Алотропні зміни. У вільному стані фосфор утворює кілька аллотропних видозмін.
Це пояснюється тим, що атоми фосфору здатні, взаємно з'єднуючись, утворювати кристалічні решітки різного типу. Таблиця 1 Фізичні властивості фосфору алотропна модіфікаціяПлотность, гсм3tпл, 0CTкіп, 0CВнешній вид і характерні прізнакіБелий 1,73 44,1 280,5 Білий кристалічний порошок, отруйний, самозаймається на повітрі. При 280 300С переходить в краснийКрасний 2,3 590 переганяється близько 400С Червоний кристалічний або аморфний порошок, неядовіт.
При 220С і 12 108 Па переходить в чорний фосфор. Загоряється на повітрі тільки при поджіганііЧерний 2,7 При нагріванні переходить в червоний фосфор графітоподібний структура. При нормальних умовах напівпровідник, під тиском проводить електричний струм як метал Біла модифікація фосфору, що виходить при конденсації пари, має молекулярну кристалічну решітку, в вузлах якої дислоковані молекули Р4 рис.1. Через слабість міжмолекулярних сил білий фосфор летючий, легкоплавок, ріжеться ножем і розчиняється в неполярних розчинниках, наприклад в сероуглероде.
Білий фосфор дуже реакційно речовина. Він енергійно взаємодіє з киснем, галогенами, сіркою і металами. Окислення фосфору на повітрі супроводжується розігріванням і світінням. Тому білий фосфор зберігають під водою, з якої він не реагує.
Білий фосфор дуже токсичний. Близько 80 від всього виробництва білого фосфору йде на синтез чистої ортофосфорної кислоти. Вона в свою чергу використовується для отримання поліфосфатів натрію їх застосовують для зниження жорсткості питної води і харчових фосфатів. Частина, що залишилася білого фосфору витрачається для створення димоутворювальною речовин і запалювальних сумішей. Техніка безпеки. У виробництві фосфору та його сполук потрібне дотримання особливих запобіжних заходів, тому що білий фосфор сильна отрута. Тривала робота в атмосфері білого фосфору може призвести до захворювання кісткових тканин, випадання зубів, омертвіння ділянок щелеп.
Запалюючись, білий фосфор викликає хворобливі, довго не загоюються опіки. Зберігати білий фосфор слід під водою, в герметичних судинах. Палаючий фосфор гасять двоокисом вуглецю, розчином CuSO4 або піском. Обоженную шкіру слід промити розчином KmnO4 або CuSO4. Протиотрутою при отруєнні фосфором є 2-ий розчин CuSO4. При тривалому зберіганні, а також при нагріванні білий фосфор переходить в червону модифікацію вперше його отримали лише 1847 році. Назва червоний фосфор належить відразу до декількох модифікацій, що розрізняються по щільності і забарвленні вона коливається від помаранчевої до темно-червоної і навіть фіолетовою.
Всі різновиди червоного фосфору нерозчинні в органічних розчинниках, і в порівнянні з білим фосфором вони менш реакційноздатні та мають полімерне будову це тетраєдри Р4, пов'язані один з одним в нескінченні ланцюга рис.2. Червоний фосфор застосовується в металургії, виробництві напівпровідникових матеріалів і ламп розжарювання, використовується в сірниковій виробництві.
Найбільш стабільною модифікацією фосфору є чорний фосфор. Його отримують алотропна перетворенням білого фосфору при t2200C і підвищеним тиском. За зовнішнім виглядом він нагадує графіт. Кристалічна структура чорного фосфору шарувата, що складається з гофрованих шарів рис.3. Чорний фосфор це найменш активна модифікація фосфору. При нагріванні без доступу повітря він, як і червоний, переходить в пар, з якого вони вбирають в білий фосфор.
Оксид фосфору V Фосфор утворює кілька оксидів. Найважливішим із них є оксид фосфору V P4O10 Рис.4. Часто його формулу пишуть в спрощеному вигляді P2O5. У структурі цього оксиду зберігається тетраедричну розташування атомів фосфору. P25O5 Фосфорний ангідрид оксид фосфору V Білі кристали, t0пл. 5700С, t0кіп. 6000C, 2,7 гсм3. Має кілька модифікацій.
