Các lĩnh vực ứng dụng của photpho. Phốt pho: cấu trúc nguyên tử, tính chất hóa học và vật lý

Phốt pho là một nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 15. Nó nằm trong nhóm V của D.I. Mendeleev. Công thức hóa học của photpho R.

Phốt pho lấy tên từ tiếng Hy Lạp là phosphoros, có nghĩa là “mang ánh sáng”.

Phốt pho khá phổ biến trong vỏ trái đất. Hàm lượng của nó là 0,08-0,09% toàn bộ khối lượng của vỏ trái đất. Và trong nước biển, phốt pho chứa 0,07 mg / l.

Photpho có hoạt tính hóa học cao nên không xảy ra ở trạng thái tự do. Nhưng mặt khác, nó tạo thành gần 190 khoáng chất. Phốt pho được gọi là nguyên tố của sự sống. Nó được tìm thấy trong thực vật xanh, mô động vật, protein và các hợp chất hóa học thiết yếu khác.

Các sửa đổi về phốt pho

Biết rằng một số nguyên tố hóa học có thể tồn tại ở dạng hai hay nhiều chất đơn giản khác nhau về cấu tạo và tính chất. Hiện tượng này được gọi là allotropy. Vì vậy, phốt pho có một số biến đổi dị hướng. Tất cả những sửa đổi này là khác nhau về thuộc tính của chúng. Phổ biến nhất là photpho trắng, photpho vàng, photpho đỏ, photpho đen.

Phốt pho trắng
– một chất màu trắng đơn giản. Công thức phân tử của nó là P 4. Về ngoại hình, phốt pho trắng tương tự như parafin. Nó biến dạng dù chỉ tốn ít công sức và dễ dàng bị cắt bằng dao. Trong bóng tối, có thể nhận thấy ánh sáng màu lục nhạt phát ra từ phốt pho. Hiện tượng này được gọi là sự phát quang hóa học.

Phốt pho trắng là một chất hoạt động hóa học. Nó dễ bị oxy hóa bởi oxy và dễ hòa tan trong dung môi hữu cơ. Do đó, nó được bảo quản trong môi trường trơ ​​đặc biệt không tham gia vào các phản ứng hóa học. Phốt pho trắng nóng chảy ở +44,1 ° C. Phốt pho trắng là một chất có độc tính cao.

phốt pho vàng
– đây là phốt pho trắng thô, hoặc phốt pho trắng có lẫn tạp chất. Điểm nóng chảy +34 ° C, điểm sôi +280 ° C. Giống như phốt pho trắng, vàng không hòa tan trong nước. Ôxy hóa trong không khí và dễ cháy. Anh ta cũng có hiện tượng hóa học phát quang.

phốt pho đỏ
thu được khi nung photpho trắng đến nhiệt độ cao. Công thức của photpho đỏ Р n. Nó là một polyme phức tạp. Tùy thuộc vào điều kiện sản xuất, màu của photpho đỏ có thể thay đổi từ đỏ nhạt đến nâu sẫm. Về mặt hóa học, photpho đỏ hoạt động kém hơn nhiều so với photpho trắng. Nó chỉ hòa tan trong chì và bitmut nóng chảy. Không bốc cháy trong không khí. Điều này chỉ có thể xảy ra khi đun nóng đến 240-250 o C khi nó thăng hoa thành dạng photpho trắng. Nhưng nó có thể tự bốc cháy khi va chạm hoặc ma sát. Không quan sát được hiện tượng phát quang hóa học trong photpho đỏ. Nó không hòa tan trong nước, benzen, cacbon disunfua. Chỉ hòa tan trong trigromua photpho. Khi để trong không khí, nó dần dần bị oxy hóa. Do đó, hãy bảo quản nó trong một hộp kín đậy kín.

Photpho đỏ hầu như không độc. Vì vậy, chính anh ta là người được sử dụng trong việc sản xuất các que diêm.

phốt pho đen
trông giống như than chì. Lần đầu tiên người ta thu được photpho đen vào năm 1914 từ photpho trắng ở áp suất 20 nghìn atm (2 10 9 Pa) và nhiệt độ 200 o C. Photpho đen nóng chảy ở nhiệt độ 1000 o C và áp suất 18 10 5 Pa. Photpho đen không tan trong nước hoặc trong dung môi hữu cơ. Nó chỉ bắt đầu cháy nếu được nung nóng đến nhiệt độ +400 ° C trong oxy nguyên chất. Phốt pho đen có các tính chất của vật liệu bán dẫn.

