אם אתה מוצא שגיאה בדף, בחר בה והקש Ctrl + Enter

השגת זרחן לבן

בעת ביצוע ניסויים, יש צורך לקחת בחשבון כי זרחן לבן ואדיו רעילים; במגע עם העור, הוא משאיר פצעים כואבים ומתמשכים ( ראה כללים לטיפול בזרחן לבן).

ניסיון. השגת זרחן כתוצאה מאינטראקציה של סידן אורתופוספט, פחם וסיליקון דו חמצני.

התגובה ממשיכה לפי המשוואה:

Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 2P + 3CaSiO 3 + 5CO -282 קק"ל.

ניסוי זה מאפשר להשיג זרחן לבן ואדום ולהתבונן בלהבת הקרה שלו.

תא התגובה הוא בקבוק זכוכית חסין אש בקיבולת 2 לעם שני צינורות. קוטר הבקבוק 150 מ"מ, אורך הצינור הוא בערך 50 מ"מ, קוטר פנימי 40 מ"מ.

בעת הרכבת המכשיר מניחים את הבקבוק, כפי שמוצג באיור, על טבעת חצובה עטופה באסבסט ומאובטחת בחלק העליון במהדק החצובה. שני הצינורות סגורים עם פקקי גומי, שבאמצעם יש חור אחד לאלקטרודות פחמן וחור אחד בצד לכניסה ויציאת גז. אלקטרודה תחתונה בקוטר של כ-12 מ"מלהכניס כך שקצהו לא יגיע לאמצע הבקבוק. בקצה האלקטרודה המוכנסת לבקבוק מחובר צימוד ברזל קטן, שאמור לתמוך בכור היתוך קרמי עם חור בתחתיתו. הצימוד המשמש חייב להיות בעל הברגה ובורג פליז; קוטר צימוד כ-9 מ"מ. הצימוד מוברג כך שצד אחד גבוה מקצה האלקטרודה. כור היתוך קרמי (קוטר עליון של פחות מ-40 מ"מ), לתוך החור שבתחתיתו מוכנס קצה האלקטרודה. צימוד נחושת מחובר לקצה התחתון של האלקטרודה, המשמש לחיבור האלקטרודה לחוט החשמל.

צינור עקשן זכוכית בעל דופן עבה באורך של כ-100 מוחדר לתוך הפקק של הצינור העליון. mlבצורה כזו שזה בערך 10 מ"מנכנס לבקבוק. אלקטרודת הפחמן העליונה, שעשויה להיות דקה יותר מהתחתונה, צריכה לעבור בקלות דרך הצינור הזה. חתיכת צינור גומי באורך 50 מ' מונח על הקצה העליון של צינור הזכוכית (עם קצוות מותכים) והאלקטרודה עוברת דרכו. מ"מ. האלקטרודה העליונה מתחזקת כך שקצהה המחודד נמצא במרחק של 8-10 מ"ממהקצה העליון של האלקטרודה התחתונה. בקצה העליון של האלקטרודה העליונה, פקק שעם עם חור באמצע קבוע כידית מבודדת. צימוד נחושת מאובטח מתחת לתקע, שאליו מחובר חוט חשמלי.

החוט החשמלי המשמש במכשיר חייב להיות מבודד בקפידה. זיווגי נחושת וקצוות תיל עטופים בסרט בידוד.

כאשר אתה לוחץ קלות על ידית השעם, האלקטרודה העליונה אמורה לגעת בתחתונה וכאשר הלחץ נפסק, היא אמורה לחזור למקומה המקורי. בקבוק שטיפה עם H 2 SO 4 מרוכז מחובר לגליל מימן.

צינור היציאה העובר דרך התקע התחתון של תא התגובה מחובר לטי. המרפק התחתון של הטי מגיע כמעט עד לתחתית הבקבוק, חצי מלא במים. צינור פליז קצר מחובר למרפק העליון באמצעות צינור גומי עם מהדק בורג שהנחתי עליו, לקצהו התחתון מוכנס ספוגית רופפת של צמר זכוכית. צינור היציאה של בקבוק המים מחובר לצינור זכוכית קצר באמצעות צינור גומי עם מהדק II.

תערובת התגובה מוכנה על ידי טחינה במכתש 6 גסידן אורתופוספט, 4 גחול קוורץ ו-3 גקולה או פחם. לאחר הסתיידות על אש גבוהה בכור היתוך סגור מקררים את התערובת במייבש.

לפני הניסוי יוצקים את התערובת לתוך כור היתוך האלקטרודה ונלחצים על הדפנות כך שבאמצע התערובת, ממש עד האלקטרודה התחתונה, נשאר חלל ריק בצורת חרוט.

במקום בקבוקון עם שני צינורות, ניתן להשתמש בצינור זכוכית עקשן בקוטר של כ-50 מ"מ. בהיעדר כור היתוך, ניתן להניח את תערובת התגובה בשקע חרוטי בעומק 15 מ"מ, עשוי בקצה העליון של האלקטרודה התחתונה; אלקטרודת הפחמן במקרה זה צריכה להיות בקוטר של 20 מ"מ. אלקטרודת פחמן בקוטר 5 מ"מ, משמש לקשת חשמלית. הניסוי מתבצע בחושך. סוגרים מהדק II, פותחים מהדק I ומעבירים זרם חזק של מימן דרך המכשיר. לאחר שווידאתם שהמימן היוצא מהמכשיר נקי, מדליקים אותו בקצה צינור הפליז ומווסתים את הזרם כך שהלהבה תהיה רגועה ולא גדולה במיוחד. הפעל את הזרם ועל ידי לחיצה על האלקטרודה העליונה, צור קשת חשמלית (10-15 עם). לאחר זמן מה, להבת המימן הופכת לירוקה אזמרגד (כדי לגרום לשינוי הצבע בולט יותר, מניחים כוס חרסינה לתוך הלהבה).

אדי הזרחן הלבן הנוצרים בכלי התגובה נסחפים עם הגזים לבקבוק מים ומתעבים כאן בצורת כדורים קטנים. אם אתה פותח מהדק II וסוגר מהדק I, אז בקצה צינור יציאת הגז היוצא מהבקבוק עם מים, אתה יכול לראות להבת זרחן קרה.

על ידי תנועות מעגליות של האלקטרודה העליונה, חלקים חדשים של תערובת התגובה מוכנסים לקשת הוולטאית.

כדי להשיג זרחן אדום, זרימת המימן מצטמצמת כך שאדי הזרחן לא יוצאים כל כך מהר מתא התגובה.

אם תכבה את הקשת, אז קירות פנימייםניתן להבחין בציפוי של זרחן אדום על הבקבוק, וזרחן לבן על החלקים הקרים של הקיר.

זוהר קר או להבה קרה של זרחן נצפה לאורך כל הניסוי.

לאחר קירור מסוים של כור ההיתוך, כבה את בקבוק העיבוי מבלי לעצור את זרימת המימן.

בתום הניסוי וקירור מוחלט של המכשיר בזרם מימן, מסירים את האלקטרודות, והבקבוק נשאר לזמן מה באוויר לח תחת טיוטה. כדי לשטוף את הבקבוק, השתמש במים עם חול או H2SO4 מרוכז.

במקום מימן, ניתן להשתמש בפחמן דו חמצני בניסוי, אך היווצרות זרחן במקרה זה אינה יעילה כל כך. לזוהר הקר או להבה הקרה של זרחן במקרה זה יש גם צבע ירוק.

כדורים קטנים של זרחן לבן מרוכז מונחים בבקבוק עם מים קריםומאוחסן לניסויים עתידיים.

ניסיון. הכנת זרחן לבן על ידי הפחתת נתרן מטפוספט עם אבקת אלומיניום בנוכחות דו תחמוצת הסיליקון.משוואת תגובה:

6NaPO 3 + 10Al + 3SiO 2 = 6P + 5Al 2 O 3 + 3Na 2 SiO 3.

ההפחתה מתבצעת על ידי חימום בצינור עקשן 25 ס"מובקוטר 1-1.5 ס"מ, המחובר מצד אחד למקור מימן טהור (גליל או מכשיר Kipp), ובצד השני לצינור שדרכו מוזרמים מוצרים גזים למגבש עם מים.

תערובת המורכבת מ-1 wt נמזגת לצינור עקשן. חלקים NaPO 3, 3 wt. כולל SiO 2 ו-0.5 wt. כולל סתימות אלומיניום. באמצעות פקקי אסבסט מחברים את הצינור מצד אחד דרך בקבוק שטיפה המכיל H 2 SO 4 מרוכז למקור מימן, ובצדו השני לצינור יציאה.

לאחר הוצאת האוויר מהמכשיר בזרם חזק של מימן ווידוא שהמימן הנמלט טהור, הצינור העקשן מחומם באמצעות מבער Tekla עם זנב דוב. הזרחן שנוצר בתגובה הנ"ל מזוקק ומתעבה לכדורים קטנים במגבש המכיל מים. בחושך, ניתן להבחין בזוהר הירוק של זרחן בצינור.

בתום הניסוי, המכשיר מפורק רק לאחר שקירר לחלוטין בזרם מימן.

הזרחן שנוצר מונח לאחסון בצנצנת עם מים קרים.

נתרן metaphosphate ניתן להכין על ידי סידוד של סודיום אמוניום מימן אורתופוספט הידרט; משוואת תגובה:

NaNNH 4 HPO 4 4H 2 O = NaPO 3 + NH 3 + 5H 2 O.

ניסיון. השגת כמות קטנה של זרחן לבן מאדום.הניסוי מתבצע במבחנה באורך 17-20 ס"מובקוטר 1.5 ס"מבאווירה פחמן דו חמצני.

הוסף 0.3-0.5 למבחנה המוחזקת במצב אנכי. גיבש זרחן אדום כך שדפנות המבחנה יישארו נקיות.

המבחנה סגורה בצורה רופפת עם פקק גומי עם צינור זכוכית המגיע כמעט עד לתחתיתו, דרכו חודר זרם חלש של פחמן דו חמצני למבחנה. לאחר מילוי המבחנה בפחמן דו חמצני, שולפים את צינור הזכוכית החוצה כך שקצה המבחנה שנותר במבחנה אינו עולה על 5-6 ס"מ. המבחנה ממש החור מקובעת במהדק חצובה במצב אופקי והחלק בו נמצא הזרחן מחומם מעט. במקרה זה, אידוי של זרחן אדום ותצהיר של טיפות של זרחן לבן על הקירות הקרים של המבחנה נצפים.

משקעים של זרחן לבן בחושך נראים בבירור בגלל הזוהר הנובע מחמצון איטי. בחושך נצפית גם היווצרות להבה קרה (זוהר) של זרחן בפתח המבחנה. אם הניסוי מתבצע באור, זרחן לבן טרי שהוכן הופך חלקית לאדום.

רק הזיהומים הכלולים בזרחן נשארים בתחתית המבחנה.

בסיום הניסוי מצננים את המבחנה בזרם של פחמן דו חמצני ומקישים עליה מדי פעם כדי להקל על התמצקות הזרחן הלבן המקורר. לאחר הקירור שמים את המבחנה עם זרחן לבן בכוס מים ומחממים ל-50° כדי להמיס את כל הזרחן ולאסוף אותו בתחתית המבחנה. לאחר שהזרחן הלבן התמצק, מסירים אותו על ידי קירור המבחנה עם סילון מים קרים. כאשר מתקבלת כמות קטנה מאוד של זרחן, הוא מוסר מהמבחנה על ידי שריפה או חימום בתמיסת אלקלית מרוכזת.

כדי להסיר עקבות של זרחן מהצינור שדרכו סופק פחמן דו חמצני ומפקק הגומי, השתמש בתמיסה של KMnO 4 או AgNO 3.

טיהור זרחן לבן

ניתן לטהר זרחן לבן על ידי זיקוק באדי מים באווירה של פחמן דו חמצני, סינון זרחן מותך במים דרך זמש בחלל נטול אוויר, טיפול בתערובת כרום או נתרן היפוברומיט ולאחר מכן שטיפה במים מזוקקים.

