يجب إعطاء الفوسفور مكانة خاصة بين العناصر الحيوية. في الواقع ، بدونه ، من المستحيل وجود مركبات حيوية مثل ATP أو phospholipids ، بالإضافة إلى العديد من المركبات الأخرى ، وفي الوقت نفسه ، تكون المادة غير العضوية لهذا العنصر غنية جدًا بالجزيئات المختلفة. تم العثور على الفوسفور ومركباته تطبيق واسعفي الصناعة ، هم مشاركين مهمين في العمليات البيولوجية ، ويستخدمون في مجموعة متنوعة من الأنشطة البشرية. لذلك ، ضع في اعتبارك ماهية هذا العنصر ، وما هي مادته البسيطة وأهم مركباته.

الفوسفور: الخصائص العامة للعنصر

يمكن وصف الموقف في النظام الدوري بعدة نقاط.

1. المجموعة الخامسة ، المجموعة الفرعية الرئيسية.
2. الفترة الصغرى الثالثة.
3. الرقم الترتيبي - 15.
4. الكتلة الذرية - 30.974.
5. التكوين الإلكتروني للذرة هو 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.
6. حالات الأكسدة المحتملة من -3 إلى +5.
7. الرمز الكيميائي - Р ، النطق في الصيغ "pe". اسم العنصر الفوسفور. الاسم اللاتيني الفوسفور.

يعود تاريخ اكتشاف هذه الذرة إلى القرن الثاني عشر البعيد. حتى في سجلات الخيميائيين كانت هناك معلومات تشير إلى استلام مادة "مضيئة" غير معروفة. ومع ذلك ، فإن التاريخ الرسمي لتركيب واكتشاف الفوسفور كان 1669. قام التاجر المفلس براند ، بحثًا عن حجر الفيلسوف ، بتخليق مادة قادرة على إصدار وهج وحرق لهب لامع. لقد فعل ذلك عن طريق تكليس البول البشري بشكل متكرر.

بعد ذلك ، بشكل مستقل عن بعضهم البعض ، وبنفس الطرق تقريبًا ، تم الحصول على هذا العنصر:

• إ. كونكيل
• ر. بويل
• أ. مرغراف
• K. Scheele
• A. لافوازييه.

اليوم ، إحدى الطرق الأكثر شيوعًا لتخليق هذه المادة هي التقليل من المعادن المحتوية على الفوسفور في درجات حرارة عالية تحت تأثير أول أكسيد الكربون والسيليكا. تتم العملية في أفران خاصة. يعتبر الفوسفور ومركباته من المواد المهمة جدًا للكائنات الحية وللعديد من التركيبات في الصناعة الكيميائية. لذلك ، يجب على المرء أن يفكر في ماهية عنصر معين باعتباره مادة بسيطة وأين يوجد في الطبيعة.

مادة بسيطة الفوسفور

من الصعب تسمية أي مركب معين عندما نحن نتكلمعن الفوسفور. هذا يرجع إلى العديد من التعديلات المتآصلة التي يحتوي عليها هذا العنصر. هناك أربعة أنواع رئيسية من مادة الفوسفور البسيطة.

1. أبيض. هذا مركب صيغته P 4. وهي مادة بيضاء متطايرة حادة رائحة كريهةثوم. تشتعل تلقائيًا في الهواء عند درجات الحرارة العادية. يحترق بضوء أخضر شاحب مضيء. شديدة السمية وتهدد الحياة. النشاط الكيميائي مرتفع للغاية ، لذلك يتم الحصول عليه وتخزينه تحت طبقة من الماء النقي. هذا ممكن بسبب ضعف الذوبان في المذيبات القطبية. ثاني كبريتيد الكربون والمواد العضوية هي الأنسب لهذا الفوسفور الأبيض. عند تسخينها ، فإنها قادرة على التحول إلى الشكل التالي المتآصل - الفوسفور الأحمر. عند تكثيف الأبخرة وتبريدها ، فإنها قادرة على تكوين طبقات. زيتي الملمس ، ناعم ، سهل القطع بسكين ، أبيض(مصفر قليلا). نقطة الانصهار 44 0 درجة مئوية ، بسبب نشاطها الكيميائي ، يتم استخدامها في التوليفات. ولكن بسبب السمية ، ليس لها تطبيق صناعي واسع.
2. أصفر. إنه شكل من أشكال الفسفور الأبيض غير النقي. بل هو أكثر سمية ، كما أنها تنبعث منه رائحة كريهة من الثوم. تشتعل وتحترق بلهب أخضر مضيء. هذه البلورات الصفراء أو البنية لا تذوب على الإطلاق في الماء ؛ عندما تتأكسد تمامًا ، فإنها تنبعث منها نفث من الدخان الأبيض بتكوين P 4 O 10.
3. يعد الفسفور الأحمر ومركباته أكثر التعديلات شيوعًا والأكثر استخدامًا لهذه المادة في الصناعة. كتلة حمراء فطيرة ، والتي ضغط دم مرتفعيمكن أن تنتقل إلى شكل بلورات بنفسجية ، غير نشطة كيميائياً. إنه بوليمر لا يذوب إلا في معادن معينة ولا شيء آخر. عند درجة حرارة 250 درجة مئوية ، يتصاعد ويتحول إلى تعديل أبيض. ليست سامة مثل الأشكال السابقة. ومع ذلك ، فإن التعرض الطويل الأمد للجسم سام. يتم استخدامه في وضع طلاء حارق على علب الثقاب. يفسر ذلك حقيقة أنه لا يمكن أن يشتعل تلقائيًا ، لكنه ينفجر (يشتعل) أثناء الدلالة والاحتكاك.
4. أسود. وفقًا للبيانات الخارجية ، فهو مشابه جدًا للجرافيت ، كما أنه دهني عند اللمس. إنها أشباه الموصلات التيار الكهربائي. بلورات داكنة ، لامعة ، غير قادرة على الذوبان في أي مذيبات على الإطلاق. من أجل اشتعال النيران ، هناك حاجة إلى درجات حرارة عالية للغاية وضوء أولي.

ومن المثير للاهتمام أيضًا الشكل الذي تم اكتشافه مؤخرًا من الفوسفور - المعدني. إنه موصل وله شبكة بلورية مكعبة.

الخواص الكيميائية

تعتمد الخصائص الكيميائية للفوسفور على شكله. كما ذكر أعلاه ، فإن التعديل الأكثر نشاطًا باللونين الأصفر والأبيض. بشكل عام ، يمكن للفوسفور أن يتفاعل مع:

• المعادن ، وتشكيل الفوسفات وتعمل كعامل مؤكسد ؛
• غير المعادن ، تعمل كعامل اختزال وتشكل مركبات متطايرة وغير متطايرة من مختلف الأنواع ؛
• عوامل مؤكسدة قوية ، تتحول إلى حمض الفوسفوريك ؛
• مع قلويات كاوية مركزة حسب نوع عدم التناسب ؛
• بالماء في درجات حرارة عالية جدًا ؛
• بالأكسجين لتكوين أكاسيد مختلفة.

تتشابه الخصائص الكيميائية للفوسفور مع خصائص النيتروجين. بعد كل شيء ، هو جزء من مجموعة pnictogen. ومع ذلك ، فإن النشاط أعلى بعدة مرات بسبب تنوع التعديلات المتآصلة.

التواجد في الطبيعة

كعنصر حيوي ، الفوسفور شائع جدًا. نسبته في قشرة الأرضهو 0.09٪. هذا مؤشر كبير إلى حد ما. أين توجد هذه الذرة في الطبيعة؟ هناك عدة أماكن رئيسية:

• الجزء الأخضر من النباتات وبذورها وثمارها ؛
• الأنسجة الحيوانية (العضلات والعظام ومينا الأسنان والعديد من المركبات العضوية المهمة) ؛
• قشرة الأرض؛
• التربة؛
• الصخور والمعادن
• مياه البحر.

في هذه الحالة ، يمكننا التحدث فقط عن النماذج المتصلة ، ولكن ليس عن مسألة بسيطة. بعد كل شيء ، إنه نشط للغاية ، وهذا لا يسمح له بالحرية. من بين المعادن ، أغنى بالفوسفور هي:

• إنجليزي؛
• فلورابابتيت.
• سفانبرغيت.
• الفوسفوريت وغيرها.

لا يمكن المبالغة في الأهمية البيولوجية لهذا العنصر. بعد كل شيء ، هو جزء من مركبات مثل:

• البروتينات.
• الفسفوليبيدات.
• البروتينات الفوسفورية.
• الانزيمات.

أي كل ما هو حيوي والذي من خلاله تم بناء الكائن الحي ككل. تقييم يوميلشخص بالغ متوسط ​​حوالي 2 جرام.

الفوسفور ومركباته

كعنصر نشط للغاية ، يشكل هذا العنصر العديد من المواد المختلفة. بعد كل شيء ، فإنه يشكل أيضًا الفوسفيدات ، ويعمل في حد ذاته كعامل مختزل. نتيجة لذلك ، من الصعب تسمية عنصر يكون خاملاً عند التفاعل معه. لذلك ، فإن صيغ مركبات الفوسفور متنوعة للغاية. هناك عدة فئات من المواد في تكوينها هو مشارك نشط.

1. المركبات الثنائية - أكاسيد ، فوسفات ، مركب هيدروجين متطاير ، كبريتيد ، نيتريد وغيرها. على سبيل المثال: P 2 O 5 و PCL 3 و P 2 S 3 و PH 3 وغيرها.
2. المواد المعقدة: الأملاح بأنواعها (متوسطة ، حمضية ، قاعدية ، مزدوجة ، معقدة) ، أحماض. مثال: H 3 RO 4 ، Na 3 PO 4 ، H 4 P 2 O 6 ، Ca (H 2 PO 4) 2 ، (NH 4) 2 HPO 4 وغيرها.
3. المركبات العضوية المحتوية على الأكسجين: البروتينات ، الفوسفوليبيد ، ATP ، DNA ، RNA وغيرها.

معظم أنواع المواد المعينة لها أهمية صناعية و الأهمية البيولوجية. يمكن استخدام الفوسفور ومركباته للأغراض الطبية وتصنيع الأدوات المنزلية العادية تمامًا.

صلات بالمعادن

المركبات الثنائية من الفوسفور مع المعادن وأقل كهربيًا غير الفلزات تسمى الفوسفيدات. هذه مواد شبيهة بالملح تكون غير مستقرة للغاية عند تعرضها لعوامل مختلفة. يسبب التحلل السريع (التحلل المائي) حتى الماء العادي.

بالإضافة إلى ذلك ، تحت تأثير الأحماض غير المركزة ، يحدث أيضًا تحلل المادة في المنتجات المقابلة. على سبيل المثال ، إذا تحدثنا عن التحلل المائي لفوسفيد الكالسيوم ، فإن المنتجات ستكون هيدروكسيد المعادن والفوسفين:

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

وتعريض الفوسفيد للتحلل تحت تأثير حمض معدني ، نحصل على الملح والفوسفين المقابل:

Ca 3 P 2 + 6HCL \ u003d 3CaCL 2 + 2PH 3

بشكل عام ، تكمن قيمة المركبات قيد الدراسة تحديدًا في حقيقة أنه نتيجة لتكوين مركب هيدروجين من الفوسفور ، سيتم النظر في خصائصه أدناه.

المواد المتطايرة على أساس الفوسفور

هناك نوعان رئيسيان:

• الفوسفور الأبيض
• الفوسفين.

لقد ذكرنا بالفعل أول واحد أعلاه واستشهدنا بالخصائص. قالوا إنه كان دخانًا أبيض كثيفًا شديد السمية ، ورائحته كريهة ومشتعلًا ذاتيًا عندما الظروف الطبيعية.

لكن ما هو الفوسفين؟ هذه هي المادة المتطايرة الأكثر شيوعًا والأكثر شهرة ، والتي تتضمن العنصر المعني. إنه ثنائي ، والمشارك الثاني هو الهيدروجين. صيغة مركب الهيدروجين من الفوسفور هي PH 3 ، الاسم هو الفوسفين.

يمكن وصف خصائص هذه المادة على النحو التالي.

1. غاز عديم اللون متطاير.
2. سام جدا.
3. لها رائحة السمك الفاسد.
4. لا يتفاعل مع الماء ويذوب فيه بشكل سيء للغاية. دعونا نذوب جيدًا في المادة العضوية.
5. في ظل الظروف العادية ، يكون نشطًا كيميائيًا جدًا.
6. تشتعل في الهواء.
7. يتشكل أثناء تحلل الفوسيدات المعدنية.

اسم آخر هو الفوسفات. قصص من العصور القديمة مرتبطة به. الأمر كله يتعلق بما يراه الناس أحيانًا ويشاهدونه الآن في المقابر والمستنقعات. كانت الأضواء الكروية أو الشبيهة بالشموع التي تظهر هنا وهناك ، وتعطي انطباعًا بالحركة ، تُعتبر نذير شؤم وكان المؤمنون بالخرافات خائفين جدًا منها. يمكن اعتبار سبب هذه الظاهرة ، حسب الآراء الحديثة لبعض العلماء ، هو الاحتراق التلقائي للفوسفين ، والذي يتكون بشكل طبيعي أثناء تحلل المخلفات العضوية ، النباتية والحيوانية على حد سواء. يخرج الغاز ويشتعل عند ملامسته للأكسجين الموجود في الهواء. قد يختلف لون وحجم اللهب. غالبًا ما تكون هذه الأضواء الساطعة المخضرة.

من الواضح أن جميع مركبات الفوسفور المتطايرة عبارة عن مواد سامة يسهل اكتشافها برائحة كريهة حادة. تساعد هذه العلامة على تجنب التسمم والعواقب غير السارة.

المركبات مع اللافلزات

إذا كان الفوسفور يتصرف كعامل مختزل ، فيجب أن نتحدث عن المركبات الثنائية مع اللافلزات. في أغلب الأحيان ، يكونون أكثر كهرسلبية. لذلك يمكننا التمييز بين عدة أنواع من المواد من هذا النوع:

• مركب من الفوسفور والكبريت - كبريتيد الفوسفور P 2 S 3 ؛
• كلوريد الفوسفور III ، V ؛
• أكاسيد و أنهيدريد.
• البروميد واليوديد وغيرها.

تتنوع كيمياء الفسفور ومركباته ، لذلك يصعب تحديد أهمها. إذا تحدثنا على وجه التحديد عن المواد التي تتكون من الفوسفور وغير الفلزات ، فإن الأكاسيد والكلوريدات ذات التركيبات المختلفة لها أهمية قصوى. يتم استخدامها في التوليفات الكيميائيةكعوامل نزح المياه ، ومحفزات ، وما إلى ذلك.

لذلك ، فإن أحد أقوى عوامل التجفيف هو الأعلى - P 2 O 5. إنه يجذب الماء بقوة لدرجة أنه عند الاتصال المباشر به ، يحدث تفاعل عنيف مصحوبًا بضوضاء قوية. المادة في حد ذاتها كتلة شبيهة بالثلج الأبيض ، من حيث حالة تجمعها ، فهي أقرب إلى كتلة غير متبلورة.

ومن المعروف أن الكيمياء العضويةبعدد المركبات يتجاوز بكثير غير العضوي. يفسر ذلك ظاهرة الأيزومرية وقدرة ذرات الكربون على تكوين سلاسل من الذرات ذات الهياكل المختلفة ، متقاربة مع بعضها البعض. بطبيعة الحال ، هناك ترتيب معين ، أي التصنيف ، تخضع له جميع الكيمياء العضوية. تختلف فئات الاتصال ، ومع ذلك ، فنحن مهتمون بفئة واحدة محددة مرتبطة مباشرة بالعنصر المعني. إنه مع الفوسفور. وتشمل هذه:

• الإنزيمات المساعدة - NADP و ATP و FMN و pyridoxal phosphate وغيرها ؛
• البروتينات.
• الأحماض النووية ، لأن بقايا حمض الفوسفوريك جزء من النيوكليوتيدات ؛
• الفسفوليبيدات والبروتينات الفوسفورية.
• الإنزيمات والمحفزات.

نوع الأيون الذي يشارك فيه الفوسفور في تكوين جزيء من هذه المركبات هو التالي - PO 4 3- ، أي أنه عبارة عن بقايا حمضية لحمض الفوسفوريك. إنه موجود في بعض البروتينات كذرة حرة أو أيون بسيط.