Tính chất hóa học của nguyên tố photpho

1. Nguyên tố photpho bị oxi hóa bởi oxi

Trong môi trường dư oxy

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

Thiếu oxy

4P + 3O 2 → 2P 2 O 3

2. Phản ứng với kim loại, tạo thành photphua khi đun nóng

3Mg + 2P → Mg 3 P 2

3. Phản ứng với các phi kim loại

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5

4. Ở nhiệt độ +500 ° C tương tác với hơi nước

8P + 12H 2 O → 5RN 3 + 3H 3 RO 4

Việc sử dụng phốt pho

Khách hàng tiêu thụ chính của phốt pho là nông nghiệp. Một lượng lớn phốt pho thu được được sử dụng để sản xuất phân bón photphat: đá photphat, supephotphat đơn và kép, phân đạm-photpho phức tạp. Phốt pho được sử dụng rộng rãi trong sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp, thủy tinh phốt phát, để xử lý và nhuộm sợi tự nhiên và tổng hợp. Trong y học, các chế phẩm của photpho được dùng làm thuốc.

Thông tin chung và các phương pháp thu thập

Phốt pho (P) là một phi kim loại. Được phát hiện vào năm 1669 bởi Brand (Đức), người đã nhận được một chất phát sáng trong bóng tối. Tên ban đầu là “lửa lạnh”, sau này – phốt pho, từ tiếng Hy Lạp “phosph6ros” – chất phát quang.

Lavoisier đã thiết lập bản chất nguyên tố của phốt pho. Năm 1771, Schee-le đề xuất một phương pháp thu được phốt pho từ tro xương bằng cách nung nó với than.

Vào nửa sau TK XIX. công nghiệp sản xuất phốt pho từ phốt pho trong lò nung đã được tổ chức; vào đầu thế kỷ 20. chúng đã được thay thế bằng lò điện.

Các khoáng chất quan trọng nhất chứa phốt pho là apatit và photphorit. Hàm lượng photpho (về P2O5) trong apatit dao động từ 20 đến 41%.

Photphorit là khoáng vật có nguồn gốc trầm tích, thành phần chính là photphat canxi; Ngoài ra, chúng còn chứa nhiều tạp chất thạch anh, canxit, glauconit, v.v., cũng như các chất hữu cơ. Hàm lượng photpho (tính theo Р2О5) trong photphorit là 5-36%.

Hiện nay, người ta thu được photpho bằng cách nung photphorit hoặc apatit trong lò điện với cát (Si0 2) và than (C) mà không cần tiếp cận không khí. Hơi photpho thoát ra được ngưng tụ trong bình nhận dưới nước.

Tính chất vật lý

Đặc điểm nguyên tử. Số hiệu nguyên tử 15, khối lượng nguyên tử 30,973 amu. ăn. khối lượng nguyên tử 13,93-10 _ tính bằng m 3 / mol. Bán kính nguyên tử 0,134 nm, bán kính ion P 6 +, P 3 +, P 3 – 0,035; 0,044; Lần lượt là 0,186 nm. Độ âm điện 2.1. Cấu hình của các lớp electron ngoài cùng 3s 2 3p 3. Giá trị thế ion hóa / (eV): 10,55; 19,65; 30,16.

Phốt pho đỏ là một chất vô định hình; màu – từ nâu đến tím; được hình thành khi phốt pho trắng bị nung nóng mà không có không khí tiếp cận đến 250-300 ° C trong vài giờ. Với sự gia nhiệt kéo dài của phốt pho đỏ trên 450 ° C, các dạng tinh thể khác nhau của nó tồn tại: tam giác, lập phương, tứ giác, v.v.

Phốt pho đen được tạo thành bằng cách nung nóng phốt pho trắng đến 200-220 ° C và áp suất 1,2-1,7 GPa. Sự biến đổi này với sự có mặt của thủy ngân và một lượng nhỏ tinh thể phốt pho đen được thực hiện ở áp suất thường và nhiệt độ 370 ° C trong 8 ngày.

Có dạng vô định hình và dạng tinh thể của photpho đen. Tinh thể photpho đen có mạng tinh thể hình thoi với các thông số: l = 0,331 nm, 6 = 0,438 nm, c = 1,050 nm. Có 8 nguyên tử trong một ô đơn vị.