מאפיינים פיזיים וכימיים של זרחן לבן

זרחן ידוע בכמה שינויים אלוטרופיים: לבן, אדום, סגול ושחור. בתרגול מעבדה נתקלים בשינויים לבנים ואדומים.

זרחן לבן - מוצק. בתנאים רגילים הוא צהבהב, רך ושעוותי במראהו. הוא מתחמצן ומתלקח בקלות. זרחן לבן רעיל ומותיר כוויות כואבות על העור. זרחן לבן מגיע במבצע בצורת מקלות באורכים שונים בקוטר של 0.5-2 ס"מ.

זרחן לבן מתחמצן בקלות, ולכן הוא מאוחסן מתחת למים בכלי זכוכית כהה אטומים בקפידה בחדרים מוארים ולא קרים במיוחד (כדי למנוע פיצוח של הצנצנות עקב הקפאת מים). כמות החמצן הכלול במים ובזרחן מחמצן קטנה מאוד; זה 7-14 מ"גלליטר מים.

כאשר נחשף לאור, זרחן לבן הופך לאדום.

עם חמצון איטי, זרחן לבן זוהר, ועם חמצון נמרץ הוא מתלקח.

זרחן לבן נלקח עם פינצטה או מלקחי מתכת; בשום פנים ואופן אסור לגעת בו בידיים.

במקרה של כוויה עם זרחן לבן, יש לשטוף את האזור השרוף בתמיסה של AgNO 3 (1:1) או KMnO 4 (1:10) ולהניח תחבושת רטובה ספוגה באותן תמיסות או תמיסה של 5% של נחושת גופרתית. , לאחר מכן הפצע נשטף במים ולאחר החלקת האפידרמיס, מוחל תחבושת וזלין עם סגול מתיל. לכוויות קשות יש לפנות לרופא.

תמיסות של חנקתי כסף, אשלגן פרמנגנט וסולפט נחושת מחמצנות את הזרחן הלבן ובכך מפסיקות את השפעתו המזיקה.

במקרה של הרעלת זרחן לבן, קח כפית של תמיסת נחושת גופרתית 2% דרך הפה עד להקאה. לאחר מכן, באמצעות מבחן Mitscherlich המבוסס על זוהר, נוכחות של זרחן נקבעת. לשם כך, מים מחומצים בחומצה גופרתית מתווספים לקיא של האדם המורעל ומזקקים בחושך; כאשר נצפית תכולת הזרחן, נצפה זוהר אדים. המתקן בו נעשה שימוש הוא בקבוק וורץ, לצינור הצדדי שלו מחובר מקרר ליביג, ממנו נכנסים המוצרים המזוקקים למקלט. אם אדי זרחן מופנים לתמיסה של חנקתי כסף, נוצר משקע שחור של משקעי כסף מתכתיים, על פי המשוואה שניתנה בניסוי של הפחתת מלחי כסף עם זרחן לבן.

כבר 0.1 גזרחן לבן הוא מנה קטלנית למבוגר.

חותכים זרחן לבן בעזרת סכין או מספריים במכתש חרסינה מתחת למים. כאשר משתמשים במים בטמפרטורת החדר, הזרחן מתפורר. לכן, עדיף להשתמש במים חמים, אך לא גבוהים מ-25-30 מעלות. לאחר חיתוך הזרחן במים חמימים, הוא מועבר למים קרים או מקורר בזרם מים קרים.

זרחן לבן הוא חומר דליק ביותר. הוא מתלקח בטמפרטורה של 36-60 מעלות, תלוי בריכוז החמצן באוויר. לכן, כאשר עורכים ניסויים, כדי למנוע תאונה, יש צורך לקחת בחשבון כל גרגר שלו.

ייבוש של זרחן לבן נעשה על ידי מריחה מהירה של אסבסט דק או נייר סינון, הימנעות מחיכוך או לחץ.

אם הזרחן מתלקח, מכבים אותו עם חול, מגבת רטובה או מים. אם זרחן בוער נמצא על דף נייר (או אסבסט), אסור לגעת בגיליון זה, שכן זרחן בוער מותך עלול להישפך בקלות.

זרחן לבן נמס ב-44° ורותח ב-281°. זרחן לבן נמס מתחת למים, מכיוון שזרחן מותך מתלקח במגע עם אוויר. על ידי היתוך וקירור לאחר מכן, ניתן להחזיר זרחן לבן בקלות מפסולת. לשם כך מחממים באמבט מים פסולת זרחן לבן מניסויים שונים, שנאספה בכור היתוך חרסינה עם מים. אם מורגשת היווצרות קרום על פני השטח של זרחן מותך, הוסף מעט HNO 3 או תערובת כרום. הקרום מתחמצן, גרגרים קטנים מתמזגים למסה כוללת ולאחר קירור בזרם מים קרים מתקבלת חתיכה אחת של זרחן לבן.

אסור לזרוק שאריות זרחן לכיור, שכן, הצטברות בכיפופי המרפק של צינורות הניקוז, היא עלולה לגרום לכוויות לתיקון העובדים.

ניסיון. התכה וקירור-על של זרחן לבן מותך.חתיכת זרחן לבן בגודל אפונה מונחת במבחנה עם מים. המבחנה מונחת בכוס מלאה כמעט עד לראשה במים ומאובטחת במצב אנכי במהדק חצובה. הזכוכית מחוממת מעט ובאמצעות מדחום נקבעת טמפרטורת המים במבחנה שבה נמס הזרחן. לאחר השלמת ההמסה, המבחנה מועברת לכוס מים קרים ונצפה בהתמצקות הזרחן. אם המבחנה נייחת, אז בטמפרטורות מתחת ל-44° (עד 30°) נשאר זרחן לבן במצב נוזלי.

המצב הנוזלי של זרחן לבן, מקורר מתחת לנקודת ההיתוך שלו, הוא מצב של קירור-על.

לאחר סיום הניסוי, כדי להקל על מיצוי הזרחן, ממיסים אותו שוב והמבחנה טובלת כשהחור כלפי מעלה במצב משופע בכלי עם מים קרים.

ניסיון. הצמדת חתיכת זרחן לבן לקצה החוט.כדי להמיס ולמצק זרחן לבן, השתמשו בכור היתוך חרסינה קטן עם זרחן ומים; הוא מונח בכוס עם מים חמים ולאחר מכן קרים. למטרה זו, קח חוט ברזל או נחושת באורך של 25-30 ס"מוקוטר 0.1-0.3 ס"מ. כאשר החוט טובל בזרחן ממצק, הוא נצמד אליו בקלות. בהיעדר כור היתוך, משתמשים במבחנה. עם זאת, בגלל המשטח הבלתי חלק מספיק של המבחנה, לעיתים יש צורך לשבור אותה על מנת להפיק זרחן. כדי להסיר זרחן לבן מהחוט, טבלו אותו בכוס מים חמימים.

ניסיון. קביעת המשקל הסגולי של זרחן.ב-10° המשקל הסגולי של זרחן הוא 1.83. הניסיון מאפשר לוודא שזרחן לבן כבד יותר ממים וקל יותר מ H 2 SO 4 מרוכז.

כאשר מכניסים חתיכה קטנה של זרחן לבן למבחנה עם מים ומרוכז H 2 SO 4 (משקל סגולי 1.84), נצפה שהזרחן שוקע במים, אך צף על פני החומצה, נמס עקב החום המשתחרר כאשר מרוכז H 2 SO מומס 4 במים.

לשפוך H 2 SO 4 מרוכז למבחנה עם מים יש להשתמש במשפך בעל צוואר ארוך וצר המגיע לקצה המבחנה. יוצקים את החומצה ומוציאים את המשפך מהמבחנה בזהירות כדי לא לגרום לערבוב הנוזלים.

בתום הניסוי מערבבים את תכולת המבחנה בעזרת מוט זכוכית ומצננים מבחוץ בזרם מים קרים עד שהזרחן מתקשה כך שניתן להוציאו מהמבחנה.

כאשר משתמשים בזרחן אדום, נצפה שהוא שוקע לא רק במים, אלא גם ב-H 2 SO 4 מרוכז, שכן המשקל הסגולי שלו (2.35) גדול מהמשקל הסגולי של מים ושל חומצה גופרתית מרוכזת.

זוהר של זרחן לבן

בשל החמצון האיטי המתרחש אפילו בטמפרטורות רגילות, זרחן לבן זוהר בחושך (ומכאן השם "זוהר"). ענן זוהר ירקרק מופיע סביב פיסת זרחן בחושך, שכאשר הזרחן מתנודד, היא מועברת לתנועה דמוית גל.

זרחן (זוהר של זרחן) מוסבר על ידי חמצון איטי של אדי זרחן על ידי חמצן באוויר לאנהידריד זרחן וזרחני עם שחרור אור, אך ללא שחרור חום. במקרה זה, אוזון משתחרר, והאוויר סביבו מיונן (ראה הניסוי המראה שריפה איטית של זרחן לבן).

זרחן תלוי בטמפרטורה ובריכוז החמצן. ב-10 מעלות צלזיוס ובלחץ רגיל, זרחן מתרחש בצורה חלשה, ובהיעדר אוויר הוא אינו מתרחש כלל.

חומרים המגיבים עם אוזון (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, שמן טרפנטין) מחלישים או מפסיקים לחלוטין את הזרחן.

ההמרה של אנרגיה כימית לאנרגיית אור נקראת "כימילומינסנציה".

ניסיון. תצפית על זוהר הזרחן הלבן.אם תבחינו בחושך בחתיכת זרחן לבן שנמצאת בכוס ואינה מכוסה לחלוטין במים, תבחינו בזוהר ירקרק. במקרה זה, זרחן רטוב מתחמצן באיטיות, אך אינו מתלקח, מכיוון שטמפרטורת המים נמוכה מנקודת ההבזק של זרחן לבן.

ניתן להבחין בזוהר של זרחן לבן לאחר שפיסה של זרחן לבן נחשפה לאוויר לזמן קצר. אם אתה מכניס כמה חתיכות של זרחן לבן לבקבוק על צמר זכוכית וממלא את הבקבוקון בפחמן דו חמצני, מורידים את קצה צינור היציאה לתחתית הבקבוק מתחת לצמר הזכוכית, ואז מחממים מעט את הבקבוק על ידי הורדתו לתוך כלי עם מים חמים, ואז בחושך אתה יכול לראות היווצרות של להבה ירקרקה חיוורת קרה (אתה יכול להכניס את היד בבטחה לתוכו).

היווצרות להבה קרה מוסברת על ידי העובדה שפחמן דו חמצני שבורח מהבקבוק סוחב אדי זרחן, שמתחילים להתחמצן במגע עם אוויר בפתח הבקבוק. בבקבוק, זרחן לבן אינו מתלקח, כי הוא נמצא באטמוספירה של פחמן דו חמצני. בסוף הניסוי ממלאים את הבקבוק במים.

כשתיארו את חוויית הפקת זרחן לבן באווירה של מימן או פחמן דו חמצני, כבר הוזכר שביצוע ניסויים אלו בחושך מאפשר לצפות בזוהר של זרחן לבן.

אם אתה עושה כיתוב על קיר, גיליון קרטון או נייר עם גיר זרחני, אז הודות לזרחני הכיתוב נשאר גלוי במשך זמן רב בחושך.

כיתוב כזה לא יכול להתבצע על לוח, שכן לאחר מכן הגיר הרגיל הזה לא נדבק אליו ויש לשטוף את הלוח עם בנזין או ממס סטארין אחר.

גיר זרחן מתקבל על ידי המסת זרחן לבן נוזלי בסטיארין מותך או פרפין. לשם כך מוסיפים כשני חלקי משקל של סטארין (חתיכות נרות) או פרפין לחלק אחד במשקל של זרחן לבן יבש במבחנה, המבחנה מכוסה בצמר גפן כדי למנוע כניסת חמצן, ומחוממת עם רעד מתמשך. לאחר השלמת ההמסה מצננים את המבחנה בזרם מים קרים, לאחר מכן שוברים את המבחנה ומוציאים את המסה הקפואה.

