История открытия и аллотропные модификации фосфора

Слайд 1

Слайд 2

Понятие фосфора Фо́сфор ( от др .- греч . φῶς — свет и φέρω — несу ; φωσφόρος — светоносный ; лат . Phosphorus ) — химический элемент 15-й группы ( по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы ) третьего периода ; имеет атомный номер 15. Элемент входит в группу пниктогенов . Фосфор — один из распространённых элементов земной коры : его содержание составляет 0,08—0,09 % её массы . Концентрация в морской воде 0,07 мг /л. В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности . Образует около 190 минералов , важнейшими из которых являются апатит Ca5(PO4)3 ( F,Cl,OH ), фосфорит ( Сa3(PO4)2 ) и другие . Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений — фосфолипидов . Содержится в животных тканях , входит в состав белков и других важнейших органических соединений ( АТФ , ДНК ), является элементом жизни .

Слайд 3

ИСТОРИЯ Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать философский камень, а получил светящееся вещество. Бранд сфокусировался на опытах с человеческой мочой, так как полагал, что она, обладая золотистым цветом, может содержать золото или нечто нужное для его добычи. Первоначально его способ заключался в том, что сначала моча отстаивалась в течение нескольких дней, пока не исчезнет неприятный запах, а затем кипятилась до клейкого состояния. Нагревая эту пасту до высоких температур и доводя до появления пузырьков, он надеялся, что, сконденсировавшись, они будут содержать золото. После нескольких часов интенсивных кипячений получались крупицы белого воскоподобного вещества, которое очень ярко горело и к тому же мерцало в темноте. Бранд назвал это вещество phosphorus mirabilis (лат. «чудотворный носитель света»). Открытие фосфора Брандом стало первым открытием нового элемента со времён античности. Несколько позже фосфор был получен другим немецким химиком — Иоганном Кункелем . Независимо от Бранда и Кункеля фосфор был получен Р. Бойлем, описавшим его в статье «Способ приготовления фосфора из человеческой мочи», датированной 14 октября 1680 года и опубликованной в 1693 году. Более усовершенствованный способ получения фосфора был опубликован в 1743 году Андреасом Маргграфом . Существуют данные, что фосфор умели получать ещё арабские алхимики в XII в. То, что фосфор — простое вещество, доказал Лавуазье.В 1669 году Хеннинг Бранд при нагревании смеси белого песка и выпаренной мочи получил светящееся в темноте вещество, названное сначала «холодным огнём». Вторичное название «фосфор» происходит от греческих слов « φώς » — свет и « φέρω » — несу. В древнегреческой мифологии имя Фосфор носил страж Утренней звезды.

Слайд 4

Белый фосфор Белый фосфор представляет собой белое вещество ( из-за примесей может иметь желтоватый оттенок ). По внешнему виду он очень похож на очищенный воск или парафин , легко режется ножом и деформируется от небольших усилий . Молекула белого фосфора Белый фосфор имеет молекулярную кристаллическую решётку , формула молекулы белого фосфора — P 4 , причём атомы расположены в вершинах тетраэдра . Отливаемый в инертной атмосфере в виде палочек ( слитков ), он сохраняется в отсутствии воздуха под слоем очищенной воды или в специальных инертных средах . Плохо растворяется в воде , но легкорастворим в органических растворителях . Растворимостью белого фосфора в сероуглероде пользуются для промышленной очистки его от примесей . Плотность белого фосфора из всех его модификаций наименьшая и составляет около 1823 кг /м³. Плавится белый фосфор при 44,1 °C. В парообразном состоянии происходит диссоциация молекул фосфора . Химически белый фосфор чрезвычайно активен . Например , он медленно окисляется кислородом воздуха уже при комнатной температуре и светится ( бледно-зелёное свечение ). Явление такого рода свечения вследствие химических реакций окисления называется хемилюминесценцией ( иногда ошибочно фосфоресценцией ). При взаимодействии с кислородом белый фосфор горит даже под водой . Белый фосфор не только активен химически , но и весьма ядовит : летальная доза белого фосфора для взрослого человека составляет 0,05—0,15 г, а при хроническом отравлении поражает кости , например , вызывает омертвение челюстей . При контакте с кожей легко самовоспламеняется , вызывая серьёзные ожоги . Под действием света , при нагревании до не очень высоких температур в безвоздушной среде , а также под действием ионизирующего излучения белый фосфор превращается в красный фосфор

Слайд 5

Красный фосфор Красный фосфор — это более термодинамически стабильная модификация элементарного фосфора . Впервые он был получен в 1847 году в Швеции австрийским химиком А. Шрёттером при нагревании белого фосфора при 500 °С в атмосфере угарного газа (СО) в запаянной стеклянной ампуле . Красный фосфор имеет формулу Р n и представляет собой полимер со сложной структурой . В зависимости от способа получения и степени дробления , красный фосфор имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового , а в литом состоянии — тёмно-фиолетовый с медным оттенком , имеет металлический блеск . Химическая активность красного фосфора значительно ниже , чем у белого ; ему присуща исключительно малая растворимость . Растворить красный фосфор возможно лишь в некоторых расплавленных металлах ( свинец и висмут ), чем иногда пользуются для получения крупных его кристаллов . Так , например , немецкий физико-химик И. В. Гитторф в 1865 году впервые получил прекрасно построенные , но небольшие по размеру кристаллы ( фосфор Гитторфа ). Красный фосфор на воздухе не самовоспламеняется , вплоть до температуры 240—250 °С ( при переходе в белую форму во время возгонки ), но самовоспламеняется при трении или ударе , у него полностью отсутствует явление хемилюминесценции . Нерастворим в воде , а также в бензоле , сероуглероде и других веществах , растворим в трибромиде фосфора . При температуре возгонки красный фосфор превращается в пар , при охлаждении которого образуется в основном белый фосфор . Ядовитость его в тысячи раз меньше , чем у белого , поэтому он применяется гораздо шире , например , в производстве спичек ( составом на основе красного фосфора покрыта тёрочная поверхность коробков ). Плотност красного фосфора также выше , и достигает 2400 кг /м³ в литом виде . При хранении на воздухе красный фосфор в присутствии влаги постепенно окисляется , образуя гигроскопичный оксид , поглощает воду и отсыревает (« отмокает »), образуя вязкую фосфорную кислоту ; поэтому его хранят в герметичной таре . При « отмокании » — промывают водой от остатков фосфорных кислот , высушивают и используют по назначению .

Слайд 6

Черный фосфор Чёрный фосфор — это наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Впервые чёрный фосфор был получен в 1914 году американским физиком П. У. Бриджменом из белого фосфора в виде чёрных блестящих кристаллов, имеющих высокую (2690 кг/м³) плотность. Для проведения синтеза чёрного фосфора Бриджмен применил давление в 2⋅10 9 Па (20 тысяч атмосфер) и температуру около 200 °С. Начало быстрого перехода лежит в области 13 000 атмосфер и температуре около 230 °С. Чёрный фосфор представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и с полностью отсутствующей растворимостью в воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор можно, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400 °С. Чёрный фосфор проводит электрический ток и имеет свойства полупроводника. Температура плавления чёрного фосфора 1000 °С под давлением 1,8⋅10 6 Па.