من أجل الأداء الطبيعي لكل كائن حي ، يعد هذا العنصر والمركبات العضوية التي يتكون منها أمرًا مهمًا وضروريًا للغاية. في الواقع ، بدون جزيئات البروتين ، من المستحيل بناء جزء هيكلي واحد من الجسم. والحمض النووي والحمض النووي الريبي هما الناقلان والمرسلان الرئيسيان معلومات وراثية. بشكل عام ، يجب أن تكون جميع الاتصالات موجودة دون فشل.

استخدام الفوسفور في الصناعة

يمكن وصف استخدام الفوسفور ومركباته في الصناعة بعدة نقاط.

1. تستخدم في صناعة الكبريت والمركبات المتفجرة والقنابل الحارقة وبعض أنواع الوقود والمزلقات.
2. كممتص للغاز ، وكذلك في صناعة المصابيح المتوهجة.
3. لحماية المعادن من التآكل.
4. في زراعةكسماد التربة.
5. كمنقي للمياه.
6. في التوليفات الكيميائية في إنتاج المواد المختلفة.

يتم تقليل الدور في الكائنات الحية إلى المشاركة في تكوين مينا الأسنان والعظام. المشاركة في تفاعلات ana- وتقويض ، وكذلك الحفاظ على التخزين المؤقت البيئة الداخليةالخلايا والسوائل البيولوجية. إنه الأساس في تخليق DNA و RNA و phospholipids.

صفحة 1

الثقل النوعي للفوسفور الأحمر 220 ؛ يذوب عند ضغط 43 ضغط جوي عند درجة حرارة 590 درجة مئوية.

يتفاعل الفسفور الأحمر بقوة مع الفلزات القلوية في الأمونيا السائلة لتكوين فوسيدات فلزية قلوية بدرجات متفاوتة من البلمرة ، اعتمادًا على نسبة الفوسفور والمعدن القلوي المأخوذ في التفاعل. تؤدي الإضافة اللاحقة لهاليدات الألكيل إلى خليط التفاعل إلى تكوين الفوسفينات أو البولي فوسفين المقابل ، ومتى عمل إضافيعلى نفس خليط التفاعل لعناصر المجموعة السادسة ، يتم تكوين مشتقات الفوسفور الخماسي التكافؤ.

يتم الحصول على الفسفور الأحمر عن طريق تسخين الأبيض عند 280 - 340 بدون هواء. إنه مسحوق. الفسفور الأحمر ، على عكس الفوسفور الأبيض ، ليس سامًا.

يتم الحصول على الفسفور الأحمر عن طريق تسخين الفسفور الأبيض لفترة طويلة عند 280 - 340 درجة مئوية بدون هواء. إنه مسحوق قرمزي غامق ، غير قابل للذوبان في الماء وثاني كبريتيد الكربون. الفسفور الأحمر أقل نشاطًا كيميائيًا من الفوسفور الأبيض. تشتعل فقط عند درجة حرارة حوالي 260 درجة مئوية.

يتم الحصول على الفوسفور الأحمر عن طريق تسخين الفسفور الأبيض دون الوصول إلى الأكسجين عند 280 - 340 درجة مئوية ، في الهواء ، يشتعل عند 240 درجة مئوية ، وهو غير قابل للذوبان في ثاني كبريتيد الكربون ، وهو أقل تفاعلاً من الفوسفور الأبيض.

يختلف الفسفور الأحمر عن الفوسفور الأبيض من نواحٍ عديدة. وهو أقل سمية من الفوسفور الأبيض ، ويتأكسد ببطء شديد في الهواء ، ولا يتوهج في الظلام ، ولا يذوب في ثاني كبريتيد الكربون. مع تسخين قوي ، يتصاعد الفسفور الأحمر ، وأبخرة ، عندما تتكاثف ، تعطي الفوسفور الأبيض.

الفوسفور الأحمر قادر على نفس الشيء تفاعلات كيميائية، مثل الفوسفور الأبيض ، ولكن التفاعلات مع الفوسفور الأحمر تستمر بشكل أبطأ بكثير من تفاعلات الفوسفور الأبيض.

الفسفور الأحمر له خصائص مختلفة عن الفسفور الأبيض ونشاطه الكيميائي أقل بكثير ، لذلك لا يشتعل تلقائيًا في الهواء. لا يذوب الفسفور الأحمر في ثاني كبريتيد الكربون والأثير.

يتم الحصول على الفسفور الأحمر من الأبيض عن طريق التسخين المطول بدون هواء عند 280 - 300 درجة مئوية. قم بتخزينه في وعاء مغلق بإحكام.

لا يتأكسد الفسفور الأحمر عمليًا في الهواء ولا يشتعل إلا عند درجات حرارة أعلى من 250 درجة مئوية.

PHOSPHORUS، P (lat. Phosphorus * a. phosphorus؛ n. Phosphor؛ f. phosphore؛ and. fosforo) ، - عنصر كيميائي للمجموعة V النظام الدوريمنديليف ، العدد الذري 15 ، الكتلة الذرية 30.97376. يتم تمثيل الفوسفور الطبيعي بنظير واحد مستقر 31 P. ومن المعروف أن ستة نظائر مشعة اصطناعية للفوسفور بأرقام كتلتها 28-30 و32-34.

قد تكون طريقة الحصول على الفوسفور معروفة للكيميائيين العرب في وقت مبكر من القرن الثاني عشر ، ولكن التاريخ المقبول عمومًا لاكتشاف الفوسفور هو 1669 ، عندما تلقى H. Brand () مادة تضيء في الظلام ، تسمى "الباردة نار". وجود الفوسفور عنصر كيميائيثبت في أوائل السبعينيات. القرن ال 18 الكيميائي الفرنسي أ. لافوازييه.

التعديلات والخصائص

يوجد الفسفور العنصري في شكل العديد من التعديلات المتآصلة - الأبيض والأحمر والأسود. الفسفور الأبيض مادة شمعية شفافة ذات رائحة مميزة تتكون من تكاثف بخار الفوسفور. في وجود الشوائب - آثار الفسفور الأحمر ، والزرنيخ ، والحديد ، وما إلى ذلك - يكون لونه أصفر ، لذلك يسمى الفسفور الأبيض التجاري باللون الأصفر. يوجد تعديلين للفوسفور الأبيض a-P يحتوي على شعرية مكعبة من أقرب عبوة a = 0.185 نانومتر ؛ الكثافة 1828 كجم / م 3 ؛ نقطة الانصهار 44.2 درجة مئوية ، نقطة الغليان 277 درجة مئوية ؛ الموصلية الحرارية 0.56 واط / (مك) ؛ السعة الحرارية المولية 23.82 جول / (مول كلفن) ؛ معامل درجة حرارة التمدد الخطي 125.10 -6 K -1 ؛ في الخواص الكهربائية ، الفوسفور الأبيض قريب من المواد العازلة. عند درجة حرارة 77.8 درجة مئوية وضغط 0.1 ميجا باسكال ، يتحول a-P إلى b-P (شعرية معينية ، كثافة 1880 كجم / م 3). يؤدي تسخين الفسفور الأبيض في حالة عدم وجود هواء عند درجة حرارة 250-300 درجة مئوية لعدة ساعات إلى تكوين تعديل باللون الأحمر. الفسفور الأحمر التجاري العادي غير متبلور عملياً ، ومع ذلك ، مع التسخين لفترات طويلة ، يمكن أن يتحول إلى أحد الأشكال البلورية (ثلاثي الميل ، مكعب) بكثافة 2000 إلى 2400 كجم / م 3 ونقطة انصهار 585-610 درجة مئوية. أثناء التسامي (التسامي t 431 درجة مئوية) ، يتحول الفوسفور الأحمر إلى غاز ، وعند التبريد يتكون الفسفور الأبيض بشكل أساسي. عند تسخين الفسفور الأبيض إلى 200-220 درجة مئوية تحت ضغط 1.2-1.7 جيجا باسكال ، يتكون الفسفور الأسود. يمكن إجراء هذا النوع من التحويل باستخدام ضغط عادي(عند درجة حرارة 370 درجة مئوية) ، باستخدام كمحفز ، بالإضافة إلى كمية صغيرة من الفوسفور الأسود للبذر. الفسفور الأسود مادة بلورية ذات شعرية معينية (أ = 0.331 ، ب = 0.438 و ج = 1.05 نانومتر) ، كثافة 2690 كجم / م 3 ، نقطة انصهار 1000 درجة مئوية ؛ يشبه الجرافيت في المظهر ؛ شبه موصل ، مغناطيسي. عند التسخين إلى درجة حرارة من 560-580 درجة مئوية ويمر ضغط البخار المشبع إلى الفوسفور الأحمر.

الفسفور الكيميائي

يتم دمج ذرات الفوسفور في جزيئات بوليمر ثنائية الذرة (P 2) ورباعية الذرات (P 4). أكثر الجزيئات استقرارًا في ظل الظروف العادية هي الجزيئات التي تحتوي على سلاسل طويلة من رباعي السطوح P4 المترابط. في المركبات ، الفوسفور له حالة أكسدة +5 ، +3 ، -3. مثل النيتروجين في المركبات الكيميائية ، فإنه يشكل أساسًا رابطة تساهمية. الفوسفور عنصر تفاعلي. يكون تعديله الأبيض أكثر نشاطًا ، حيث يشتعل تلقائيًا عند درجة حرارة حوالي 40 درجة مئوية ، وبالتالي يتم تخزينه تحت طبقة من الماء. يشتعل الفسفور الأحمر عند الاصطدام أو الاحتكاك. الفوسفور الأسود غير نشط ولا يشتعل عند الاشتعال. عادة ما يكون أكسدة الفسفور مصحوبًا بتوهج كيميائي. أثناء احتراق الفوسفور بكمية زائدة من الأكسجين ، يتكون P 2 O 5 ، مع نقص ، بشكل رئيسي P 2 O 3. الفوسفور يتكون من الأحماض: ortho- (H 3 PO 4) ، polyphosphoric (H n + 2 PO 3n + 1) ، الفوسفور (H 3 PO 3) ، الفوسفور (H 4 P 2 O 6) ، الفوسفور (H 3 PO 2) ، وكذلك فوق الحموضة: فوق الفوسفوريك (H 4 P 2 O 8) و monoperphosphoric (H 3 PO 5).

يتفاعل الفوسفور مباشرة مع جميع الهالوجينات ، ويطلق كميات كبيرة من الحرارة. من المعروف أن كبريتيدات الفوسفور ونتريد. عند درجة حرارة 2000 درجة مئوية ، يتفاعل الفوسفور مع الكربون لتكوين كربيد (PC 3) ؛ عندما يتم تسخين الفوسفور بالمعادن - الفوسفات. الفسفور الأبيض ومركباته شديدة السمية ، MPC 0.03 مجم / م 3.

الفوسفور في الطبيعة

متوسط ​​محتوى الفسفور في القشرة الأرضية (كلارك) هو 9.3.10 -2٪ ، في الصخور فوق السطحية 1.7. 10 -2٪ ، قاعدي - 1.4.10 -2٪ ، حمضي - 7.10 -2٪ ، رسوبي - 7.7.10 -2٪. يشارك الفوسفور في عمليات الصخور المنصهرة ويهاجر بقوة في المحيط الحيوي. ترتبط كلتا العمليتين بتراكماتها الكبيرة ، والتي تشكل رواسب صناعية من الأباتيت - Ca 5 (PO 4) 3 (F ، Cl) والفوسفوريت - غير متبلور Ca 5 (PO 4) 3 (OH ، CO 3) مع شوائب مختلفة. الفوسفور عنصر حيوي مهم للغاية يتراكم بواسطة العديد من الكائنات الحية. ترتبط عمليات تركيز الفوسفور في قشرة الأرض مع الهجرة الحيوية. من المعروف أن أكثر من 180 نوعًا من المعادن التي تحتوي على الفوسفور.

الحصول والاستخدام

على المستوى الصناعي ، يتم استخلاص الفوسفور من الفوسفات الطبيعي عن طريق الاختزال الكهروحراري بفحم الكوك عند درجات حرارة 1400-1600 درجة مئوية في وجود السيليكا (رمل الكوارتز) ؛ يتم إرسال الفسفور الغازي بعد تنظيفه من الأتربة إلى وحدات التكثيف ، حيث يتم جمع الفوسفور الأبيض السائل تحت طبقة من الماء. تتم معالجة الجزء الأكبر من الفوسفور المنتج إلى حمض الفوسفوريك والأسمدة الفوسفاتية والأملاح التقنية التي يتم الحصول عليها على أساسها. تستخدم أملاح أحماض الفوسفوريك على نطاق واسع - الفوسفات ، بدرجة أقل إلى حد ما - الفوسفات والهيبوفوسفيت. يستخدم الفسفور الأبيض في صناعة المقذوفات الحارقة والدخان ؛ الأحمر - في إنتاج المباريات.

يُعرف الفوسفور في العديد من التعديلات المتآصلة: الأبيض والأحمر والبنفسجي والأسود. في الممارسة المختبرية ، يجب على المرء أن يجتمع مع تعديلات بيضاء وحمراء.

الفوسفور الأبيض مادة صلبة. في الظروف العادية ، تكون صفراء وناعمة وتشبه في مظهرها الشمع. يتأكسد بسهولة وقابل للاشتعال. الفسفور الأبيض سام - يترك حروقاً مؤلمة على الجلد. يُطرح الفسفور الأبيض للبيع على شكل أعواد ذات أطوال مختلفة بقطر 0.5-2 سم.

يتأكسد الفسفور الأبيض بسهولة ، وبالتالي يتم تخزينه تحت الماء في أوعية زجاجية داكنة محكمة الإغلاق في غرف ضعيفة الإضاءة وليست شديدة البرودة (لتجنب تكسير البرطمانات بسبب الماء المتجمد). كمية الأكسجين الموجودة في الماء والفوسفور المؤكسد صغيرة جدًا ؛ إنه 7-14 ملغلكل لتر من الماء.

تحت تأثير الضوء ، يتحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر.

مع الأكسدة البطيئة ، يُلاحظ توهج الفوسفور الأبيض ، ومع الأكسدة القوية ، يشتعل.

يؤخذ الفسفور الأبيض بملاقط أو ملقط معدني ؛ لا يجب أن تلمسه بأي حال من الأحوال.

في حالة الحرق بالفوسفور الأبيض ، يتم غسل المنطقة المحروقة بمحلول AgNO 3 (1: 1) أو KMnO 4 (1:10) ويتم وضع ضمادة مبللة منقوعة في نفس المحاليل أو محلول 5٪ من كبريتات النحاس ، ثم يتم غسل الجرح بالماء وبعد تنعيم البشرة ، ضع ضمادة الفازلين مع ميثيل البنفسجي. للحروق الشديدة ، استشر الطبيب.

تعمل محاليل نترات الفضة وبرمنجنات البوتاسيوم وكبريتات النحاس على أكسدة الفوسفور الأبيض وبالتالي توقف تأثيره الضار.

في حالة التسمم بالفوسفور الأبيض ، تناول ملعقة صغيرة من محلول كبريتات النحاس بنسبة 2٪ عن طريق الفم حتى يحدث القيء. ثم ، باستخدام اختبار ميتشرليش ، بناءً على اللمعان ، يتم تحديد وجود الفوسفور. لهذا ، يضاف الماء المحمض بحمض الكبريتيك إلى قيء الشخص المصاب بالتسمم ويقطر في الظلام ؛ في محتوى الفوسفور ، لوحظ توهج الأبخرة. يتم استخدام قارورة Wurtz كجهاز ، إلى الأنبوب الجانبي الذي يتم توصيل مكثف Liebig منه ، حيث تدخل المنتجات المقطرة إلى جهاز الاستقبال. إذا تم توجيه بخار الفوسفور إلى محلول من نترات الفضة ، فإن ترسبات سوداء من الفضة المعدنية تتشكل وفقًا للمعادلة الواردة في تجربة اختزال أملاح الفضة بالفوسفور الأبيض.

بالفعل 0.1 جيالفسفور الأبيض جرعة قاتلة للبالغين.

يُقطع الفسفور الأبيض بسكين أو مقص في ملاط ​​خزفي تحت الماء. عند استخدام الماء في درجة حرارة الغرفة ، يتفتت الفوسفور. لذلك من الأفضل استخدامها ماء دافئ، ولكن ليس أعلى من 25-30 درجة. بعد قطع الفسفور في ماء دافئ ، ينقل إلى ماء بارد أو يبرد بواسطة طائرة ماء بارد.