Năng lượng của mạng tinh thể là 315 μJ / kmol. Ái lực của nguyên tử đối với electron là 0,8-0,9 eV; năng lượng phân ly của các phân tử là 5,0 eV. Tiết diện hữu hiệu để bắt các nơtron nhiệt là 19-10 -30 m g.

Tỉ trọng. Phốt pho trắng: điều chế a có mật độ p \ u003d 1.828 Mg / m 3, điều chỉnh 6 là 1.880 Mg / m 3. Mật độ vàng 2.223 Mg / m 3, đen tinh thể 2.702 Mg / m 3, đen vô định hình 2.250 Mg / m 3, đỏ 2.000 đến 2.400 Mg / m 3.

Tính chất hóa học

Phốt pho thể hiện các trạng thái oxi hóa +5, 4-3, -3. Đương lượng điện hóa của photpho có trạng thái oxi hóa +5 là 0,06421 mg / C.

Các dạng biến đổi khác nhau của photpho khác nhau rõ rệt về hoạt tính hóa học: trắng, đỏ, đen (theo thứ tự hoạt động giảm dần).

Phốt pho trắng nghiền mịn bốc cháy tự phát trong không khí; ở dạng nén, nó bốc cháy khi đun nóng trên 50 ° C.

Phốt pho đỏ ở nhiệt độ và độ ẩm bình thường phản ứng chậm với hơi nước và oxy, nhưng một lượng lớn bốc cháy khi để trong không khí.

Phốt pho đen ổn định hơn: nó có thể được xử lý an toàn trong không khí.

Ở điều kiện bình thường, photpho không tương tác với hiđro, do đó các hợp chất của các nguyên tố này thu được một cách gián tiếp, cụ thể là: tác dụng của axit hoặc nước với photphua kim loại, đun sôi photpho trắng với dung dịch kali xút, sự phân hủy nhiệt của axit photpho thấp hơn, v.v. .

Các hợp chất với hiđro của photpho sau đây được biết đến: photphin RN3, điphotphin P 2 H 4 và các hiđrua photpho dạng rắn bậc thấp hơn ứng với công thức chung PgpHn. Phosphine là chất khử mạnh.

Các hydrua phốt pho ở dạng rắn thấp hơn (PrnHn) là các polyme và ở nhiều khía cạnh giống như nhựa hữu cơ và thủy tinh phốt phát.

Photpho tạo thành dãy oxit với oxi.

Phốt pho (V) oxit P 2 0 5, hoặc anhydrit photphoric, là một loại bột hút ẩm, màu trắng, thăng hoa ở 360 ° C và áp suất khí quyển. Khi tiếp xúc với ánh sáng, P2O5 phát quang màu xanh lục.

Anhiđrit photphoric phản ứng với kim loại, tạo thành hỗn hợp photphat và photphua; với các halogen, trừ flo, không phản ứng; khử nước nhiều chất hữu cơ; phản ứng với rượu, phenol, ete, alkyl photphat, v.v …; khi hợp nhất với oxit bazơ, nó tạo thành phốt phát rắn.

Phốt pho (III) oxit P 2 0 3, hoặc anhydrit phốt pho, là một tinh thể màu trắng dễ bay hơi, có độc, dễ tan trong dung môi hữu cơ, tự phân hủy trong thời gian bảo quản kéo dài. Nó có tính khử mạnh, phản ứng với clo và brom, tạo thành oxyhalit.

Phốt pho (IV) oxit, hoặc phốt pho tetroxide P0 2 (P20 4), là một polyme (P0 2) “, là một tinh thể trong suốt sáng bóng, thăng hoa trên 780 ° C, lan tỏa trong không khí, hút ẩm, hòa tan tốt trong nước.

Phốt pho phản ứng bùng nổ với flo; trong không khí có clo và brom, photpho trắng bốc cháy khi nguội; với photpho đỏ, phản ứng diễn ra bình tĩnh; photpho trắng tương tác với iot khi nguội, photpho đỏ – khi đun nóng. Các halogenua photpho rất dễ phản ứng; hoạt động hóa học giảm từ florua đến iotua, và độ mạnh cũng giảm tương tự.

Khi phốt pho được nung chảy với lưu huỳnh dưới 100 ° C, dung dịch rắn được tạo thành; trên 100 ° C – các sulfua tinh thể P 4 S 3, P 4 S 5, P4S7, P 4 S, 0.

