On pense que le phosphore est un minéral phosphorescent, toxique et inflammable. Mais ce n'est qu'une partie de la vérité sur cet élément étonnant. Le phosphore peut aussi être différent, avec des propriétés directement opposées.

Qu'est-ce que le phosphore rouge ?

Le phosphore peut exister sous plusieurs variantes (formes allotropiques), qui diffèrent fortement par leurs propriétés physiques et propriétés chimiques. La raison en est la différence de structure. Par exemple, le réseau cristallin du phosphore blanc est moléculaire et le réseau du phosphore rouge est atomique. Grâce à lui, il réagit lentement avec d'autres substances, est stable dans l'air dans des conditions normales (le phosphore blanc s'enflamme dans l'air). Au total, plus d'une vingtaine de modifications ont été trouvées dans le phosphore, dont quatre sont stables (phosphore blanc, rouge, noir et métallique), les autres sont instables.

Le phosphore rouge est une substance très intéressante, un polymère inorganique naturel de formule (P 4) n et une structure très complexe d'atomes à liaison pyramidale.

Les propriétés du phosphore rouge dépendent dans une certaine mesure des conditions de sa préparation. En modifiant la température, la lumière et les catalyseurs, il est possible de créer des espèces de phosphore rouge aux propriétés prévisibles.

Le découvreur du phosphore rouge est l'Autrichien A. Schrötter, qui l'a obtenu en chauffant une ampoule scellée avec du phosphore blanc et du monoxyde de carbone à une température de +500 °C.

Propriétés du phosphore rouge

Le phosphore rouge est produit en chauffant longtemps du phosphore blanc hautes températures(250-300 °C) sans accès à l'air. La couleur de la substance varie du rouge pourpre au violet.

Le phosphore rouge, contrairement à son "frère" plus connu, le phosphore blanc, est un solide, non luminescent, pratiquement insoluble dans tout (ni dans l'eau, ni dans les solvants organiques, ni dans le disulfure de carbone). Il n'est pas toxique, s'enflamme spontanément dans l'air uniquement à une température de + 240-260 ° C (en fait, ce n'est pas le phosphore rouge lui-même qui s'enflamme, mais ses vapeurs qui, après refroidissement, se transforment en phosphore blanc inflammable).

La densité du phosphore rouge est supérieure à celle du blanc et est égale à 2,0 - 2,4 g / cm3 (selon la modification spécifique).

Dans l'air, le phosphore rouge absorbe l'humidité, s'oxyde et se transforme en oxyde; continuant à absorber l'humidité, il se transforme en acide phosphorique épais ("trempe"). Compte tenu de cela, le réactif doit être hermétiquement scellé, privant l'accès à l'humidité de l'air. Lorsqu'il est chauffé, le phosphore rouge ne fond pas, mais se sublime (s'évapore). Après condensation, les vapeurs des substances se transforment en phosphore blanc.

L'utilisation du phosphore rouge

Le phosphore rouge est pratiquement non toxique et beaucoup plus sûr en fonctionnement et en stockage que le phosphore blanc. Par conséquent, dans production industrielle phosphures, engrais contenant du phosphore, divers dérivés de l'acide phosphorique, le phosphore rouge est le plus souvent utilisé.

Le phosphore rouge lui-même est principalement utilisé pour faire des allumettes. Il est inclus dans le mélange "râpe", qui est appliqué sur les boîtes. Il est également utilisé dans les lubrifiants, compositions incendiaires, combustible, dans la production de lampes à incandescence.

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Le phosphore est connu sous plusieurs formes allotropiques : blanc, rouge, violet et noir. Dans la pratique de laboratoire, on doit rencontrer des modifications blanches et rouges.

Le phosphore blanc est un solide. Dans des conditions normales, il est jaunâtre, doux et apparence ressemble à de la cire. Il est facilement oxydé et inflammable. Le phosphore blanc est toxique - il laisse des brûlures douloureuses sur la peau. Le phosphore blanc est mis en vente sous forme de bâtonnets de différentes longueurs d'un diamètre de 0,5 à 2 cm.

Le phosphore blanc s'oxyde facilement, et il est donc stocké sous l'eau dans des récipients en verre foncé soigneusement scellés dans des pièces mal éclairées et peu froides (pour éviter de fissurer les bocaux à cause de l'eau gelée). La quantité d'oxygène contenue dans l'eau et le phosphore oxydant est très faible ; c'est 7-14 mg par litre d'eau.

Sous l'influence de la lumière, le phosphore blanc vire au rouge.

Avec une oxydation lente, on observe la lueur du phosphore blanc, et avec une oxydation vigoureuse, il s'enflamme.

Le phosphore blanc se prend avec des pincettes ou des pinces métalliques ; en aucun cas vous ne devez le toucher avec vos mains.