الفسفور الأبيض مادة شديدة الاشتعال. تشتعل عند درجة حرارة 36-60 درجة ، اعتمادًا على تركيز الأكسجين في الهواء. لذلك ، عند إجراء التجارب ، من أجل تجنب وقوع حادث ، من الضروري مراعاة كل ذرة منها.

يتم تجفيف الفسفور الأبيض عن طريق وضع الأسبستوس الرقيق أو ورق الترشيح عليه سريعًا ، لتجنب الاحتكاك أو الضغط.

عندما يشتعل الفوسفور ، ينطفئ بالرمل أو بمنشفة مبللة أو بالماء. إذا كان الفوسفور المحترق على قطعة من الورق (أو الأسبستوس) ، فلا يجب لمس هذه الورقة ، حيث يمكن بسهولة انسكاب الفوسفور المحترق.

يذوب الفسفور الأبيض عند 44 درجة ، ويغلي عند 281 درجة. يذوب الفسفور الأبيض بالماء ، لأنه عند ملامسته للهواء يشتعل الفوسفور المنصهر. عن طريق الاندماج والتبريد اللاحق ، يمكن استعادة الفوسفور الأبيض بسهولة من النفايات. للقيام بذلك ، يتم تسخين نفايات الفسفور الأبيض من تجارب مختلفة ، والتي تم جمعها في بوتقة من الخزف بالماء ، في حمام مائي. إذا كان تكوين القشرة ملحوظًا على سطح الفوسفور المصهور ، تتم إضافة القليل من HNO 3 أو خليط الكروم. تتأكسد القشرة ، وتندمج الحبيبات الصغيرة في كتلة مشتركة ، وبعد التبريد بنفث من الماء البارد ، يتم الحصول على قطعة واحدة من الفوسفور الأبيض.

لا ينبغي تحت أي ظرف من الظروف إلقاء بقايا الفوسفور في الحوض ، حيث يمكن أن يتسبب التراكم في انحناءات كوع المجاري في حروق لعمال الصيانة.

خبرة. ذوبان الفسفور الأبيض المنصهر والتبريد الفائق.يتم وضع قطعة من الفوسفور الأبيض بحجم حبة البازلاء في أنبوب اختبار بالماء. يتم وضع أنبوب الاختبار في دورق مملوء بالماء تقريبًا إلى الأعلى ويتم تثبيته في وضع رأسي في مشبك ثلاثي القوائم. يتم تسخين الزجاج قليلاً وباستخدام مقياس حرارة لتحديد درجة حرارة الماء في أنبوب الاختبار الذي يذوب فيه الفوسفور. بعد نهاية الذوبان ، يتم نقل أنبوب الاختبار إلى دورق به ماء باردومراقبة تصلب الفوسفور. إذا كان الأنبوب ثابتًا ، فعند درجة حرارة أقل من 44 درجة (حتى 30 درجة) يظل الفسفور الأبيض في حالة سائلة.

الحالة السائلة للفوسفور الأبيض ، الذي يتم تبريده تحت درجة انصهاره ، هي حالة من التبريد الفائق.

بعد انتهاء التجربة ، من أجل استخلاص الفوسفور بسهولة أكبر ، يتم صهره مرة أخرى ويتم غمر أنبوب الاختبار مع الفتحة في وضع مائل في وعاء به ماء بارد.

خبرة. إرفاق قطعة من الفسفور الأبيض بطرف السلك.لإذابة وترسيخ الفسفور الأبيض ، يتم استخدام بوتقة صغيرة من الخزف تحتوي على الفوسفور والماء ؛ يوضع في كوب من الماء الدافئ ثم البارد. يتم أخذ السلك لهذا الغرض من الحديد أو النحاس بطول 25-30 سموقطرها 0.1-0.3 سم. عندما ينغمس السلك في ترسيخ الفوسفور ، فإنه يلتصق به بسهولة. في حالة عدم وجود بوتقة ، يتم استخدام أنبوب اختبار. ومع ذلك ، نظرًا لأن سطح أنبوب الاختبار غير متساوٍ بشكل كافٍ ، فمن الضروري أحيانًا كسره لاستخراج الفوسفور. لإزالة الفسفور الأبيض من السلك ، يتم غمره في كوب من الماء الدافئ.

خبرة. تحديد الثقل النوعي للفوسفور.عند 10 درجة ، تبلغ الثقل النوعي للفوسفور 1.83. تتيح لنا التجربة التأكد من أن الفسفور الأبيض أثقل من الماء وأخف من تركيز H 2 SO 4.

عندما يتم إدخال قطعة صغيرة من الفوسفور الأبيض في أنبوب اختبار مع الماء وتركيزه H 2 SO 4 (الوزن النوعي 1.84) ، يلاحظ أن الفسفور يغرق في الماء ، لكنه يطفو على سطح الحمض ، ويذوب بسبب الحرارة يتم إطلاقه عندما يتم إذابة H 2 SO المركزة 4 في الماء.

لصب H 2 SO 4 المركز في أنبوب اختبار بالماء ، استخدم قمعًا برقبة طويلة وضيقة ، تصل إلى نهاية أنبوب الاختبار. صب الحمض وإزالة القمع من أنبوب الاختبار بعناية حتى لا تتسبب في اختلاط السوائل.

في نهاية التجربة ، يتم تقليب محتويات أنبوب الاختبار بقضيب زجاجي وتبريده من الخارج بتيار من الماء البارد حتى يتصلب الفوسفور بحيث يمكن إزالته من أنبوب الاختبار.

عند استخدام الفسفور الأحمر ، يُلاحظ أنه يغوص ليس فقط في الماء ، ولكن أيضًا في تركيز H 2 SO 4 ، نظرًا لأن جاذبيته النوعية (2.35) أكبر من الثقل النوعي لكل من الماء وحمض الكبريتيك المركز.

الفسفور الأبيض ، توهج

بسبب الأكسدة البطيئة التي تحدث حتى في درجات الحرارة العادية ، يتوهج الفسفور الأبيض في الظلام (ومن هنا جاء اسم "مضيئة"). حول قطعة من الفوسفور في الظلام ، تظهر سحابة مضيئة مخضرة ، والتي عندما يهتز الفوسفور ، يتم ضبطها في حركة تشبه الموجة.

يفسر الفسفور (تألق الفوسفور) بالأكسدة البطيئة لبخار الفوسفور بواسطة الأكسجين في الهواء إلى الفوسفور والفوسفور أنهيدريد مع إطلاق الضوء ، ولكن دون إطلاق الحرارة. في هذه الحالة ، يتم إطلاق الأوزون ، ويتأين الهواء المحيط (انظر التجربة التي تظهر الاحتراق البطيء للفوسفور الأبيض).

يعتمد الفسفور على درجة الحرارة وتركيز الأكسجين. عند درجة حرارة 10 درجة مئوية والضغط الطبيعي ، يستمر الفسفور بشكل ضعيف ، وفي حالة عدم وجود الهواء فإنه لا يحدث على الإطلاق.

المواد التي تتفاعل مع الأوزون (H 2 S ، SO 2 ، Cl 2 ، NH 3 ، C 2 H 4 ، زيت التربنتين) تضعف أو توقف الفسفرة تمامًا.

يسمى تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ضوئية بـ "اللمعان الكيميائي".

خبرة. مراقبة وهج الفوسفور الأبيض.إذا لاحظت في الظلام قطعة من الفوسفور الأبيض في كوب ولم تكن مغطاة بالكامل بالماء ، فإن توهجًا مخضرًا يكون ملحوظًا. في هذه الحالة ، يتأكسد الفسفور الرطب ببطء ، لكنه لا يشتعل ، لأن درجة حرارة الماء أقل من نقطة وميض الفوسفور الأبيض.

يمكن ملاحظة توهج الفسفور الأبيض بعد تعرض قطعة من الفسفور الأبيض للهواء لفترة قصيرة. إذا قمت بوضع بضع قطع من الفوسفور الأبيض في دورق على صوف زجاجي وملأت القارورة بثاني أكسيد الكربون ، وقم بخفض نهاية أنبوب المخرج إلى أسفل القارورة تحت الصوف الزجاجي ، ثم قم بتسخين القارورة قليلاً عن طريق غمسها في وعاء به ماء دافئ ، ثم في الظلام ، يمكنك ملاحظة تكوين لهب بارد مخضر شاحب (يمكنك وضع يدك فيه بأمان).

يتم تفسير تكوين اللهب البارد من خلال حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون الذي يترك القارورة يحبس بخار الفوسفور ، والذي يبدأ في التأكسد عندما يتلامس مع الهواء عند فتح القارورة. في القارورة ، لا يشتعل الفوسفور الأبيض ، لأنه في جو من ثاني أكسيد الكربون. في نهاية التجربة ، تمتلئ القارورة بالماء.

في وصف تجربة إنتاج الفسفور الأبيض في جو من الهيدروجين أو ثاني أكسيد الكربون ، سبق أن ذكرنا أن إجراء هذه التجارب في الظلام يجعل من الممكن ملاحظة وهج الفوسفور الأبيض.

إذا قمت بعمل نقش بطباشير الفوسفور على الحائط أو ورقة من الورق المقوى أو الورق ، فبفضل الفسفور ، يظل النقش مرئيًا لفترة طويلة في الظلام.

لا يمكن عمل مثل هذا النقش على السبورة ، لأنه بعد ذلك لا يلتصق الطباشير العادي به ويجب غسل اللوح بالبنزين أو بمذيب استيارين آخر.

يتم الحصول على طباشير الفوسفور عن طريق إذابة الفوسفور الأبيض السائل في الإستيارين المنصهر أو البارافين. للقيام بذلك ، يتم إضافة جزأين تقريبًا بالوزن من الإستيارين (قطع الشمعة) أو البارافين إلى أنبوب اختبار إلى جزء وزن واحد من الفوسفور الأبيض الجاف ، ويتم تغطية أنبوب الاختبار بقطعة قطن لمنع دخول الأكسجين ، ويتم تسخينه باستمرار تهتز. بعد نهاية الذوبان ، يتم تبريد أنبوب الاختبار بنفث من الماء البارد ، ثم يتم كسر أنبوب الاختبار وإزالة الكتلة الصلبة.

يتم تخزين طباشير الفوسفور تحت الماء. عند استخدام قطعة من هذا الطباشير ملفوفة في ورق مبلل.

يمكن أيضًا الحصول على طباشير الفوسفور عن طريق إضافة قطع صغيرة من الفسفور الأبيض المجفف إلى البارافين (الإستيارين) المذاب في كوب من الخزف. إذا اشتعل البارافين عند إضافة الفوسفور ، يتم إخماده بتغطية الكوب بقطعة من الورق المقوى أو الأسبستوس.

بعد بعض التبريد ، يُسكب محلول الفوسفور الموجود في البارافين في أنابيب اختبار جافة ونظيفة ويتم تبريده بتيار من الماء البارد حتى يتصلب في كتلة صلبة.

بعد ذلك ، يتم كسر أنابيب الاختبار ، وإزالة الطباشير وتخزينها تحت الماء.

ذوبان الفسفور الأبيض

في الماء ، يكون الفسفور الأبيض قليل الذوبان ، وقابل للذوبان بشكل طفيف في الكحول ، والأثير ، والبنزين ، والزيلين ، ويوديد الميثيل ، والجلسرين ؛ يذوب جيدًا في ثاني كبريتيد الكربون ، كلوريد الكبريت ، الفوسفور ثلاثي كلوريد وثلاثي البروميد ، رابع كلوريد الكربون.

خبرة. ذوبان الفسفور الأبيض في ثاني كبريتيد الكربون.ثاني كبريتيد الكربون سائل سام عديم اللون ، شديد التقلب ، سريع الاشتعال. لذلك عند العمل بها تجنب استنشاق أبخرتها وقم بإيقاف تشغيل جميع مواقد الغاز.

يتم إذابة ثلاث أو أربع قطع من الفوسفور الأبيض بحجم حبة البازلاء مع اهتزاز خفيف في كوب من 10-15 ملثاني كبريتيد الكربون.

إذا تم ترطيب ورقة صغيرة من ورق الترشيح بهذا المحلول وتم وضعها في الهواء ، يشتعل الورق بعد فترة. وذلك لأن ثاني كبريتيد الكربون يتبخر بسرعة ، ويتأكسد الفسفور الأبيض المنقسم بدقة المتبقي على الورق بسرعة في درجات الحرارة العادية ويشتعل بسبب الحرارة المنبعثة أثناء الأكسدة. (من المعروف أن درجة حرارة الاشتعال للمواد المختلفة تعتمد على درجة طحنها). يحدث أن الورق لا يشتعل ، بل يشتعل فقط. يتم الاحتفاظ بالورق المبلل بمحلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون في الهواء باستخدام ملقط معدني.

يتم إجراء التجربة بعناية حتى لا تسقط قطرات من محلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون على الأرض أو على الطاولة أو على الملابس أو على اليدين.

إذا كان المحلول في متناول اليد ، يتم غسله سريعًا بالماء والصابون ، ثم بمحلول KMnO 4 (لأكسدة جزيئات الفسفور الأبيض التي سقطت على اليدين).

لا يتم تخزين محلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون المتبقي بعد التجارب في المختبر ، لأنه يمكن أن يشتعل بسهولة.

تحول الفسفور الأبيض إلى اللون الأحمر

يتحول الفسفور الأبيض إلى اللون الأحمر حسب المعادلة:

P (أبيض) = P (أحمر) + 4 سعر حراري.

تركيب لإنتاج الفسفور الأبيض من الأحمر: أنبوب اختبار - مفاعل 1 ، أنبوب 2 ، يدخل من خلاله ثاني أكسيد الكربون إلى مفاعل أنبوب الاختبار ، أنبوب مخرج الغاز 3 ، والذي من خلاله تخرج أبخرة الفوسفور الأبيض ، مع ثاني أكسيد الكربون ، الاختبار أنبوب ويتم تبريده بالماء

يتم تسريع عملية تحويل الفسفور الأبيض إلى اللون الأحمر بشكل كبير عن طريق التسخين وتحت تأثير الضوء ووجود آثار من اليود (1 جياليود عند 400 جيالفوسفور الأبيض). يشكل اليود ، الذي يتحد مع الفوسفور ، يوديد الفوسفور ، حيث يذوب الفسفور الأبيض ويتحول بسرعة إلى اللون الأحمر مع إطلاق الحرارة.

يتم الحصول على الفسفور الأحمر عن طريق التسخين المطول للفوسفور الأبيض في وعاء مغلق في وجود آثار من اليود تصل إلى 280-340 درجة مئوية.

مع التخزين طويل الأمد للفوسفور الأبيض في الضوء ، يتحول تدريجياً إلى اللون الأحمر.

خبرة. الحصول على كمية قليلة من الفسفور الأحمر من الأبيض.في أنبوب زجاجي بطول 10-12 ، مغلق من طرف واحد سموقطرها 0.6-0.8 سمأدخلوا قطعة من الفسفور الأبيض بحجم حبة القمح وبلورة صغيرة جدًا من اليود. يتم إغلاق الأنبوب وتعليقه في حمام هوائي فوق صينية من الرمل ، ثم يتم تسخينه إلى 280-340 درجة ويلاحظ تحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر.

يمكن أيضًا ملاحظة التحول الجزئي للفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر عن طريق تسخين أنبوب اختبار قليلاً بقطعة صغيرة من الفوسفور الأبيض وبلورة صغيرة جدًا من اليود. قبل بدء التسخين ، يتم إغلاق أنبوب الاختبار بمسحة من الزجاج (الأسبستوس أو الصوف العادي) وتوضع صينية بها رمل أسفل أنبوب الاختبار. يتم تسخين الأنبوب لمدة 10-15 دقيقة (دون إحضار الفسفور ليغلي) ويلاحظ تحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر.

يمكن إزالة الفوسفور الأبيض المتبقي في أنبوب الاختبار عن طريق التسخين بمحلول قلوي مركّز أو بالحرق.

يمكن أيضًا ملاحظة تحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر عن طريق تسخين قطعة صغيرة من الفوسفور في أنبوب اختبار في جو من ثاني أكسيد الكربون إلى درجة حرارة أقل من الغليان.

احتراق الفسفور الأبيض

عندما يحترق الفسفور الأبيض ، يتشكل أنهيدريد الفوسفوريك:

P 4 + 5O 2 \ u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358.4 سعر حراري.

يمكنك ملاحظة احتراق الفوسفور في الهواء (بطيء وسريع) وتحت الماء.