Khi trộn photpho (III) oxit P 4 0b mới cất với lượng lưu huỳnh đã tính toán được trong môi trường nitơ, các oxit photpho được tạo thành: P 2 0 3 S 2, P 2 0 2 S 3, P 4 0 4 S 3, P 6 O 10 S5. Polyme sulfua cũng được biết đến, thành phần của nó tương ứng với tỷ lệ mol 0< Я/5 < 0,4.

Phốt pho phản ứng với cacbon ở dạng hơi ở nhiệt độ cao (trên 2000 ° C).

Khi photpho (III) clorua PC1 3 tương tác với axetylen magiê iot (C 2 Mg 2 l2), kết tủa vô định hình màu trắng vàng của cacbua (PC 3) được hình thành, không tan trong dung môi thông thường và không bị axit và kiềm phá hủy. , nhưng bốc cháy ở mức nhiệt nhỏ nhất với sự giải phóng carbon

Hơi phốt pho phản ứng với nitơ trong phóng điện, tạo thành nitrua rắn. Nitrua trắng tinh khiết trơ ở nhiệt độ thường và không phản ứng với nước, clo, axit clohiđric và axit sunfuric loãng. Chúng bị phân hủy hoàn toàn bằng cách đun sôi axit sunfuric đặc. Trên 500-700 ° C, photpho nitrit phân ly cùng với sự tạo thành nitơ và photpho nguyên tố.

Với kim loại, cũng như với các nguyên tố điện dương hơn (B, Si, As, v.v.), phốt pho tạo thành phốt pho, phản ứng mạnh với nước và axit khoáng.

Photpho của các kim loại thuộc phân nhóm đồng không bền nhiệt, không tan trong axit nitric ngay cả khi đun sôi và là chất bán dẫn.

Photpho của các kim loại thuộc phân nhóm kẽm dễ bị phân hủy bởi nước và axit, chúng dễ cháy trong dòng oxy, hiđro khô không tác dụng với chúng, flo đã tác dụng ở nhiệt độ phòng và clo, brom và iot – chỉ khi đun nóng.

Phốt pho của các kim loại chuyển tiếp, cũng như lantan và actinide, có tính chất vật lý tương tự như chất bán dẫn (VP, NbP, TaP, CrP, MoP, WP, MnP) hoặc kim loại (TiP, ZrP, HtP). Về mặt hóa học, chúng tương đối ổn định, khả năng kháng hóa chất của chúng giảm khi hàm lượng phốt pho giảm. Phốt pho của phi kim loại và cái gọi là bán kim loại là những hợp chất cộng hóa trị có thể là chất điện môi hoặc chất bán dẫn. Photpho của các nguyên tố thuộc phân nhóm bo làm giảm hoạt tính hóa học từ BP thành InP, trong khi TeP hoàn toàn không được hình thành ở điều kiện bình thường.

Phốt pho của các nguyên tố nhóm IV (Si, Ge, Sn, Pb) và nhóm V của Bảng tuần hoàn (As, Sb) không bền về mặt hóa học.

Với silic, phốt pho tạo thành Si 2 P và SiP, với gecmani GeP, với thiếc Sn 4 P 3 và SnP 4, với chì Pb 3 P 2, với asen AsP, với antimon SbP. Bismuth photphua không được hình thành.

Khi đun nóng photpho trong hơi HC! phosphine PH 3 được hình thành, trong các sản phẩm của sự tương tác của phốt pho với HBr, phosphonium bromide PH 4 Br được phân lập, với HI – phospho dynond P 2 1 4 và phosphonium iodide PH 4 1.

Khi đun nóng photpho với dung dịch nước của các chất kiềm mạnh, photphin PH 3 được tạo thành.

Phốt pho không tương tác với nước, nhưng ở nhiệt độ 600-900 ° C dưới áp suất và sự có mặt của chất xúc tác (Pt, Ti, Zr, Cu), axit photphoric H 3 P0 4 và hydro được hình thành.

Photpho trắng dễ bị oxi hóa bởi dung dịch nước của các muối kim loại có thế oxi hóa khử thấp (Cu, Ag, Au, Pb, …); photpho đỏ và đen không bị oxi hóa.

