Ãëàâà 5. Ïîäãðóïïà àçîòà è åå òèïè÷íûå ïðåäñòàâèòåëè
§ 26. Ôîñôîð êàê ýëåìåíò è ïðîñòîå âåùåñòâî
Îõàðàêòåðèçóéòå ïîëîæåíèå ôîñôîðà â ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå. Ñîñòàâüòå ñõåìó ýëåêòðîííîãî ñòðîåíèÿ àòîìà ôîñôîðà è äàéòå åãî õàðàêòåðèñòèêó êàê ýëåìåíòà.
Çàïèøèòå ôîðìóëû è îõàðàêòåðèçóéòå âûñøèå êèñëîðîäíûå è âîäîðîäíûå ñîåäèíåíèÿ ôîñôîðà.
Ôîñôîð êàê ýëåìåíò. Ôîñôîð — íåìåòàëë VA-ãðóïïû. Êàê ýëåìåíò îí âàì óæå õîðîøî çíàêîì. Ïî ÷èñëó âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ è ïî ýëåêòðîííîé êîíôèãóðàöèè (Çs2 ð3 ) àòîì ôîñôîðà ÿâëÿåòñÿ àíàëîãîì àçîòà.
Ïî ñðàâíåíèþ ñ àòîìîì àçîòà àòîì ôîñôîðà èìååò áîëüøèé ðàäèóñ, ìåíüøóþ ýíåðãèþ èîíèçàöèè è ÎÝÎ, ïîýòîìó ó ýëåìåíòà ôîñôîðà íåìåòàëëè÷åñêèå ñâîéñòâà ïðîÿâëÿþòñÿ íåñêîëüêî ñëàáåå, ÷åì ó ýëåìåíòà àçîòà. Ýòî ïîäòâåðæäàåòñÿ òàêæå è ñâîéñòâàìè, è õàðàêòåðîì åãî ñîåäèíåíèé. Âàëåíòíûå âîçìîæíîñòè ó ôîñôîðà òàêæå áîëüøå, ÷åì ó àçîòà, áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ d-îðáèòàëåé. Ïîýòîìó â ñîåäèíåíèÿõ ôîñôîð ìîæåò ïðîÿâëÿòü âàëåíòíîñòü, ðàâíóþ III è V, è ñòåïåíè îêèñëåíèÿ -3, +3 è +5.
Ôîñôîð êàê ïðîñòîå âåùåñòâî.  îòëè÷èå îò àçîòà ôîñôîð â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè îáðàçóåò àëëîòðîïíûå ìîäèôèêàöèè . Âàæíåéøèå èç íèõ: áåëûé, êðàñíûé è ÷åðíûé ôîñôîð.
Âñïîìíèòå, ÷òî íàçûâàþò àëëîòðîïèåé è àëëîòðîïíûìè ìîäèôèêàöèÿìè? Ñ êàêèìè âèäàìè àëëîòðîïèè âû óæå âñòðå÷àëèñü?
Áåëûé ôîñôîð ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ íàõîäèòñÿ â òâåðäîì ñîñòîÿíèè. Åãî ìîëåêóëû îáúåäèíåíû â ìîëåêóëÿðíóþ êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó ñî ñëàáûìè ìåæìîëåêóëÿðíûìè ñâÿçÿìè (ðèñ. 42).
Ñîñòàâ è ñòðîåíèå àëëîòðîïíîé ìîäèôèêàöèè îïðåäåëÿþò åå ñâîéñòâà. Ñâîéñòâà áåëîãî, ÷åðíîãî è êðàñíîãî ôîñôîðà ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 20.
Áåëûé ôîñôîð ÿäîâèò!
Ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ îí ìîæåò ïåðåõîäèòü â äðóãèå ìîäèôèêàöèè — êðàñíûé è ÷åðíûé ôîñôîð, èìåþùèå àòîìíóþ êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó áîëåå ïðî÷íóþ, ÷åì ó áåëîãî ôîñôîðà (ðèñ. 43).
Êðàñíûé ôîñôîð ïîëó÷àþò íàãðåâàíèåì áåëîãî ôîñôîðà äî 250-300 °Ñ ïîä äàâëåíèåì è áåç äîñòóïà âîçäóõà.
×åðíûé ôîñôîð òîæå ïîëó÷àþò èç áåëîãî ôîñôîðà ïðè íàãðåâàíèè äî 200 °Ñ è î÷åíü âûñîêîì äàâëåíèè (1000-1200 ÌÏà èëè 10-12 òûñ. àòì).
Àëëîòðîïíûå ìîäèôèêàöèè ôîñôîðà âçàèìîñâÿçàíû è ñïîñîáíû ïåðåõîäèòü äðóã â äðóãà:
Äåìîíñòðàöèîííûé îïûò. Ïðåâðàùåíèå êðàñíîãî ôîñôîðà â áåëûé ôîñôîð. Äëÿ ýòîãî îïûòà ïðèìåíÿþò êðàñíûé ôîñôîð êàê íàèáîëåå áåçîïàñíûé.  ñåðåäèíó íåøèðîêîé ñòåêëÿííîé òðóáêè äëèíîé ïðèìåðíî 15 ñì ïðîòîëêíåì íåìíîãî ñóõîãî êðàñíîãî ôîñôîðà (îáúåìîì íå áîëåå ãîðîøèíû). Çàêðîåì îòâåðñòèÿ ïëîòíûìè âàòíûìè òàìïîíàìè. Òðóáêó, çàæàòóþ ñ îäíîãî êîíöà ìåòàëëè÷åñêèì ïðîáèðêîäåðæàòåëåì, ïðîãðååì è íàãðååì ôîñôîð. Ïîÿâèâøååñÿ çåëåíîâàòîå ïëàìÿ áûñòðî èñ÷åçàåò, íà êîíöàõ òðóáêè ïîÿâëÿåòñÿ æåëòîâàòûé íàëåò — ýòî áåëûé ôîñôîð. Íàáëþäàòü ñâå÷åíèå êîëåö áåëîãî ôîñôîðà ìîæíî â çàòåìíåííîì ïîìåùåíèè. Ñíèìåì ïðîáêè è äâèãàåì òðóáêó ïî ãîðèçîíòàëè, íàáëþäàÿ âñïûøêè ñàìîâîçãîðàþùåãîñÿ áåëîãî ôîñôîðà. Ìû íàáëþäàåì ïðîöåññû ïåðåõîäà êðàñíîãî ôîñôîðà â áåëûé è ñàìîâîçãîðàíèå áåëîãî ôîñôîðà.
Îêîí÷àíèå ïàðàãðàôà >>>