Алотропні модифікації фосфору: коротка характеристика і властивості

Чи зможете ви описати аллотропні модифікації фосфору? Наша стаття присвячена властивостям саме цієї речовини. У природі існує кілька аллотропних модифікацій фосфору. Давайте познайомимося з даною темою детальніше.

Поняття про аллотропію

Хімічні елементи можуть утворювати різні види простих речовин. Це явище і називають аллотропією. Вона може бути обумовлена двома причинами. У першому випадку — це різна кількість атомів елемента в речовині. Наприклад, кисень і озон. Вони складаються з Оксігена. Тільки до складу першого газу входять два атоми, а другого — три.

Аллотропія фосфору має іншу природу. З’єднуючись, його атоми здатні формувати кристалічні решітки різних типів. Як це можливо? У молекулі цієї речовини утворюється три ковалентні зв’язки. Але попарно вони пов’язані тільки однією. Інші дві одиниці валентності використовуються для приєднання третього і четвертого атомів. Таким чином, формується або атомна, або молекулярна кристалічна решітка.

Фосфор у природі

У звичайних умовах ця речовина не зустрічається в чистому вигляді. Це відбувається через його велику хімічну активність. Основними сполуками фосфору є солі — фосфорити та апатити. Атоми фосфору входять до складу клітинних мембран, кісткової тканини і нуклеїнових кислот, які є носіями спадкової інформації.

Властивості та назва алотропних модифікацій фосфору

Залежно від виду кристалічної решітки ця речовина може бути представлена кількома модифікаціями. Це білий, жовтий, червоний і чорний. Свої назви аллотропні модифікації фосфору отримали завдяки кольору. В умовах високого тиску білий і червоний фосфор перетворюється на чорний. Фізичні властивості кожного виду мають різкі відмінності. Розгляньмо кожен з них окремо.

Білий фосфор

Отримання даної аллотропної модифікації фосфору можна назвати «» фантастичною випадковістю «». В кінці XVII століття німецький алхімік Хеннінг Бранд працював над отриманням філософського каменю. Згідно з легендами того часу, він мав дивовижні властивості: перетворювати чорні метали на золото, дарувати вічне життя і свободу. Випарюючи сечу, вчений отримав сухий залишок. Оскільки ця речовина світилася в темряві, Бранд вирішив, що це і є філософський камінь. Насправді? це і був білий фосфор.

Розгляньмо властивості та будову даної аллотропної модифікації фосфору. Це кристалічна речовина безбарвного або жовтуватого кольору. Його твердість невелика — під водою білий фосфор можна різати ножем. Він нерозчинний у воді, плавиться при температурі 44 градуси за Цельсієм.

Дана аллотропна модифікація фосфору відрізняється від усіх інших значною хімічною активністю. Вже при 40 градусах він вступає в реакцію з киснем і займається. Ця форма є найбільш отруйною.

Жовтий фосфор

Ця речовина відноситься до групи сильно отруйних. Жовтим фосфором називають неочищений білий. Він легко займається на повітрі. При цьому утворюється яскраво — зелене полум’я і виділяється велика кількість білого їдкого диму. Оскільки жовтий фосфор здатний самозаймати, зберігають і перевозять його тільки під шаром води.

Червоний фосфор

Алотропні модифікації фосфору можуть перетворюватися один на одного. Для цього необхідні певні умови. Так, при тривалому нагріванні в умовах підвищеного тиску і при наявності вуглекислого газу білий фосфор перетворюється на червоний. Вперше цю реакцію здійснив наприкінці XIX століття австрійський хімік Ріттер Шреттер.

Червоний фосфор хімічно менш активний. Ця речовина розчиняється тільки в розплавленому свинці і вісмуті. Процес загоряння при підвищенні температури не відбувається. Червоний фосфор перетворюється на пар, який потім — на білий. А ось щоб сталося загоряння, необхідно вдарити або розтерти цю речовину.

Ця модифікація менш отруйна, ніж білий. Тому його широко використовують у виробництві сірників як основу речовини терочної поверхні коробка.

Чорний фосфор

Тільки в XX столітті стало відомо, що фосфор утворює аллотропні модифікації, які є найстабільнішою і найменш активною його формою. Це чорний фосфор. Цього разу відкриття належало американському фізику Персі Бріджмену, який був лауреатом Нобелівської премії. Але високу нагороду він отримав не за отримання чорного фосфору, а за створення приладу, здатного створювати високий атмосферний тиск. Це і стало однією з умов, за яких червоний фосфор перетворюється на чорний.

Візуально дана модифікація нагадує графіт. Це кристали чорного кольору з металевим блиском, жирні на дотик, нерозчинні у воді та органічних речовинах. Плавиться ця речовина тільки при температурі 1000 градусів.

Області застосування

Порівнявши властивості і будову аллотропних модифікацій фосфору, стає зрозумілою велика кількість сфер використання цієї речовини. Розгляньмо деякі з них. Жовтий фосфор, який утворює густу димову завісу, робить цю речовину сировиною для оборонної та військової промисловості. Зокрема його використовують при виготовленні трасуючих куль. Фосфорна доріжка, яка утворюється при її пострілі, тягнеться протягом цілого кілометра. Здатність фосфору світитися використовують при виробництві фарб.

Широке застосування знаходять багато з’єднання фосфору. У сукупності з сірою червона модифікація використовується для отримання сірників. Хлорид використовують як пластифікатор і добавку для боротьби зі шкідниками.

Хімічний елемент фосфор необхідний всім живим організмам для нормального розвитку. Його щоденна норма становить близько 1,5 грамів. Поповнити ці запаси можливо завдяки споживанню злакових, бобових і молочних продуктів.

Отже, фосфор — це хімічний елемент, який може знаходитися у вигляді декількох простих речовин. Іншими словами — утворювати аллотропні модифікації. Залежно від виду кристалічної решітки це може бути білий, жовтий, червоний або чорний фосфор. Кожна з цих модифікацій має відмінні від інших фізичні та хімічні властивості, фізіологічний вплив на організм і область застосування.