גיר זרחן מאוחסן מתחת למים. בעת השימוש, חתיכת גיר כזה עטופה בנייר רטוב.

ניתן להשיג גיר זרחן גם על ידי הוספת חתיכות קטנות של זרחן לבן מיובש לפרפין (סטארין) המומס בכוס חרסינה. אם הפרפין מתלקח בעת הוספת זרחן, הוא נכבה על ידי כיסוי הכוס בחתיכת קרטון או אסבסט.

לאחר קירור מסוים, תמיסת הזרחן בפרפין נמזגת למבחנות יבשות ונקייות ומקררת בזרם מים קרים עד שהיא מתקשה לעיסה מוצקה.

לאחר מכן שוברים את המבחנות, מסירים את הגיר ומאחסנים מתחת למים.

מסיסות של זרחן לבן

זרחן לבן מסיס במים מעט, מסיס מעט באלכוהול, אתר, בנזן, קסילן, מתיל יודיד וגליצרין; מתמוסס היטב בפחמן דיסולפיד, גופרית כלוריד, זרחן טריכלוריד וטריברומיד, פחמן טטרכלוריד.

ניסיון. פירוק של זרחן לבן בפחמן דיסולפיד.פחמן דיסולפיד הוא נוזל חסר צבע, נדיף מאוד, דליק ורעיל. לכן, כאשר עובדים איתו, הימנעו משאיפת האדים שלו וכבו את כל מבערי הגז.

שלוש או ארבע חתיכות זרחן לבן בגודל אפונה מומסות בניעור עדין בכוס עם 10-15 mlפחמן דיסולפיד.

אם חתיכה קטנה של נייר סינון מורטבת בתמיסה זו ומחזיקה באוויר, הנייר יתלקח לאחר זמן מה. זה קורה מכיוון שפחמן דיסולפיד מתאדה במהירות, והזרחן הלבן הטחון דק שנותר על הנייר מתחמצן במהירות בטמפרטורות רגילות ומתלקח עקב החום שנוצר במהלך החמצון. (ידוע שטמפרטורת ההצתה חומרים שוניםתלוי במידת השחיקה שלהם.) קורה שהנייר אינו מתלקח, אלא רק מתכת. הנייר, המורטב בתמיסת זרחן בפחמן דיסולפיד, מוחזק באוויר באמצעות מלקחי מתכת.

הניסוי מתבצע בזהירות כדי שטיפות של תמיסה של זרחן בפחמן דיסולפיד לא יפלו על הרצפה, על השולחן, על בגדים או על הידיים.

אם התמיסה מגיעה לך על היד, שטפו אותה במהירות במים וסבון, ולאחר מכן עם תמיסה של KMnO 4 (כדי לחמצן את חלקיקי הזרחן הלבן שמגיעים על הידיים).

תמיסת הזרחן בפחמן דיסולפיד שנותרה לאחר הניסויים אינה מאוחסנת במעבדה, מכיוון שהיא עלולה להתלקח בקלות.

המרת זרחן לבן לאדום

זרחן לבן הופך לאדום לפי המשוואה:

P (לבן) = P (אדום) + 4 קק"ל.

ההמרה של זרחן לבן לאדום מואצת מאוד על ידי חימום, חשיפה לאור ונוכחות של עקבות של יוד (1 גיוד ב-400 גזרחן לבן). יוד, בשילוב עם זרחן, יוצר זרחן יודי, שבו זרחן לבן מתמוסס והופך במהירות לאדום עם שחרור חום.

זרחן אדום מתקבל על ידי חימום ממושך של זרחן לבן בכלי סגור בנוכחות עקבות של יוד ל-280-340°

כאשר זרחן לבן מאוחסן באור במשך זמן רב, הוא הופך בהדרגה לאדום.

ניסיון. השגת כמות קטנה של זרחן אדום מלבן.בצינור זכוכית באורך 10-12 סגור בקצה אחד ס"מוקוטר 0.6-0.8 ס"ממוכנסים חתיכת זרחן לבן בגודל של גרגר חיטה וגביש קטן מאוד של יוד. הצינור אטום ותלוי באמבט אוויר מעל מגש של חול, ואז מחומם ל-280-340 מעלות ונצפה הפיכת זרחן לבן לאדום.

ניתן לראות המרה חלקית של זרחן לבן לאדום גם על ידי חימום עדין של מבחנה המכילה חתיכה קטנה של זרחן לבן וגביש קטן מאוד של יוד. לפני תחילת החימום סוגרים את המבחנה עם ספוגית עשויה צמר זכוכית (אסבסט או רגיל) ומתחת למבחנה מניחים מגש עם חול. המבחנה מחוממת במשך 10-15 דקות (מבלי להביא את הזרחן לרתיחה) ונצפה הפיכת הזרחן הלבן לאדום.

את הזרחן הלבן שנותר במבחנה ניתן להסיר על ידי חימום בתמיסת אלקלית מרוכזת או על ידי שריפה.

ניתן להבחין בהפיכת זרחן לבן לאדום גם כאשר חתיכה קטנה של זרחן מחוממת במבחנה באווירה של פחמן דו חמצני לטמפרטורה מתחת לרתיחה.

בעירה של זרחן לבן

כאשר זרחן לבן נשרף, נוצר זרחן אנהידריד:

P 4 + 5O 2 = 2 P 2 O 5 + 2 x 358.4 קק"ל.

ניתן לצפות בשריפה של זרחן באוויר (איטי ומהיר) ומתחת למים.

ניסיון. שריפה איטית של זרחן לבן והרכב האוויר.ניסוי זה לא תואר כשיטה להשגת חנקן, שכן הוא אינו קושר לחלוטין את החמצן הכלול באוויר.

החמצון האיטי של זרחן לבן על ידי חמצן אטמוספרי מתרחש בשני שלבים; בשלב הראשון נוצרים אנהידריד זרחן ואוזון לפי המשוואות:

2P + 2O 2 = P 2 O 3 + O, O + O 2 = O 3.

בשלב השני מתחמצן אנהידריד זרחן לאנהידריד זרחתי.

החמצון האיטי של הזרחן הלבן מלווה בזוהר וביוניזציה של האוויר שמסביב.

ניסוי המראה שריפה איטית של זרחן לבן צריך להימשך לפחות שלוש שעות. המכשיר הדרוש לניסוי מוצג באיור.

צינור מדורג עם קצה סגור, מכיל כ-10 mlמים. אורך צינור 70 ס"מ, קוטר 1.5-2 ס"מ. לאחר הורדת הצינור המדורג, הסר את האצבע מהחור בצינור, הביאו את המים בצינור ובגליל לאותה רמה, ושימו לב לנפח האוויר הכלול בצינור. מבלי להעלות את הצינור מעל מפלס המים בגליל (כדי לא להכניס אוויר נוסף), מוכנסת לחלל האוויר של הצינור חתיכת זרחן לבן המחוברת לקצה חוט.

לאחר שלוש עד ארבע שעות או אפילו יומיים עד שלושה, מציינת עלייה במים בצינור.

בסיום הניסוי, הסר את החוט עם הזרחן מהצינור (מבלי להעלות את הצינור מעל מפלס המים בגליל), הביאו את המים בצינור ובגליל לאותה רמה ושימו לב לנפח האוויר שנותר לאחר הניסוי. חמצון איטי של זרחן לבן.

הניסיון מלמד שכתוצאה מקשירת זרחן חמצן, נפח האוויר ירד בחמישית, התואם את תכולת החמצן באוויר.

ניסיון. שריפה מהירה של זרחן לבן.בשל העובדה שכאשר תרכובת זרחן מגיבה עם חמצן, היא משתחררת מספר גדול שלחום, באוויר זרחן לבן מתלקח באופן ספונטני ונשרף בלהבה צהבהבה-לבנה בוהקת, ויוצר אנהידריד זרחתי - מוצק חומר לבן, שמשתלב בצורה מאוד אנרגטית עם מים.

הוזכר בעבר שזרחן לבן מתלקח ב-36-60 מעלות. כדי לבחון את ההצתה והבעירה הספונטנית שלו, מניחים פיסת זרחן לבן על יריעת אסבסט ומכסים אותה בפעמון זכוכית או במשפך גדול, שעל צווארו מניחים מבחנה.

ניתן להבעיר זרחן בקלות בעזרת מוט זכוכית המחומם במים חמים.

ניסיון. השוואה של טמפרטורות הצתה של זרחן לבן ואדום.בקצה אחד של צלחת נחושת (אורך 25 ס"מ, רוחב 2.5 ס"מועובי 1 מ"ממניחים חתיכה קטנה של זרחן לבן מיובש, ויוצקים ערימה קטנה של זרחן אדום בקצה השני. את הצלחת מניחים על חצובה ובמקביל מביאים מבערי גז בוערים בערך באותה מידה לשני קצוות הצלחת.

זרחן לבן מתלקח מיד, וזרחן אדום רק כאשר הטמפרטורה שלו מגיעה ל-240 מעלות לערך.

ניסיון. הצתת זרחן לבן מתחת למים.מבחנה של מים המכילה כמה חתיכות קטנות של זרחן לבן מונחת בכוס של מים חמים. כאשר המים במבחנה מתחממים ל-30-50°, מתחיל לזרום אליו זרם חמצן דרך המבחנה. זרחן מתלקח ונשרף, מפזר ניצוצות בהירים.

אם הניסוי מתבצע בכוס עצמה (ללא מבחנה), הזכוכית מונחת על חצובה המותקנת על מגש עם חול.

הפחתת מלח כסף ונחושת עם זרחן לבן

ניסיון.כאשר מוסיפים למבחנה חתיכת זרחן לבן עם תמיסה של חנקתי כסף, נצפה משקע של כסף מתכתי (זרחן לבן הוא חומר מפחית אנרגטי):

P + 5AgNO 3 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5Ag + 5HNO 3.

אם מוסיפים זרחן לבן למבחנה עם תמיסה של סולפט נחושת, אזי נחושת מתכתית משקעת:

2P + 5CuSO 4 + 8H 2 O = 2H 3 PO 4 + 5H 2 SO 4 + 5Cu.

זרחן אדום

שיטות להשגת זרחן אדום מלבן מתוארות לעיל.

זיהומים

זרחן אדום מכיל עקבות של זרחן לבן, חומצות זרחתיות ופירופוספוריות.

הנוכחות של חומצה זרחתית מוסברת על ידי שילוב של זרחן אנהידריד עם לחות אוויר, והיווצרות אנהידריד זרחתי נובעת מחמצון איטי של עקבות של זרחן לבן. כאשר זרחן רטוב מתחמצן בחמצן, בנוסף לאנהידרידים זרחניים וזרחתיים, נוצרת גם חומצה היפופוספורית.

טיהור ואחסון של זרחן אדום

זרחן אדום מטוהר על ידי הרתחה עם תמיסת NaOH מדוללת, ולאחר מכן הוא נשטף ביסודיות על ידי ניקוי, ולאחר מכן על מסנן עם מים מזוקקים.

את הזרחן השטוף מייבשים בנייר סינון, מניחים על זכוכית שעון ושומרים בתנור ב-105°.

הוא מאוחסן בצנצנות סגורות בפקק שעווה.

נכסים

זרחן אדום הוא אבקה (משקל סגולי 2.35), בלתי מסיס במים ובפחמן דיסולפיד, מתנשא ב-416° ומתלקח ב-240°. שלא כמו זרחן לבן, זרחן אדום אינו רעיל.

טמפרטורת הסובלימציה של זרחן אדום נקבעת באטמוספירה של פחמן דו חמצני. אדים של זרחן אדום, מתעבים, נותנים זרחן לבן.

זרחן אדום פחות פעיל מבחינה כימית מזרחן לבן. הוא אינו זוהר באוויר או בחמצן, אך זוהר באווירת אוזון; אינו מחליף מתכות (נחושת, כסף וכו') ממלחיהם; אדיש לבסיסים; מגיב עם הלוגנים, חמצן וגופרית בטמפרטורה גבוהה מזו של זרחן לבן.