У парах складається з молекул P4H10, дуже гігроскопічний використовується як осушувач газів і рідин. Отримання 4P 5O2 2P2O5 Хімічні властивості Всі хімічні властивості кислотних оксидів реагує з водою, основними оксидами і лугами 1 P2O5 H2O 2HPO3 метафосфорная кислота P2O5 2H2O H4P2O7 пірофосфорна кислота P2O5 3H2O 2H3PO4 ортофосфорна кислота 2 P2O5 3BaO Ba3PO42 Залежно від надлишку лугу утворює середні і кислі солі гідрофосфат натрію дигідрофосфат натрію Завдяки винятковій гігроскопічності оксид фосфору V використовується в лабораторній та промислової техніки як осушающего і дегидратирующего кошти.
За своїм осушающего дії вигідно відрізняється від інших речовини. Від безводній хлорним кислоти віднімає хімічно зв'язану воду з утворенням її ангідриду Ортофосфорная кислота. Відомо кілька кислот, що містять фосфор. Найважливіша з них ортофосфорна кислота Н3РО4 Рис.5. Безвода ортофосфорна кислота являє собою світлі прозорі кристали, при кімнатній температурі розпливаються на повітрі.
Температура плавлення 42,350С. З водою фосфорна кислота утворює розчини будь-яких концентрацій. Ортофосфорної кислоти відповідає наступна структурна формула АЛЕ ВІН Р О ОН В лабораторії ортофосфорну кислоту отримують окисленням фосфору 30-ної азотною кислотою У промисловості ортофосфорну кислоту отримують двома способами екстракційним і термічним. 1. В основі екстракційного методу лежить обробка подрібнених природних фосфатів сірчаної кислотою Ортофосфорная кислота потім фільтрується і концентрується упариванием. 2. Термічний метод полягає у відновленні природних фосфатів до вільного фосфору з подальшим його спалюванням до Р4О10 і розчиненням останнього у воді. Вироблена за цим методом ортофосфорна кислота характеризується більш високою чистотою і підвищеною концентрацією до 80 масових.
Фізичні властивості. Ортофосфорна кислота тверде, безбарвне, кристалічна речовина, добре розчинна у воді. Хімічні властивості ортофосфорної кислоти представлені в табл.2 Таблиця 2 Хімічні властивості ортофосфорної кислоти Загальні з іншими кіслотаміСпеціфіческіе1. Водний розчин кислоти змінює забарвлення індикаторів.
Дисоціація відбувається поступово Найлегше йде дисоціація по першій ступені і найважче по третій 2. Реагує з металами, розташованими в витіснювальному ряду до водню 3. Реагує з основними оксидами 4. Реагує з підставами і аміаком якщо кислота взята в надлишку, то утворюються кислі солі гідрофосфат натрію дигідрофосфат натрію 5. Реагує з солями слабких кислот. При нагріванні поступово перетворюється в метафосфорную кислоту двуфосфорная кислота 2. При дії розчину нітрату срібла I з'являється жовтий осад жовтий осад 3. Ортофосфорная кислота відіграє велику роль в життєдіяльності тварин і рослин.
Її залишки входять до складу аденозинтрифосфорної кислоти АТФ. При розкладанні АТФ виділяється велика кількість енергії.
Ортофосфати. Ортофосфорна кислота утворює три ряди солей. Якщо позначити атоми металів літерами Me, то можна зобразити в загальному вигляді склад її солей табл.3. Таблиця 3 Хімічні формули ортофосфатов, що містять метали одновалентниедвухвалентние тривалентні Ме3РО4 Ортофосфати Ме3РО42Ме3РО4 Ме2НРО4Гідроортофосфати МеНРО4 Ме2НРО43 МеН2РО4Дігідроортофосфати МеН2РО42 МеН2РО43 Замість одновалентного металу до складу молекул ортофосфатов може входити група амонію NH43PO4 - ортофосфат амонію NH42HPO4 гідроортофосфат амонію NH4H2PO4 дигідро-ортофосфат амонію.
Ортофосфати і гідроортофосфат кальцію і амонію широко використовують в якості добрив, ортофосфат і гідроортофосфат натрію для осадження з води солей кальцію.