Фізичні і хімічні властивості фосфору

Фосфор уперше добули у вільному стані у вигляді схожої на віск маси, що світиться в темряві. Звідси й походить назва цього елемента («фосфор» у перекладі з грецької — «світлоносний»).

У вільному стані фосфор утворює кілька алотропних видозмін. Атом фосфору, як і атом азоту, може утворювати три ковалент¬них зв'язки. Але в молекулі азоту обидва атоми витрачають всі три зв'язки на зв'язування одного з одним, а в усіх алотроп¬них видозмінах фосфору атоми зв'язані попарно тільки одним зв'язком. Якщо один атом фосфору приєднує до себе таким чином три інших, то утворюється проста молекула з чотирьох атомів, кожний з яких зв'язаний ковалентним зв'язком з трьома іншими. Форма молекули — тетраедр.

З таких молекул складається білий фосфор. Його кристалічна решітка молекулярна, складається з молекул, слабо зв'язаних міжмолекулярними силами. Тому білий фосфор, як і інші речови¬ни з молекулярною решіткою, легко плавиться і леткий. У воді він майже не розчиняється, але добре розчиняється в багатьох органічних розчинниках. Білий фосфор отруйний.

Від помірного нагрівання при дуже високому тиску (що пе¬ревищує більш як у 1200 раз атмосферний) білий фосфор пере¬ходить у чорний, який має атомну шарувату кристалічну решітку. Чорний фосфор характеризується найменшою реак¬ційною здатністю порівняно з іншими видозмінами фосфору.

На світлі чи від слабкого нагрівання без доступу повітря білий фосфор перетворюється в порошок червоно-бурого кольору (червоний фосфор). Червоний фосфор нелеткий і не розчиняється у воді та органічних розчинниках. Він не отруйний. Від сильного нагрівання без доступу повітря червоний фосфор знову перетво¬рюється в білий фосфор. Це перетворення можна спостерігати, ледь тернувши в темряві сірником об коробку, щоб він не за¬палився. На мить головка сірника залишить на коробці світлий слід — це світиться білий фосфор.

Фосфор відповідно до місця в періодичній таблиці більш електронегативний, ніж метали та водень, і менш електронега¬тивний, ніж неметали, розмі¬щені в періодичній таблиці далі справа і вище від нього. З металами фосфор спо¬лучається, утворюючи фосфіди, наприклад фосфід магнію Mg3P2. У цій та аналогічній сполуках фосфор проявляє ступінь окислення —3.

Радіус атома фосфору більший за радіус атома азоту. Тому атом фосфору гірше удержує свої валентні електрони і слабше притягує електрони, яких йому не вистачає для завершення зовнішнього шару. Внаслідок цього кисневі сполуки фосфору міцніші від кисневих сполук азоту, а сполука з воднем навпаки, не така міцна, як сполука азоту — аміак.

Фосфороводень (фосфін) РН3 настільки неміцна сполука, що, на відміну від аміаку, її не можна добути прямим сполученням фосфору з воднем. Леткі сполуки фосфору з воднем, що утво¬рюються від гниття органічних решток, здатні самозайматися на повітрі. Це є причиною рідкісного природного явища — «блу¬каючих вогнів», що породило марновірство про душі померлих, які виходять з могил.

Найхарактернішими для фосфору є сполуки, в яких він про¬являє ступінь окислення +5. Взаємодіючи з киснем, фосфор горить сліпучим полум'ям і утворює твердий вищий оксид Р2О5 у ви¬гляді білого диму:

Червоний фосфор займається тільки від підпалювання. Білий фосфор окислюється на повітрі вже при звичайній температурі, при цьому він світиться. Світіння білого фосфору під час повіль¬ного окислення — приклад прямого перетворення частини енергії окислення у світлове випромінювання.

Суміш червоного фосфору з бертолетовою сіллю КСl03 за¬ймається з вибухом навіть від найменшого тертя або натискання:

(Розставте коефіцієнти).

Цю хімічну реакцію ви здійснюєте щоразу, коли запалюєте сірник. Бертолетова сіль у суміші, наприклад, із сіркою як паль¬ним є в головці сірника, а червоний фосфор — на бічній стінці коробки, об яку чиркають сірником. Так за допомогою червоного фосфору вдалося розв'язати проблему виготовлення безпечних і зручних у користуванні сірників.

Кисневмісні сполуки фосфору