ניסיון. פיצוץ של תערובת של זרחן אדום ומלח ברטוליט.כאשר אוספים אבקת זרחן אדום, עליך להיות זהיר, מכיוון שחיכוך עלול לגרום לה להתלקח.

כדי לבצע את הניסוי יוצקים כמות קטנה של תערובת של זרחן אדום ומלח ברטהולט על סדן, פיסת מסילה או אבן ופוגעים בפטיש.

כדי למנוע פציעה, אסור בשום פנים ואופן לקחת כמות גדולה מהתערובת.

את האבקות מערבבים בזהירות על ידי ניעור הסדין פשוט. עבור חלק אחד של אבקת זרחן אדום יבש, קח לפחות שני חלקים של אבקת מלח ברטהולט. כאשר עורכים ניסוי, שימו לב תשומת - לב מיוחדתעל הרכב התערובת, כמותה, כדי שהפיצוץ לא יהיה חזק במיוחד, וגם כדי שהתערובת לא תתפוצץ במפתיע בידי הנסיין.

עודף של זרחן אדום מוביל לכך שבמהלך הניסוי הזרחן פשוט מתלקח; הניסוי נכשל עם זרחן רטוב.

ניסיון. פיצוץ של תערובת של זרחן אדום, מלח ברטוליט וגופרית.מערבבים בזהירות 0.2-0.3 על פיסת נייר גאבקת זרחן אדום יבש, 2-3 גאבקה יבשה של מלח ברטהולט ו-0.5 גאבקת גופרית.

בעת ערבוב, החזיקו פיסת נייר בשתי הידיים, והזיזו אותם מעט למעלה ולמטה לסירוגין. התערובת ההומוגנית המתקבלת מחולקת ל-5-6 חלקים.

חלק אחד מהתערובת יוצקים על פיסת נייר בגודל 10x10. ס"מ, הכניסו לתוכו גלולה, קפלו את פינות הנייר וסובב אותן קלות יחד.

הצרור שנוצר נזרק על משהו קשה (רצפת אבן או מלט) ומתרחש פיצוץ חזק.

אם לפחות אחד מחומרי המוצא היה רטוב, הניסוי נכשל.

יישום של זרחן

זרחן לבן משמש לייצור מימן פוספיד, פוספידים, חומצה זרחתית ועוד כמה תרופות, צבעי אנילין, נוזלי עשן ומבערים, ליצירת מסכי עשן וכרעל נגד חולדות.

בעבר נעשה שימוש בזרחן לבן בייצור גפרורים; נכון לעכשיו, הוא אינו משמש למטרה זו, כי הוא רעיל ודליק.

כיום, זרחן אדום משמש בייצור גפרורים. עבור ראש גפרור, הכינו תערובת בהרכב הבא (במשקל%):

מלח ברטהולט 46.5
מיניום או מומיה 15.3
Chrompik 1.5
זכוכית טחונה 17.2
גופרית 4.2
דבק עצמות 11.5
אבץ לבן 3.8

הרכב חומר סיכה קופסת הגפרורים כולל 30.8 wt. % זרחן אדום.

כדי להצית גפרור טוב יותר, הוא ספוג בפרפין, וכדי שאחרי כיבויו לא יעיל, הוא ספוג בנתרן פוספט.

זרחן אדום משמש לייצור מימן ברומיד ומימן יודיד, תרכובות זרחן עם הלוגנים, צבעים אורגניים, לייצור ברונזה זרחנית (בעלת צמיגות גבוהה) ולמילוי קליעי תבערה.

תרכובות זרחן

מימן PHOSPHORIDE PH 3 (פוספין)

פְּרִיסָה

מימן זרחני נוצר במהלך פירוק של חומרים אורגניים המכילים זרחן.

קבלה

מימן זרחני הוא גז רעיל מאוד, ולכן כל הניסויים בו מבוצעים תחת טיוטה.

ניסיון. הכנת מימן פוספיד על ידי חימום זרחן לבן בתמיסת 30-50% KOH.משוואת תגובה:

4P + 3KOH + 3H 2 O = PH 3 + 3KH 2 PO 2.

בשיטת ייצור זו, בנוסף למימן פוספיד גזי, נוצרים גם מימן פוספיד נוזלי, מימן גזי ואשלגן היפופוספיט חומצי על פי המשוואות:

6P + 4KOH + 4H 2 O = P 2 H 4 + 4KH 2 PO 2,

2P + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + 2KH 2 PO 2.

מימן פוספיד נוזלי, באינטראקציה עם הידרט תחמוצת אשלגן בסביבה מימית, יוצר מימן פוספיד גזי, מימן ואשלגן היפופוספיט חומצי לפי המשוואות:

2P 2 H 4 + KOH + H 2 O = ZRN 3 + KN 2 PO 2,

R 2 H 4 + 2 KOH + 2 H 2 O = ZN 2 + 2 KH 2 PO 2.

אשלגן היפופוספיט חומצי בסביבה אלקלית הופך לאשלגן אורתופוספט עם שחרור מימן:

KN 2 PO 2 + 2KON = 2H 2 + K 3 PO 4.

על פי משוואות התגובה לעיל, כאשר מחממים זרחן לבן עם הידרט אשלגן הידרוקסיד, נוצרים מימן פוספיד גזי, מימן ואשלגן אורתופוספט.

מימן הפוספיד המיוצר בשיטה זו מתלקח באופן ספונטני. הסיבה לכך היא שהוא מכיל כמה אדים של מימן פוספיד נוזלי ומימן.

במקום הידרט של תחמוצת אשלגן, אתה יכול להשתמש בהידרטים של נתרן, סידן או בריום אוקסיד. התגובות איתם מתרחשות בצורה דומה.

המכשיר הינו בקבוקון עגול בקיבולת 100-250 ml, סגור היטב עם פקק גומי, שדרכו יש להעביר צינור, המפנה מוצרים גזים לתוך מגבש עם מים.

את הבקבוק ממלאים 3/4 מנפחו בתמיסת KOH 30-50%, לתוכה נזרקים 2-3 חתיכות זרחן לבן בגודל אפונה. הבקבוק מאובטח במהדק חצובה ובאמצעות צינור יציאה מחובר למגבש מלא במים (איור).

כאשר הבקבוק מחומם, אשלגן הידרוקסיד מגיב עם זרחן לבן לפי משוואות התגובה לעיל.

מימן פוספיד נוזלי, בהגיעו לפני השטח של הנוזל בבקבוק, מתלקח מיד ונשרף בצורה של ניצוצות; זה מתרחש עד ששאר החמצן בבקבוק נצרך.

כאשר הבקבוק מחומם חזק, מימן פוספיד נוזלי מזוקק ומצית מימן פוספיד גזי ומימן על פני המים. מימן זרחני בוער בלהבה צהובה, ומייצר אנהידריד זרחן בצורה של טבעות עשן לבנות.

בסיום הניסוי, הפחיתו את הלהבה מתחת לבקבוק, הסר את התקע עם צינור היציאה, הפסק את החימום והשאר את המכשיר מתחת לטיוטה עד שיתקרר לחלוטין.

זרחן שלא נעשה בו שימוש נשטף היטב במים ומאוחסן לניסויים הבאים.

ניסיון. הפקה של גז מימן פוספיד (דליק באופן ספונטני) על ידי פירוק סידן פוספיד עם מים.התגובה ממשיכה לפי המשוואה:

Ca 3 P 2 + 6H 2 O = 2PH 3 + 3Ca(OH) 2.

התגובות הבאות מתרחשות גם בו זמנית:

Ca 3 P 2 + 6H 2 O = P 2 H 4 + H 2 + 3Ca(OH) 2,

4P 2 H 4 + Ca(OH) 2 + 2H 2 O = 6РН 3 + Ca(H 2 PO 2) 2,

R 2 H 4 + Ca(OH) 2 + 2H 2 O = 3H 2 + Ca(H 2 PO 2) 2.

המכשיר הוא בקבוקון קטן עם צינור יציאה ישר וכוס גדול.

לשקלול בבקבוק בקיבולת 100 mlיוצקים זריקת עופרת, ואז מוסיפים כמות קטנה של סידן פוספיד יבש וכמה טיפות אתר. הבקבוק נסגר בפקק גומי, שדרכו מועבר צינור זכוכית ישר באורך 7-8 ס"מובקוטר 3-5 מ"מ, החל מהקצה התחתון של הפקק. שים כמה טבעות עופרת על צוואר הבקבוק וקושר אליו חוט. לאחר שהחזקת את הבקבוק בכף היד במשך זמן מה כדי לאדות את האתר, הוא טובל על חוט לתוך כוס גדולה (בעלת קיבולת של כ-3). ל) עם מים. ראשית, בועות של אוויר ואדי אתר משתחררות מהבקבוק, לאחר מכן, כאשר לחץ הגז בבקבוק יורד, כמות קטנה של מים נכנסת לבקבוק ומתחיל פירוק סידן פוספיד.

התוצרים הגזים הנוצרים כתוצאה מפירוק סידן פוספיד מונעים זרימה מתמשכת של מים לתוך הבקבוק.

כשהגזים המתקבלים עולים אל פני המים, הם מתלקחים וכאשר הם נשרפים יוצרים אנהידריד זרחתי בצורת טבעות של עשן לבן.

מים נכנסים לבקבוק במנות קטנות ברגע שלחץ הגז יורד ויוצרים מימן פוספיד עד לצריכה מלאה של סידן פוספיד.

זריקת עופרת וטבעות משמשים לטבילת הבקבוק בכוס מים.

ניסוי זה יכול להתבצע בדרך אחרת. כמה חתיכות של סידן פוספיד מושלכות לתוך כוס מים. בועות גז המשתחררות במהלך פירוק סידן פוספיד מתלקחות ביציאה מהמים. כאשר שורפים מימן זרחני, נוצר אנהידריד זרחן, שבמקרה זה עולה מעל הזכוכית בצורה של טבעות של עשן לבן.

סידן פוספיד נלקח עם פינצטה או מלקחיים.

ייצור של מימן זרחן טהור (לא בעירה ספונטנית) מתואר בסעיף על תכונות הדיפוספין.

ניסיון. ייצור מימן פוספיד על ידי פעולה על סידן, אבץ, מגנזיום ואלומיניום פוספידים עם HCl מדולל ו-H 2 SO 4 (או מים מחומצים באחת מהחומצות הללו).משוואות תגובה:

Me 3 P 2 + 6HCl = 2PH 3 + 3MeCl 2,

אני - Ca, Mg, Zn,

AlP + 3HCl = PH 3 + AlCl 3.

בניסוי זה, יחד עם מימן פוספיד גזי, נוצרים מימן פוספיד נוזלי ומימן גזי.

אחד מהפוספידים המפורטים לעיל מתווסף לכוס עם HCl מדולל (משקל סגולי 1.12) או H 2 SO 4 מדולל. שימו לב לשחרור מימן פוספיד, שמתלקח מאליו מעל התמיסה בכוס.

ניסיון. השגת מימן זרחן טהור pH 3 מפירוק חומצות זרחתיות והיפופוספוריות.בחימום מתרחשות התגובות הבאות:

4H 3 PO 3 = PH 3 + 3H 3 PO 4,

2H 3 PO 2 = PH 3 + H 3 PO 4.

תמיסות חומצה מרוכזות מחוממות בצלוחיות זכוכית קטנות. התוצרים הגזים המשתחררים מופנים דרך צינור לתוך מגבש עם מים.

ניסיון. הכנת מימן פוספיד גזי טהור על ידי פעולת תמיסה מדוללת של הידראט אשלגן הידרוקסיד על יודיד פוספון.משוואת תגובה:

PH 4 I + KOH = PH 3 + KI + H 2 O.

כדי להשיג מימן פוספיד, מוסיפים תמיסת KOH ממשפך טיפה לבקבוק Wurtz עם צינורות זכוכית קטנים ו-pH יבש 4 I.