En cas de brûlure au phosphore blanc, la zone brûlée est lavée avec une solution d'AgNO 3 (1:1) ou de KMnO 4 (1:10) et un pansement humide est appliqué imbibé des mêmes solutions ou d'une solution à 5% de sulfate de cuivre, puis la plaie est lavée à l'eau et après avoir lissé l'épiderme, appliquer un pansement de vaseline avec du violet de méthyle. Pour les brûlures graves, consultez un médecin.

Les solutions de nitrate d'argent, de permanganate de potassium et de sulfate de cuivre oxydent le phosphore blanc et arrêtent ainsi son effet nocif.

En cas d'empoisonnement au phosphore blanc, prendre une cuillère à café d'une solution de sulfate de cuivre à 2 % par voie orale jusqu'à ce que des vomissements surviennent. Puis, à l'aide du test de Mitcherlich, basé sur la luminescence, la présence de phosphore est déterminée. Pour cela, de l'eau acidifiée avec de l'acide sulfurique est ajoutée aux vomissements de la personne empoisonnée, et distillée dans l'obscurité ; à la teneur en phosphore, on observe la lueur des vapeurs. Un ballon Wurtz est utilisé comme appareil, au tube latéral duquel est fixé un condenseur Liebig, d'où les produits distillés entrent dans le récepteur. Si l'on dirige de la vapeur de phosphore dans une solution de nitrate d'argent, il se forme alors un précipité noir d'argent métallique, qui se forme d'après l'équation donnée dans l'expérience sur la réduction des sels d'argent par le phosphore blanc.

Déjà 0,1 g le phosphore blanc est une dose mortelle pour un adulte.

Le phosphore blanc est coupé avec un couteau ou des ciseaux dans un mortier de porcelaine sous l'eau. Lorsque vous utilisez de l'eau à température ambiante, le phosphore s'effrite. Il est donc préférable d'utiliser eau chaude, mais pas supérieur à 25-30°. Après avoir coupé le phosphore dans de l'eau tiède, il est transféré dans de l'eau froide ou refroidi par un courant d'eau froide.

Le phosphore blanc est une substance hautement inflammable. Il s'enflamme à une température de 36 à 60°, selon la concentration d'oxygène dans l'air. Par conséquent, lors de la réalisation d'expériences, afin d'éviter un accident, il est nécessaire de prendre en compte chaque grain de celui-ci.

Le séchage du phosphore blanc s'effectue en y appliquant rapidement de l'amiante fin ou du papier filtre, en évitant les frottements ou les pressions.

Lorsque le phosphore s'enflamme, il est éteint avec du sable, une serviette humide ou de l'eau. Si du phosphore brûlant se trouve sur une feuille de papier (ou d'amiante), cette feuille ne doit pas être touchée, car le phosphore brûlant fondu peut être facilement renversé.

Le phosphore blanc fond à 44°, bout à 281°. Le phosphore blanc est fondu avec de l'eau, car au contact de l'air, le phosphore fondu s'enflamme. Par fusion et refroidissement ultérieur, le phosphore blanc peut être facilement récupéré des déchets. Pour ce faire, les déchets de phosphore blanc de diverses expériences, collectés dans un creuset en porcelaine avec de l'eau, sont chauffés au bain-marie. Si la formation d'une croûte est perceptible à la surface du phosphore fondu, un peu de HNO 3 ou un mélange de chrome est ajouté. La croûte est oxydée, de petits grains fusionnent en une masse commune et après refroidissement avec un jet d'eau froide, un morceau de phosphore blanc est obtenu.

En aucun cas, les résidus de phosphore ne doivent être jetés dans l'évier, car, s'accumulant dans les coudes du coude d'égout, ils peuvent causer des brûlures aux préposés à l'entretien.

Une expérience. Fusion et surfusion du phosphore blanc fondu. Un morceau de phosphore blanc de la taille d'un pois est placé dans un tube à essai avec de l'eau. Le tube à essai est placé dans un bécher rempli presque à ras bord d'eau et fixé en position verticale dans une pince tripode. Le verre est légèrement chauffé et, à l'aide d'un thermomètre, déterminez la température de l'eau dans le tube à essai à laquelle le phosphore fond. Après la fin de la fusion, le tube à essai est transféré dans un bécher avec eau froide et observer la solidification du phosphore. Si le tube est à l'arrêt, alors à une température inférieure à 44° (jusqu'à 30°) le phosphore blanc reste à l'état liquide.

L'état liquide du phosphore blanc, refroidi en dessous de son point de fusion, est un état de surfusion.

Après la fin de l'expérience, afin d'extraire plus facilement le phosphore, il est refondu et le tube à essai est immergé avec le trou vers le haut en position inclinée dans un récipient avec de l'eau froide.

