Светящийся фосфор с водой

Некоторые чудеса, связанные с фосфором

В темной комнате или ночью на улице попробуйте сделать такой простой опыт. Не очень сильно, так, чтобы не загорелась спичка, чиркните ею по спичечной коробке. Вы заметите, что некоторое время на терке будет виден светящийся путь от спички. Это светится белый фосфор. Но каждый, кто помнит уроки химии средней школы, может сказать: «Позвольте, в производстве спичек применяется красный, а не белый фосфор». Правильно! В терке спичечной коробки белого фосфора нет, есть красный, который в результате реакции, происходящей между красным фосфором, находящимся на поверхности спичечной коробки, и бертолетовой солью, заключенной в спичечной головке, в момент трения нагревается и в небольшом количестве переходит в белый.

Фосфор может существовать в нескольких формах, или, как говорят, в нескольких модификациях.

Белый фосфор — твердое кристаллическое вещество, причем в химически чистом виде кристаллы белого фосфора совершенно бесцветны, прозрачны и очень хорошо преломляют свет. На свету они быстро желтеют и утрачивают прозрачность. Поэтому в обычных условиях фосфор внешне очень похож на воск, но тяжелее его (плотность белого фосфора 1,84). На холоду фосфор хрупок, но при комнатной температуре сравнительно мягок и легко режется ножом. При 44° С белый фосфор плавится, а при 280,5° С кипит. Белый фосфор, окисляясь кислородом воздуха, светится в темноте и легко воспламеняется при слабом нагревании, например от трения.

Температура воспламенения совершенно сухого и чистого фосфора близка к температуре человеческого тела. Поэтому его хранят только под водой. В первую мировую войну белый фосфор использовался в качестве зажигательного материала в артиллерийских снарядах, авиационных бомбах, гранатах, пулях.

Красный фосфор, в противоположность белому, или желтому, как его иногда называют, не ядовит, на воздухе не окисляется, в темноте не светится, в сероуглероде не растворяется и загорается только при 260°С. Красный фосфор получается из белого путем длительного нагревания без доступа воздуха при 250-300°С.

История открытия фосфора

Картина Джозефа Райта «Алхимик, открывающий фосфор» предположительно описывающая открытие фосфора Хеннигом Брандом

В поисках эликсира молодости и попытках получения золота алхимик XVII столетия Геннинг Бранд из Гамбурга пытался изготовить «философский камень» из мочи. Для этой цели он выпарил большое количество ее и полученный после упаривания сиропообразный остаток подверг сильному прокаливанию в смеси с песком и древесным углем без доступа воздуха.

В результате Бранд получил вещество, обладающее необыкновенными свойствами: оно светилось в темноте; брошенное в кипящую воду, выделяло пары, загоравшиеся на воздухе с выделением густого белого дыма, растворявшегося в воде с образованием кислоты.

Интерес к новому вещества был огромный, и Бранд надеялся извлечь из своего открытия изрядную прибыль: недаром он был в прошлом гамбургским купцом. Сохраняя способ изготовления в строжайшей тайне, Бранд показывал новое вещество за деньги, а желающим продавал его небольшими порциями только за чистое золото. Спустя некоторое время Бранд продал также и секрет изготовления фосфора дрезденскому химику Крафту, который, подобно Бранду, стал ездить по дворцам влиятельных особ, показывая фосфор за деньги, наживая огромное состояние.

Чудеса со свечением и воспламенением фосфора

После открытия фосфора его способность светиться в темноте была вновь использована, но для других целей. На этот раз фосфором стали промышлять представители религиозных культов. Рецепты использования фосфора были самые разнообразные. Например, в расплавленный, но уже загустевший воск или парафин добавляли небольшое количество белого фосфора. Из полученной смеси формовали карандаши, которыми делали надписи на стенах храмов и иконах. Ночью были видны «таинственные надписи». Фосфор, медленно окисляясь, светился, а парафин, защищая его от быстрого окисления, увеличивал продолжительность явления.