הכנה ומאפיינים של פוספוניום יודיד

50 מומס בפחמן דיסולפיד גזרחן לבן. 65 מתווסף בהדרגה לתמיסה המתקבלת גיוֹד. לאחר הסרת פחמן דיסולפיד על ידי אידוי, נשארים גבישים של יודי זרחן P 2 I 4; הם מונחים בבקבוק Wurtz עם צינור צד רחב. זרם חלש של CO 2 מועבר דרך בקבוק הוורץ, ולאחר מכן מוסיפים מים ממשפך ההטלה.

כתוצאה מכך נוצרת בבקבוק Wurtz חומצה זרחתית, כמות קטנה של יודיד מימן חופשי ויוד פוספוניום. כאשר מחומם ל-80 מעלות, האחרון מתנשא וניתן לאסוף אותו בצינור רחב מקורר מבחוץ. יודי הפוספוניום שנוצר הוא חומר גבישי חסר צבע המתפרק עם מים.

כבר נתקלנו בהיווצרות יודיד פוספון בניסויים על ייצור יודיד מימן.

תכונות של גז מימן זרחן

בתנאים רגילים, גז מימן פוספיד הוא גז חסר צבע, רעיל מאוד ריח לא נעיםדג רקוב (או שום). הוא מסיס מאוד במים (בתנאים רגילים ב-5 למים מתמוססים 1 ל PH 3), אך אינו מגיב איתו כימית. הוא מסיס בצורה גרועה באלכוהול ובאתר. כאשר מתקרר, הוא מתעבה לנוזל, הרותח ב-87.4 מעלות ומתמצק למסה גבישית ב-132.5 מעלות. טמפרטורה קריטיתמימן פוספיד 52.8°, לחץ קריטי 64 כַּספּוֹמָט.

מימן זרחני הוא חומר מפחית חזק מאוד; באוויר הוא מתלקח ב-150° ונשרף בלהבה צהובה עם היווצרות של זרחן אנהידריד לפי המשוואה:

2РН 3 + 4O 2 = Р 2 O 5 + 3Н 2 O

שריפה של גז מימן זרחני כבר נדונה בניסויים על ייצורו.

ניסיון. הפחתת תמיסות מימיות של מלחי כסף ונחושת עם מימן פוספיד גזי.משוואות תגובה:

6AgNO3 + PH3 + 3H2O = 6HNO3 + H3PO3 + 6Ag,

3CuSO 4 + PH 3 + 3H 2 O = 3H 2 SO 4 + H 3 PO 3 + 3Cu.

הניסוי מתבצע במבחנות. כתוצאה מהתגובה, לא רק כסף ונחושת משתחררים, אלא נוצרים גם הפוספידים המתאימים, למשל:

3СuSO 4 + 2РН 3 = Сu 3 Р 2 + 3Н 2 SO 4

מלחי נחושת (CuSO 4 ו-Cu 2 Cl 2) סופגים מימן פוספיד גזי, וזה משמש להפרדת התערובת הגזי של מימן פוספיד ומימן - הוא מועבר דרך כלי שטיפה עם מלחי נחושת.

מימן פוספיד גזי מפחית גם חומצות חנקתיות, גופריתיות וגופריות, מלחי זהב ותרכובות אחרות.

האינטראקציה של מימן פוספיד גזי עם כלור כבר נדונה בעת תיאור ניסויים לחקר תכונות הכלור.

גז מימן פוספיד מתחבר ישירות עם חומצות הידרותליות ליצירת מלחי פוספוניום (הכנת יודיד פוספוניום מתוארת לעיל). נפחים שווים של מימן יודיד ומימן פוספיד מתאחדים ויוצרים גבישים מעוקבים חסרי צבע של יודיד פוספוניום.

סידן פוספיד

ניסיון. הכנה ותכונות של סידן פוספיד.סידן פוספיד מתקבל משבבים עדינים של סידן וזרחן אדום תחת טיוטה. זרחן לבן אינו משמש למטרה זו, שכן התגובה איתו אלימה מדי.

המכשיר הוא צינור זכוכית באורך 10-12 ס"מוקוטר 0.5 ס"מ, קבוע בקצה אחד מהדק חצובה אופקית. תערובת 1 מונחת באמצע הצינור גשבבי סידן קטנים ו-1 גזרחן אדום יבש. כאשר הצינור מחומם, מתרחש שילוב אלים של שני החומרים עם היווצרות Ca 3 P 2 - מוצק חום בהיר. לאחר התקררות, הצינור נמחץ באמצעות מכתש גדולה ועלי. סידן פוספיד נבחר מהמרגמה בעזרת מרית, פינצטה או מלקחיים ממתכת ומניחים בצנצנת יבשה לאחסון. הצנצנת סגורה היטב ומלאה בפרפין למניעת פירוק סידן פוספיד בהשפעת לחות אטמוספרית.

כל שברי הצינור המזוהמים בסידן פוספיד מוסרים גם הם בזהירות, שכן הפירוק של האחרון מייצר מוצרים רעילים.

האינטראקציה של סידן פוספיד עם מים וחומצות מדוללות נבחנה בניסויים על ייצור מימן פוספיד גזי.

מימן נוזלי PHOSPHORUS R 2 H 4 (דיפוספין)

בדרך כלל, דיפוספין נוצר כתוצר לוואי במהלך ייצור הפוספין, במיוחד זה מתרחש במהלך פירוק הפוספידים עם מים. אבל בגלל ההבדל הגדול בין נקודות הרתיחה וההתכה של פוספין ודיפוספין, ניתן להפריד אותם בקלות אם מדלג תערובת גזדרך צינור מקורר ל-0°.

דיפוספין מיוצר בחדר חשוך, מכיוון שהוא מתפרק בהשפעת האור.

ניסיון. הכנה ותכונות של דיפוספין.המכשיר מורכב בהתאם לתמונה. צלוחית תלת-צווארית מחוברת מצד אחד לצינור יציאה ארוך העובר דרך תערובת קירור של קרח ומלח שולחני, ובצדו השני לצינור בטיחות, שקצהו יש להוריד לכלי עם מים. בקבוק תלת צוואר ממלא עד 2/8 מנפחו במים ומכניסים לאמבט מים, בעזרתו שומרים על טמפרטורת המים בבקבוק על כ-50°. צינור ישר רחב מוחדר לצוואר האמצעי של בקבוק תלת צווארי, שקצהו העליון סגור בפקק גומי.

לפני תחילת הניסוי, צינור הבטיחות מחובר למקור CO 2 כדי לעקור אוויר מהמכשיר. זה נעשה על מנת למנוע פיצוץ שעלול להתרחש במהלך הניסוי אם יש אוויר בבקבוק.

לאחר הוצאת אוויר מהמכשיר, נסגר הקצה החופשי של צינור היציאה באמצעות פקק גומי, מקור ה-CO 2 מנותק, וקצה צינור הבטיחות מורידים לתוך כלי עם מים.

דרך הצינור האמצעי, כמה חתיכות של סידן פוספיד מוכנסות לבקבוק והצינור נסגר עם פקק גומי.

מימן זרחני, הנוצר במהלך פירוק סידן פוספיד, מחליף פחמן דו חמצני מהבקבוק דרך צינור בטיחות.

לאחר הוצאת פחמן דו חמצני מהבקבוק, הסר את הפקק מצינור היציאה. כעת אדי המימן הפוספיד הנוזלי עם אדי המים שהם נושאים יחד ממהרים לתוך צינור היציאה ומתעבים באותו חלק שלו הטבול בתערובת הקירור. כאשר חלק זה של הצינור נסתם באדים מעובים של מימן פוספיד ומים, הגזים שוב ממהרים לתוך צינור הבטיחות.

הקצה החופשי של צינור היציאה עם דיפוספין קפוא נאטם באמצעות מבער גז, לאחר מכן מנתקים את הצינור מהמכשיר ואת הקצה השני אוטמים.

בתנאים רגילים, דיפוספין הוא נוזל חסר צבע שאינו מתערבב עם מים, רותח ב-51.7 מעלות ומתמצק ב-99 מעלות. נוזל זה מתלקח באופן ספונטני ונשרף בלהבה בהירה מאוד, ולכן הוא מאוחסן בהיעדר אוויר.

דיפוספין שובר מאוד אור ואינו מרטיב את קירות הזכוכית.

בחשיפה למוצקים אטומים, טרפנטין, חום (30°), HCl קל ומרוכז, דיפוספין מתפרק לפוספין וזרחן לפי המשוואה:

3Р 2 Н 4 = ​​4РН 3 + 2Р.

זרחן סופג חלק מהפוספין ויוצר תרכובת הנקראת מימן פוספיד מוצק.

תוך ניצול העובדה שדיפוספין מתפרק בנוכחות HCl מרוכז, ניתן להשיג מימן פוספיד גזי שאינו דליק באופן ספונטני. לשם כך, תערובת של מימן פוספיד גזי ואדי מימן פוספיד נוזלי מועברת דרך בקבוק כביסה עם HCl מרוכז. במקרה זה, בבקבוק הכביסה נשאר מימן פוספיד מוצק - חומר צהוב בהיר שמתפרק בהשפעת האור למימן וזרחן אדום.

ניסיון. ייצור מימן פוספיד טהור שאינו דליק באופן ספונטני.המכשיר מורכב לפי איור. את הבקבוק הראשון בעל שלושת הצווארים ממלאים 2/3 ב-HCl מדולל, את השני ממלאים ב-HCl מרוכז, ומים יוצקים לתוך המגבש. המכשיר מורכב ומוציאים ממנו אוויר באמצעות פחמן דו חמצני, שנכנס לבקבוק הראשון בעל שלוש הצווארים. לאחר הוצאת האוויר, סגור מהדק I על צינור הגומי.

לאחר הוספת סידן פוספיד דרך הצינור האמצעי לתוך הבקבוק הראשון בעל שלוש הצווארים, נוצרת תערובת של פוספין ודיפוספין.

עובר ב-HCl מרוכז, דיפוספין מתפרק, ומימן פוספיד גזי טהור נכנס למגבש עם מים, הנאספים בכלים שונים בשיטת עקירת המים.

תרכובות חמצן של זרחן

ניסיון. הכנה ומאפיינים של אנהידריד זרחן (טריאוקסיד זרחן).אנהידריד זרחן מוכן על ידי העברת אוויר יבש דרך זרחן אדום מחומם. המכשיר עשוי משלושה צינורות זכוכית שנטחנו יחדיו. הצינור הראשון, המותקן אופקית במהדק החצובה, משמש לחימום זרחן אדום. ספוגית צמר זכוכית מונחת בצינור השני, גם הוא קבוע במצב אופקי ומחומם לכ-50°, כדי לשמור על זרחן וזרחן אנהידריד מהצינור הראשון. הצינור השלישי מעוקל, קצהו מונמך כמעט עד לתחתית בקבוקון קטן מקורר מבחוץ, שבו מתעבה אנהידריד זרחן.

זרחן אנהידריד - לבן, גבישי, דמוי שעווה מאוד חומר רעיל, נמס ב-23.8° ורתיחה ב-173.1°. (ניתן לקבוע את נקודת הרתיחה על ידי חימום אנהידריד זרחן באווירת חנקן.)

לזרחן אנהידריד יש תכונות מפחיתות. מחומם ל-70°, הוא נדלק ונשרף, הופך לאנהידריד זרחן לפי המשוואה:

R 2 O 3 + O 2 = R 2 O 5.

בהדרגה, חמצון זה, מלווה בזוהר, מתחיל להתרחש בטמפרטורות רגילות.

זרחן אנהידריד יוצר מולקולות P 4 O 10 dimerized.

בחימום מעל 210 מעלות או בחשיפה לאור, אנהידריד זרחן מתפרק:

2P 4 O 6 = 2P + 3P 2 O 4.

אנהידריד זרחן מתחבר לאט מאוד עם מים קרים, ויוצר חומצה זרחתית H 3 PO 3. הוא מגיב באלימות עם מים חמים ויוצר פוספין וחומצה זרחתית לפי המשוואה:

P 4 O 6 + 6H 2 O = PH 3 + 3H 3 PO 4.

ניסיון. הכנה ותכונות של זרחן אנהידריד P 2 O 5 (זרחן פנטאוקסיד). כדי להשיג זרחן אנהידריד על ידי שריפת זרחן, השתמש במכשיר המוצג באיור.