Theo cấu trúc của chúng, các hợp chất photpho hữu cơ có thể được chia một cách có điều kiện thành các axit cacboxylic chứa photpho và các dẫn xuất của chúng (este, amit, v.v.), cũng như photphin, các dẫn xuất của chúng và các chất liên quan. Trong tất cả các hợp chất này có một liên kết trực tiếp giữa phốt pho và cacbon.

Các lĩnh vực sử dụng

Phốt pho nguyên tố được sử dụng trong quân sự, trong công nghiệp diêm tiêu, sản xuất axit photphoric nhiệt, polyphotphat, clorua, sunfua, photphua và các hợp chất khác.

Trong luyện kim, phốt pho được sử dụng cho thép hợp kim (thép tự động lên đến 0,15% P, thép không gỉ lên đến 0,3% P, v.v.),

gang (gang có phốt pho có tới 0,8% P). Hợp kim đồng – magie photpho (tới 1,4% P) có tính dẫn điện cao và yếu đi khi nung nóng; hợp kim công nghiệp của đồng với phốt pho (7% P) được đặc trưng bởi tính siêu dẻo trong vùng nhiệt độ biến dạng (400-600 ° C); nhiều hợp kim chứa phốt pho được dùng làm chất hàn; Các hợp kim chứa phốt pho chống ma sát thiêu kết (đến 2% P), có độ bền cơ học cao, chống mài mòn, chạy mòn, được sử dụng thay thế cho graphit sắt, graphit đồng và đồng; hợp kim ma sát thiêu kết (đến 1% P) được sử dụng để tạo ra vật liệu từ mềm, mạch từ và các sản phẩm khác; hợp kim chứa phốt pho được ứng dụng dưới dạng lớp phủ để bảo vệ vật liệu khỏi mài mòn và ăn mòn; màng từ hợp kim Co-P, Ni-P, Co-Fe-P, Co-W-P là chất sắt từ, chúng được sử dụng để tạo ra các phần tử bộ nhớ trong máy tính.

Phốt pho được đưa vào thành phần của một số đồng (đồng phốt pho – 0,5-1,2% P), làm tăng tính lưu động và khả năng chống mài mòn của chúng.

Xử lý bề mặt của các sản phẩm thép – phốt phát hóa – bảo vệ chống lại sự ăn mòn.

Phốt pho được sử dụng như một chất khử oxy trong sản xuất hợp kim kim loại màu (lên đến 1% P), làm tăng khả năng chịu nhiệt của chúng (fechral, ​​chromal, v.v.).

Phốt pho cũng được sử dụng để thu được chất bán dẫn – gali và indium photphua, nó được đưa vào thành phần của các chất bán dẫn khác với số lượng nhỏ như một chất phụ gia cần thiết.

Axit photphoric được sử dụng để sản xuất phân bón photphat đậm đặc (supephotphat kép, chất kết tủa, nitrophoska, nitrophos, v.v.). thuốc thử.

Phốt phát amoni được dùng để tẩm vải, nhựa, gỗ nhằm tạo ra đặc tính chống cháy; Phốt phát Fe, Na, K, Ca – thành phần của dung dịch khoan, thuốc đánh răng; foefash Ca và amoni được sử dụng để sản xuất men và trong công nghiệp dược phẩm.

Megaphosphates được sử dụng trong công nghiệp để làm mềm nước và giảm hoạt động ăn mòn của nó, để loại bỏ cáu cặn trong nồi hơi và được thêm vào một số chất tẩy rửa.

Polyphosphat được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp.

Phosphide có các ứng dụng sau: Boron phosphide – ví dụ: cảm biến. e. từ Hội trường, thiết bị bán dẫn, máy thu bức xạ hồng ngoại, cơ quan làm việc của máy phát lượng tử; đồng phốtphua – để hàn laauni; phốtphua niken – để tạo lớp phủ chống mài mòn trên các bộ phận máy móc.

Oxit (V) của photpho P 2 O h được sử dụng làm chất làm khô để khử nước trong sản xuất nhựa metnl-metacrylat.

Photpho clorua được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm, thuốc diệt côn trùng, thuốc, chất hoạt động bề mặt và như một chất khử clo hiệu quả.

Các lĩnh vực ứng dụng của photpho sunfua – sản xuất thuốc thử tuyển nổi, phụ gia chống ăn mòn cho dầu và nhiên liệu, thuốc trừ sâu photpho hữu cơ (thiophos, karbofos, v.v.). Các hợp chất phốt pho hữu cơ – vecni, chất kết dính chịu nhiệt và chịu lửa – để biến tính polyme, để sản xuất cao su vô cơ.

