Фосфор и его свойства
Впервые фосфор (лат. phosphorus) был получен гамбургским
алхимиком Г. Брандом в 1669 г. Это распространенный элемент,
содержание его в земной коре примерно 0,1%. В свободном
виде фосфор в природе не существует, а встречается только
в связанном состоянии. В воде фосфор не растворяется и с
ней не взаимодействует.
На внешнем электронном слое атома фосфора 5 электронов (3s23р3),
соответственно он проявляет степени окисления +5, +3 и -3.
Фосфор образует несколько аллотропных модификаций. Главные
из них - белый, красный и черный фосфор.
Фосфор образует устойчивую молекулу P2. На внешнем слое
у фосфора три неспаренных р-электрона и он во всех своих
модификациях образует по три s-связи так, что образуется
молекула P4, имеющая форму тетраэдра. Таково строение белого
фосфора. Для красного и черного фосфора характерна пространственная
атомная решетка.
Белый фосфор - ядовитое, бесцветное твердое кристаллическое
соединение, плохо нерастворимое в воде. Плавится при температуре
44°C, превращаясь в бесцветную жидкость. Белый фосфор химически
очень активен из-за неустойчивости молекулы P4. Если нагревать
белый фосфор без доступа воздуха, он превращается в красный
фосфор.
Красный фосфор по своим свойствам сильно отличается от белого
фосфора. Он ядовит, не растворяется ни в чем. При охлаждении
его паров образуется белый фосфор. Красный фосфор используется
главным образом в производстве спичек, ядохимикатов.
Черный фосфор образуется из красного при нагревании его
до 350°C под высоким давлением.
На воздухе фосфор сгорает, образуя оксид фосфора (V) - фосфорный
ангидрид:
4Р + 5O2 = 2P2O5
При взаимодействии со щелочами образуется фосфин PH3:
2Р + 2NaOH + H2O = Na2HPO3 + PH3
Это бесцветный ядовитый газ с запахом чеснока, аналог аммиака,
однако в отличие от него очень неустойчив и при непосредственном
взаимодействии фосфора с водородом не образуется. Используется
как боевое отравляющее вещество.
Азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:
3Р + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
В атмосфере xлора фосфор горит, со фтором реагирует со взрывом,
с серой фосфор образует сульфиды различного состава, с металлами
при нагревании - фосфиды.
Смесь красного фосфора с бертолетовой солью очень взрывоопасна:
6Р + 5КС1О3 = 5КС1 + ЗР2О5
Чистый фосфор получают восстановлением фосфоритов и апатитов
коксом в присутствии песка в электропечах при 1500°C:
Ca3(PO4)2 + 5C+ 3SiO2 = 3CaSiO3 + 5CO + 2P