צינור זכוכית ישר רחב מוחדר לצוואר הבקבוק עם פקק גומי, שבקצהו קושר כור היתוך חרסינה קטן בחוט. הצינור משמש להחדרת זרחן לכור ההיתוך ולהדלקתו באמצעות חוט מחומם. דרך אחת הצינורות הצדדיים, אוויר נכנס לבקבוק, אשר, לצורך ניקוי, עובר תחילה דרך בקבוקי שטיפה עם תמיסות מרוכזות של NaOH ו- H 2 SO 4. דרך הצינור השני יוצא מהבקבוק אוויר חסר חמצן, ולוקח איתו זרחן אנהידריד שמתעבה בבקבוק יבש וקר. האחרון מחובר למשאבת סילון מים דרך בקבוק כביסה עם מים.

כדי לערוך את הניסוי, הפעל את משאבת סילון המים, הוסף חתיכות זרחן לתוך כור ההיתוך והצית אותן. לאחר הצתת הזרחן, מסירים את החוט המחומם וסוגרים את הקצה העליון של צינור הזכוכית הרחב עם פקק גומי.

כל הצינורות והתקעים במכשיר חייבים להיות מחוברים בחוזקה.

זרחן נשרף לפי המשוואה:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 + 2 x 358.4 קק"ל.

אנהידריד הזרחן שנוצר מתעבה בבקבוק קר בצורת פתיתים הדומים לשלג.

הייצור של זרחן אנהידריד כבר נדון בחקר תכונות החמצן והזרחן.

אנהידריד זרחן מטוהר מזיהומים של תחמוצות זרחן נמוכות יותר על ידי סובלימציה בזרם חמצן בנוכחות פלטינה ספוגית. אחסן אנהידריד זרחן בצנצנות יבשות, סגורות היטב ומרופדות בפרפין.

אנהידריד זרחתי מופיע כחומר לבן, גבישי, דמוי שלג, אך יכול להיות אמורפי או זגוגי.

בהתאם למספר מולקולות המים המצטרפות למולקולת האנהידריד הזרחן, נוצרות חומצות מטא, פירו ואורתופפוריות:

P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3,

R 2 O 5 + 2H 2 O = H 4 R 2 O 7,

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4.

אנהידריד זרחן הוא חומר ההתייבשות החזק ביותר לגזים, ולכן ממלאים אותו בעמודי ייבוש ומגדלים על ידי מריחה על אסבסט או צמר זכוכית. במקרים מסוימים, הוא יכול להסיר יסודות מים מתרכובות אחרות, ולכן הוא משמש בהכנת תרכובות חנקן, גופרית ותרכובות אחרות. באוויר, אנהידריד זרחן, מושך לחות, מתפשט במהירות (יש לאחסן אותו בהיעדר לחות).

כאשר זרחן אנהידריד בא במגע עם מים, מתרחשת תגובת הידרציה אלימה, המלווה ברעש חזק הדומה לשריקה. עם כמות קטנה של מים קרים היא מייצרת חומצה מטפוספורית, ועם כמות גדולה של מים חמים היא יוצרת חומצה אורתופוספורית.

אנהידריד זרחתי מחומם ל-250° מתנשא ומתיישב על הקירות הקרים של הכלי בצורה של גבישים מונוקליניים. בחימום במכשיר סגור ל-440° הוא מתפלמר ועובר לצורת אבקה, וב-600° הוא הופך לזכוכית. כתוצאה מעיבוי אדים נוצרת צורה גבישית. אנהידריד זרחתי נמס ב-563 מעלות.

ניסיון. הכנה ותכונות של חומצה מטפוספורית HPO 3. הוסף 1-2 כפות של אנהידריד זרחן לכוס קטנה המכילה 50 מ"ל מים. המים נעשים עכורים עקב היווצרות חומצה מטפוספורית. התמיסה הופכת לבהירה אם נותנים לה לעמוד, לנער או לחמם אותה מעט.

כאשר התמיסה מתאדה, משתחררת חומצה מטפוספורית בצורת מסה זכוכית שקופה, דמוית קרח וחסרת צבע.

אחסן חומצה מטפוספורית בצנצנות סגורות עם פקק שעווה; בנוכחות אוויר, הוא מתכסה בציפוי לבן, שניתן להסירו בכביסה.

חומצה מטפוספורית חד-בסיסית היא חומצה בעוצמה בינונית. הוא מסיס במים. עם עודף מים זה הופך לחומצות פירו ואורתופוספוריות.

חומצה מטאפוספורית או תמיסת mstaphosphate בתוספת של חומצה אצטית קרישי אלבומין. ניתן לבצע ניסוי במבחנה כדי להראות קרישה של חלבוני ביצה.

ניסיון. הכנה ותכונות של חומצה אורתופוספורית.הכנת חומצה אורתופוספורית טהורה על ידי חמצון של זרחן עם חומצה חנקתית נדונה בעת לימוד התכונות של חומצה חנקתית.

חומצה אורתופוספורית יכולה להיות מוכנה גם על ידי חימום או אחסון ארוך טווח של חומצה מטפוספורית, חימום חומצה זרחתית, פעולת מים על זרחן פנטכלוריד, זרחן אוקסיכלוריד או אנהידריד זרחתי, ופעולה של חומצה גופרתית מרוכזת על אורתופוספט סידן.

חומצה זרחתית נוצרת על ידי פעולת חומצה גופרתית על אפר עצמות:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4.

מחממים 5 בכוס חרסינה למשך 4-5 דקות גאפר עצמות, 5 mlמים ו-5 ml H 2 SO 4 מרוכז (משקל סגולי 1.84). לאחר מכן מעבירים את תכולת הכוס לכוס ולאחר הקירור מדוללים בכמות שווה של מים קרים.

לאחר סינון משקע הסידן סולפט ואידוי התמיסה השקופה (על ידי חימום ל-150 מעלות), הוא מתעבה, מקבל את העקביות של סירופ סמיך.

אם מנוטרלים חלק מהתמיסה המסוננת בנוכחות לקמוס עם אמוניה (הוספתו בעודף קל), ולאחר מכן מוסיפים חנקתי כסף, משקע צהוב של אורתופוספט כסף Ag 3 PO 4.

חומצה אורתופוספורית היא גבישים מעוינים חסרי צבע, שקופים ומוצקים המתפזרים באוויר. זוהי חומצה טרי-בסיסית בעלת חוזק בינוני. הוא מתמוסס בקלות רבה במים עם שחרור של כמות קטנה של חום. זה יוצא למכירה בצורה של תמיסה מימית של 40-95%.

כתוצאה מהחלפת יון מימן אחד, שניים או שלושה במתכות, חומצה אורתופוספורית יוצרת שלוש סדרות של מלחים (NaH 2 PO 4 - נתרן פוספט ראשוני, Na 2 HPO 4 - משני - נתרן פוספט ו- Na 3 PO 4 - שלישוני נתרן פוספט).

החומצה הזרחתית החלשה אך הפחות נדיפה יכולה לעקור חומצות חנקתיות וגופרית מהתרכובות שלהן.

כאשר חומצה אורתו-זרחתית מחוממת ל-215°, חומצה פירו-זרחתית מתקבלת בצורה של מסה זגוגית. התגובה ממשיכה לפי המשוואה:

2H 3 PO 4 + 35 קק"ל= H 4 P 2 O 7 + H 2 O,

וכאשר מחומם מעל 300 מעלות, חומצה פירו-זרחתית הופכת לחומצה מטא-פוספורית:

H 4 P 2 O 7 + 6 קק"ל= 2HPO 3 + H 2 O.

ניסיון. הכנה ותכונות של חומצה זרחתית. ייצור חומצה זרחתית על ידי הידרוליזה של זרחן טריברומיד, טרייודיד וטריכלוריד תואר בניסויים על ייצור מימן ברומיד ומימן יודיד ויידונו עוד בניסויים על חקר תכונותיו של זרחן טריכלוריד.

חומצה זרחתית היא חומצה די-בסיסית בעלת חוזק בינוני; הוא יוצר שתי סדרות של מלחים, למשל NaH 2 PO 3 - חומצה נתרן פוספיט ו Na 2 HPO 3 - נתרן פוספיט ממוצע.

במצב חופשי, H 3 PO 3 הם גבישים חסרי צבע המתפזרים באוויר ומסיסים בקלות במים.

בחימום, חומצה זרחתית מתפרקת לחומצה אורתו-פוספורית ופוספין לפי המשוואה:

4H 3 PO 3 = 3H 3 PO 4 + PH 3.

חומצה זרחתית היא חומר מפחית חזק; כאשר הוא מחומם, הוא מפחית תמיסה של כספית כלוריד לכלוריד ואפילו כספית מתכתית, ומתמיסה של חנקתי כסף הוא משחרר כסף מתכתי:

H 3 PO 3 + 2HgCl 2 + H 2 O = Hg 2 Cl 2 + H 3 PO 4 + 2HCl,

H 3 PO 3 + HgCl 2 + H 2 O = Hg + H 3 PO 4 + HCl,

H 3 PO 3 + 2AgNO 3 + H 2 O = 2Ag + H 3 PO 4 + 2HNO 3.

ניסיון. האופי המפחית של חומצה היפו-פוספורית H 3 PO 2.חומצה היפופוספורית ומלחיה (היפופוספיטים) מפחיתים מלחים של נחושת, כסף, כספית, זהב וביסמוט למתכות המתאימות. לדוגמה, אם מוסיפים תמיסה של חומצה היפו-זרחתית לתמיסה של סולפט נחושת או חנקתי כסף, משתחררים נחושת מתכתית וכסף מתכתי ונוצרת חומצה אורתופוספורית לפי המשוואות:

H 3 PO 2 + 2СuSO 4 + 2H 2 O = 2Сu + H 3 PO 4 + 2H 2 SO 4,

H 3 PO 2 + 4AgNO 3 + 2H 2 O = 4Ag + H 3 PO 4 + 4HNO 3.

חומצה היפופוספורית מפחיתה ברום ויוד פנימה תמיסות מימיותלמימן ברומיד ומימן יודיד לפי המשוואות:

H 3 PO 2 + 2Br 2 + 2H 2 O = 4HBr + H 3 PO 4,

H 3 PO 2 + 2I 2 + 2H 2 O = 4HI + H 3 PO 4.

הכנת היפופוספיטים על ידי חימום זרחן לבן עם בסיסים חזקים תוארה בניסוי בייצור מימן פוספיד.

כאשר בריום היפופוספיט נחשף לחומצה גופרתית, תגובת החליפין מייצרת חומצה היפופוספורית.

מאמינים כי זרחן הוא מינרל זוהר בחושך שהוא רעיל ודליק. אבל זה רק חלק מהאמת על האלמנט המדהים הזה. זרחן יכול גם להיות שונה, עם תכונות הפוכות ישירות.

מהו זרחן אדום?

זרחן יכול להתקיים בכמה זנים (צורות אלוטרופיות), הנבדלים מאוד בתכונות הפיזיקליות והכימיות שלהם. הסיבה לכך היא הבדלים במבנה. לדוגמה, סריג הגביש של זרחן לבן הוא מולקולרי, והסריג של זרחן אדום הוא אטומי. בזכותו הוא מגיב לאט עם חומרים אחרים ויציב באוויר בתנאים רגילים (זרחן לבן מתלקח באוויר). בסך הכל נמצאו יותר מעשרים שינויים בזרחן, ארבעה מהם יציבים (זרחן לבן, אדום, שחור ומיכתי), השאר אינם יציבים.

זרחן אדום הוא חומר מעניין מאוד, פולימר אנאורגני טבעי עם הנוסחה (P 4)n ומבנה מורכב מאוד של אטומים הקשורים בפירמידה.

תכונותיו של זרחן אדום תלויות במידה מסוימת בתנאי ייצורו. על ידי שינוי טמפרטורה, אור וזרזים, ניתן ליצור סוגים של זרחן אדום עם תכונות צפויות.

