Физико-химические свойства белого фосфора

Получение белого фосфора.

При проведении опытов необходимо учитывать, что белый фосфор и его пары ядовиты; при соприкосновении с кожей он оставляет болезненные и долго не заживающие раны.

Опыт. Получение белого фосфора восстановлением метафосфата натрия порошком алюминия в присутствии двуокиси кремния. Уравнение реакции:

6NаРО₃ +10Аl + 3SiO₂ = 6Р + 5Аl₂O₃+ЗNa₂SiO₃.

Восстановление ведут при нагревании в тугоплавкой трубке длиной 25 см и диаметром 1—1,5 см, соединенной с одной стороны с источником чистого водорода (баллоном или аппаратом Киппа), а с другой стороны с трубкой, по которой газообразные продукты отводятся в кристаллизатор с водой.

В тугоплавкую трубку насыпают смесь, состоящую из 1 вес. ч. NaРO₃, 3 вес. ч. SiO₂ и 0,5 вес. ч. алюминиевых опилок. При помо­щи асбестовых пробок трубку соединяют с одной стороны через промывную склянку, содержащую концентрированную Н₂SO₄, с источником водорода, а с другой — с отводной трубкой.

Удалив из прибора воздух сильным током водорода и убедившись в чистоте выходящего водорода накаливают тугоплавкую трубку при помощи горелки Теклу с «ласточкиным хвостом». Фосфор, образующийся по приведенной выше реакции, перегоняется и кон­денсируется в виде мелких шариков в кристаллизаторе с водой. В темноте можно заметить зеленое свечение фосфора в трубке.

По окончании опыта прибор разбирают только после полного его охлаждения в токе водорода.

Полученный фосфор помещают для хранения в банку с холодной водой.

Метафосфат натрия можно получить прокаливанием гидрата гид-роортофосфата натрия-аммония; уравнение реакции:

NaNН₄НРO₄•4Н₂O = NaРO₃+NН₃+5Н₂O.

Опыт. Получение небольшого количества белого фосфора из красно­го. Опыт проводят в пробирке длиной 17—20 см и диаметром 1,5 см в атмосфере углекислого газа.

В пробирку, которую держат в вертикальном положении, вносят 0,3—0,5 г сухого красного фосфора таким образом, чтобы стенки пробирки оставались чистыми.

Пробирку неплотно закрывают резиновой пробкой с доходящей почти до дна стеклянной трубкой, по которой в пробирку поступает слабый ток углекислого газа. После наполнения пробирки углекис­лым газом стеклянную трубку выдвигают так, чтобы оставшийся в пробирке кончик трубки был не длиннее 5—6 см. Пробирку у само­го отверстия закрепляют в зажиме штатива в горизонтальном положении и слегка нагревают ту ее часть, где находится фосфор. При этом наблюдают испарение красного фосфора и осаждение капелек белого фосфора на холодных стенках пробирки.

Осаждение белого фосфора в темноте хорошо заметно благодаря свечению из-за медленного окисления. В темноте же наблюдают и образование холодного пламени (свечения) фосфора у отверстия пробирки. Если опыт проводить при свете, свежеприготовленный белый фосфор частично переходит в красный.

На дне пробирки остаются только содержавшиеся в фосфоре примеси.

По окончании опыта пробирку охлаждают в токе углекислого газа и время от времени постукивают по ней, чтобы облегчить засты­вание переохлажденного белого фосфора. После охлаждения про­бирку с белым фосфором помещают в стакан с водой и нагревают до 50°, чтобы расплавить весь фосфор и собрать его на дне пробирки. После того как белый фосфор застынет, его извлекают охлаждением пробирки струей холодной воды. При получении очень малого коли­чества фосфора его удаляют из пробирки сжиганием или нагрева­нием с концентрированным раствором щелочи.

Для удаления следов фосфора с трубки, по которой поступал углекислый газ, и резиновой пробки пользуются раствором КМnO₄ или АgNO₃.

Очистка белого фосфора.

Белый фосфор можно очищать перегонкой с парами воды в атмо­сфере углекислого газа, фильтрованием в безвоздушном простран­стве расплавленного в воде фосфора через замшу, обработкой хро­мовой смесью или гипобромитом натрия с последующим промыва­нием дистиллированной водой.

Физико-химические свойства белого фосфора.

Фосфор известен в нескольких аллотропических модификациях: белый, красный, фиолетовый и черный. В лабораторной практике приходится встречаться с белой и красной модификациями.

Белый фосфор — твердое вещество. В обычных условиях он жел­товатый, мягкий и по внешнему виду похож на воск. Он легко оки­сляется и воспламеняется. Белый фосфор ядовит — на коже оста­вляет болезненные ожоги. В продажу белый фосфор поступает в виде палочек разной длины диаметром 0,5—2 см.