خبرة. الاحتراق البطيء للفسفور الأبيض وتكوين الهواء.لم توصف هذه التجربة بأنها طريقة للحصول على النيتروجين ، لأنها لا تربط الأكسجين الموجود في الهواء بشكل كامل.

تحدث الأكسدة البطيئة للفوسفور الأبيض بواسطة الأكسجين الجوي على مرحلتين ؛ في المرحلة الأولى ، يتكون أنهيدريد الفوسفور والأوزون وفقًا للمعادلات:

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

في المرحلة الثانية ، يتأكسد أنهيدريد الفوسفور إلى أنهيدريد الفوسفوريك.

يترافق التأكسد البطيء للفوسفور الأبيض مع التأين والتأين للهواء المحيط.

يجب أن تستمر التجربة التي تُظهر الاحتراق البطيء للفوسفور الأبيض ثلاث ساعات على الأقل. يظهر الجهاز المطلوب للتجربة في الشكل.

في أسطوانة ممتدة عند الفتحة ، مملوءة بالماء تقريبًا ، أنبوب متدرج بنهاية مغلقة ، يحتوي على حوالي 10 ملماء. طول الأنبوب 70 سم، قطرها 1.5-2 سم. بعد إنزال الأنبوب المتدرج ، أخرج الإصبع من فتحة الأنبوب ، وجلب الماء في الأنبوب والأسطوانة إلى نفس المستوى ، ولاحظ حجم الهواء الموجود في الأنبوب. بدون رفع الأنبوب فوق مستوى الماء في الأسطوانة (حتى لا يسمح بدخول هواء إضافي) ، يتم إدخال قطعة من الفوسفور الأبيض مثبتة في نهاية السلك في الفضاء الجوي للأنبوب.

بعد ثلاث إلى أربع ساعات ، أو حتى بعد يومين أو ثلاثة أيام ، يلاحظ ارتفاع في الماء في الأنبوب.

في نهاية التجربة ، يتم إزالة السلك الذي يحتوي على الفوسفور من الأنبوب (بدون رفع الأنبوب فوق مستوى الماء في الأسطوانة) ، ويتم إحضار الماء في الأنبوب والأسطوانة إلى نفس المستوى ، وحجم الهواء المتبقي بعد الأكسدة البطيئة للفوسفور الأبيض.

تظهر التجربة أنه نتيجة ارتباط الأكسجين بالفوسفور ، انخفض حجم الهواء بمقدار الخمس ، وهو ما يتوافق مع محتوى الأكسجين في الهواء.

خبرة. الاحتراق السريع للفسفور الأبيض.نظرًا لحقيقة أنه يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة أثناء تفاعل مزيج الفوسفور مع الأكسجين ، فإن الفوسفور الأبيض يشتعل تلقائيًا في الهواء ويحترق بلهب أبيض مصفر لامع ، مكونًا الفوسفور أنهيدريد - صلب مادة بيضاء، الذي يتحد بقوة مع الماء.

سبق أن ذكرنا سابقًا أن الفسفور الأبيض يشتعل عند 36-60 درجة. لمراقبة الاشتعال الذاتي والاحتراق ، توضع قطعة من الفسفور الأبيض على لوح من الأسبستوس وتُغطى بجرس زجاجي أو قمع كبير يوضع على عنقها أنبوب اختبار.

يمكن بسهولة إشعال النار في الفوسفور بقضيب زجاجي يسخن في الماء الساخن.

خبرة. مقارنة بين درجات حرارة الاشتعال للفوسفور الأبيض والأحمر.في أحد طرفي لوح نحاسي (طوله 25 سمالعرض 2.5 سموسمك 1 مم) نضع قطعة صغيرة من الفسفور الأبيض المجفف ، نسكب كومة صغيرة من الفوسفور الأحمر على الطرف الآخر. يتم وضع اللوحة على حامل ثلاثي وفي نفس الوقت يتم إحضار مواقد الغاز التي تحترق بشكل متساوٍ تقريبًا إلى طرفي اللوحة.

يشتعل الفسفور الأبيض على الفور ، ولا يشتعل الفسفور الأحمر إلا عندما تصل درجة حرارته إلى 240 درجة مئوية تقريبًا.

خبرة. اشتعال الفسفور الأبيض تحت الماء.يتم غمس أنبوب اختبار به ماء يحتوي على عدة قطع صغيرة من الفوسفور الأبيض في كوب من الماء الساخن. عندما يتم تسخين الماء في أنبوب الاختبار إلى 30-50 درجة مئوية ، يتم تمرير تيار من الأكسجين إليه من خلال الأنبوب. يشتعل الفوسفور ويحترق وينتشر الشرر اللامع.

إذا تم إجراء التجربة في الدورق نفسه (بدون أنبوب اختبار) ، يتم وضع الدورق على حامل ثلاثي القوائم مركب على صينية من الرمل.

الحد من أملاح الفضة والنحاس مع الفوسفور الأبيض

خبرة.عند إدخال قطعة من الفوسفور الأبيض في أنبوب اختبار بمحلول من نترات الفضة ، لوحظ ترسب من الفضة المعدنية (الفوسفور الأبيض عامل اختزال نشط):

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

إذا تم إدخال الفوسفور الأبيض في أنبوب اختبار بمحلول من كبريتات النحاس ، فإن رواسب النحاس المعدني:

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

عندما تجد خطأ في الصفحة ، حدده واضغط على Ctrl + Enter

الحصول على الفسفور الأبيض

عند إجراء التجارب ، يجب مراعاة أن الفسفور الأبيض وأبخرة سامة ؛ عند ملامسته للجلد ، فإنه يترك جروح شفاء مؤلمة وطويلة الأمد ( انظر لوائح الفسفور الأبيض).

خبرة. الحصول على الفوسفور نتيجة تفاعل أورثو فوسفات الكالسيوم والفحم وثاني أكسيد السيليكون.

يستمر التفاعل وفقًا للمعادلة:

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

تتيح هذه التجربة الحصول على الفوسفور الأبيض والأحمر ومراقبة لهب بارد.

حجرة التفاعل عبارة عن دورق زجاجي مقاوم للصهر بسعة 2 لمع اثنين من الأنابيب. قطر القارورة 150 مميبلغ طول الأنابيب حوالي 50 ممالقطر الداخلي 40 مم.

عند تجميع الجهاز ، يتم تثبيت القارورة ، كما هو موضح في الشكل ، على حلقة ثلاثية القوائم ملفوفة بالأسبستوس ومثبتة في الجزء العلوي في مشبك ثلاثي القوائم. يتم إغلاق كلا الأنبوبين بسدادات مطاطية ، يوجد في منتصفها فتحة واحدة للأقطاب الكربونية وعلى الجانب فتحة واحدة لمدخل ومخرج الغاز. القطب السفلي بقطر حوالي 12 ممأدخل بحيث لا تصل نهايته إلى منتصف القارورة. في نهاية الإلكترود الذي يتم إدخاله في القارورة ، يتم تثبيت غلاف حديدي صغير ، والذي يجب أن يكون بمثابة دعم لبوتقة خزفية بفتحة في الأسفل. يجب أن تحتوي أداة التوصيل المستخدمة على سن لولبي ومسمار نحاسي ؛ قطر اقتران تقريبا .9 مم. الغلاف مشدود بحيث يكون جانب واحد من الكم فوق نهاية القطب. بوتقة خزفية (بقطر علوي أقل من 40 مم) ، في الفتحة الموجودة في الجزء السفلي والتي يتم إدخال طرف القطب الكهربائي منها. يتم توصيل غلاف نحاسي بالطرف السفلي للإلكترود ، والذي يعمل على توصيل القطب الكهربائي بالسلك الكهربائي.

يتم إدخال أنبوب حراري زجاجي سميك الجدران يبلغ طوله حوالي 100 سم في فلين الأنبوب العلوي. ملبحيث يكون حوالي 10 ممدخلت القارورة. يجب أن يمر قطب الكربون العلوي ، الذي قد يكون أرق من القطب السفلي ، بسهولة عبر هذا الأنبوب. ضع قطعة من الأنبوب المطاطي على الطرف العلوي من الأنبوب الزجاجي (مع حواف ذائبة) ويمر فيه القطب الكهربي. مم. يتم تقوية القطب العلوي بحيث تكون نهايته المدببة على مسافة 8-10 مممن الطرف العلوي للقطب السفلي. في الطرف العلوي من القطب العلوي ، يتم تثبيت سدادة من الفلين بفتحة في المنتصف كمقبض معزول. يتم تقوية الغلاف النحاسي تحت الفلين ، والذي يتصل به سلك كهربائي.

يجب عزل السلك الكهربائي المستخدم في الجهاز بعناية. وصلات النحاس ونهايات الأسلاك ملفوفة بشريط عازل.

عند الضغط برفق على مقبض الفلين ، يجب أن يلمس القطب العلوي الجزء السفلي ، وعند توقف الضغط ، يجب أن يعود إلى موضعه الأصلي. يتم توصيل زجاجة الغسيل التي تحتوي على H 2 SO 4 المركزة ببالون من الهيدروجين.

يتم توصيل أنبوب المخرج الذي يمر عبر القابس السفلي لغرفة التفاعل بوصلة الإنطلاق. تصل الركبة السفلية من نقطة الإنطلاق إلى أسفل الزجاجة تقريبًا ، ونصفها مملوء بالماء. يتم توصيل أنبوب نحاسي قصير بالركبة العلوية باستخدام أنبوب مطاطي مع مشبك لولبي أضعه عليه ، حيث يتم إدخال سدادة من الصوف الزجاجي في الطرف السفلي منه. يتم توصيل أنبوب مخرج زجاجة الماء بأنبوب زجاجي قصير باستخدام أنبوب مطاطي مع مشبك II.

يتم تحضير خليط التفاعل عن طريق الطحن في ملاط ​​6 جيأورثو فوسفات الكالسيوم ، 4 جيرمل الكوارتز و 3 جيفحم الكوك أو الفحم. بعد التكليس على نار عالية في بوتقة مغلقة ، يبرد الخليط في مجفف.

قبل التجربة ، يُسكب الخليط في بوتقة الإلكترود ويضغط على الجدران بطريقة تبقى فيها مساحة فارغة على شكل مخروط في منتصف الخليط ، حتى القطب السفلي.

بدلاً من دورق ذي أنبوبين ، يمكنك استخدام أنبوب زجاجي مقاوم للصهر يبلغ قطره حوالي 50 مم. في حالة عدم وجود بوتقة ، يمكن وضع خليط التفاعل في تجويف مخروطي 15 مممصنوعة في الطرف العلوي من القطب السفلي ؛ يجب أن يبلغ قطر قطب الكربون في هذه الحالة 20 مم. كقطب كهربائي علوي ، قطب كربون بقطر 5 ممتطبق على قوس كهربائي. تجرى التجربة في الظلام. يتم إغلاق المشبك II ، ويتم فتح المشبك I ويتم تمرير تيار هيدروجين قوي عبر الجهاز. بعد التأكد من أن الهيدروجين الخارج من الجهاز نقي ، يقومون بإشعاله في نهاية الأنبوب النحاسي وتنظيم التيار بحيث تكون الشعلة هادئة وليست كبيرة جدًا. يتم تشغيل التيار وبالضغط على القطب العلوي ، يتم إنشاء قوس كهربائي (10-15 مع). بعد فترة ، يتحول شعلة الهيدروجين إلى اللون الأخضر الزمردي (من أجل جعل تغير اللون أكثر وضوحًا ، يتم إحضار فنجان من الخزف إلى اللهب).

تُحمل أبخرة الفسفور الأبيض المتكونة في وعاء التفاعل مع الغازات إلى دورق به ماء وتتكثف هنا على شكل كرات صغيرة. إذا تم فتح المشبك II وإغلاق المشبك I ، فيمكن ملاحظة لهب بارد من الفوسفور في نهاية أنبوب التهوية يخرج من زجاجة ماء.

مع الحركات الدائرية للقطب العلوي ، يتم إدخال أجزاء جديدة من خليط التفاعل في القوس الفولتية.

للحصول على الفسفور الأحمر ، يتم تقليل تدفق الهيدروجين بحيث لا يغادر بخار الفوسفور غرفة التفاعل بهذه السرعة.

إذا قمت بإيقاف القوس ، فعندئذٍ على الجدران الداخلية للقارورة ، يمكنك ملاحظة طلاء باللون الأحمر ، وعلى الأجزاء الباردة من الجدار - الفوسفور الأبيض.

لوحظ توهج بارد أو لهب بارد للفوسفور طوال التجربة بأكملها.

بعد بعض تبريد البوتقة ، يتم إيقاف زجاجة التكثيف دون إيقاف تدفق الهيدروجين.

في نهاية التجربة والتبريد الكامل للجهاز في تيار من الهيدروجين ، تتم إزالة الأقطاب الكهربائية ، وترك القارورة لبعض الوقت في الهواء الرطب تحت السحب. لغسل الدورق ، استخدم الماء بالرمل أو H 2 SO 4 المركز.

بدلاً من الهيدروجين ، يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون في التجربة ، لكن تكوين الفوسفور في هذه الحالة ليس فعالاً للغاية. الوهج البارد أو اللهب البارد للفوسفور في هذه الحالة له أيضًا لون أخضر.

يتم وضع كرات صغيرة من الفوسفور الأبيض المكثف في زجاجة من الماء البارد وتخزينها للتجارب التالية.

خبرة. تحضير الفسفور الأبيض عن طريق اختزال ميتافوسفات الصوديوم بمسحوق الألمنيوم في وجود ثاني أكسيد السيليكون.معادلة التفاعل:

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

يتم الاسترداد عن طريق التسخين في أنبوب حراري 25 سموقطرها 1-1.5 سم، متصلة من جانب بمصدر هيدروجين نقي (بالون أو جهاز كيب) ، وعلى الجانب الآخر بأنبوب يتم من خلاله تصريف المنتجات الغازية إلى وحدة تبلور بالماء.

في أنبوب حراري صب خليط يتكون من 1 بالوزن. بما في ذلك NaRO 3 ، 3 بالوزن. بما في ذلك SiO 2 و 0.5 بالوزن. بما في ذلك برادة الألومنيوم. بمساعدة سدادات الأسبستوس ، يتم توصيل الأنبوب من جانب واحد من خلال زجاجة غسيل تحتوي على H 2 SO 4 المركزة بمصدر للهيدروجين ، وعلى الجانب الآخر - إلى أنبوب تصريف.

بعد إزالة الهواء من الجهاز بتيار قوي من الهيدروجين والتأكد من أن الهيدروجين الخارج نقي ، يتم تسخين أنبوب حراري باستخدام موقد Teklu مع تتوافق. يُقطر الفسفور الناتج عن التفاعل أعلاه ويتكثف على شكل كرات صغيرة في مُبلور بالماء. في الظلام ، يمكنك رؤية التوهج الأخضر للفوسفور في الأنبوب.

في نهاية التجربة ، لا يتم تفكيك الجهاز إلا بعد تبريده بالكامل في تيار من الهيدروجين.

يتم وضع الفوسفور الناتج للتخزين في وعاء من الماء البارد.

يمكن الحصول على ميتافوسفات الصوديوم عن طريق تكليس هيدرات أمونيوم هيدروورثوفوسفات الصوديوم ؛ معادلة التفاعل:

NaNH 4 HPO 4 4H 2 O = NaPO 3 + NH 3 + 5H 2 O.

خبرة. الحصول على كمية قليلة من الفسفور الأبيض من اللون الأحمر.يتم إجراء التجربة في أنبوب اختبار بطول 17-20 سموقطرها 1.5 سمفي جو من ثاني أكسيد الكربون.

في أنبوب الاختبار ، الذي يتم تثبيته في وضع عمودي ، 0.3-0.5 جيفسفور أحمر جاف بحيث تظل جدران أنبوب الاختبار نظيفة.

يتم إغلاق أنبوب الاختبار بشكل غير محكم بسدادة مطاطية مع أنبوب زجاجي يصل إلى القاع تقريبًا ، والذي يدخل من خلاله تيار ضعيف من ثاني أكسيد الكربون إلى أنبوب الاختبار. بعد ملء الأنبوب بثاني أكسيد الكربون ، يتم سحب الأنبوب الزجاجي بحيث لا يزيد طرف الأنبوب المتبقي في الأنبوب عن 5-6 سم. يتم تثبيت أنبوب الاختبار الموجود في الفتحة ذاتها في مشبك الحامل في وضع أفقي ويتم تسخين جزء منه حيث يوجد الفوسفور. في الوقت نفسه ، لوحظ تبخر الفوسفور الأحمر وتساقط قطرات الفوسفور الأبيض على الجدران الباردة لأنبوب الاختبار.