מגלה הזרחן האדום הוא האוסטרי A. Schrötter, שהשיג אותו על ידי חימום אמפולה אטומה עם זרחן לבן ופחמן חד חמצני בטמפרטורה של +500 מעלות צלזיוס.

תכונות של זרחן אדום

זרחן אדום מיוצר על ידי חימום ממושך של זרחן לבן בשעה טמפרטורה גבוהה ah (250-300 מעלות צלזיוס) ללא גישה לאוויר. צבע החומר משתנה מסגול-אדום לסגול.

זרחן אדום, בניגוד ל"אחיו" המפורסם יותר, זרחן לבן, הוא חומר מוצק, אינו זוהר, והוא כמעט בלתי מסיס בכלום (לא במים, לא בממיסים אורגניים, ולא בפחמן דיסולפיד). הוא אינו רעיל, הוא מתלקח באופן ספונטני באוויר רק בטמפרטורה של +240-260 מעלות צלזיוס (למעשה, לא הזרחן האדום עצמו מתלקח, אלא האדים שלו, שאחרי הקירור הופכים לזרחן דליק לבן) .

צפיפות הזרחן האדום גבוהה מזו של הזרחן הלבן ושווה ל-2.0 - 2.4 גרם/סמ"ק (בהתאם לשינוי הספציפי).

באוויר, זרחן אדום סופג לחות ומתחמצן והופך לתחמוצת; ממשיך לספוג לחות, הוא הופך לחומצה זרחתית סמיכה ("משרים"). לאור זאת, יש לסגור הרמטית את המגיב, ולמנוע גישה ללחות אוויר. בחימום, הזרחן האדום אינו נמס, אלא מתנשא (מתאדה). לאחר עיבוי, אדי החומר הופך לזרחן לבן.

יישומים של זרחן אדום

זרחן אדום הוא כמעט לא רעיל ובטוח הרבה יותר לשימוש ואחסון מאשר זרחן לבן. לכן ב ייצור תעשייתיפוספידים, דשנים המכילים זרחן, נגזרות שונות של חומצה זרחתית, זרחן אדום משמש לרוב.

זרחן אדום עצמו משמש בעיקר להכנת גפרורים. זה כלול בתערובת "מגרדת", אשר מוחל על הקופסה. הוא משמש גם בחומרי סיכה, הרכבי תבערה, דלק, ובייצור מנורות ליבון.

לא יודעים איפה לקנות זרחן אדום?

אתה יכול לקנות זרחן אדום וכימיקלים שונים אחרים באחת מחנויות ציוד המעבדה הגדולות ביותר, Prime Chemicals Group. יש לנו מחירים נוחים ומשלוח נוח בכל מוסקבה והאזור, ומנהלים מוסמכים יעזרו לכם לבחור.

זרחן (מיוונית זרחן - luminiferous; lat. זרחן) הוא יסוד במערכת המחזורית של היסודות הכימיים של הטבלה המחזורית, אחד היסודות הנפוצים ביותר בקרום כדור הארץ, תכולתו היא 0.08-0.09% מהמסה שלו. הריכוז במי הים הוא 0.07 מ"ג/ליטר. הוא אינו נמצא במצב חופשי בשל פעילותו הכימית הגבוהה. הוא יוצר כ-190 מינרלים, החשובים שבהם הם אפטיט Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl,OH), פוספוריט Ca 3 (PO 4) 2 ואחרים. זרחן נמצא בכל חלקי הצמחים הירוקים, אפילו יותר בפירות ובזרעים (ראה פוספוליפידים). כלול ברקמות בעלי חיים, הוא חלק מחלבונים ושאר חיוניים תרכובות אורגניות(ATP, DNA), הוא מרכיב בחיים.

כַּתָבָה

הזרחן התגלה על ידי האלכימאי המבורג הניג ברנד בשנת 1669. כמו אלכימאים אחרים, ברנד ניסה למצוא אבן החכמים, אבל קיבל חומר זוהר. ברנד התמקד בניסויים בשתן אנושי מכיוון שהוא האמין שצבעו זהוב עשוי להכיל זהב או משהו שימושי לכרייה. השיטה המקורית שלו הייתה לתת תחילה לשתן לשבת מספר ימים עד שהוא נעלם ריח לא נעים, ולאחר מכן מבושל עד שהוא דביק. על ידי חימום המשחה הזו לטמפרטורות גבוהות וגרם להופעת בועות, הוא קיווה שכשהן מתעבות, הן יכילו זהב. לאחר מספר שעות של רתיחה עזה, התקבלו גרגירים של חומר דמוי שעווה לבנה, שנצרבו בבהירות רבה וגם הבליחו בחושך. המותג קרא לחומר זה phosphorus mirabilis (בלטינית עבור "נושא אור מופלא"). גילוי הזרחן של ברנד היה הגילוי הראשון של יסוד חדש מאז העת העתיקה.
מעט מאוחר יותר, זרחן הושג על ידי כימאי גרמני אחר, יוהן קונקל.
ללא קשר לברנד ולקונקל, זרחן הושג על ידי ר' בויל, שתיאר אותו במאמר "שיטה להכנת זרחן משתן אנושי", מתאריך 14 באוקטובר 1680 ופורסם ב-1693.
שיטה משופרת להפקת זרחן פורסמה ב-1743 על ידי אנדריאס מרגרף.
ישנן עדויות לכך שאלכימאים ערבים הצליחו להשיג זרחן במאה ה-12.
לבואזיה הוכיח שזרחן הוא חומר פשוט.

מקור השם

בשנת 1669, הנינג ברנד, בעת חימום התערובת חול לבןוהשתן התאדה, התקבל חומר זוהר בחושך, שנקרא לראשונה "אש קרה". השם המשני "זרחן" מגיע מהמילים היווניות "φῶς" - אור ו"φέρω" - לשאת. IN מיתולוגיה יוונית עתיקההשם זרחן (או Eosphorus, יוונית עתיקה Φωσφόρος) נשאה על ידי השומר של כוכב הבוקר.

קַבָּלָה

זרחן מתקבל מאפטות או פוספוריטים כתוצאה מאינטראקציה עם קוקה וסיליקה בטמפרטורה של 1600 מעלות צלזיוס:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 10C + 6SiO 2 → P4 + 10CO + 6CaSiO 3.

אדי הזרחן הלבן שנוצרו מתעבים במקלט מתחת למים. במקום זרחן, ניתן להפחית תרכובות אחרות, למשל חומצה מטפוספורית:
4HPO 3 + 12C → 4P + 2H 2 + 12CO.

תכונות גשמיות

זרחן יסודי בתנאים רגילים מייצג כמה שינויים אלוטרופיים יציבים; סוגיית אלוטרופיה של זרחן מורכבת ואינה נפתרת במלואה. בדרך כלל יש ארבעה שינויים חומר פשוט - לבן, אדום, שחור וזרחן מתכתי. לפעמים הם נקראים גם השינויים האלוטרופיים העיקריים, מה שמרמז שכל האחרים הם מגוון של ארבעת אלה. בתנאים רגילים, יש רק שלושה שינויים אלוטרופיים של זרחן, ובתנאי לחץ אולטרה-גבוה יש גם צורה מתכתית. כל השינויים שונים בצבע, בצפיפות ואחרים מאפיינים פיזיים; ניכרת נטייה לירידה חדה בפעילות הכימית במהלך המעבר מזרחן לבן למתכתי ולעלייה בתכונות המתכתיות.

תכונות כימיות

הפעילות הכימית של זרחן גבוהה בהרבה מזו של חנקן. תכונות כימיותזרחן נקבע במידה רבה על ידי השינוי האלוטרופי שלו. זרחן לבן פעיל מאוד, בתהליך המעבר לזרחן אדום ושחור הפעילות הכימית פוחתת בחדות. זרחן לבן זוהר בחושך באוויר; הזוהר נובע מחמצון של אדי זרחן לתחמוצות נמוכות יותר.
במצבים נוזליים ומומסים, כמו גם באדים עד 800 מעלות צלזיוס, זרחן מורכב ממולקולות P 4. בחימום מעל 800 מעלות צלזיוס, המולקולות מתנתקות: P 4 = 2P 2. בטמפרטורות מעל 2000 מעלות צלזיוס, מולקולות מתפרקות לאטומים.

זרחן ידוע בכמה שינויים אלוטרופיים: לבן, אדום, סגול ושחור. בתרגול מעבדה נתקלים בשינויים לבנים ואדומים.

זרחן לבן הוא מוצק. בתנאים רגילים הוא צהבהב, רך ו מראה חיצונינראה כמו שעווה. הוא מתחמצן ומתלקח בקלות. זרחן לבן רעיל ומותיר כוויות כואבות על העור. זרחן לבן מגיע במבצע בצורת מקלות באורכים שונים בקוטר של 0.5-2 ס"מ.

זרחן לבן מתחמצן בקלות, ולכן הוא מאוחסן מתחת למים בכלי זכוכית כהה אטומים בקפידה בחדרים מוארים ולא קרים במיוחד (כדי למנוע פיצוח של הצנצנות עקב הקפאת מים). כמות החמצן הכלול במים ובזרחן מחמצן קטנה מאוד; זה 7-14 מ"גלליטר מים.

כאשר נחשף לאור, זרחן לבן הופך לאדום.

עם חמצון איטי, זרחן לבן זוהר, ועם חמצון נמרץ הוא מתלקח.

זרחן לבן נלקח עם פינצטה או מלקחי מתכת; בשום פנים ואופן אסור לגעת בו בידיים.

במקרה של כוויה עם זרחן לבן, יש לשטוף את האזור השרוף בתמיסה של AgNO 3 (1:1) או KMnO 4 (1:10) ולהניח תחבושת רטובה ספוגה באותן תמיסות או תמיסה של 5% של נחושת גופרתית. , לאחר מכן הפצע נשטף במים ולאחר החלקת האפידרמיס, מוחל תחבושת וזלין עם סגול מתיל. לכוויות קשות יש לפנות לרופא.

תמיסות של חנקתי כסף, אשלגן פרמנגנט וסולפט נחושת מחמצנות את הזרחן הלבן ובכך מפסיקות את השפעתו המזיקה.

במקרה של הרעלת זרחן לבן, קח כפית של תמיסת נחושת גופרתית 2% דרך הפה עד להקאה. לאחר מכן, באמצעות מבחן Mitscherlich המבוסס על זוהר, נוכחות של זרחן נקבעת. לשם כך, מים מחומצים בחומצה גופרתית מתווספים לקיא של האדם המורעל ומזקקים בחושך; כאשר נצפית תכולת הזרחן, נצפה זוהר אדים. המתקן בו נעשה שימוש הוא בקבוק וורץ, לצינור הצדדי שלו מחובר מקרר ליביג, ממנו נכנסים המוצרים המזוקקים למקלט. אם אדי זרחן מופנים לתמיסה של חנקתי כסף, נוצר משקע שחור של משקעי כסף מתכתיים, על פי המשוואה שניתנה בניסוי של הפחתת מלחי כסף עם זרחן לבן.

כבר 0.1 גזרחן לבן הוא מנה קטלנית למבוגר.

חותכים זרחן לבן בעזרת סכין או מספריים במכתש חרסינה מתחת למים. כאשר משתמשים במים בטמפרטורת החדר, הזרחן מתפורר. לכן, עדיף להשתמש במים חמים, אך לא גבוהים מ-25-30 מעלות. לאחר חיתוך הזרחן במים חמימים, הוא מועבר למים קרים או מקורר בזרם מים קרים.

זרחן לבן הוא חומר דליק ביותר. הוא מתלקח בטמפרטורה של 36-60 מעלות, תלוי בריכוז החמצן באוויר. לכן, כאשר עורכים ניסויים, כדי למנוע תאונה, יש צורך לקחת בחשבון כל גרגר שלו.

ייבוש של זרחן לבן נעשה על ידי מריחה מהירה של אסבסט דק או נייר סינון, הימנעות מחיכוך או לחץ.

אם הזרחן מתלקח, מכבים אותו עם חול, מגבת רטובה או מים. אם זרחן בוער נמצא על דף נייר (או אסבסט), אסור לגעת בגיליון זה, שכן זרחן בוער מותך עלול להישפך בקלות.