Растворяли белый фосфор в бензоле или сероуглероде. Полученным раствором смачивали фитили свечей или лампад. После испарения растворителя белый фосфор загорался, а от него воспламенялся фитиль. Так фабриковалось «чудо», именуемое «самовоспламенением свечей».

Блуждающие огни на болотах и кладбищах

Одним из интересных соединений фосфора является газообразный фосфин, особенность которого состоит в том, что он легко воспламеняется на воздухе. Это свойство фосфина объясняет появление болотных, блуждающих или могильных огней. Огни на болотах и свежих могилах действительно бывают. Это не фантазия и не выдумка. В теплые темные ночи на свежих могилах иногда наблюдаются бледно-голубоватые, слабо мерцающие огоньки. Это «горит» фосфин. Образуется фосфин при гниении отмерших растительных и животных организмов.

Источник

Белый фосфор

Сера S — твёрдое, хрупкое, жёлтое кристаллическое вещество с температурой плавления 119,3°С. Но не путайте эту серу с серой на спичках. На головках спичек в основном находятся сложные вещества, одним из которых — хлорат калия (KClO3), которое способно самовоспламеняться при трении или температуре. Сера — простое вещество и здесь присутствует в качестве одного из компонентов, составляющих спичечную головку.

Существует две модификации серы: хрупкая сера и пластическая сера. При 113 °С кристаллическая сера плавится, превращаясь в жёлтую водянистую жидкость. Расплавленная сера при температуре 187°С становится очень вязкой и быстро темнеет. При этом меняется её структурное состояние. А если нагреть серу до 445 °С, она закипает. Выливая кипящую серу тонкой струйкой в холодную воду, можно получить пластическую серу — резиноподобную модификацию, состоящую из полимерных цепочек. В этом состоянии сера способна деформироваться, растягиваться, при этом не разрушаясь. Но стоит ей полежать несколько дней на воздухе, как она превращается опять в хрупкий материал.

Сера диэлектрик. Она может служить теплоизолятором.

Сера легко окисляет почти все металлы, кроме золота Au, платины Pt и рутения Ru. Сера окисляет даже при комнатной температуре щелочные (натрий Na, калий K, литий Li, кальций Ca) и щелочноземельные металлы (алюминий Al, магний Mg). На воздухе кристаллическая сера горит синим пламенем с образованием диоксида серы SO₂(газ с неприятным удушливым запахом). При сжегании серы в водороде образуется ядовитый газ — сероводород

Многие продукты, портясь, выделяют специфический запах сероводорода. Сера используется в промышленности для получения серной кислоты. Окисляя диоксид серы SO₂ в среде обогащённой кислородом, получают триоксид серы SO₃ – вязкая прозрачная жидкость.

Серный ангидрид или триоксид серы SO₃ при комнатной температуре представляет собой бесцветную легко летучую жидкость (t кип=45 °С), которая со временем переходит в асбестовидную модификацию, состоящую из блестящих шелковистых кристаллов. Волокна серного ангидрида устойчивы лишь в запаянном сосуде. Поглощая влагу воздуха, они превращаются в густую бесцветную жидкость — олеум (от лат. oleum — «масло»). Хотя формально олеум можно рассматривать как раствор SO₃ в H₂SO₄.

Сернистый газ проявляет сильное отбеливающее действие: если, например, красную розу опустить в ёмкость с сернистым газом SO₂, то она потеряет свой цвет.

Это вещество может существовать в двух видах: красный фосфор и белый фосфор (белый фосфор ещё называют жёлтым фосфором).

Белый фосфор (или жёлтый фосфор)- ядовитое, очень реакционноспособное мягкое воскообразное вещество бледно-жёлтого цвета, растворимое в сероуглероде и бензоле. На воздухе белый фосфор воспламеняется при 34 °С и горит ярким белым пламенем с образование оксида фосфора. Белый фосфор плавится при температуре 44,1°С., светится в темноте. При попадании на кожу может вызвать сильный ожёг.

