, але позбавлені високої токсичності.

9. Зображення білого фосфору

На фото представлений зразок білого (формула P4) фосфору, відлитого у спеціальних умовах у вигляді циліндра. Білувато-жовтий колір обумовлений домішками сірки, миш'яку, сурми та інших елементів.

Добре видно воскоподібну м'яку структуру речовини, яку можна легко різати ножем або деформувати при невеликому натисканні.

Білий фосфор: властивості, історія відкриття та застосування

Фосфор – важлива складова живої та неживої природи. Він знаходиться в надрах Землі, воді та в нашому організмі, а академік Ферсман навіть прозвав його «елементом життя та думки».Незважаючи на свою корисність, білий фосфор може бути надзвичайно небезпечним та отруйним. Давайте поговоримо докладніше про його характеристики.

Відкриття елемента

Історія відкриття фосфору розпочалася з алхімії. Починаючи з XV століття європейські вчені прагнули знайти філософський камінь або «великий еліксир», за допомогою якого вдасться перетворювати будь-які метали на золото.

У XVII столітті алхімік Хенніг Бранд вирішив, що шлях до магічного реактиву лежить через сечу. Вона жовта, а значить містить золото або якось з ним пов'язана. Вчений старанно збирав матеріал, відстоював його, а потім переганяв його. Замість золота він отримав білу речовину, яка світилася у темряві і непогано горіла.

Відкриття Бранд назвав "холодним вогнем". Пізніше отримувати фосфор у такий спосіб додумався ірландський алхімік Роберт Бойль і німець Андреас Магграф. Останній також додавав до сечі вугілля, пісок та мінерал фосгеніт. Згодом речовину назвали phosphorus mirabilis, що перекладалося як чудотворний носій світла.

Світлоносний елемент

Відкриття фосфору стало справжньою сенсацією серед алхіміків. Одні раз у раз намагалися викупити у Бранда секрет отримання речовини, інші намагалися дійти до цього самостійно. У у вісімнадцятому сторіччі було доведено, що елемент міститься у кісткових останках організмів, і незабаром відкрилося кілька заводів із виробництва.

Французький фізик Лавуазьє довів, що фосфор є простою речовиною. У таблиці Менделєєва він стоїть під номером 15. Разом з азотом, сурмою, миш'яком і вісмутом належить до групи пніктидів і характеризується як неметал.

Елемент досить поширений у природі. У відсотковому співвідношенні у масі земної кори він посідає 13 місце.Фосфор активно взаємодіє з киснем і не зустрічається у вільному вигляді.

Білий фосфор

Вони відрізняються один від одного щільністю, кольором і хімічними властивостями.

Білий фосфор дуже нестійкий. При нормальних умовах на світлі він швидко перетворюється на червоний, а високий тиск перетворює його на чорний. Його атоми розташовані у вигляді тетраедра.

Це не ще одна модифікація речовини, а назва неочищеного білого фосфору. Він може мати як світлий, так і темно-бурий відтінок і характеризується сильною отруйністю.

Властивості білого фосфору

По консистенції та зовнішньому вигляду речовина нагадує віск. Воно володіє чеснковим запахом і жирним на дотик.

Він плавиться при 44 градусах. Активність речовини проявляється навіть при кімнатній температурі.

Речовина практично не розчиняється у воді, але може горіти в ній за тривалого контакту з киснем.Воно добре розчиняється в органічних розчинниках, наприклад, у сірковуглецю, рідкому парафіні та бензолі.

Застосування фосфору

Людина «приручила» фосфор як у мирних, так і у військових цілях. Речовину використовують для фосфорної кислоти, яку застосовують для добрив. Раніше вона широко використовувалася для фарбування вовни, виготовлення фоточутливих емульсій.

Білий фосфор застосовується дуже широко. Основна його цінність у горючості. Так, речовину використовують для запальних боєприпасів. Цей вид зброї був актуальним під час обох Світових воїн. Його застосовували у війні у Газі у 2009 році, а також в Іраку у 2016 році.

Червоний фосфор використовується ширше. З нього роблять паливо, мастильні матеріали, вибухові речовини та головки сірників. Різні сполуки фосфору використовують у промисловості в засобах для пом'якшення води, додають пасиваторні засоби, щоб захистити метал від корозії.

Фосфор є одним із життєво необхідних елементів для нас. У вигляді сполук із кальцієм він присутній у зубах та скелеті, надаючи кісткам твердість та міцність. Елемент присутній у сполуках АТФ та ДНК. Він має найважливіше значення для діяльності мозку. Перебуваючи у нервових клітинах, він сприяє передачі нервових імпульсів.

Фосфор міститься у м'язовій тканині. Він бере участь у процесі перетворення енергії з білків, жирів та вуглеводів, що надходять до організму. Елемент підтримує кислотно-лужний баланс у клітинах, здійснюється їх розподіл. Він сприяє метаболізму, вкрай необхідний під час зростання організму та його відновлення.

Водночас фосфор може бути небезпечним. Сам собою білий фосфор є дуже токсичним.Доза вище 50 міліграм призводить до летального результату. Отруєння фосфором супроводжується блювотою, головним і шлунковим болем.

Надлишок фосфору в організмі призводить до ламкості кісток, виникнення серцево-судинних захворювань, появи кровотеч, анемії. Від перенасичення фосфором страждають також печінка та система травлення.