يمكن رؤية ترسب الفوسفور الأبيض في الظلام بشكل واضح بسبب التوهج الناتج عن الأكسدة البطيئة. في الظلام ، لوحظ أيضًا تكوين لهب بارد (توهج) من الفوسفور عند فتح أنبوب الاختبار. إذا تم إجراء التجربة في الضوء ، يتحول الفوسفور الأبيض الطازج جزئيًا إلى اللون الأحمر.

في الجزء السفلي من أنبوب الاختبار ، تبقى الشوائب الموجودة في الفوسفور فقط.

في نهاية التجربة ، يتم تبريد أنبوب الاختبار في تيار من ثاني أكسيد الكربون ويتم الضغط عليه من وقت لآخر لتسهيل تصلب الفوسفور الأبيض فائق التبريد. بعد التبريد ، يوضع أنبوب الاختبار بالفوسفور الأبيض في دورق من الماء ويسخن حتى 50 درجة لإذابة كل الفوسفور وتجميعه في قاع الأنبوب. بعد أن يصلب الفسفور الأبيض ، تتم إزالته عن طريق تبريد أنبوب الاختبار بنفث من الماء البارد. عند تلقي كمية صغيرة جدًا من الفوسفور ، يتم إزالته من أنبوب الاختبار عن طريق الحرق أو التسخين بمحلول قلوي مركّز.

لإزالة آثار الفسفور من الأنبوب الذي تم تزويد ثاني أكسيد الكربون من خلاله ، والسدادة المطاطية ، يتم استخدام محلول KMnO 4 أو AgNO 3.

تنقية الفسفور الأبيض

يمكن تنقية الفسفور الأبيض عن طريق التقطير ببخار الماء في جو من ثاني أكسيد الكربون ، وترشيح الفوسفور المنصهر في الماء من خلال الجلد المدبوغ في مساحة خالية من الهواء ، والمعالجة بمزيج الكروم أو هيوبروميت الصوديوم ، ثم الغسل بالماء المقطر.

الخصائص الفيزيائية الكيميائية للفسفور الأبيض

يُعرف الفوسفور في العديد من التعديلات المتآصلة: الأبيض والأحمر والبنفسجي والأسود. في الممارسة المختبرية ، يجب على المرء أن يجتمع مع تعديلات بيضاء وحمراء.

الفوسفور الأبيض مادة صلبة. في الظروف العادية ، تكون صفراء وناعمة وتشبه في مظهرها الشمع. يتأكسد بسهولة وقابل للاشتعال. الفسفور الأبيض سام - يترك حروقاً مؤلمة على الجلد. يُطرح الفسفور الأبيض للبيع على شكل أعواد ذات أطوال مختلفة بقطر 0.5-2 سم.

يتأكسد الفسفور الأبيض بسهولة ، وبالتالي يتم تخزينه تحت الماء في أوعية زجاجية داكنة محكمة الإغلاق في غرف ضعيفة الإضاءة وليست شديدة البرودة (لتجنب تكسير البرطمانات بسبب الماء المتجمد). كمية الأكسجين الموجودة في الماء والفوسفور المؤكسد صغيرة جدًا ؛ إنه 7-14 ملغلكل لتر من الماء.

تحت تأثير الضوء ، يتحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر.

مع الأكسدة البطيئة ، يُلاحظ توهج الفوسفور الأبيض ، ومع الأكسدة القوية ، يشتعل.

يؤخذ الفسفور الأبيض بملاقط أو ملقط معدني ؛ لا يجب أن تلمسه بأي حال من الأحوال.

في حالة الحرق بالفوسفور الأبيض ، يتم غسل المنطقة المحروقة بمحلول AgNO 3 (1: 1) أو KMnO 4 (1:10) ويتم وضع ضمادة مبللة منقوعة في نفس المحاليل أو محلول 5٪ من كبريتات النحاس ، ثم يتم غسل الجرح بالماء وبعد تنعيم البشرة ، ضع ضمادة الفازلين مع ميثيل البنفسجي. للحروق الشديدة ، استشر الطبيب.

تعمل محاليل نترات الفضة وبرمنجنات البوتاسيوم وكبريتات النحاس على أكسدة الفوسفور الأبيض وبالتالي توقف تأثيره الضار.

في حالة التسمم بالفوسفور الأبيض ، تناول ملعقة صغيرة من محلول كبريتات النحاس بنسبة 2٪ عن طريق الفم حتى يحدث القيء. ثم ، باستخدام اختبار ميتشرليش ، بناءً على اللمعان ، يتم تحديد وجود الفوسفور. لهذا ، يضاف الماء المحمض بحمض الكبريتيك إلى قيء الشخص المصاب بالتسمم ويقطر في الظلام ؛ في محتوى الفوسفور ، لوحظ توهج الأبخرة. يتم استخدام قارورة Wurtz كجهاز ، إلى الأنبوب الجانبي الذي يتم توصيل مكثف Liebig منه ، حيث تدخل المنتجات المقطرة إلى جهاز الاستقبال. إذا تم توجيه بخار الفوسفور إلى محلول من نترات الفضة ، فإن ترسبات سوداء من الفضة المعدنية تتشكل وفقًا للمعادلة الواردة في تجربة اختزال أملاح الفضة بالفوسفور الأبيض.

بالفعل 0.1 جيالفسفور الأبيض جرعة قاتلة للبالغين.

يُقطع الفسفور الأبيض بسكين أو مقص في ملاط ​​خزفي تحت الماء. عند استخدام الماء في درجة حرارة الغرفة ، يتفتت الفوسفور. لذلك ، من الأفضل استخدام الماء الدافئ ، ولكن ليس أعلى من 25-30 درجة. بعد قطع الفسفور في ماء دافئ ، ينقل إلى ماء بارد أو يبرد بتيار ماء بارد.

الفسفور الأبيض مادة شديدة الاشتعال. تشتعل عند درجة حرارة 36-60 درجة ، اعتمادًا على تركيز الأكسجين في الهواء. لذلك ، عند إجراء التجارب ، من أجل تجنب وقوع حادث ، من الضروري مراعاة كل ذرة منها.

يتم تجفيف الفسفور الأبيض عن طريق وضع الأسبستوس الرقيق أو ورق الترشيح عليه سريعًا ، لتجنب الاحتكاك أو الضغط.

عندما يشتعل الفوسفور ، ينطفئ بالرمل أو بمنشفة مبللة أو بالماء. إذا كان الفوسفور المحترق على قطعة من الورق (أو الأسبستوس) ، فلا يجب لمس هذه الورقة ، حيث يمكن بسهولة انسكاب الفوسفور المحترق.

يذوب الفسفور الأبيض عند 44 درجة ، ويغلي عند 281 درجة. يذوب الفسفور الأبيض بالماء ، لأنه عند ملامسته للهواء يشتعل الفوسفور المنصهر. عن طريق الاندماج والتبريد اللاحق ، يمكن استعادة الفوسفور الأبيض بسهولة من النفايات. للقيام بذلك ، يتم تسخين نفايات الفسفور الأبيض من تجارب مختلفة ، والتي تم جمعها في بوتقة من الخزف بالماء ، في حمام مائي. إذا كان تكوين القشرة ملحوظًا على سطح الفوسفور المصهور ، تتم إضافة القليل من HNO 3 أو خليط الكروم. تتأكسد القشرة ، وتندمج الحبيبات الصغيرة في كتلة مشتركة ، وبعد التبريد بنفث من الماء البارد ، يتم الحصول على قطعة واحدة من الفوسفور الأبيض.

لا ينبغي تحت أي ظرف من الظروف إلقاء بقايا الفوسفور في الحوض ، حيث يمكن أن يتسبب التراكم في انحناءات كوع المجاري في حروق لعمال الصيانة.

خبرة. ذوبان الفسفور الأبيض المنصهر والتبريد الفائق.يتم وضع قطعة من الفوسفور الأبيض بحجم حبة البازلاء في أنبوب اختبار بالماء. يتم وضع أنبوب الاختبار في دورق مملوء بالماء تقريبًا إلى الأعلى ويتم تثبيته في وضع رأسي في مشبك ثلاثي القوائم. يتم تسخين الزجاج قليلاً وباستخدام مقياس حرارة لتحديد درجة حرارة الماء في أنبوب الاختبار الذي يذوب فيه الفوسفور. بعد نهاية الذوبان ، يتم نقل الأنبوب إلى دورق به ماء بارد ويلاحظ تصلب الفوسفور. إذا كان الأنبوب ثابتًا ، فعند درجة حرارة أقل من 44 درجة (حتى 30 درجة) يظل الفسفور الأبيض في حالة سائلة.

الحالة السائلة للفوسفور الأبيض ، الذي يتم تبريده تحت درجة انصهاره ، هي حالة من التبريد الفائق.

بعد انتهاء التجربة ، من أجل استخلاص الفوسفور بسهولة أكبر ، يتم صهره مرة أخرى ويتم غمر أنبوب الاختبار مع الفتحة في وضع مائل في وعاء به ماء بارد.

خبرة. إرفاق قطعة من الفسفور الأبيض بطرف السلك.لإذابة وترسيخ الفسفور الأبيض ، يتم استخدام بوتقة صغيرة من الخزف تحتوي على الفوسفور والماء ؛ يوضع في كوب من الماء الدافئ ثم البارد. يتم أخذ السلك لهذا الغرض من الحديد أو النحاس بطول 25-30 سموقطرها 0.1-0.3 سم. عندما ينغمس السلك في ترسيخ الفوسفور ، فإنه يلتصق به بسهولة. في حالة عدم وجود بوتقة ، يتم استخدام أنبوب اختبار. ومع ذلك ، نظرًا لأن سطح أنبوب الاختبار غير متساوٍ بشكل كافٍ ، فمن الضروري أحيانًا كسره لاستخراج الفوسفور. لإزالة الفسفور الأبيض من السلك ، يتم غمره في كوب من الماء الدافئ.

خبرة. تحديد الثقل النوعي للفوسفور.عند 10 درجة ، تبلغ الثقل النوعي للفوسفور 1.83. تتيح لنا التجربة التأكد من أن الفسفور الأبيض أثقل من الماء وأخف من تركيز H 2 SO 4.

عندما يتم إدخال قطعة صغيرة من الفوسفور الأبيض في أنبوب اختبار مع الماء وتركيزه H 2 SO 4 (الوزن النوعي 1.84) ، يلاحظ أن الفسفور يغرق في الماء ، لكنه يطفو على سطح الحمض ، ويذوب بسبب الحرارة يتم إطلاقه عندما يتم إذابة H 2 SO المركزة 4 في الماء.

لصب H 2 SO 4 المركز في أنبوب اختبار بالماء ، استخدم قمعًا برقبة طويلة وضيقة ، تصل إلى نهاية أنبوب الاختبار. صب الحمض وإزالة القمع من أنبوب الاختبار بعناية حتى لا تتسبب في اختلاط السوائل.

في نهاية التجربة ، يتم تقليب محتويات أنبوب الاختبار بقضيب زجاجي وتبريده من الخارج بتيار من الماء البارد حتى يتصلب الفوسفور بحيث يمكن إزالته من أنبوب الاختبار.

عند استخدام الفسفور الأحمر ، يُلاحظ أنه يغوص ليس فقط في الماء ، ولكن أيضًا في تركيز H 2 SO 4 ، نظرًا لأن جاذبيته النوعية (2.35) أكبر من الثقل النوعي لكل من الماء وحمض الكبريتيك المركز.

توهج الفوسفور الأبيض

بسبب الأكسدة البطيئة التي تحدث حتى في درجات الحرارة العادية ، يتوهج الفسفور الأبيض في الظلام (ومن هنا جاء اسم "مضيئة"). حول قطعة من الفوسفور في الظلام ، تظهر سحابة مضيئة مخضرة ، والتي عندما يهتز الفوسفور ، يتم ضبطها في حركة تشبه الموجة.

يفسر الفسفور (تألق الفوسفور) بالأكسدة البطيئة لبخار الفوسفور بواسطة الأكسجين في الهواء إلى الفوسفور والفوسفور أنهيدريد مع إطلاق الضوء ، ولكن دون إطلاق الحرارة. في هذه الحالة ، يتم إطلاق الأوزون ، ويتأين الهواء المحيط (انظر التجربة التي تظهر الاحتراق البطيء للفوسفور الأبيض).

يعتمد الفسفور على درجة الحرارة وتركيز الأكسجين. عند درجة حرارة 10 درجة مئوية والضغط الطبيعي ، يستمر الفسفور بشكل ضعيف ، وفي حالة عدم وجود الهواء فإنه لا يحدث على الإطلاق.

المواد التي تتفاعل مع الأوزون (H 2 S ، SO 2 ، Cl 2 ، NH 3 ، C 2 H 4 ، زيت التربنتين) تضعف أو توقف الفسفرة تمامًا.

يسمى تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ضوئية بـ "اللمعان الكيميائي".

خبرة. مراقبة وهج الفوسفور الأبيض.إذا لاحظت في الظلام قطعة من الفوسفور الأبيض في كوب ولم تكن مغطاة بالكامل بالماء ، فإن توهجًا مخضرًا يكون ملحوظًا. في هذه الحالة ، يتأكسد الفسفور الرطب ببطء ، لكنه لا يشتعل ، لأن درجة حرارة الماء أقل من نقطة وميض الفوسفور الأبيض.

يمكن ملاحظة توهج الفسفور الأبيض بعد تعرض قطعة من الفسفور الأبيض للهواء لفترة قصيرة. إذا قمت بوضع بضع قطع من الفوسفور الأبيض في دورق على صوف زجاجي وملأت القارورة بثاني أكسيد الكربون ، وقم بخفض نهاية أنبوب المخرج إلى أسفل القارورة تحت الصوف الزجاجي ، ثم قم بتسخين القارورة قليلاً عن طريق غمسها في وعاء به ماء دافئ ، ثم في الظلام ، يمكنك ملاحظة تكوين لهب بارد مخضر شاحب (يمكنك وضع يدك فيه بأمان).

يتم تفسير تكوين اللهب البارد من خلال حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون الذي يترك القارورة يحبس بخار الفوسفور ، والذي يبدأ في التأكسد عندما يتلامس مع الهواء عند فتح القارورة. في القارورة ، لا يشتعل الفوسفور الأبيض ، لأنه في جو من ثاني أكسيد الكربون. في نهاية التجربة ، تمتلئ القارورة بالماء.

في وصف تجربة إنتاج الفسفور الأبيض في جو من الهيدروجين أو ثاني أكسيد الكربون ، سبق أن ذكرنا أن إجراء هذه التجارب في الظلام يجعل من الممكن ملاحظة وهج الفوسفور الأبيض.

إذا قمت بعمل نقش بطباشير الفوسفور على الحائط أو ورقة من الورق المقوى أو الورق ، فبفضل الفسفور ، يظل النقش مرئيًا لفترة طويلة في الظلام.

لا يمكن عمل مثل هذا النقش على السبورة ، لأنه بعد ذلك لا يلتصق الطباشير العادي به ويجب غسل اللوح بالبنزين أو بمذيب استيارين آخر.

يتم الحصول على طباشير الفوسفور عن طريق إذابة الفوسفور الأبيض السائل في الإستيارين المنصهر أو البارافين. للقيام بذلك ، يتم إضافة جزأين تقريبًا بالوزن من الإستيارين (قطع الشمعة) أو البارافين إلى أنبوب اختبار إلى جزء وزن واحد من الفوسفور الأبيض الجاف ، ويتم تغطية أنبوب الاختبار بقطعة قطن لمنع دخول الأكسجين ، ويتم تسخينه باستمرار تهتز. بعد نهاية الذوبان ، يتم تبريد أنبوب الاختبار بنفث من الماء البارد ، ثم يتم كسر أنبوب الاختبار وإزالة الكتلة الصلبة.

يتم تخزين طباشير الفوسفور تحت الماء. عند استخدام قطعة من هذا الطباشير ملفوفة في ورق مبلل.

يمكن أيضًا الحصول على طباشير الفوسفور عن طريق إضافة قطع صغيرة من الفسفور الأبيض المجفف إلى البارافين (الإستيارين) المذاب في كوب من الخزف. إذا اشتعل البارافين عند إضافة الفوسفور ، يتم إخماده بتغطية الكوب بقطعة من الورق المقوى أو الأسبستوس.