Белый фосфор легко окисляется, и поэтому его хранят под водой в тщательно закупоренных сосудах из темного стекла в мало осве­щенных и не очень холодных помещениях (во избежание растрескивания банок из-за замерзания воды). Количество кислорода, содер­жащееся в воде и окисляющее фосфор, очень невелико; оно составля­ет 7—14 мг на литр воды.

Под воздействием света белый фосфор переходит в красный.

При медленном окислении наблюдается свечение белого фосфора, а при энергичном окислении происходит его воспламенение.

Белый фосфор берут пинцетом или металлическими щипцами; ни в коем случае нельзя дотрагиваться до него руками. При ожоге белым фосфором промывают обожженное место раство­ром АgNO₃ (1 : 1) или КМnO₄ (1 : 10) и накладывают мокрую повяз­ку, пропитанную теми же растворами или 5%-ным раствором суль­фата меди, затем рану промывают водой и после разглаживания эпидермиса накладывают вазелиновую повязку с метиловым фиоле­товым. При тяжелых ожогах обращаются к врачу. Растворы нитрата серебра, перманганата калия и сульфата меди окисляют белый фосфор и тем прекращают его поражающее действие. При отравлении белым фосфором принимают внутрь по чайной ложке 2%-ного раствора сульфата меди до появления рвоты. Затем при помощи пробы Митчерлиха на основе свечения устанавливают присутствие фосфора. Для этого к рвоте отравленного добавляют воды, подкисленной серной кислотой, и перегоняют в темноте; при содержании фосфора наблюдают свечение паров. В качестве прибора пользуются колбой Вюрца, к боковой трубке которой при­соединяют холодильник Либиха, откуда перегоняемые продукты поступают в приемник. Если пары фосфора направлять в раствор нитрата серебра, то выпадает черный осадок металлического серебра, образующийся по уравнению, приведенному в опыте восстановления солей серебра белым фосфором.

Уже 0,1 г белого фосфора является смертельной дозой для взрослого человека.

Режут белый фосфор ножом или ножницами в фарфоровой ступке под водой. При пользовании водой комнатной температуры фосфор крошится. Поэтому лучше пользоваться теплой водой, но не выше 25—30°. После разрезания фосфора в теплой воде его переносят в холодную воду или охлаждают струей холодной воды.

Белый фосфор — очень огнеопасное вещество. Он воспламеняется при температуре 36—60° в зависимости от концентрации кислорода в воздухе. Поэтому при проведении опытов во избежание несчастно­го случая необходимо учитывать каждую его крупинку.

Высушивание белого фосфора производят быстрым прикладыва­нием к нему тонкой асбестовой или фильтровальной бумаги, избе­гая трения или надавливания.

При воспламенении фосфора его гасят песком, мокрым полотен­цем или водой. Если горящий фосфор находится на листе бумаги (или асбеста), этот лист запрещается трогать, так как расплавленный горящий фосфор можно легко разлить.

Белый фосфор плавится при 44°, кипит при 281°. Плавят белый фосфор подводой, так как в соприкосновении с воздухом расплавлен­ный фосфор воспламеняется. Сплавлением и последующим охлажде­нием белый фосфор можно легко извлечь из отходов. Для этого отходы белого фосфора от различных опытов, собранные в фарфо­ровом тигле с водой, нагревают на водяной бане. Если на поверх­ности расплавленного фосфора заметно образование корки, доба­вляют немного НNО₃ или хромовой смеси. Корка окисляется, мелкие крупинки сливаются в общую массу и после охлаждения струей холодной воды получают один кусок белого фосфора.

Остатки фосфора ни в коем случае нельзя бросать в раковину, так как, скопляясь в изгибах колена сточных труб, он может при­чинить ожоги ремонтным рабочим.

Опыт.Наблюдение свечения белого фосфора.

Если фосфорным мелом сделать надпись на стене, листе картона или бумаги, то благодаря фосфоресценции надпись длительное время остается заметной в темноте.

Фосфорный мел получают растворением жидкого белого фосфора в расплавленном стеарине или парафине. Для этого в пробирку к одной весовой части сухого белого фосфора добавляют прибли­зительно две весовые части стеарина (кусочков свечи) или парафи­на, закрывают пробирку ватой, чтобы предохранить от поступления кислорода, и нагревают при непрерывном взбалтывании. После окончания плавления пробирку охлаждают струей холод­ной воды, затем разбивают пробирку и извлекают застывшую массу.

Фосфорный мел хранят под водой. При пользовании кусочек такого мела обертывают мокрой бумагой.

Фосфорный мел можно также получить внесением небольших кусочков просушенного белого фосфора в расплавленный в фарфо­ровой чашке парафин (стеарин). Если при внесении фосфора пара­фин воспламенится, его гасят, накрывая чашку куском картона или асбеста.

После некоторого охлаждения раствор фосфора в парафине раз­ливают в сухие и чистые пробирки и охлаждают струей холодной воды до тех пор, пока он не застынет в твердую массу.

После этого разбивают пробирки, извлекают мел и хранят его под водой.