Сможете ли вы описать аллотропные модификации фосфора? Наша статья посвящена свойствам именно этого вещества. В природе существует несколько аллотропных модификаций фосфора. Давайте познакомимся с данной темой подробнее.
Понятие об аллотропии
Химические элементы могут образовывать разные виды простых веществ. Это явление и называют аллотропией. Она может быть обусловлена двумя причинами. В первом случае - это разное количество атомов элемента в веществе. К примеру, кислород и озон. Они состоят из Оксигена. Только в состав первого газа входят два атома, а второго - три.
Аллотропия фосфора имеет другую природу. Соединяясь, его атомы способны формировать кристаллические решетки разных типов. Как это возможно? В молекуле этого вещества образуется три ковалентные связи. Но попарно они связаны только одной. Остальные две единицы валентности используются для присоединения третьего и четвертого атомов. Таким образом, формируется либо атомная, либо молекулярная кристаллическая решетка.
Фосфор в природе
В обычных условиях это вещество не встречается в чистом виде. Это происходит из-за его большой химической активности. Основными соединениями фосфора является соли - фосфориты и апатиты. Атомы фосфора входят в состав клеточных мембран, костной ткани и нуклеиновых кислот, которые являются носителями наследственной информации.
Свойства и название аллотропных модификаций фосфора
В зависимости от вида кристаллической решетки данное вещество может быть представлено несколькими модификациями. Это белый, желтый, красный и черный. Свои названия аллотропные модификации фосфора получили благодаря цвету. В условиях высокого давления белый и красный фосфор превращается в черный. Физические свойства каждого вида имеют резкие отличия. Давайте рассмотрим каждый из них отдельно.
Белый фосфор
Получение данной аллотропной модификации фосфора можно назвать "фантастической случайностью". В конце XVII века немецкий алхимик Хеннинг Бранд трудился над получением философского камня. Согласно легендам того времени, он обладал удивительными свойствами: превращать черные металлы в золото, дарить вечную жизнь и свободу. Выпаривая мочу, ученый получил сухой остаток. Поскольку данное вещество светилось в темноте, Бранд решил, что это и есть философский камень. На самом деле? это и был белый фосфор.
Рассмотрим свойства и строение данной аллотропной модификации фосфора. Это кристаллическое вещество бесцветного или желтоватого цвета. Его твердость небольшая - под водой белый фосфор можно резать ножом. Он нерастворим в воде, плавится при температуре 44 градуса по Цельсию.
Данная аллотропная модификация фосфора отличается от всех остальных значительной химической активностью. Уже при 40 градусах он вступает в реакцию с кислородом и воспламеняется. Эта форма является самой ядовитой.
Желтый фосфор
Это вещество относится к группе сильно ядовитых. Желтым фосфором называют неочищенный белый. Он легко воспламеняется на воздухе. При этом образуется ярко - зеленое пламя и выделяется большое количество белого едкого дыма. Поскольку желтый фосфор способен самовоспламеняться, хранят и перевозят его только под слоем воды.
Красный фосфор
Аллотропные модификации фосфора могут превращаться друг в друга. Для этого необходимы определенные условия. Так, при длительном нагревании в условиях повышенного давления и при наличии углекислого газа белый фосфор превращается в красный. Впервые эту реакцию осуществил в конце XIX века австрийский химик Риттер Шреттер.
Красный фосфор химически менее активен. Это вещество растворяется только в расплавленном свинце и висмуте. Процесс возгорания при повышении температуры не происходит. Красный фосфор превращается в пар, который потом - в белый. А вот чтобы произошло возгорание, необходимо ударить или растереть это вещество.
Данная модификация менее ядовита, чем белый. Поэтому его широко используют в производстве спичек в качестве основы вещества терочной поверхности коробка.
Черный фосфор
Только в XX веке стало известно, что фосфор образует аллотропные модификации, которые являются самой стабильной и наименее активной его формой. Это черный фосфор. На этот раз открытие принадлежало американскому физику Перси Бриджмену, который являлся лауреатом Нобелевской премии. Но высокую награду он получил не за получение черного фосфора, а за создание прибора, способного создавать высокое атмосферное давление. Это и стало одним из условий, при которых красный фосфор превращается в черный.
Визуально данная модификация напоминает графит. Это кристаллы черного цвета с металлическим блеском, жирные на ощупь, нерастворимые в воде и органических веществах. Плавится это вещество только при температуре 1000 градусов.
Области применения
Сравнив свойства и строение аллотропных модификаций фосфора, становится понятным большое количество сфер использования этого вещества. Рассмотрим некоторые из них. Желтый фосфор, который образует густую дымовую завесу, делает это вещество сырьем для оборонной и военной промышленности. В частности его используют при изготовлении трассирующих пуль. Фосфорная дорожка, которая образуется при ее выстреле, тянется на протяжении целого километра. Способность фосфора светиться используют при производстве красок.
Широкое применение находят многие соединения фосфора. В совокупности с серой красная модификация используется для получения спичек. Хлорид используют в качестве пластификатора и добавки для борьбы с вредителями.
Химический элемент фосфор необходим всем живым организмам для нормального развития. Его ежедневная норма составляет около 1,5 граммов. Пополнить эти запасы возможно благодаря потреблению злаковых, бобовых и молочных продуктов.
Итак, фосфор - это химический элемент, который может находиться в виде нескольких простых веществ. Другими словами - образовывать аллотропные модификации. В зависимости от вида кристаллической решетки это может быть белый, желтый, красный или черный фосфор. Каждая из этих модификаций имеет отличные от других физические и химические свойства, физиологическое влияние на организм и область применения.