بعد بعض التبريد ، يُسكب محلول الفوسفور الموجود في البارافين في أنابيب اختبار جافة ونظيفة ويتم تبريده بتيار من الماء البارد حتى يتصلب في كتلة صلبة.

بعد ذلك ، يتم كسر أنابيب الاختبار ، وإزالة الطباشير وتخزينها تحت الماء.

ذوبان الفسفور الأبيض

في الماء ، يكون الفسفور الأبيض قليل الذوبان ، وقابل للذوبان بشكل طفيف في الكحول ، والأثير ، والبنزين ، والزيلين ، ويوديد الميثيل ، والجلسرين ؛ يذوب جيدًا في ثاني كبريتيد الكربون ، كلوريد الكبريت ، الفوسفور ثلاثي كلوريد وثلاثي البروميد ، رابع كلوريد الكربون.

خبرة. ذوبان الفسفور الأبيض في ثاني كبريتيد الكربون.ثاني كبريتيد الكربون سائل سام عديم اللون ، شديد التقلب ، سريع الاشتعال. لذلك عند العمل بها تجنب استنشاق أبخرتها وقم بإيقاف تشغيل جميع مواقد الغاز.

يتم إذابة ثلاث أو أربع قطع من الفوسفور الأبيض بحجم حبة البازلاء مع اهتزاز خفيف في كوب من 10-15 ملثاني كبريتيد الكربون.

إذا تم ترطيب ورقة صغيرة من ورق الترشيح بهذا المحلول وتم وضعها في الهواء ، يشتعل الورق بعد فترة. وذلك لأن ثاني كبريتيد الكربون يتبخر بسرعة ، ويتأكسد الفسفور الأبيض المنقسم بدقة المتبقي على الورق بسرعة في درجات الحرارة العادية ويشتعل بسبب الحرارة المنبعثة أثناء الأكسدة. (من المعروف أن درجة حرارة الاشتعال للمواد المختلفة تعتمد على درجة طحنها). يحدث أن الورق لا يشتعل ، بل يشتعل فقط. يتم الاحتفاظ بالورق المبلل بمحلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون في الهواء باستخدام ملقط معدني.

يتم إجراء التجربة بعناية حتى لا تسقط قطرات من محلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون على الأرض أو على الطاولة أو على الملابس أو على اليدين.

إذا كان المحلول في متناول اليد ، يتم غسله سريعًا بالماء والصابون ، ثم بمحلول KMnO 4 (لأكسدة جزيئات الفسفور الأبيض التي سقطت على اليدين).

لا يتم تخزين محلول الفوسفور في ثاني كبريتيد الكربون المتبقي بعد التجارب في المختبر ، لأنه يمكن أن يشتعل بسهولة.

تحول الفسفور الأبيض إلى اللون الأحمر

يتحول الفسفور الأبيض إلى اللون الأحمر حسب المعادلة:

P (أبيض) = P (أحمر) + 4 سعر حراري.

يتم تسريع عملية تحويل الفسفور الأبيض إلى اللون الأحمر بشكل كبير عن طريق التسخين وتحت تأثير الضوء ووجود آثار من اليود (1 جياليود عند 400 جيالفوسفور الأبيض). يشكل اليود ، الذي يتحد مع الفوسفور ، يوديد الفوسفور ، حيث يذوب الفسفور الأبيض ويتحول بسرعة إلى اللون الأحمر مع إطلاق الحرارة.

يتم الحصول على الفسفور الأحمر عن طريق التسخين المطول للفوسفور الأبيض في وعاء مغلق في وجود آثار من اليود تصل إلى 280-340 درجة مئوية.

مع التخزين طويل الأمد للفوسفور الأبيض في الضوء ، يتحول تدريجياً إلى اللون الأحمر.

خبرة. الحصول على كمية قليلة من الفسفور الأحمر من الأبيض.في أنبوب زجاجي بطول 10-12 ، مغلق من طرف واحد سموقطرها 0.6-0.8 سمأدخلوا قطعة من الفسفور الأبيض بحجم حبة القمح وبلورة صغيرة جدًا من اليود. يتم إغلاق الأنبوب وتعليقه في حمام هوائي فوق صينية من الرمل ، ثم يتم تسخينه إلى 280-340 درجة ويلاحظ تحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر.

يمكن أيضًا ملاحظة التحول الجزئي للفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر عن طريق تسخين أنبوب اختبار قليلاً بقطعة صغيرة من الفوسفور الأبيض وبلورة صغيرة جدًا من اليود. قبل بدء التسخين ، يتم إغلاق أنبوب الاختبار بمسحة من الزجاج (الأسبستوس أو الصوف العادي) وتوضع صينية بها رمل أسفل أنبوب الاختبار. يتم تسخين الأنبوب لمدة 10-15 دقيقة (دون إحضار الفسفور ليغلي) ويلاحظ تحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر.

يمكن إزالة الفوسفور الأبيض المتبقي في أنبوب الاختبار عن طريق التسخين بمحلول قلوي مركّز أو بالحرق.

يمكن أيضًا ملاحظة تحول الفوسفور الأبيض إلى اللون الأحمر عن طريق تسخين قطعة صغيرة من الفوسفور في أنبوب اختبار في جو من ثاني أكسيد الكربون إلى درجة حرارة أقل من الغليان.

احتراق الفسفور الأبيض

عندما يحترق الفسفور الأبيض ، يتشكل أنهيدريد الفوسفوريك:

P 4 + 5O 2 \ u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358.4 سعر حراري.

يمكنك ملاحظة احتراق الفوسفور في الهواء (بطيء وسريع) وتحت الماء.

خبرة. الاحتراق البطيء للفسفور الأبيض وتكوين الهواء.لم توصف هذه التجربة بأنها طريقة للحصول على النيتروجين ، لأنها لا تربط الأكسجين الموجود في الهواء بشكل كامل.

تحدث الأكسدة البطيئة للفوسفور الأبيض بواسطة الأكسجين الجوي على مرحلتين ؛ في المرحلة الأولى ، يتكون أنهيدريد الفوسفور والأوزون وفقًا للمعادلات:

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

في المرحلة الثانية ، يتأكسد أنهيدريد الفوسفور إلى أنهيدريد الفوسفوريك.

يترافق التأكسد البطيء للفوسفور الأبيض مع التأين والتأين للهواء المحيط.

يجب أن تستمر التجربة التي تُظهر الاحتراق البطيء للفوسفور الأبيض ثلاث ساعات على الأقل. يظهر الجهاز المطلوب للتجربة في الشكل.

في أسطوانة ممتدة عند الفتحة ، مملوءة بالماء تقريبًا ، أنبوب متدرج بنهاية مغلقة ، يحتوي على حوالي 10 ملماء. طول الأنبوب 70 سم، قطرها 1.5-2 سم. بعد إنزال الأنبوب المتدرج ، أخرج الإصبع من فتحة الأنبوب ، وجلب الماء في الأنبوب والأسطوانة إلى نفس المستوى ، ولاحظ حجم الهواء الموجود في الأنبوب. بدون رفع الأنبوب فوق مستوى الماء في الأسطوانة (حتى لا يسمح بدخول هواء إضافي) ، يتم إدخال قطعة من الفوسفور الأبيض مثبتة في نهاية السلك في الفضاء الجوي للأنبوب.

بعد ثلاث إلى أربع ساعات ، أو حتى بعد يومين أو ثلاثة أيام ، يلاحظ ارتفاع في الماء في الأنبوب.

في نهاية التجربة ، يتم إزالة السلك الذي يحتوي على الفوسفور من الأنبوب (بدون رفع الأنبوب فوق مستوى الماء في الأسطوانة) ، ويتم إحضار الماء في الأنبوب والأسطوانة إلى نفس المستوى ، وحجم الهواء المتبقي بعد الأكسدة البطيئة للفوسفور الأبيض.

تظهر التجربة أنه نتيجة ارتباط الأكسجين بالفوسفور ، انخفض حجم الهواء بمقدار الخمس ، وهو ما يتوافق مع محتوى الأكسجين في الهواء.

خبرة. الاحتراق السريع للفسفور الأبيض.نظرًا لحقيقة أنه يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة أثناء تفاعل مزيج الفوسفور مع الأكسجين ، يشتعل الفوسفور الأبيض تلقائيًا في الهواء ويحترق بلهب أبيض مائل للصفرة ، مكونًا الفوسفور أنهيدريد ، وهو مادة صلبة بيضاء تجمع بقوة شديدة مع الماء.

سبق أن ذكرنا سابقًا أن الفسفور الأبيض يشتعل عند 36-60 درجة. لمراقبة الاشتعال الذاتي والاحتراق ، توضع قطعة من الفسفور الأبيض على لوح من الأسبستوس وتُغطى بجرس زجاجي أو قمع كبير يوضع على عنقها أنبوب اختبار.

يمكن بسهولة إشعال النار في الفوسفور بقضيب زجاجي يسخن في الماء الساخن.

خبرة. مقارنة بين درجات حرارة الاشتعال للفوسفور الأبيض والأحمر.في أحد طرفي لوح نحاسي (طوله 25 سمالعرض 2.5 سموسمك 1 مم) نضع قطعة صغيرة من الفسفور الأبيض المجفف ، نسكب كومة صغيرة من الفوسفور الأحمر على الطرف الآخر. يتم وضع اللوحة على حامل ثلاثي وفي نفس الوقت يتم إحضار مواقد الغاز التي تحترق بشكل متساوٍ تقريبًا إلى طرفي اللوحة.

يشتعل الفسفور الأبيض على الفور ، ولا يشتعل الفسفور الأحمر إلا عندما تصل درجة حرارته إلى 240 درجة مئوية تقريبًا.

خبرة. اشتعال الفسفور الأبيض تحت الماء.يتم غمس أنبوب اختبار به ماء يحتوي على عدة قطع صغيرة من الفوسفور الأبيض في كوب من الماء الساخن. عندما يتم تسخين الماء في أنبوب الاختبار إلى 30-50 درجة مئوية ، يتم تمرير تيار من الأكسجين إليه من خلال الأنبوب. يشتعل الفوسفور ويحترق وينتشر الشرر اللامع.

إذا تم إجراء التجربة في الدورق نفسه (بدون أنبوب اختبار) ، يتم وضع الدورق على حامل ثلاثي القوائم مركب على صينية من الرمل.

الحد من أملاح الفضة والنحاس مع الفوسفور الأبيض

خبرة.عند إدخال قطعة من الفوسفور الأبيض في أنبوب اختبار بمحلول من نترات الفضة ، لوحظ ترسب من الفضة المعدنية (الفوسفور الأبيض عامل اختزال نشط):

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

إذا تم إدخال الفوسفور الأبيض في أنبوب اختبار بمحلول من كبريتات النحاس ، فإن رواسب النحاس المعدني:

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

الفوسفور الأحمر

طرق الحصول على الفوسفور الأحمر من الأبيض موصوفة أعلاه.

التشوهات

يحتوي الفسفور الأحمر على آثار من الفوسفور الأبيض ، والفوسفوريك ، وأحماض البيروفوسفوريك.

يفسر وجود حمض الفوسفوريك من خلال مزيج أنهيدريد الفوسفوريك مع رطوبة الهواء ، ويتم تفسير تكوين أنهيدريد الفوسفوريك من خلال الأكسدة البطيئة لآثار الفوسفور الأبيض. عندما يتأكسد الفسفور الرطب بالأكسجين ، بالإضافة إلى أنهيدريد الفوسفور والفوسفوريك ، يتشكل حمض الهيبوفوسفور أيضًا.

تنظيف وتخزين الفسفور الأحمر

يتم تنقية الفسفور الأحمر بالغليان بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف ، وبعد ذلك يتم غسله جيدًا عن طريق التصفية ، ثم على مرشح بماء مقطر.

يُجفف الفوسفور المغسول بورق ترشيح ، ويوضع على زجاج الساعة ويُحفظ في فرن عند 105 درجة.

قم بتخزينه في مرطبانات مغلقة بفلين البارافين.

ملكيات

الفسفور الأحمر عبارة عن مسحوق (sp. الوزن 2.35) ، غير قابل للذوبان في الماء وثاني كبريتيد الكربون ، يتسامى عند 416 درجة ويشتعل عند 240 درجة. على عكس الأبيض ، فإن الفسفور الأحمر ليس سامًا.

يتم تحديد درجة حرارة التسامي للفوسفور الأحمر في جو من ثاني أكسيد الكربون. أبخرة الفسفور الأحمر ، سماكة ، تعطي الفسفور الأبيض.

الفسفور الأحمر أقل نشاطًا كيميائيًا من الفوسفور الأبيض. لا يتوهج في الهواء والأكسجين ، ولكنه يضيء في جو الأوزون ؛ لا تزيح المعادن (النحاس والفضة وما إلى ذلك) من أملاحها ؛ غير مبال بالقلويات. يتفاعل مع الهالوجينات والأكسجين والكبريت عند درجة حرارة أعلى من الفوسفور الأبيض.

خبرة. انفجار خليط من الفوسفور الأحمر وملح البارثوليوم.عند التقاط مسحوق الفوسفور الأحمر ، عليك توخي الحذر ، لأنه يمكن أن يشتعل من الاحتكاك.

لإجراء التجربة ، تُسكب كمية صغيرة من خليط من الفسفور الأحمر وملح البرثوليت على سندان أو قطعة من السكة أو الحجر وتُضرب بمطرقة.

لتجنب الإصابة ، لا ينبغي بأي حال من الأحوال تناول كمية كبيرة من الخليط.

يتم خلط المساحيق بلطف ببساطة عن طريق هز الورقة. للحصول على جزء واحد من مسحوق الفوسفور الأحمر الجاف ، خذ جزئين على الأقل من مسحوق ملح البرثوليت. أثناء التجربة ، استدر انتباه خاصعلى تركيبة الخليط وكميته بحيث لا يكون الانفجار قويًا جدًا وأيضًا حتى لا ينفجر الخليط بشكل غير متوقع في يد المجرب.

يؤدي وجود فائض من الفوسفور الأحمر إلى حقيقة أنه أثناء التجربة ، يشتعل الفوسفور ببساطة ؛ مع الفوسفور الرطب ، فشلت التجربة.

خبرة. انفجار مزيج من الفوسفور الأحمر وملح البارثوليوم والكبريت.قم بخلط 0.2-0.3 بعناية على قطعة من الورق جيمسحوق جاف من الفوسفور الأحمر ، 2-3 جيمسحوق جاف من ملح Berthollet و 0.5 جيمسحوق الكبريت.

عند الخلط ، تُمسك قطعة من الورق بكلتا يديك ، وتحريكهما بالتناوب لأعلى ولأسفل قليلاً. ينقسم الخليط المتجانس الناتج إلى 5-6 أجزاء.

يُسكب جزء من الخليط على قطعة من الورق 10x10 سم، ضع حبيبة فيه ، وقم بطي زوايا الورقة ولفها برفق معًا.

يتم إلقاء العقدة الناتجة على شيء صلب (أرضية حجرية أو أسمنتية) - يحدث انفجار قوي.

إذا كانت واحدة على الأقل من مواد البداية مبللة ، تفشل التجربة.

تطبيقات الفوسفور

يستخدم الفسفور الأبيض لإنتاج فوسفيد الهيدروجين ، الفوسفات ، حمض الفوسفوريك ، بعض المستحضرات الصيدلانية ، صبغات الأنيلين ، السوائل المسببة للدخان والحارقة ، لتشكيل مصافي الدخان ، وكسم ضد الفئران.

في السابق ، كان الفسفور الأبيض يستخدم في إنتاج أعواد الثقاب ؛ في الوقت الحاضر لا يتم استخدامه لهذا الغرض ، لأنه سام وقابل للاشتعال.

حاليًا ، يستخدم إنتاج الكبريت الفوسفور الأحمر. بالنسبة لرأس المطابقة ، يتم تحضير خليط من التركيبة التالية (بالوزن٪):

ملح برتوليتوفا 46.5
مينيوم أو مومياء 15.3
ذروة الكروم 1.5
زجاج الأرض 17.2
الكبريت 4.2
غراء العظام 11.5
الزنك الأبيض 3.8

انتشار علبة الثقاب يحتوي على 30.8 بالوزن. ٪ الفوسفور الأحمر.

من أجل اشتعال أفضل للمباراة ، يتم تشريبها بالبارافين ، وبالتالي لا تشتعل بعد إطفاءها - بفوسفات الصوديوم.