Une expérience. Attacher un morceau de phosphore blanc à l'extrémité du fil. Pour fondre et solidifier le phosphore blanc, un petit creuset en porcelaine contenant du phosphore et de l'eau est utilisé; il est placé dans un verre d'eau tiède puis froide. Le fil à cet effet est pris en fer ou en cuivre d'une longueur de 25-30 cm et diamètre 0,1-0,3 cm. Lorsque le fil est immergé dans du phosphore solidifiant, il s'y attache facilement. En l'absence de creuset, un tube à essai est utilisé. Cependant, du fait de la surface insuffisamment plane de l'éprouvette, il est parfois nécessaire de la casser pour extraire le phosphore. Pour éliminer le phosphore blanc du fil, il est plongé dans un verre d'eau tiède.

Une expérience. Définition gravité spécifique phosphore. A 10°, la densité du phosphore est de 1,83. L'expérience permet de s'assurer que le phosphore blanc est plus lourd que l'eau et plus léger que l'H 2 SO 4 concentré.

Lorsqu'un petit morceau de phosphore blanc est introduit dans un tube à essai avec de l'eau et du H 2 SO 4 concentré (poids spécifique 1,84), on observe que le phosphore coule dans l'eau, mais flotte à la surface de l'acide, fondant à cause de la chaleur libéré lorsque le H 2 SO concentré est dissous 4 dans l'eau.

Pour verser du H 2 SO 4 concentré dans un tube à essai avec de l'eau, utilisez un entonnoir avec un col long et étroit, atteignant l'extrémité du tube à essai. Versez l'acide et retirez l'entonnoir du tube à essai avec précaution afin de ne pas provoquer de mélange des liquides.

A la fin de l'expérience, le contenu du tube à essai est agité avec une tige de verre et refroidi de l'extérieur avec un courant d'eau froide jusqu'à ce que le phosphore se solidifie pour pouvoir être retiré du tube à essai.

Lors de l'utilisation de phosphore rouge, on observe qu'il coule non seulement dans l'eau, mais également dans le H 2 SO 4 concentré, car sa densité (2,35) est supérieure à la densité de l'eau et de l'acide sulfurique concentré.

PHOSPHORE BLANC, ÉCLAT

En raison de la lente oxydation qui se produit même à des températures ordinaires, le phosphore blanc brille dans l'obscurité (d'où le nom "luminifère"). Autour d'un morceau de phosphore dans l'obscurité, un nuage lumineux verdâtre apparaît, qui, lorsque le phosphore vibre, est mis dans un mouvement ondulatoire.

La phosphorescence (luminescence du phosphore) s'explique par la lente oxydation de la vapeur de phosphore par l'oxygène de l'air en phosphore et en anhydride de phosphore avec dégagement de lumière, mais sans dégagement de chaleur. Dans ce cas, de l'ozone est libéré et l'air environnant est ionisé (voir l'expérience montrant la lente combustion du phosphore blanc).

La phosphorescence dépend de la température et de la concentration en oxygène. A 10° et pression normale la phosphorescence se produit faiblement et, en l'absence d'air, ne se produit pas du tout.

Les substances qui réagissent avec l'ozone (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, essence de térébenthine) affaiblissent ou arrêtent complètement la phosphorescence.

La conversion de l'énergie chimique en énergie lumineuse est appelée "chimiluminescence".

Une expérience. Observation de la lueur du phosphore blanc. Si vous observez dans l'obscurité un morceau de phosphore blanc dans un verre et non complètement recouvert d'eau, une lueur verdâtre est perceptible. Dans ce cas, le phosphore humide s'oxyde lentement, mais ne s'enflamme pas, car la température de l'eau est inférieure au point d'éclair du phosphore blanc.

La lueur du phosphore blanc peut être observée après qu'un morceau de phosphore blanc a été exposé à l'air pendant une courte période. Si vous mettez quelques morceaux de phosphore blanc dans un ballon sur de la laine de verre et remplissez le ballon de dioxyde de carbone, abaissez l'extrémité du tube de sortie au fond du ballon sous de la laine de verre, puis chauffez légèrement le ballon en le trempant dans un récipient avec de l'eau tiède, puis dans l'obscurité, vous pouvez observer la formation d'une flamme verdâtre pâle et froide (vous pouvez y mettre la main en toute sécurité).

La formation d'une flamme froide s'explique par le fait que le dioxyde de carbone sortant du ballon entraîne des vapeurs de phosphore qui commencent à s'oxyder au contact de l'air à l'ouverture du ballon. Dans une fiole, le phosphore blanc ne s'enflamme pas, car il se trouve dans une atmosphère de gaz carbonique. A la fin de l'expérience, le ballon est rempli d'eau.

En décrivant l'expérience d'obtention de phosphore blanc dans une atmosphère d'hydrogène ou de dioxyde de carbone, il a déjà été mentionné que la réalisation de ces expériences dans l'obscurité permet d'observer la lueur du phosphore blanc.