Белый фосфор очень ядовит: смертельная доза около 0,1 г (примерно такая же и у цианистого калия — 0,12 г). Из-за опасности самовоспламенения на воздухе белый фосфор хранят под слоем воды. Красный фосфор и чёрный фосфор менее ядовиты, так как нелетучи и практически нерастворимы в воде. Белый фосфор уже при комнатной температуре, а остальные модификации фосфора — при нагревании вступают в реакцию со многими простыми веществами: галогенами (фтор, хлор, бром, йод, астат) кислородом, серой, некоторыми металлами. Если нагреть белый фосфор до 300 0 C без доступа воздуха, то он постепенно переходит в красный фосфор. Красный фосфор – твёрдое вещество, не ядовитое, в темноте не светится и не самовоспламеняется.

Название красный фосфор относится сразу к нескольким модификациям, различающимся по плотности и окраске: она колеблется от оранжевой до тёмно-красной и даже фиолетовой. Все разновидности красного фосфора нерастворимы в органических растворителях, по сравнению с белым фосфором они менее реакционноспособны (воспламеняются красный фосфор на воздухе при t>200 °С)

Вода не растворяет фосфор. Его обычно растворяют в этиловом спирте.

Под давлением в сотни атмосфер получается чёрный фосфор, по свойствам похожий на металл (он проводит электричество и блестит). Чёрный фосфор имеет сходную с металлами кристаллическую решетку.

Почему фосфор светится

Если говорят, что фосфор светится, значит имеют в виду только белый фосфор! В его молекуле (вершины пирамиды с основанием — треугольник), у каждой вершины есть по паре электронов, которые расположены снаружи от поверхности воображаемой пирамиды. Атомы фосфора «открыты» и легко доступны любым атомам других элементов — окислителей (например кислорода из воздуха). Доступные электронные пары фосфора служат «приманкой» для любых других атомов, которые готовы присоединить чужой электрон (обладающие высокой электроотрицательностью). Белый фосфор светится не просто так, — он окисляется — сначала атомы кислорода располагаются между атомами фосфора. Это происходит до тех пор, пока все свободные электронные пары не присоединятся к кислороду. После этого белый фосфор перестаёт светиться и превращается в оксид фосфора P₂O₅.

Оксид фосфора — относительно устойчивое вещество, но при этом активно реагирует с водой, образуя метафосфорную кислоту HPO₃ и ортофосфорную кислоту H₃PO₄

При растворении в воде оксида фосфора P₂O₅ образуется ортофосфорная кислота H₃PO₄. Эта кислота – одна из слабых кислот, поэтому с большинством металлов не реагирует, а только удаляет на их поверхности оксидную плёнку. Её часто используют при ремонте электрооборудования, пайки электронных плат и т.д. Она является хорошим средством для удаления ржавчины.

Фосфор образует две кислоты: одну – ортофосфорную кислоту, вторую – метафосфорную (НPO₃). Но вторая кислота – соединение не стойкое и быстро окисляется, образуя ортофосфорную кислоту.

Источник

Почему фосфор светится?

С фосфором связано множество увлекательных историй на мистические темы. Большинство из них вращаются вокруг таких явлений как светящиеся столбы на кладбищах и летающие шары на болотах. В научных кругах известен анекдот о том, как Семен Исаакович Вольфкович, советский ученый, исследовал фосфор без защитного костюма, а после в темноте его одежда излучала голубой свет. Во время вечерних прогулок горожане часто принимали ученого за призрак. Поговаривают, что оттуда и пошла байка о монахе, который светился.

Но история открытия этого элемента еще интереснее. В 1669 году немецкий алхимик, по имени Хеннинг Бранд, проводил опыты в поисках формулы золота. Для этого он брал человеческую мочу, Бранд считал, что ее цвет обусловлен наличием драгоценного металла в жидкости. Ученый отстаивал, дистиллировал жидкость, а после, при определенных условиях, соединял полученное сырье с углем и песком. Однако вместо золота, ученый получил субстанцию, которая излучала холодное свечение.