Ngành công nghiệp hạt nhân sử dụng các hợp chất phốt pho phức tạp để chiết xuất các nguyên tố hiếm và transuranium từ quặng.

Phốt pho được cho là một khoáng chất phát sáng trong bóng tối, độc và dễ cháy. Nhưng đây chỉ là một phần sự thật về nguyên tố tuyệt vời này. Phốt pho cũng có thể khác nhau, với các đặc tính đối lập trực tiếp.

Phốt pho đỏ là gì?

Phốt pho có thể tồn tại ở một số dạng biến thể (dạng dị hướng), khác nhau rất nhiều về tính chất vật lý và hóa học của chúng. Lý do cho điều này là sự khác biệt trong cấu trúc. Ví dụ, mạng tinh thể của photpho trắng là phân tử, và mạng tinh thể của photpho đỏ là nguyên tử. Nhờ đó, nó phản ứng chậm với các chất khác, bền trong không khí ở điều kiện thường (photpho trắng bốc cháy trong không khí). Tổng cộng, hơn hai mươi biến đổi đã được tìm thấy trong phốt pho, bốn trong số đó là ổn định (phốt pho trắng, đỏ, đen và kim loại), phần còn lại là không ổn định.

Phốt pho đỏ là một chất rất thú vị, một polyme vô cơ tự nhiên có công thức (P 4) n và cấu trúc rất phức tạp của các nguyên tử liên kết hình tháp.

Các tính chất của photpho đỏ ở một mức độ nào đó phụ thuộc vào các điều kiện điều chế nó. Bằng cách thay đổi nhiệt độ, ánh sáng và chất xúc tác, có thể tạo ra các loại photpho đỏ với các đặc tính có thể đoán trước được.

Người phát hiện ra phốt pho đỏ là A. Schroetter người Áo, người đã thu được nó bằng cách nung nóng một ống kín với phốt pho trắng và cacbon monoxit ở nhiệt độ +500 ° C.

Tính chất của phốt pho đỏ

Photpho đỏ thu được bằng cách đun nóng lâu dài photpho trắng ở nhiệt độ cao (250-300 ° C) mà không có không khí. Màu của chất thay đổi từ đỏ tím đến tím.

Phốt pho đỏ, không giống như “người anh em” được biết đến nhiều hơn của nó, phốt pho trắng, là một chất rắn, không phát quang, thực tế không hòa tan trong bất cứ thứ gì (không phải trong nước, cũng không trong dung môi hữu cơ, cũng như trong cacbon đisulfua). Nó không độc, chỉ bốc cháy tự phát trong không khí ở nhiệt độ + 240-260 ° C (trên thực tế, bản thân phốt pho đỏ không bốc cháy mà là hơi của nó, sau khi làm lạnh sẽ biến thành phốt pho trắng dễ cháy).

Khối lượng riêng của photpho đỏ cao hơn photpho trắng và bằng 2,0 – 2,4 g / cm3 (tùy theo điều chỉnh cụ thể).

Trong không khí, photpho đỏ hút ẩm, bị oxi hóa, biến thành oxit; tiếp tục hấp thụ độ ẩm, nó biến thành axit photphoric đặc (“ngâm”). Theo quan điểm này, thuốc thử phải được đậy kín, tránh tiếp cận với độ ẩm không khí. Khi đun nóng, photpho đỏ không nóng chảy mà thăng hoa (bay hơi). Sau khi ngưng tụ, hơi của các chất chuyển thành photpho trắng.

Việc sử dụng phốt pho đỏ

Phốt pho đỏ thực tế không độc hại và an toàn hơn nhiều để xử lý và bảo quản so với phốt pho trắng. Vì vậy, trong công nghiệp sản xuất photphat, phân bón chứa photpho và các dẫn xuất khác nhau của axit photphoric, người ta thường sử dụng photpho đỏ.

Bản thân phốt pho đỏ được sử dụng chủ yếu để làm diêm. Nó được bao gồm trong hỗn hợp “máy vắt”, được áp dụng cho các hộp. Nó cũng được sử dụng trong chất bôi trơn, chế phẩm cháy, nhiên liệu và trong sản xuất đèn sợi đốt.

Bạn chưa biết mua phốt pho đỏ ở đâu?