يستخدم الفسفور الأحمر لإنتاج بروميد الهيدروجين واليوديد ، ومركبات الفوسفور مع الهالوجينات ، والأصباغ العضوية ، لإنتاج البرونز الفسفوري (ذو اللزوجة العالية) ولملء القذائف الحارقة.

مركبات الفوسفور

فوسفور هيدروجين ف 3 (فوسفين)

انتشار

يتكون الهيدروجين الفوسفوري أثناء تحلل المواد العضوية التي تحتوي على الفوسفور.

يستلم

الهيدروجين الفوسفوري هو غاز سام للغاية ، لذلك يتم إجراء جميع التجارب معه تحت تأثير الجر.

خبرة. الحصول على فوسفيد الهيدروجين عن طريق تسخين الفسفور الأبيض بمحلول 30-50٪ KOH.معادلة التفاعل:

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

مع طريقة الإنتاج هذه ، بالإضافة إلى فوسفيد الهيدروجين الغازي ، يتم أيضًا تكوين فوسفيد الهيدروجين السائل والهيدروجين الغازي وهيبوفوسفيت حمض البوتاسيوم وفقًا للمعادلات:

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.

فوسفيد الهيدروجين السائل ، الذي يتفاعل مع هيدروكسيد البوتاسيوم في وسط مائي ، يشكل فوسفيد الهيدروجين الغازي والهيدروجين وحمض البوتاسيوم هيبوفوسفيت وفقًا للمعادلات:

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.

يتحول حمض هيبوفوسفيت البوتاسيوم في وسط قلوي إلى أورثوفوسفات البوتاسيوم مع إطلاق الهيدروجين:

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

وفقًا لمعادلات التفاعل المذكورة أعلاه ، عند تسخين الفسفور الأبيض باستخدام هيدروكسيد البوتاسيوم ، يتشكل فوسفيد الهيدروجين الغازي والهيدروجين والبوتاسيوم أورثو فوسفات.

يشتعل فوسفور الهيدروجين الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة تلقائيًا. وذلك لأنه يحتوي على بعض أبخرة سائل فوسفيد الهيدروجين والهيدروجين المشتعل ذاتيًا.

بدلاً من هيدرات أكسيد البوتاسيوم ، يمكن استخدام هيدرات الصوديوم أو الكالسيوم أو أكسيد الباريوم. ردود الفعل معهم تستمر بشكل مشابه.

الجهاز عبارة عن دورق مستدير القاع بسعة 100-250 مل، مغلق بإحكام بسدادة مطاطية ، يتم من خلالها تمرير أنبوب ، وتوجيه المنتجات الغازية إلى المبلور بالماء.

يتم تعبئة القارورة حتى 3/4 حجمها بمحلول 30-50٪ KOH ، حيث يتم إلقاء 2-3 قطع من الفوسفور الأبيض بحجم حبة البازلاء. يتم تثبيت القارورة في مشبك ثلاثي القوائم وتوصيلها ببلورة مملوءة بالماء باستخدام أنبوب تصريف (الشكل).

عندما يتم تسخين القارورة ، يتفاعل هيدروكسيد البوتاسيوم مع الفسفور الأبيض وفقًا لمعادلات التفاعل أعلاه.

فوسفيد الهيدروجين السائل ، بعد أن وصل إلى سطح السائل في القارورة ، يشتعل على الفور ويحترق في شكل شرارات ؛ يستمر هذا حتى يتم استخدام الأكسجين المتبقي في القارورة.

عندما يتم تسخين القارورة بقوة ، يتم تقطير فوسفيد الهيدروجين السائل ويشعل غاز فوسفيد الهيدروجين والهيدروجين فوق الماء. يحترق الهيدروجين الفسفوري بلهب أصفر ، مكونًا أنهيدريد الفوسفور على شكل حلقات دخان بيضاء.

في نهاية التجربة ، قم بتقليل اللهب الموجود أسفل القارورة ، وقم بإزالة السدادة باستخدام أنبوب المخرج ، وتوقف عن التسخين واترك الجهاز تحت السحب حتى يبرد تمامًا.

يتم غسل الفسفور غير المستخدم جيدًا بالماء وتخزينه للتجارب التالية.

خبرة. تحضير فوسفيد الهيدروجين الغازي (القابل للاشتعال تلقائيًا) عن طريق تحلل فوسفيد الكالسيوم بالماء.يستمر التفاعل وفقًا للمعادلة:

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

تحدث ردود الفعل التالية أيضًا في وقت واحد:

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.

الجهاز عبارة عن دورق صغير مع أنبوب مخرج مستقيم ودورق كبير.

للوزن في دورق بسعة 100 ملصب طلقة الرصاص ، ثم أضف كمية صغيرة من فوسفيد الكالسيوم الجاف وبضع قطرات من الأثير. يتم غلق القارورة بسدادة مطاطية ، يمر من خلالها أنبوب زجاجي مستقيم 7-8 سموقطرها 3-5 ممبدءًا من الحافة السفلية للفلين. بعد وضع عدة حلقات من الرصاص على عنق القارورة ، يتم ربط حبل بها. بعد إمساك الدورق في راحة يدك لبعض الوقت لتبخير الأثير ، يتم غمره في خيط في كوب كبير (بسعة حوالي 3 ل) مع الماء. أولاً ، تنطلق فقاعات الهواء وأبخرة الأثير من القارورة ، ثم عندما ينخفض ​​ضغط الغاز في الدورق ، تدخل كمية صغيرة من الماء إلى القارورة ويبدأ تحلل فوسفيد الكالسيوم.

المنتجات الغازية المتكونة نتيجة تحلل فوسفيد الكالسيوم تمنع التدفق المستمر للماء في القارورة.

عندما تصل الغازات الناتجة إلى سطح الماء ، فإنها تشتعل وتحترق وتشكل أنهيدريد الفوسفوريك على شكل حلقات دخان بيضاء.

يدخل الماء إلى القارورة في أجزاء صغيرة في لحظة انخفاض ضغط الغاز ويشكل فوسفيد الهيدروجين حتى يتم استهلاك فوسفيد الكالسيوم تمامًا.

تُستخدم طلقة الرصاص وحلقاته لغمر القارورة في كوب من الماء.

يمكن إجراء هذه التجربة بطريقة أخرى. يتم إلقاء بضع قطع من فوسفيد الكالسيوم في كوب من الماء. تشتعل فقاعات الغاز المنبعثة أثناء تحلل فوسفيد الكالسيوم عند خروجها من الماء. عندما يتم حرق فوسفور الهيدروجين ، يتشكل أنهيدريد الفوسفوريك ، والذي يرتفع أيضًا في هذه الحالة فوق الزجاج على شكل حلقات من الدخان الأبيض.

يؤخذ فوسفيد الكالسيوم مع ملاقط أو ملقط.

تم وصف الحصول على فوسفيد الهيدروجين النقي (غير قابل للاشتعال تلقائيًا) في القسم الخاص بخصائص الديفوسفين.

خبرة. تحضير فوسفيد الهيدروجين بتأثير Hcl المخفف و H 2 SO 4 (أو الماء المحمض بأحد هذه الأحماض) على الكالسيوم والزنك والمغنيسيوم وفوسفيد الألومنيوم.معادلات التفاعل:

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

أنا - Ca ، Mg ، Zn ،

AlP + 3HCl = PH 3 + AlCl 3.

في هذه التجربة ، جنبا إلى جنب مع الهيدروجين الفسفور الغازي ، يتم تشكيل الهيدروجين الفسفوري السائل والهيدروجين الغازي.

يضاف أحد الفوسيدات المذكورة أعلاه إلى دورق به حمض الهيدروكلوريك المخفف (sp. الوزن 1.12) أو يخفف H 2 SO 4. لوحظ تطور فوسفيد الهيدروجين ، حيث يشتعل تلقائيًا فوق المحلول في الدورق.

خبرة. الحصول على هيدروجين فوسفور نقي PH 3 أثناء تحلل الفوسفور وأحماض الهيبوفوسفور.عند تسخينها ، تحدث التفاعلات التالية:

4H 3 RO 3 \ u003d PH 3 + 3H 3 RO 4 ،

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

يتم تسخين المحاليل الحمضية المركزة في قوارير زجاجية صغيرة. يتم إرسال المنتجات الغازية المتصاعدة عبر أنبوب إلى جهاز التبلور بالماء.

خبرة. تحضير فوسفيد الهيدروجين الغازي النقي بعمل محلول مخفف من هيدروكسيد البوتاسيوم على يوديد الفوسفونيوم.معادلة التفاعل:

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

للحصول على فوسفيد الهيدروجين ، يضاف محلول KOH من قمع التنقيط إلى قارورة Wurtz ذات الأنابيب الزجاجية الصغيرة ودرجة الحموضة الجافة 4 I.

إنتاج وخصائص يوديد الفوسفونيوم

تذوب في ثاني كبريتيد الكربون 50 جيالفوسفور الأبيض. أضف تدريجياً 65 جياليود. بعد إزالة ثاني كبريتيد الكربون عن طريق التبخر ، تبقى بلورات يوديد الفوسفور P 2 I 4 ؛ يتم وضعها في دورق Wurtz مع أنبوب جانبي واسع. يمر تيار ضعيف من ثاني أكسيد الكربون عبر دورق Wurtz ، ثم يُسكب الماء من قمع الإسقاط.

نتيجة لذلك ، يتم تكوين حمض الفوسفور وكمية صغيرة من يوديد الهيدروجين الحر ويوديد الفوسفونيوم في دورق Wurtz. عند تسخينها إلى 80 درجة ، فإن الأخير يتصاعد ويمكن جمعه في أنبوب واسع مبرد من الخارج. يوديد الفوسفونيوم الناتج هو مادة بلورية عديمة اللون تتحلل بالماء.

لقد التقينا بالفعل بتكوين يوديد الفوسفونيوم في تجارب على إنتاج يوديد الهيدروجين.

خصائص الهيدروجين الفوسفوري الغازي

في ظل الظروف العادية ، يكون فوسفيد الهيدروجين الغازي غازًا عديم اللون وسام للغاية مع رائحة كريهة للأسماك الفاسدة (أو الثوم). قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء (في ظل الظروف العادية في 5 ليذوب الماء 1 لالرقم الهيدروجيني 3) ، لكنه لا يتفاعل معها كيميائيًا. إنه ضعيف الذوبان في الكحول والأثير. عند تبريده ، يتكاثف في سائل يغلي عند -87.4 درجة ويتصلب في كتلة بلورية عند -132.5 درجة. حرارة حرجةفوسفيد الهيدروجين 52.8 درجة ، ضغط حرج 64 ماكينة الصراف الآلي.

الهيدروجين الفوسفوري هو عامل اختزال قوي للغاية ؛ يشتعل في الهواء عند 150 درجة ويحترق بلهب أصفر ليشكل أنهيدريد الفوسفوريك حسب المعادلة:

2РН 3 + 4O 2 = Р 2 O 5 + 3Н 2 O

تمت مناقشة احتراق فوسفيد الهيدروجين الغازي بالفعل في تجارب على إنتاجه.

خبرة. استرجاع المحاليل المائية من أملاح الفضة والنحاس بغاز فوسفور الهيدروجين.معادلات التفاعل:

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.

تجرى التجربة في أنابيب اختبار. نتيجة للتفاعل ، لا يتم إطلاق الفضة والنحاس فحسب ، بل تتشكل أيضًا الفوسفات المقابلة ، على سبيل المثال:

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

تمتص أملاح النحاس (CuSO 4 و Cu 2 Cl 2) فوسفيد الهيدروجين الغازي ، ويستخدم هذا لفصل الخليط الغازي من فوسفيد الهيدروجين والهيدروجين - حيث يتم تمريره عبر أوعية الغسيل بأملاح النحاس.

يقلل فوسفور الهيدروجين الغازي أيضًا من أحماض النيتريك والكبريت والكبريت وأملاح الذهب والمركبات الأخرى.

تمت مناقشة تفاعل فوسفيد الهيدروجين الغازي مع الكلور بالفعل في وصف التجارب لدراسة خصائص الكلور.

يتحد فوسفيد الهيدروجين الغازي مباشرة مع الأحماض المائية ، مكونًا أملاح الفوسفونيوم (تم وصف يوديد الفوسفونيوم أعلاه). تتحد كميات متساوية من يوديد الهيدروجين وفوسفيد الهيدروجين لتكوين بلورات مكعبة عديمة اللون من يوديد الفوسفونيوم.

فوسيد الكالسيوم

خبرة. تحضير وخصائص فوسفيد الكالسيوم.يتم الحصول على فوسفيد الكالسيوم من رقائق صغيرة من الكالسيوم والفوسفور الأحمر تحت السحب. لا يستخدم الفسفور الأبيض لهذا الغرض ، لأن التفاعل معه يستمر بعنف شديد.

الجهاز عبارة عن أنبوب زجاجي بطول 10-12 سموقطرها 0.5 سمثابتة في أحد طرفي المشبك ثلاثي القوائم أفقيًا. يتم وضع الخليط 1 في منتصف الأنبوب جيرقائق صغيرة من الكالسيوم و 1 جيالفوسفور الأحمر الجاف. عندما يتم تسخين الأنبوب ، يحدث مزيج عنيف من كلتا المادتين مع تكوين Ca 3 P 2 - مادة صلبة بنية فاتحة. بعد التبريد ، يتم كسر الأنبوب بمدقة في ملاط ​​كبير. يؤخذ فوسفيد الكالسيوم من الملاط باستخدام ملعقة أو ملاقط أو ملقط معدني ويوضع في مرطبان جاف للتخزين. البرطمان مغلق بإحكام ومملوء بالبارافين لمنع تحلل فوسفيد الكالسيوم تحت تأثير الرطوبة الجوية.

يتم أيضًا إزالة جميع أجزاء الأنبوب الملوثة بفوسفيد الكالسيوم بعناية ، حيث تتشكل المنتجات السامة أثناء تحلل الأخير.

تمت دراسة تفاعل فوسفيد الكالسيوم مع الماء مع الأحماض المخففة في التجارب على إنتاج فوسفيد الهيدروجين الغازي.

الفوسفور السائل الهيدروجين R 2 H 4 (ديفسفين)

عادة ، يتشكل الديفوسفين كمنتج ثانوي أثناء إنتاج الفوسفين ، على وجه الخصوص ، يحدث هذا عندما تتحلل الفوسفات بواسطة الماء. ولكن نظرًا للاختلاف الكبير بين نقطتي غليان وانصهار الفوسفين والديفوسفين ، يمكن فصلهما بسهولة عن طريق تمرير خليط الغاز عبر أنبوب مبرد إلى درجة 0.

يتم الحصول على الديفوسفين في غرفة مظلمة ، لأنه يتحلل تحت تأثير الضوء.

خبرة. تحضير وخصائص الديفسفين.يتم تجميع الجهاز وفقًا للتين. يتم توصيل قارورة ثلاثية العنق من جانب واحد بأنبوب مخرج طويل يمر عبر خليط تبريد من الثلج وملح المائدة ، وعلى الجانب الآخر بأنبوب أمان ، يجب إنزال نهايته في وعاء به ماء. تملأ قارورة ثلاثية العنق حتى 2/8 من حجمها بالماء وتوضع في حمام مائي ، بحيث يتم الحفاظ على درجة حرارة الماء في القارورة عند مستوى حوالي 50 درجة. يتم إدخال أنبوب مستقيم عريض في العنق الأوسط لقارورة ثلاثية العنق ، يتم إغلاق نهايتها العلوية بسدادة مطاطية.

قبل بدء التجربة ، يتم توصيل أنبوب الأمان بمصدر ثاني أكسيد الكربون لإخراج الهواء من الجهاز. يتم ذلك لمنع حدوث انفجار أثناء التجربة إذا كان هناك هواء في القارورة.

بعد إزالة الهواء من الجهاز ، يتم إغلاق الطرف الحر لأنبوب المخرج بسدادة مطاطية ، ويتم فصل مصدر ثاني أكسيد الكربون ، ويتم إنزال نهاية أنبوب الأمان في وعاء به ماء.

يتم إدخال بضع قطع من فوسفيد الكالسيوم في القارورة من خلال الأنبوب الأوسط ويتم إغلاق الأنبوب بسدادة مطاطية.

الهيدروجين الفسفوري ، الذي يتكون أثناء تحلل فوسفيد الكالسيوم ، يزيح ثاني أكسيد الكربون من الزجاجة عبر أنبوب الأمان.

