Глава 5. Подгруппа азота и ее типичные представители

Фосфор как элемент и простое вещество

Химические свойства. Реакции, в которые вступает фосфор, двух типов: аллотропные превращения и окислительно-восстановительные, где фосфор может быть как восстановителем, так и окислителем.

1. Фосфор — восстановитель.

а) Как восстановитель фосфор реагирует с кислородом, с галогенами:

Обычно опыты проводят с красным фосфором. Он энергично сгорает в атмосфере этих окислителей. Реакции экзотермические.

Белый фосфор уже при обычных условиях медленно окисляется кислородом воздуха, причем этот процесс сопровождается свечением, хорошо наблюдаемым в темноте (отсюда название фосфора — «светоносный»).

б) Фосфор может окисляться и сложными веществами-окислителями:

Химическую реакцию фосфора с бертолетовой солью КСlO₃ можно наблюдать, зажигая спичку:

Р + КСlO₃ → Р₂O₅ + КСl

(Расставьте коэффициенты, используя метод электронного баланса.)
Бертолетова соль в смеси с горючим компонентом (например, с серой) содержится в головке спички, а красный фосфор наносится на боковую стенку спичечной коробки (рис. 44).

Таким образом, с помощью красного фосфора была разрешена проблема «быстрого и безопасного огня» — спичек, удобных и безопасных в обращении.

2. Фосфор — окислитель. В реакциях с активными металлами фосфор приобретает степень окисления -3. Продуктами реакции являются фосфиды:

Фосфиды — непрочные соединения, легко разлагаются водой с образованием ядовитого фосфина РН₃ с чесночным запахом.

Получение и применение фосфора. В технике фосфор получают прокаливанием фосфата кальция Са₃(РО₄)₂ с углем (коксом) и речным песком SiO₂ в электропечах при 1500 °С.

В этом процессе восстановителем фосфора из фосфата служит уголь (кокс), а шлако- образователем — речной песок (SiO₂). Он также снижает температуру восстановления фосфата и смещает равновесие в сторону образования фосфора. При конденсации выделяющихся паров образуется белый фосфор, который затем путем длительного нагревания при 280-340 °С переводится в красный. Фосфор используют для производства фосфорной кислоты. Большое его количество идет на производство спичек. В военном деле белый фосфор используют для изготовления зажигательных снарядов, дымовых шашек, снарядов и бомб, поскольку при горении фосфора образуется густой белый дым (P₂O₅).

Основные понятия

Аллотропные модификации и превращения фосфора • Фосфор — восстановитель и окислитель

Вопросы и задания

1. Напишите уравнения реакций фосфора с бромом и серой и раскройте их сущность.

2. Чем объяснить, что элемент фосфор способен к образованию аллотропных модификаций? Опишите структуру красного и черного фосфора.

3. Почему атомы азота при обычных условиях объединяются в двухатомные молекулы, а атомы фосфора — в четырехатомные молекулы белого фосфора или в атомные кристаллы черного и красного фосфора? Дайте объяснения.

4. Сколько фосфора можно получить из 75 кг фосфата кальция и сколько чистого углерода потребуется при этом?

5. На основании знаний свойств белого фосфора прокомментируйте описание свойств белого фосрфора в романе А. Конан Дойля «Собака Баскервилей». Где здесь правда, а где вымысел?

6. Используя научно-популярную литературу, подготовьте иллюстрированные рисунками и схемами сообщения: «История фосфора», «Применение фосфора», «Фосфор в природе» и другие по собственному выбору.

<<< К началу параграфа