Si vous faites une inscription à la craie phosphorée sur un mur, une feuille de carton ou de papier, alors grâce à la phosphorescence, l'inscription reste visible longtemps dans l'obscurité.

Une telle inscription ne peut pas être faite sur un tableau noir, car après cela, la craie ordinaire n'y adhère pas et le tableau doit être lavé avec de l'essence ou un autre solvant à base de stéarine.

La craie phosphorée est obtenue en dissolvant du phosphore blanc liquide dans de la stéarine ou de la paraffine fondue. Pour ce faire, environ deux parties en poids de stéarine (morceaux de bougie) ou de paraffine sont ajoutées à un tube à essai à une partie en poids de phosphore blanc sec, le tube à essai est recouvert de coton pour empêcher l'oxygène d'entrer, et chauffé avec un courant continu tremblement. Après la fin de la fusion, l'éprouvette est refroidie par un jet d'eau froide, puis l'éprouvette est cassée et la masse solidifiée est retirée.

La craie phosphorée est stockée sous l'eau. Lors de l'utilisation d'un tel morceau de craie est enveloppé dans du papier humide.

La craie phosphorée peut également être obtenue en ajoutant de petits morceaux de phosphore blanc séché à de la paraffine (stéarine) fondue dans une tasse en porcelaine. Si la paraffine s'enflamme lors de l'ajout de phosphore, elle s'éteint en recouvrant le gobelet d'un morceau de carton ou d'amiante.

Après un certain refroidissement, la solution de phosphore dans la paraffine est versée dans des tubes à essai secs et propres et refroidie avec un courant d'eau froide jusqu'à ce qu'elle se solidifie en une masse solide.

Après cela, les tubes à essai sont cassés, la craie est retirée et stockée sous l'eau.

SOLUBILITÉ DU PHOSPHORE BLANC

Dans l'eau, le phosphore blanc est peu soluble, légèrement soluble dans l'alcool, l'éther, le benzène, le xylène, l'iodure de méthyle et la glycérine ; se dissout bien dans le disulfure de carbone, le chlorure de soufre, le trichlorure et le tribromure de phosphore, le tétrachlorure de carbone.

Une expérience. Dissolution du phosphore blanc dans le sulfure de carbone. Le disulfure de carbone est un liquide incolore, hautement volatil, hautement inflammable et toxique. Par conséquent, lorsque vous travaillez avec, évitez d'inhaler ses vapeurs et éteignez tous les brûleurs à gaz.

Trois ou quatre morceaux de phosphore blanc de la taille d'un pois sont dissous en les secouant légèrement dans un verre de 10-15 ml le disulfure de carbone.

Si une petite feuille de papier filtre est humidifiée avec cette solution et maintenue à l'air, le papier s'enflamme après un certain temps. En effet, le disulfure de carbone s'évapore rapidement et le phosphore blanc finement divisé restant sur le papier s'oxyde rapidement à des températures ordinaires et s'enflamme en raison de la chaleur dégagée lors de l'oxydation. (On sait que la température d'inflammation de diverses substances dépend du degré de leur broyage.) Il arrive que le papier ne s'enflamme pas, mais seulement se carbonise. Le papier humecté d'une solution de phosphore dans du sulfure de carbone est maintenu à l'air avec des pinces métalliques.

L'expérience est réalisée avec soin afin que des gouttes d'une solution de phosphore dans du sulfure de carbone ne tombent pas sur le sol, sur la table, sur les vêtements ou sur les mains.

Si la solution tombe sur la main, elle est rapidement lavée à l'eau et au savon, puis avec une solution de KMnO 4 (pour oxyder les particules de phosphore blanc tombées sur les mains).

La solution de phosphore dans le disulfure de carbone restant après les expériences n'est pas stockée au laboratoire, car elle peut facilement s'enflammer.

TRANSFORMATION DU PHOSPHORE BLANC EN ROUGE

Le phosphore blanc est converti en rouge selon l'équation :

P (blanc) = P (rouge) + 4 kcal.

Installation pour la production de phosphore blanc à partir de rouge: tube à essai-réacteur 1, tube 2, à travers lequel le dioxyde de carbone pénètre dans le tube à essai-réacteur, tube de sortie de gaz 3, à travers lequel les vapeurs de phosphore blanc, ainsi que le dioxyde de carbone, quittent le test tube et sont refroidis avec de l'eau

Le processus de conversion du phosphore blanc en rouge est fortement accéléré par le chauffage, sous l'influence de la lumière et en présence de traces d'iode (1 g iode à 400 g phosphore blanc). L'iode, combiné au phosphore, forme de l'iodure de phosphore, dans lequel le phosphore blanc se dissout et se transforme rapidement en rouge avec le dégagement de chaleur.