Bạn có thể mua phốt pho đỏ và nhiều loại hóa chất khác tại một trong những cửa hàng thiết bị thí nghiệm lớn nhất, PrimeChemicalsGroup. Chúng tôi có giá cả phải chăng và giao hàng thuận tiện ở Moscow và khu vực, và những người quản lý có năng lực sẽ giúp bạn đưa ra lựa chọn.

ĐỊNH NGHĨA

phốt pho đỏ là sự biến đổi dị hướng ổn định nhất về mặt nhiệt động học của nguyên tố photpho. Trong điều kiện bình thường, nó là một loại bột có nhiều sắc thái khác nhau (từ đỏ tím đến tím) (Hình 1).

Màu sắc được xác định theo phương pháp thu nhận và mức độ nghiền nát của chất. Có ánh kim loại. Khi đun nóng, nó thăng hoa. Oxi hóa trong không khí. Không hòa tan trong nước và carbon disulfide. Hoạt động hóa học của photpho đỏ kém hơn nhiều so với photpho trắng và đen. Nó hòa tan trong một lượng chì nóng chảy, từ đó phốt pho tím (phốt pho của Gittorf) kết tinh.

Cơm. 1. Photpho đỏ. Xuất hiện.

Công thức hóa học của photpho đỏ

Phốt pho đỏ có công thức P n và là một polyme có cấu trúc phức tạp.

Đồ thị (công thức cấu tạo) của photpho đỏ

Công thức cấu trúc (đồ họa) của polyme phốt pho đỏ dễ nhìn hơn. Nó cho thấy các nguyên tử được kết nối với nhau như thế nào trong một phân tử:

Công thức điện tử

Công thức điện tử thể hiện sự phân bố của các electron trong nguyên tử trên các mức phân chia lại năng lượng được trình bày dưới đây:

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Nó cũng cho thấy rằng photpho thuộc về các nguyên tố của họ p, cũng như số electron hóa trị – có 5 electron ở mức năng lượng ngoài cùng (3s 2 3p 3).

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Bài tập
Hai hiđrocacbon có khối lượng phân tử tương đối khác nhau: 26 và 78, nhưng cùng thành phần: 92,3% cacbon và 7,7% hiđro. Tìm công thức phân tử của các hiđrocacbon.
Quyết định

Hãy biểu thị số mol của các nguyên tố tạo nên hợp chất bằng “x” (cacbon) và “y” (hiđro). Khi đó, tỷ lệ mol sẽ như thế này (giá trị của khối lượng nguyên tử tương đối được lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev sẽ được làm tròn thành số nguyên):

x: y = ω (C) / Ar (C): ω (H) / Ar (H);

x: y = 92,3 / 12: 7,7 / 1;

x: y = 7,69: 7,7 = 1: 1

Điều này có nghĩa là công thức đơn giản nhất của một hiđrocacbon có dạng CH và khối lượng mol phân tử là 13 g / mol. Để tìm công thức thực của một hợp chất, chúng ta tìm tỷ lệ số mol của nó:

M chất (1) / M (CH) = 26/13 = 2

Điều này có nghĩa là các chỉ số của nguyên tử cacbon và hydro phải cao hơn 2 lần, tức là công thức của chất sẽ giống như C 2 H 2. Đó là axetylen.

M chất (2) / M (CH) = 78/13 = 6

Điều này có nghĩa là các chỉ số của nguyên tử cacbon và hydro phải cao hơn 6 lần, tức là công thức của chất sẽ giống như C 6 H 6. Đó là benzen.

Trả lời
C 2 H 2 và C 6 H 6

VÍ DỤ 2

Bài tập
Viết công thức hợp chất của natri, photpho và oxi, nếu phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong đó là: ω (Na) = 34,6%, ω (P) = 23,3%, ω (O) = 42,1%.
Quyết định
Phần trăm khối lượng của nguyên tố X trong phân tử của thành phần HX được tính theo công thức sau:

ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

Hãy ký hiệu số mol của các nguyên tố tạo nên hợp chất là “x” (natri), “y” (photpho), “z” (oxi). Khi đó, tỷ lệ mol sẽ như thế này (giá trị của khối lượng nguyên tử tương đối được lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev sẽ được làm tròn thành số nguyên):

x: y: z = ω (Na) / Ar (Na): ω (P) / Ar (P): ω (O) / Ar (O);

x: y: z = 34,6 / 23: 23,3 / 31: 42,1 / 16;

x: y: z = 1,5: 0,75: 2,63 = 2: 1: 3

Vì vậy, công thức của hợp chất của natri, phốt pho và oxy sẽ giống như Na 2 PO 3.