В этой статье мы откроем тебе самые интересные и неожиданные подробности о фосфоре. Будет интересно!

Белый фосфор

В чистом виде является очень опасным веществом. Он токсичен и взрывоопасен при условии взаимодействия с кислородом, именно поэтому его хранят исключительно под водой. При окислении происходит большой выброс энергии и поэтому вещество начинает излучать свечение. Это как раз тот случай, когда энергия является световой. Ранее белый фосфор использовался в изготовлении оружия, однако сегодня цивилизованные страны отказались от этого вещества по причине высокого и неконтролируемого поражающего свойства.

Красный фосфор

Спустя 200 лет после того, как немецкий алхимик случайно открыл фосфор, австрийским ученым была найдена формула новой разновидности вещества. Антон Шреттер выявил, что если фосфор подвергнуть влиянию высоких температур, то получится совершенно новый вид, его назвали красным фосфором, а исходную форму назвали белым. Красный фосфор не так токсичен, как белый и не светится в темноте. Его используют в промышленности, к примеру, в производстве спичек. Хранят его в герметичной таре, так как при длительном взаимодействии с кислородом он вновь принимает свойства белого.

Черный фосфор

Фосфор черный являет собой черное вещество, жирное и по консистенции схожее с графитом. И его получают из белого, однако, в отличие от красного фосфора, черный получают при воздействии высокого давления и температуры 200 градусов Цельсия одновременно. Свойствами этого вещества является высокая способность проводить электрический ток.

Фосфор — основа всего живого

Ученые, наконец, нашли разгадку зарождения организмов, обладающих ДНК. Выяснилось, что фосфор является основой в строении ДНК. Этот химический элемент содержится в каждом живом организме планеты. Известно, что в организме человека содержится примерно 750 грамм фосфора, основная его часть приходится на зубы и кости человека. Выходит, что благодаря фосфору на земле зародилась жизнь!

Пришелец из космоса

На сегодняшний день те соединения фосфора, которые существуют в природе, практически не растворяются в воде. Каждый из нас знает, что зарождение жизни на земле произошло именно в воде. Мнение ученых сходится к тому, что на тот момент, когда происходил процесс зарождения жизни на земле, фосфора, который был, растворим в воде, на планете хватало в изобилии. А «прибыл» он к нам на планету с помощью метеоритов, бомбардировки которых также оказались судьбоносными для нас. Далее растворимые виды фосфора образовывались уже менее интенсивно по причине геотермальных изменений в сейсмически активных зонах.

Источник жизни

Исследования ученых привели к выводу: фосфор образуется при рождении новой звезды. Меньшими объемами он образуется в процессе формирования новых звезд, когда происходят глобальные термоядерные реакции.

Добыча фосфора

После случайного открытия фосфора Хеннингом Брандом его продолжали получать из человеческой мочи, со временем его стали получать из костей мертвых животных. Однако в современном мире добыча фосфора происходит из минералов апатитов.

Фосфорная кислота

Основная часть добытого фосфора используется в производстве фосфорной кислоты, которая в большей степени идет на производство удобрений. Однако и в других сферах она так же востребована. Растворы из фосфорной кислоты применяют в изготовлении пищевых добавок, усилителей вкуса, бытовой химии, устойчивых к возгоранию лакокрасочных изделий и пропиток, которыми обрабатывают древесину.

Долгожданные микробы-спасители

Экологическая ситуация значительно ухудшается с производством белого фосфора. Это вещество склонно к самовозгоранию и очень токсично. Уже сегодня ученые решили проблему загрязнения природы. Обезвреживание будет проводиться специальными микробами, поскольку окисляясь, вещество перестает быть токсичным, а наоборот, приносит пользу живым организмам. На данный момент ученые продолжают свои исследования в данном направлении и уже скоро будут выведены новые штаммы, которые обязательно дадут нужный результат.

Источник