Le phosphore rouge est obtenu par chauffage prolongé du phosphore blanc en vase clos en présence de traces d'iode à 280-340°

Avec le stockage à long terme du phosphore blanc à la lumière, il se transforme progressivement en rouge.

Une expérience. Obtention d'une petite quantité de phosphore rouge à partir du blanc. Dans un tube de verre de 10-12 de long, fermé à une extrémité cm et diamètre 0,6-0,8 cm ils introduisent un morceau de phosphore blanc de la grosseur d'un grain de blé et un tout petit cristal d'iode. Le tube est scellé et suspendu dans un bain d'air au-dessus d'un plateau de sable, puis chauffé à 280-340° et la transformation du phosphore blanc en rouge est observée.

La conversion partielle du phosphore blanc en rouge peut également être observée en chauffant légèrement un tube à essai avec un petit morceau de phosphore blanc et un très petit cristal d'iode. Avant de commencer le chauffage, le tube à essai est fermé avec un tampon de laine de verre (amiante ou ordinaire) et un plateau avec du sable est placé sous le tube à essai. Le tube est chauffé pendant 10-15 minutes (sans porter le phosphore à ébullition) et on observe la transformation du phosphore blanc en rouge.

Le phosphore blanc restant dans le tube à essai peut être éliminé par chauffage avec une solution alcaline concentrée ou par combustion.

La transformation du phosphore blanc en rouge peut également être observée en chauffant un petit morceau de phosphore dans un tube à essai dans une atmosphère de dioxyde de carbone à une température inférieure à l'ébullition.

COMBUSTION DU PHOSPHORE BLANC

Lorsque le phosphore blanc brûle, il se forme de l'anhydride phosphorique :

P 4 + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + 2 x 358,4 kcal.

Vous pouvez observer la combustion du phosphore dans l'air (lente et rapide) et sous l'eau.

Une expérience. Combustion lente du phosphore blanc et de la composition de l'air. Cette expérience n'a pas été décrite comme un moyen d'obtenir de l'azote, car elle ne lie pas complètement l'oxygène contenu dans l'air.

L'oxydation lente du phosphore blanc par l'oxygène atmosphérique se déroule en deux étapes ; dans la première étape, l'anhydride phosphoreux et l'ozone se forment selon les équations :

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

Dans la deuxième étape, l'anhydride phosphoreux est oxydé en anhydride phosphorique.

La lente oxydation du phosphore blanc s'accompagne d'une luminescence et d'une ionisation de l'air ambiant.

Une expérience montrant la combustion lente du phosphore blanc devrait durer au moins trois heures. L'appareillage nécessaire à l'expérience est illustré à la Fig.

Dans un cylindre dilaté à l'ouverture, presque rempli d'eau, un tube gradué à bout fermé, contenant environ 10 ml l'eau. Longueur tube 70 cm, diamètre 1,5-2 cm. Après avoir abaissé le tube gradué, retirez le doigt de l'ouverture du tube, amenez l'eau du tube et du cylindre au même niveau et notez le volume d'air contenu dans le tube. Sans élever le tube au-dessus du niveau de l'eau dans le cylindre (pour ne pas laisser entrer d'air supplémentaire), un morceau de phosphore blanc fixé à l'extrémité du fil est introduit dans l'espace d'air du tube.

Au bout de trois à quatre heures, voire au bout de deux ou trois jours, on note une montée d'eau dans le tube.

À la fin de l'expérience, le fil avec du phosphore est retiré du tube (sans élever le tube au-dessus du niveau de l'eau dans le cylindre), l'eau dans le tube et le cylindre est amenée au même niveau et le volume d'air restant après on note la lente oxydation du phosphore blanc.

L'expérience montre qu'à la suite de la liaison de l'oxygène par le phosphore, le volume d'air a diminué d'un cinquième, ce qui correspond à la teneur en oxygène de l'air.

Une expérience. Combustion rapide du phosphore blanc. En raison du fait qu'une grande quantité de chaleur est dégagée lors de la réaction de la combinaison du phosphore avec l'oxygène, le phosphore blanc s'enflamme spontanément dans l'air et brûle avec une flamme blanc jaunâtre brillante, formant de l'anhydride de phosphore, un solide blanc qui se combine très vigoureusement avec de l'eau.

Il a déjà été mentionné précédemment que le phosphore blanc s'enflamme à 36-60°. Pour observer son auto-inflammation et sa combustion, un morceau de phosphore blanc est placé sur une feuille d'amiante et recouvert d'une cloche en verre ou d'un grand entonnoir, sur le col duquel est posé un tube à essai.

Le phosphore peut être facilement enflammé avec une tige de verre chauffée dans de l'eau chaude.