Trả lời
Na2PO3

Phốt pho đỏ, còn được gọi là phốt pho tím, là một biến đổi nhiệt động học ổn định hơn của phốt pho nguyên tố. Nó được nhà hóa học người Áo A. Schrötter thu được lần đầu tiên vào năm 1847 tại Thụy Điển bằng cách nung nóng phốt pho trắng ở 500 ° C trong môi trường khí carbon monoxide (CO) trong một ống thủy tinh kín.

Phốt pho đỏ có công thức P n và là một polyme có cấu trúc phức tạp. Tùy thuộc vào phương pháp sản xuất và mức độ nghiền của phốt pho đỏ mà nó có các sắc thái từ đỏ tím đến tím, và ở trạng thái đúc, nó có ánh kim loại màu tím sẫm với một màu đồng. Hoạt tính hóa học của photpho đỏ thấp hơn nhiều so với photpho trắng; nó có độ hòa tan đặc biệt thấp. Chỉ có thể hòa tan photpho đỏ trong một số kim loại nóng chảy nhất định (chì và bitmut), đôi khi được sử dụng để thu được các tinh thể lớn của nó. Vì vậy, chẳng hạn, nhà hóa học vật lý người Đức I. V. Gittorf vào năm 1865 lần đầu tiên nhận được những tinh thể nhỏ nhưng được chế tạo hoàn hảo (phốt pho của Gittorf). Phốt pho đỏ không tự bốc cháy trong không khí, lên đến nhiệt độ 240–250 ° C (khi chuyển sang dạng trắng trong quá trình thăng hoa), nhưng bốc cháy tự phát khi có ma sát hoặc va chạm; nó hoàn toàn không có hiện tượng phát quang hóa học. Không hòa tan trong nước, cũng như trong benzen, cacbon disunfua và các chất khác, hòa tan trong trigromua phốt pho. Ở nhiệt độ thăng hoa, photpho đỏ được chuyển thành hơi, khi làm lạnh, trong đó chủ yếu là photpho trắng được tạo thành.

Độ độc của nó thấp hơn hàng nghìn lần so với màu trắng, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi hơn nhiều, ví dụ, trong sản xuất diêm (bề mặt lưới của hộp được phủ một chế phẩm dựa trên phốt pho đỏ). Mật độ của phốt pho đỏ cũng cao hơn, đạt 2400 kg / m³ khi đúc. Khi được bảo quản trong không khí, phốt pho đỏ trong điều kiện hơi ẩm sẽ dần bị oxy hóa, tạo thành ôxít hút ẩm, hút nước và bị ẩm (“ngâm”), tạo thành axit photphoric nhớt; Do đó, nó được bảo quản trong hộp kín. Khi “ngâm” – rửa bằng nước từ tàn dư của axit photphoric, làm khô và sử dụng cho mục đích dự định của nó.

phốt pho đen

Phốt pho đen là dạng phốt pho nguyên tố kém hoạt động nhất về mặt nhiệt động và hóa học. Lần đầu tiên, nhà vật lý người Mỹ P. W. Bridgman thu được phốt pho đen vào năm 1914 từ phốt pho trắng ở dạng tinh thể đen bóng với khối lượng riêng cao (2690 kg / m³). Để thực hiện quá trình tổng hợp phốt pho đen, Bridgman đã áp dụng áp suất 2 × 10 9 Pa (20 nghìn atm) và nhiệt độ khoảng 200 ° C. Sự bắt đầu của quá trình chuyển đổi nhanh nằm trong vùng có 13.000 atm và nhiệt độ khoảng 230 ° C.

Phốt pho đen là một chất màu đen có ánh kim loại, nhờn khi chạm vào và rất giống với than chì, và không hòa tan trong nước hoặc dung môi hữu cơ. Người ta có thể đốt cháy photpho đen chỉ bằng cách đốt nóng mạnh nó lần đầu trong môi trường có oxy tinh khiết đến 400 ° C. Phốt pho đen dẫn điện và có các tính chất của chất bán dẫn. Điểm nóng chảy của phốt pho đen là 1000 ° C dưới áp suất 18 × 10 5 Pa.