بعد إزالة ثاني أكسيد الكربون من القارورة ، قم بإزالة الفلين من أنبوب المخرج. الآن تندفع أبخرة فوسفيد الهيدروجين السائل مع بخار الماء المحبوس بواسطتها إلى أنبوب المخرج وتتكثف في ذلك الجزء المغمور في خليط التبريد. عندما يتم انسداد هذا الجزء من الأنبوب بأبخرة مكثفة من فوسفيد الهيدروجين والماء ، تندفع الغازات مرة أخرى إلى أنبوب الأمان.

يتم إغلاق الطرف الحر لأنبوب المخرج مع ثنائي الفوسفين المجمد بموقد غاز ، ثم يتم فصل الأنبوب عن الجهاز ويتم إغلاق الطرف الآخر.

Diphosphine في الظروف العادية هو سائل عديم اللون ، لا يمتزج بالماء ، يغلي عند 51.7 درجة ويتصلب عند -99 درجة. يشتعل هذا السائل تلقائيًا ويحترق بلهب شديد السطوع ، لذلك يتم تخزينه في حالة عدم وجود هواء.

ينكسر الديفوسفين الضوء بقوة ولا يبلل الجدران الزجاجية.

تحت تأثير المواد الصلبة المتساقطة ، زيت التربنتين ، الحرارة (30 درجة) ، يتحلل حمض الهيدروكلوريك الخفيف والمركّز ، الديفوسفين إلى الفوسفين والفوسفور وفقًا للمعادلة:

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

يمتص الفوسفور بعضًا من الفوسفين ، مكونًا مركبًا يسمى فوسفور الهيدروجين الصلب.

الاستفادة من حقيقة أن الديفوسفين يتحلل في وجود حمض الهيدروكلوريك المركز ، فمن الممكن الحصول تلقائيًا على فوسفيد الهيدروجين الغازي غير القابل للاشتعال. للقيام بذلك ، يتم تمرير خليط من فوسفيد الهيدروجين الغازي مع أبخرة فوسفيد الهيدروجين السائل عبر زجاجة غسيل مع حمض الهيدروكلوريك المركز. في هذه الحالة ، يبقى فوسفور الهيدروجين الصلب في دورق الغسيل - مادة صفراء فاتحة تتحلل تحت تأثير الضوء إلى هيدروجين وفوسفور أحمر.

خبرة. الحصول على هيدروجين فوسفوري نقي غير قابل للاشتعال تلقائيًا.يتم تجميع الجهاز وفقًا للشكل. تمتلئ القارورة الأولى ذات الثلاثة عنق بثلثي حمض الهيدروكلوريك المخفف ، والثانية مملوءة بحمض الهيدروكلوريك المركز ، ويصب الماء في جهاز التبلور. يتم تجميع الجهاز وإخراج الهواء منه بمساعدة ثاني أكسيد الكربون الذي يدخل أول دورق ثلاثي العنق. بعد إزالة الهواء ، أغلق المشبك I على الأنبوب المطاطي.

بعد إضافة فوسفيد الكالسيوم من خلال الأنبوب الأوسط إلى القارورة الثلاثية العنق الأولى ، يتم تكوين خليط من الفوسفين والديفوسفين.

بالمرور عبر حمض الهيدروكلوريك المركز ، يتحلل الديفوسفين ، يدخل فوسفور الهيدروجين الغازي النقي إلى جهاز التبلور بالماء ، والذي يتم جمعه في أوعية مختلفة وفقًا لطريقة إزاحة الماء.

مركبات الأكسجين من الفوسفور

خبرة. الحصول على وخصائص أنهيدريد الفوسفور (ثلاثي أكسيد الفوسفور).يتم الحصول على أنهيدريد الفوسفوريك عن طريق تمرير الهواء الجاف عبر الفوسفور الأحمر الساخن. تعمل ثلاثة أنابيب زجاجية مع بعضها البعض كجهاز. يعمل الأنبوب الأول ، المثبت أفقيًا في المشبك ثلاثي القوائم ، على تسخين الفوسفور الأحمر. في الأنبوب الثاني ، المثبت أيضًا في وضع أفقي ، يتم تسخينه إلى ما يقرب من 50 درجة ، يتم وضع مسحة من الصوف الزجاجي لحجز الفوسفور والفوسفور أنهيدريد من الأنبوب الأول. الأنبوب الثالث منحني ، ويتم إنزال نهايته تقريبًا إلى قاع دورق صغير يتم تبريده من الخارج ، حيث يتم تكثيف أنهيدريد الفوسفور.

أنهيدريد الفوسفوريك مادة بيضاء ، بلورية ، تشبه الشمع ، شديدة السمية تذوب عند 23.8 درجة وتغلي عند 173.1 درجة. (يمكن ضبط نقطة الغليان عن طريق تسخين أنهيدريد الفوسفور تحت النيتروجين.)

أنهيدريد الفوسفوريك له خصائص مختزلة. يسخن إلى 70 درجة ، يشتعل ويحترق ، ويتحول إلى أنهيدريد فوسفوري وفقًا للمعادلة:

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

تدريجيا ، تبدأ هذه الأكسدة ، المصحوبة بالتلألؤ ، في المضي قدما حتى في درجات الحرارة العادية.

يشكل أنهيدريد الفوسفوريك جزيئات P 4 O 10 ثنائية الأبعاد.

عند تسخينه فوق 210 درجة مئوية أو تحت تأثير الضوء ، يتحلل أنهيدريد الفوسفور:

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

يتحد أنهيدريد الفوسفور مع الماء البارد ببطء شديد ، مكونًا حمض الفوسفور H 3 PO 3. يتفاعل بعنف مع الماء الساخن ، مكونًا حمض الفوسفين والفوسفوريك وفقًا للمعادلة:

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

خبرة. تحضير وخصائص أنهيدريد الفوسفوريك P 2 O 5 (خامس أكسيد الفوسفور). للحصول على أنهيدريد الفوسفوريك عن طريق حرق الفوسفور ، استخدم الجهاز الموضح في الشكل.

يتم إدخال أنبوب زجاجي مستقيم عريض في عنق القارورة على سدادة مطاطية ، وفي نهايته يتم ربط بوتقة صغيرة من الخزف بسلك. يعمل الأنبوب على إدخال الفوسفور في البوتقة وإشعالها بسلك ساخن. من خلال أحد الأنابيب الجانبية ، يدخل الهواء إلى القارورة ، والتي ، للتنظيف ، تمر أولاً عبر قوارير الغسيل ذات المحاليل المركزة من هيدروكسيد الصوديوم و H 2 SO 4. يهرب الهواء المحروم من الأكسجين من القارورة عبر الأنبوب الثاني ، حاملاً أنهيدريد الفوسفوريك معه ، ويتكثف في دورق بارد وجاف. يتم توصيل الأخير بمضخة نفاثة مائية من خلال زجاجة غسيل بالماء.

لإجراء التجربة ، يتم تشغيل مضخة نفاثة مائية ، وإدخال قطع من الفوسفور في البوتقة وإشعال النار فيها. بعد إشعال الفوسفور ، يُزال السلك المُسخَّن ويُغلق الطرف العلوي للأنبوب الزجاجي العريض بسدادة مطاطية.

يجب أن تكون جميع الأنابيب والمقابس في الجهاز متصلة بإحكام.

يحترق الفوسفور حسب المعادلة:

4P + 5O 2 \ u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358.4 سعر حراري.

يتكثف أنهيدريد الفوسفوريك الناتج في زجاجة باردة على شكل رقائق تشبه الثلج.

تمت مناقشة تحضير أنهيدريد الفوسفوريك بالفعل في دراسة خصائص الأكسجين والفوسفور.

يتم تنقية أنهيدريد الفوسفوريك من شوائب أكاسيد الفوسفور السفلية عن طريق التسامي في تيار من الأكسجين في وجود البلاتين الإسفنجي. تخزين أنهيدريد الفوسفوريك في برطمانات جافة ومغلقة بإحكام ومليئة بالبارافين.

أنهيدريد الفوسفوريك له مظهر مادة بلورية بيضاء تشبه الثلج ، ولكن قد يكون غير متبلور وزجاجي.

اعتمادًا على عدد جزيئات الماء المرتبطة بجزيء أنهيدريد الفوسفوريك ، تتشكل أحماض ميتا ، وبيرو ، وأحماض أورثوفوسفوريك:

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.

أنهيدريد الفوسفوريك هو أقوى عامل تجفيف للغازات ، لذلك فهو مملوء بأعمدة وأبراج تجفيف ، ويضعه على الأسبستوس أو الصوف الزجاجي. في بعض الحالات ، يمكن أن يزيل عناصر الماء من المركبات الأخرى ، لذلك يتم استخدامه في إنتاج أنهيدريد النيتريك والكبريت ومركبات أخرى. في الهواء ، ينتشر أنهيدريد الفوسفوريك ، الذي يجذب الرطوبة ، بسرعة (يجب تخزينه في حالة عدم وجود رطوبة).

عندما يتلامس أنهيدريد الفوسفوريك مع الماء ، يحدث تفاعل ترطيب عنيف ، مصحوبًا بضوضاء صفير قوية. مع كمية قليلة من الماء البارد يعطي ميتافوسفوريك ، وبكمية كبيرة ماء دافئيشكل حمض الفوسفوريك.

يتم تسخين أنهيدريد الفوسفوريك إلى درجة حرارة 250 درجة مئوية ويستقر على الجدران الباردة من الوعاء على شكل بلورات أحادية الميل. عند تسخينه في جهاز مغلق إلى درجة حرارة 440 درجة ، فإنه يتبلمر ويمر في شكل مسحوق ، وعند درجة حرارة 600 يكتسب شكل زجاجي. نتيجة لتكثيف البخار ، يتم تكوين شكل بلوري. يذوب أنهيدريد الفوسفوريك عند 563 درجة.

خبرة. الحصول على وخصائص حمض الميتافوسفوريك HPO 3. في كوب صغير يحتوي على 50 مل من الماء ، أضف 1-2 ملاعق كبيرة من أنهيدريد الفوسفوريك. يصبح الماء عكرًا بسبب تكوين حمض الميتافوسفوريك. يصبح المحلول خفيفًا إذا سمح له بالوقوف أو الاهتزاز أو الدفء قليلاً.

عندما يتبخر المحلول ، يتم إطلاق حمض الميتافوسفوريك على شكل كتلة زجاجية شفافة عديمة اللون تشبه الجليد.

تخزين حمض الميتافوسفوريك في برطمانات مغلقة بسدادة البارافين ؛ في حالة وجود الهواء ، يتم تغطيتها بطبقة بيضاء يمكن إزالتها عن طريق الغسيل.

يشير حمض الميتافوسفوريك أحادي القاعدة إلى أحماض ذات قوة متوسطة. قابل للذوبان في الماء. مع وجود فائض من الماء ، فإنه يمر في الأحماض البيروية والأورثوفوسفورية.

حمض الميتافوسفوريك أو محلول المستافوسفات مع إضافة حمض الأسيتيك يخثر الألبومين. يمكنك إجراء تجربة في أنبوب اختبار يوضح تجلط بياض البيض.

خبرة. الحصول على وخصائص حامض الفوسفوريك.تمت مناقشة تحضير حامض الفوسفوريك النقي بأكسدة الفسفور مع حامض النيتريك في دراسة خواص حامض النيتريك.

يمكن أيضًا الحصول على حمض الفوسفوريك عن طريق التسخين أو التخزين طويل الأمد لحمض الميتافوسفوريك ، وتسخين حامض الفوسفور ، وتأثير الماء على خماسي كلوريد الفوسفور ، أو أكسيد الفوسفور أو أنهيدريد الفوسفوريك ، وعمل حامض الكبريتيك المركز على أورثوفوسفات الكالسيوم.

يتكون حمض الفوسفوريك بفعل حمض الكبريتيك على رماد العظام:

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

في كوب من الخزف لمدة 4-5 دقائق ، سخني 5 جيرماد العظام ، 5 ملالماء و 5 ملمركز H 2 SO 4 (وزن sp 1.84). يتم نقل محتويات الكوب بعد ذلك إلى دورق ، وبعد التبريد ، يتم تخفيفه بكمية متساوية من الماء البارد.

بعد ترشيح ترسبات كبريتات الكالسيوم وتبخير المحلول الصافي (بالتسخين إلى 150 درجة مئوية) ، يتكاثف ، ويكتسب قوام شراب سميك.

إذا تم تحييد جزء من المحلول المصفى في وجود عباد الشمس مع الأمونيا (إضافته بكمية زائدة صغيرة) ، ثم تمت إضافة نترات الفضة ، يترسب راسب أصفر من أورثوفوسفات الفضة Ag 3 PO 4.

حمض الفوسفوريك عبارة عن بلورات معينية عديمة اللون وشفافة وصلبة ومتميزة في الهواء. إنه حمض تريباسيك ذو قوة متوسطة. يذوب بسهولة في الماء مع إطلاق كمية صغيرة من الحرارة. يتم طرحه للبيع في شكل محلول مائي بنسبة 40-95٪.

نتيجة لاستبدال واحد أو اثنين أو ثلاثة من أيونات الهيدروجين بالمعادن ، يتكون حمض الفوسفوريك من ثلاث سلاسل من الأملاح (NaH 2 PO 4 - فوسفات الصوديوم الأساسي ، Na 2 HPO 4 - ثانوي - فوسفات الصوديوم و Na 3 PO 4 - المرحلة الثالثة فوسفات الصوديوم).

يمكن لحمض الفوسفوريك الأضعف ولكن الأقل تطايرًا أن يزيح أحماض النيتريك والكبريتيك من مركباتهما.

عندما يتم تسخين حامض الفوسفوريك إلى 215 درجة ، يتم الحصول على حمض البيروفوسفوريك في شكل كتلة زجاجية. يستمر التفاعل وفقًا للمعادلة:

2H 3 RO 4 + 35 سعر حراري\ u003d H 4 P 2 O 7 + H 2 O ،

وعندما يتم تسخينه فوق 300 درجة ، يتحول حمض البيروفوسفوريك إلى ميتافوسفوريك:

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

خبرة. تحضير وخصائص حامض الفوسفور. تم وصف تحضير حامض الفوسفور عن طريق التحلل المائي لثلاثي بروميد الفوسفور ، وثلاثي اليوديد ، وثلاثي كلوريد في تجارب على إنتاج بروميد الهيدروجين ويوديد الهيدروجين ، وسيتم التطرق إليه أكثر في التجارب على خصائص الفوسفور ثلاثي كلوريد.

حمض الفوسفور هو حمض ثنائي القاعدة ذو قوة متوسطة ؛ تشكل سلسلتين من الأملاح ، على سبيل المثال NaH 2 PO 3 - فوسفيت الصوديوم الحمضي و Na 2 HPO 3 - متوسط ​​فوسفيت الصوديوم.

في الحالة الحرة ، H 3 PO 3 عبارة عن بلورة عديمة اللون ، تنتشر في الهواء وقابلة للذوبان في الماء بسهولة.

عند تسخينه ، يتحلل حمض الفوسفور إلى حمض الفوسفوريك والفوسفين وفقًا للمعادلة:

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

حمض الفوسفور عامل اختزال قوي ؛ عند تسخينه ، فإنه يقلل من محلول كلوريد الزئبق إلى كلوريد وحتى الزئبق المعدني ، ويتم عزل الفضة المعدنية من محلول نترات الفضة:

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.

خبرة. الطبيعة المختزلة لحمض الفوسفور H 3 PO 2.يقلل حمض الفوسفور وأملاحه (الهيبوفوسفيت) أملاح النحاس والفضة والزئبق والذهب والبزموت إلى المعادن المقابلة. على سبيل المثال ، إذا تمت إضافة محلول حمض الفوسفور إلى محلول من كبريتات النحاس أو نترات الفضة ، يتم إطلاق النحاس المعدني والفضة المعدنية ويتكون حمض الفوسفوريك وفقًا للمعادلات:

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.

يقلل حمض الفوسفور البروم واليود في المحاليل المائية لبروميد الهيدروجين واليوديد وفقًا للمعادلات:

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.

تم وصف تحضير الهيبوفوسفيت بتسخين الفسفور الأبيض بقواعد قوية في تجربة على تحضير فوسفيد الهيدروجين.

عندما يتم معالجة هيبوفوسفيت الباريوم بحمض الكبريتيك ، يتم الحصول على حمض هيبوفوسفور نتيجة تفاعل التبادل.