Une expérience. Comparaison des températures d'inflammation du phosphore blanc et rouge. A une extrémité d'une plaque de cuivre (longueur 25 cm, largeur 2,5 cm et épaisseur 1 millimètre) mettre un petit morceau de phosphore blanc séché, verser un petit tas de phosphore rouge à l'autre bout. La plaque est placée sur un trépied et en même temps des brûleurs à gaz à combustion approximativement égale sont amenés aux deux extrémités de la plaque.

Le phosphore blanc s'enflamme immédiatement, et le phosphore rouge seulement lorsque sa température atteint environ 240°.

Une expérience. Allumage du phosphore blanc sous l'eau. Un tube à essai avec de l'eau contenant plusieurs petits morceaux de phosphore blanc est plongé dans un bécher contenant eau chaude. Lorsque l'eau dans le tube à essai est chauffée à 30-50°C, un courant d'oxygène y est introduit à travers le tube. Le phosphore s'enflamme et brûle, diffusant des étincelles brillantes.

Si l'expérience est réalisée dans le bécher lui-même (sans tube à essai), le bécher est placé sur un trépied monté sur un plateau de sable.

RÉDUCTION DES SELS D'ARGENT ET DE CUIVRE PAR LE PHOSPHORE BLANC

Une expérience. Lorsqu'un morceau de phosphore blanc est introduit dans une éprouvette avec une solution de nitrate d'argent, on observe un précipité d'argent métallique (le phosphore blanc est un réducteur énergétique) :

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

Si du phosphore blanc est introduit dans un tube à essai avec une solution de sulfate de cuivre, alors le cuivre métallique précipite :

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

Le phosphore est un élément chimique assez courant sur notre planète. Son nom se traduit par "porteur de lumière", car dans sa forme pure, il brille de mille feux dans l'obscurité. Cet élément a été découvert tout à fait par hasard, par l'alchimiste Henning Brand, alors qu'il tentait d'extraire l'or de l'urine. Ainsi, le phosphore est devenu le premier élément que les alchimistes ont pu extraire grâce à leurs expériences.

Caractéristique du phosphore

Il est chimiquement très actif, par conséquent, dans la nature, il ne peut être trouvé que sous forme de minéraux - des composés avec d'autres éléments, dont il existe 190 espèces. Connexion critique- c'est du phosphate de calcium Il existe maintenant de nombreuses variétés d'apatite, dont la plus courante est la fluorapatite. Des apatites diverses sortes sédimentaire rochers- Phosphorites.

Pour les organismes vivants, le phosphore a un effet très importance, car il fait partie des protéines végétales et animales sous la forme de divers composés.

Chez les plantes, cet élément se trouve principalement dans les protéines des graines et dans les organismes animaux - dans diverses protéines du sang, du lait, des cellules cérébrales et Un grand nombre de Le phosphore se trouve sous forme de phosphate de calcium dans les os des vertébrés.

Le phosphore existe sous trois formes allotropiques : phosphore blanc, rouge et noir. Regardons-les plus en détail.

Le phosphore blanc peut être obtenu en refroidissant rapidement sa vapeur. Un solide se forme alors. substance cristalline, qui dans sa forme pure est absolument incolore et transparente. Le phosphore blanc disponible dans le commerce est généralement de couleur légèrement jaunâtre et a un aspect très cireux. Au froid, cette substance devient cassante et à des températures supérieures à 15 degrés, elle devient molle et peut être facilement coupée avec un couteau.

Le phosphore blanc ne se dissout pas dans l'eau, mais se prête bien aux solvants organiques. Dans l'air, il s'oxyde très rapidement (commence à brûler) et en même temps brille dans le noir. En fait, les idées sur une substance lumineuse et les histoires de détective sont précisément liées au phosphore blanc. Il est poison puissant qui est mortel même à petites doses.

Le phosphore rouge est un solide rouge foncé dont les propriétés diffèrent de celles décrites ci-dessus. Il s'oxyde très lentement dans l'air, ne brille pas dans l'obscurité, ne s'allume que lorsqu'il est chauffé, il ne peut pas être dissous dans des solvants organiques et il n'est pas toxique. Avec un fort chauffage, auquel il n'y a pas d'accès à l'air, il se transforme, sans fondre, en vapeur, à partir de laquelle, une fois refroidi, du phosphore blanc est obtenu. Lorsque les deux éléments brûlent, de l'oxyde de phosphore se forme, ce qui prouve la présence du même élément dans leur composition. En d'autres termes, ils sont formés par un élément - le phosphore - et sont ses modifications allotropiques.

Le phosphore noir est obtenu à partir de blanc à 200 degrés Celsius sous haute pression. Il a une structure en couches, un lustre métallique et ressemble à du graphite. De tous les types solides de cette substance, c'est le moins actif.

Soufre cristallin Anhydride sulfureux (en cristaux)

Soufre

Soufre S est une substance cristalline dure, cassante et jaune avec un point de fusion de 119,3°C. Mais ne confondez pas ce soufre avec le soufre des allumettes. Sur les têtes d'allumettes, on trouve principalement des substances complexes, dont le chlorate de potassium (KClO3), qui est capable de s'auto-inflammer lors du frottement ou de la température. Soufre- une substance simple et présente ici comme l'un des composants qui composent la tête d'allumette.

Modifications du soufre:

Il existe deux modifications du soufre : soufre cassant et soufre plastique. A 113 °C soufre cristallin fond, se transformant en un liquide aqueux jaune. Le soufre fondu à 187°C devient très visqueux et s'assombrit rapidement. Dans le même temps, son état structurel change. Et si vous chauffez du soufre à 445°C, il bout. En versant du soufre bouillant en un mince filet dans de l'eau froide, on peut obtenir du soufre plastique - une modification caoutchouteuse constituée de chaînes polymères. Dans cet état, le soufre est capable de se déformer, de s'étirer sans s'effondrer. Mais dès qu'elle se couche dans les airs pendant plusieurs jours, elle redevient une matière fragile.

Diélectrique au soufre. Il peut servir d'isolant thermique.

Le soufre oxyde facilement presque tous les métaux sauf l'or Au, le platine Pt et le ruthénium Ru. Le soufre oxyde même à température ambiante les métaux alcalins (sodium Na, potassium K, lithium Li, calcium Ca) et alcalino-terreux (aluminium Al, magnésium Mg). À l'antenne soufre cristallin brûle avec une flamme bleue pour former du dioxyde de soufre SO 2 (un gaz avec une odeur suffocante désagréable). Lorsque le soufre est brûlé dans l'hydrogène, un gaz toxique se forme - le sulfure d'hydrogène

De nombreux produits, lorsqu'ils sont gâtés, dégagent une odeur spécifique de sulfure d'hydrogène. Le soufre est utilisé dans l'industrie pour produire de l'acide sulfurique. Oxydant le dioxyde de soufre SO 2 dans un milieu enrichi en oxygène, obtenir trioxyde de soufre Le SO 3 est un liquide visqueux transparent.

Anhydride sulfurique ou le trioxyde de soufre SO 3 à température ambiante est un liquide incolore et volatil (Eb = 45 ° C), qui finit par se transformer en une modification semblable à l'amiante, constituée de cristaux soyeux brillants. Les fibres d'anhydride sulfurique ne sont stables que dans un récipient scellé. Absorbant l'humidité de l'air, ils se transforment en un liquide épais et incolore - l'oléum (du latin oléum - "huile"). Bien que formellement l'oléum puisse être considéré comme une solution de SO 3 dans H 2 SO 4.

Le dioxyde de soufre présente un fort effet blanchissant: si, par exemple, une rose rouge est abaissée dans un récipient contenant du dioxyde de soufre SO 2, elle perdra sa couleur.

Phosphore

Cette substance peut exister sous deux formes : phosphore rouge et phosphore blanc(le phosphore blanc est aussi appelé phosphore jaune).

Le phosphore blanc (ou phosphore jaune) est une substance toxique, hautement réactive, douce et cireuse de couleur jaune pâle, soluble dans le sulfure de carbone et le benzène. Dans l'air, le phosphore blanc s'enflamme à 34°C et brûle avec une flamme blanche brillante pour former de l'oxyde de phosphore. Le phosphore blanc fond à 44,1°C et brille dans le noir. Peut causer de graves brûlures au contact de la peau.

Très toxique: une dose létale d'environ 0,1 g (à peu près la même chose pour le cyanure de potassium - 0,12 g). En raison du danger d'auto-inflammation dans l'air, le phosphore blanc est stocké sous une couche d'eau. et le phosphore noir sont moins toxiques, car ils sont non volatils et pratiquement insolubles dans l'eau. Le phosphore blanc est déjà à température ambiante et les modifications restantes du phosphore - lorsqu'elles sont chauffées, réagissent avec de nombreux substances simples: halogènes (fluor, chlore, brome, iode, astate) oxygène, soufre, certains métaux. Si vous chauffez du phosphore blanc à 300 0 C sans air, il se transforme progressivement en phosphore rouge. Le phosphore rouge est une substance solide, non toxique, qui ne brille pas dans le noir et ne s'enflamme pas spontanément.

Le nom de phosphore rouge fait référence à plusieurs modifications à la fois, différant par la densité et la couleur : il va de l'orange au rouge foncé et même au violet. Toutes variétés phosphore rouge insolubles dans les solvants organiques, par rapport au phosphore blanc, ils sont moins réactifs (le phosphore rouge s'enflamme dans l'air à t > 200°C)

L'eau ne dissout pas le phosphore. Il est généralement dissous dans de l'alcool éthylique.

Sous la pression de centaines d'atmosphères, on obtient du phosphore noir, aux propriétés similaires au métal (il conduit l'électricité et brille). phosphore noir a un réseau cristallin semblable à celui des métaux.

Pourquoi le phosphore brille-t-il

S'ils disent que le phosphore brille, alors ils ne veulent dire que phosphore blanc! Dans sa molécule (sommets d'une pyramide à base de triangle), chaque sommet possède une paire d'électrons situés à l'extérieur de la surface d'une pyramide imaginaire. Les atomes de phosphore sont "ouverts" et facilement accessibles à tous les atomes d'autres éléments - agents oxydants (par exemple, l'oxygène de l'air). Les paires d'électrons disponibles du phosphore servent d '«appât» pour tout autre atome prêt à attacher un électron étranger (ayant une électronégativité élevée). Le phosphore blanc brille pour une raison - il s'oxyde - d'abord, les atomes d'oxygène sont situés entre les atomes de phosphore. Cela se produit jusqu'à ce que toutes les paires d'électrons libres rejoignent l'oxygène. Après cela, le phosphore blanc cesse de briller et se transforme en oxyde de phosphore P2O5.

L'oxyde de phosphore est une substance relativement stable, mais il réagit activement avec l'eau, formant de l'acide métaphosphorique HPO 3 et de l'acide orthophosphorique H 3 PO 4

Acides phosphoreux

Lorsque l'oxyde de phosphore P 2 O 5 est dissous dans l'eau, acide orthophosphorique H3PO4. Cet acide fait partie des acides faibles, il ne réagit donc pas avec la plupart des métaux, mais enlève seulement le film d'oxyde à leur surface. Il est souvent utilisé dans la réparation d'équipements électriques, la soudure de cartes de circuits électroniques, etc. Elle est un bon remède pour enlever la rouille.

Phosphore forme deux acides: l'un - l'acide phosphorique, le second - métaphosphorique(HPO 3). Mais le deuxième acide n'est pas un composé stable et s'oxyde rapidement, formant de l'acide phosphorique.

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Image spatiale d'une partie du réseau cristallin de l'arsenic. Chaque atome de la couche repliée est lié à trois autres atomes.

Le phosphore blanc provoque des brûlures douloureuses et difficiles à cicatriser. Il est possible de transformer le phosphore rouge en blanc uniquement par sublimation. Le phosphore rouge ne se dissout pas de manière significative dans aucun des solvants.

Le phosphore blanc brille dans l'air dans l'obscurité, a la capacité de s'enflammer spontanément et est très toxique. Mais si vous le chauffez sans accès à l'air presque jusqu'à ébullition, une substance de couleur rouge-violet se forme, qui n'est pas toxique, ne s'enflamme pas dans l'air et ne brille pas dans l'obscurité. Les deux substances - le phosphore blanc et le phosphore rouge - sont constituées des mêmes atomes, issus du même élément chimique- phosphore. La preuve en est que lors de la combustion dans l'oxygène, la même substance se forme - l'anhydride phosphorique.

Le phosphore blanc est séparé par extraction avec du benzène, l'acide phosphoreux est oxydé en acide phosphorique avec un excès de dichromate, puis le fluor est distillé à la vapeur pendant 3 à 35 heures et est déterminé par photométrie en affaiblissant la couleur du complexe d'aluminium avec de l'arsenazo.

Le phosphore blanc fond à 44 1 C, bout à 275 C ; à 15 C, il devient mou comme de la cire. Pratiquement insoluble dans l'eau, soluble dans les solvants organiques.

Le phosphore blanc est très actif chimiquement : il s'enflamme spontanément en fine couche à température ordinaire, en morceaux il s'enflamme au-dessus de 50 C, il est donc stocké sous l'eau.

Le phosphore blanc et le soufre réagissent lorsqu'ils sont chauffés et forment un composé - PiSs, qui est utilisé dans la fabrication d'allumettes. La molécule de ce composé est représentée études radiographiques, a un axe de symétrie du troisième ordre, et la faible valeur de la chaleur de formation (proche de zéro) montre que les atomes ont dans ce cas leurs covalences normales.

Le phosphore blanc est utilisé de manière très limitée : il est rempli d'obus incendiaires, obus d'artillerie et grenades à main qui forment des écrans de fumée lors de l'explosion. Des compositions phosphorescentes en sont faites.

Le phosphore blanc a une capacité de masquage supérieure à tous les générateurs de fumée connus. La fumée n'est pas toxique et n'endommage pas les uniformes et l'équipement. Le phosphore rouge a moins de pouvoir masquant.

Le phosphore blanc est un solide, doux comme de la cire, a une odeur d'ail, est insoluble dans l'eau, mais facilement soluble dans le sulfure de carbone (CS2), extrêmement toxique.

Le phosphore blanc, en tant que substance hautement inflammable, peut être utilisé dans les affaires militaires pour la fabrication de bombes incendiaires, d'artillerie, d'obus de mortier et de bombes fumigènes.