זרחן לבן נמס ב-44° ורותח ב-281°. זרחן לבן נמס מתחת למים, מכיוון שזרחן מותך מתלקח במגע עם אוויר. על ידי היתוך וקירור לאחר מכן, ניתן להחזיר זרחן לבן בקלות מפסולת. לשם כך מחממים באמבט מים פסולת זרחן לבן מניסויים שונים, שנאספה בכור היתוך חרסינה עם מים. אם מורגשת היווצרות קרום על פני השטח של זרחן מותך, הוסף מעט HNO 3 או תערובת כרום. הקרום מתחמצן, גרגרים קטנים מתמזגים למסה כוללת ולאחר קירור בזרם מים קרים מתקבלת חתיכה אחת של זרחן לבן.

אסור לזרוק שאריות זרחן לכיור, שכן, הצטברות בכיפופי המרפק של צינורות הניקוז, היא עלולה לגרום לכוויות לתיקון העובדים.

ניסיון. התכה וקירור-על של זרחן לבן מותך.חתיכת זרחן לבן בגודל אפונה מונחת במבחנה עם מים. המבחנה מונחת בכוס מלאה כמעט עד לראשה במים ומאובטחת במצב אנכי במהדק חצובה. הזכוכית מחוממת מעט ובאמצעות מדחום נקבעת טמפרטורת המים במבחנה שבה נמס הזרחן. לאחר השלמת ההמסה, המבחנה מועברת לכוס מים קרים ונצפה בהתמצקות הזרחן. אם המבחנה נייחת, אז בטמפרטורות מתחת ל-44° (עד 30°) נשאר זרחן לבן במצב נוזלי.

המצב הנוזלי של זרחן לבן, מקורר מתחת לנקודת ההיתוך שלו, הוא מצב של קירור-על.

לאחר סיום הניסוי, כדי להקל על מיצוי הזרחן, ממיסים אותו שוב והמבחנה טובלת כשהחור כלפי מעלה במצב משופע בכלי עם מים קרים.

ניסיון. הצמדת חתיכת זרחן לבן לקצה החוט.כדי להמיס ולמצק זרחן לבן, השתמשו בכור היתוך חרסינה קטן עם זרחן ומים; הוא מונח בכוס עם מים חמים ולאחר מכן קרים. למטרה זו, קח חוט ברזל או נחושת באורך של 25-30 ס"מוקוטר 0.1-0.3 ס"מ. כאשר החוט טובל בזרחן ממצק, הוא נצמד אליו בקלות. בהיעדר כור היתוך, משתמשים במבחנה. עם זאת, בגלל המשטח הבלתי חלק מספיק של המבחנה, לעיתים יש צורך לשבור אותה על מנת להפיק זרחן. כדי להסיר זרחן לבן מהחוט, טבלו אותו בכוס מים חמימים.

ניסיון. קביעת המשקל הסגולי של זרחן.ב-10° המשקל הסגולי של זרחן הוא 1.83. הניסיון מאפשר לוודא שזרחן לבן כבד יותר ממים וקל יותר מ H 2 SO 4 מרוכז.

כאשר מכניסים חתיכה קטנה של זרחן לבן למבחנה עם מים ומרוכז H 2 SO 4 (משקל סגולי 1.84), נצפה שהזרחן שוקע במים, אך צף על פני החומצה, נמס עקב החום המשתחרר כאשר מרוכז H 2 SO מומס 4 במים.

לשפוך H 2 SO 4 מרוכז למבחנה עם מים יש להשתמש במשפך בעל צוואר ארוך וצר המגיע לקצה המבחנה. יוצקים את החומצה ומוציאים את המשפך מהמבחנה בזהירות כדי לא לגרום לערבוב הנוזלים.

בתום הניסוי מערבבים את תכולת המבחנה בעזרת מוט זכוכית ומצננים מבחוץ בזרם מים קרים עד שהזרחן מתקשה כך שניתן להוציאו מהמבחנה.

כאשר משתמשים בזרחן אדום, נצפה שהוא שוקע לא רק במים, אלא גם ב-H 2 SO 4 מרוכז, שכן המשקל הסגולי שלו (2.35) גדול מהמשקל הסגולי של מים ושל חומצה גופרתית מרוכזת.

זרחן לבן, זוהר

בשל החמצון האיטי המתרחש אפילו בטמפרטורות רגילות, זרחן לבן זוהר בחושך (ומכאן השם "זוהר"). ענן זוהר ירקרק מופיע סביב פיסת זרחן בחושך, שכאשר הזרחן מתנודד, היא מועברת לתנועה דמוית גל.

זרחן (זוהר של זרחן) מוסבר על ידי חמצון איטי של אדי זרחן על ידי חמצן באוויר לאנהידריד זרחן וזרחני עם שחרור אור, אך ללא שחרור חום. במקרה זה, אוזון משתחרר, והאוויר סביבו מיונן (ראה הניסוי המראה שריפה איטית של זרחן לבן).

זרחן תלוי בטמפרטורה ובריכוז החמצן. ב-10° ו לחץ רגילזרחן מתרחש חלש, ובהיעדר אוויר אינו מתרחש כלל.

חומרים המגיבים עם אוזון (H 2 S, SO 2, Cl 2, NH 3, C 2 H 4, שמן טרפנטין) מחלישים או מפסיקים לחלוטין את הזרחן.

ההמרה של אנרגיה כימית לאנרגיית אור נקראת "כימילומינסנציה".

ניסיון. תצפית על זוהר הזרחן הלבן.אם תבחינו בחושך בחתיכת זרחן לבן שנמצאת בכוס ואינה מכוסה לחלוטין במים, תבחינו בזוהר ירקרק. במקרה זה, זרחן רטוב מתחמצן באיטיות, אך אינו מתלקח, מכיוון שטמפרטורת המים נמוכה מנקודת ההבזק של זרחן לבן.

ניתן להבחין בזוהר של זרחן לבן לאחר שפיסה של זרחן לבן נחשפה לאוויר לזמן קצר. אם אתה מכניס כמה חתיכות של זרחן לבן לבקבוק על צמר זכוכית וממלא את הבקבוקון בפחמן דו חמצני, מורידים את קצה צינור היציאה לתחתית הבקבוק מתחת לצמר הזכוכית, ואז מחממים מעט את הבקבוק על ידי הורדתו לתוך כלי עם מים חמים, ואז בחושך אתה יכול לראות היווצרות של להבה ירקרקה חיוורת קרה (אתה יכול להכניס את היד בבטחה לתוכו).

היווצרות להבה קרה מוסברת על ידי העובדה שפחמן דו חמצני שבורח מהבקבוק סוחב אדי זרחן, שמתחילים להתחמצן במגע עם אוויר בפתח הבקבוק. בבקבוק, זרחן לבן אינו מתלקח, כי הוא נמצא באטמוספירה של פחמן דו חמצני. בסוף הניסוי ממלאים את הבקבוק במים.

כשתיארו את חוויית הפקת זרחן לבן באווירה של מימן או פחמן דו חמצני, כבר הוזכר שביצוע ניסויים אלו בחושך מאפשר לצפות בזוהר של זרחן לבן.

אם אתה עושה כיתוב על קיר, גיליון קרטון או נייר עם גיר זרחני, אז הודות לזרחני הכיתוב נשאר גלוי במשך זמן רב בחושך.

כיתוב כזה לא יכול להתבצע על לוח, שכן לאחר מכן הגיר הרגיל הזה לא נדבק אליו ויש לשטוף את הלוח עם בנזין או ממס סטארין אחר.

גיר זרחן מתקבל על ידי המסת זרחן לבן נוזלי בסטיארין מותך או פרפין. לשם כך מוסיפים כשני חלקי משקל של סטארין (חתיכות נרות) או פרפין לחלק אחד במשקל של זרחן לבן יבש במבחנה, המבחנה מכוסה בצמר גפן כדי למנוע כניסת חמצן, ומחוממת עם רעד מתמשך. לאחר השלמת ההמסה מצננים את המבחנה בזרם מים קרים, לאחר מכן שוברים את המבחנה ומוציאים את המסה הקפואה.

גיר זרחן מאוחסן מתחת למים. בעת השימוש, חתיכת גיר כזה עטופה בנייר רטוב.

ניתן להשיג גיר זרחן גם על ידי הוספת חתיכות קטנות של זרחן לבן מיובש לפרפין (סטארין) המומס בכוס חרסינה. אם הפרפין מתלקח בעת הוספת זרחן, הוא נכבה על ידי כיסוי הכוס בחתיכת קרטון או אסבסט.

לאחר קירור מסוים, תמיסת הזרחן בפרפין נמזגת למבחנות יבשות ונקייות ומקררת בזרם מים קרים עד שהיא מתקשה לעיסה מוצקה.

לאחר מכן שוברים את המבחנות, מסירים את הגיר ומאחסנים מתחת למים.

מסיסות של זרחן לבן

זרחן לבן מסיס במים מעט, מסיס מעט באלכוהול, אתר, בנזן, קסילן, מתיל יודיד וגליצרין; מתמוסס היטב בפחמן דיסולפיד, גופרית כלוריד, זרחן טריכלוריד וטריברומיד, פחמן טטרכלוריד.

ניסיון. פירוק של זרחן לבן בפחמן דיסולפיד.פחמן דיסולפיד הוא נוזל חסר צבע, נדיף מאוד, דליק ורעיל. לכן, כאשר עובדים איתו, הימנעו משאיפת האדים שלו וכבו את כל מבערי הגז.

שלוש או ארבע חתיכות זרחן לבן בגודל אפונה מומסות בניעור עדין בכוס עם 10-15 mlפחמן דיסולפיד.

אם חתיכה קטנה של נייר סינון מורטבת בתמיסה זו ומחזיקה באוויר, הנייר יתלקח לאחר זמן מה. זה קורה מכיוון שפחמן דיסולפיד מתאדה במהירות, והזרחן הלבן הטחון דק שנותר על הנייר מתחמצן במהירות בטמפרטורות רגילות ומתלקח עקב החום שנוצר במהלך החמצון. (ידוע שטמפרטורת ההצתה של חומרים שונים תלויה במידת השחיקה שלהם.) קורה שהנייר אינו מתלקח, אלא רק מתפחם. הנייר, המורטב בתמיסת זרחן בפחמן דיסולפיד, מוחזק באוויר באמצעות מלקחי מתכת.

הניסוי מתבצע בזהירות כדי שטיפות של תמיסה של זרחן בפחמן דיסולפיד לא יפלו על הרצפה, על השולחן, על בגדים או על הידיים.

אם התמיסה מגיעה לך על היד, שטפו אותה במהירות במים וסבון, ולאחר מכן עם תמיסה של KMnO 4 (כדי לחמצן את חלקיקי הזרחן הלבן שמגיעים על הידיים).

תמיסת הזרחן בפחמן דיסולפיד שנותרה לאחר הניסויים אינה מאוחסנת במעבדה, מכיוון שהיא עלולה להתלקח בקלות.

המרת זרחן לבן לאדום

זרחן לבן הופך לאדום לפי המשוואה:

P (לבן) = P (אדום) + 4 קק"ל.

מתקן להפקת זרחן לבן מאדום: צינור כור 1, צינור 2, דרכו חודר פחמן דו חמצני לצינור הכור, צינור איוורור 3, שבו אדי זרחן לבן יחד עם פחמן דו חמצני יוצאים מהמבחנה ומתקררים במים

ההמרה של זרחן לבן לאדום מואצת מאוד על ידי חימום, חשיפה לאור ונוכחות עקבות של יוד (1 גיוד ב-400 גזרחן לבן). יוד, בשילוב עם זרחן, יוצר זרחן יודי, שבו זרחן לבן מתמוסס והופך במהירות לאדום עם שחרור חום.

זרחן אדום מתקבל על ידי חימום ממושך של זרחן לבן בכלי סגור בנוכחות עקבות של יוד ל-280-340°

כאשר זרחן לבן מאוחסן באור במשך זמן רב, הוא הופך בהדרגה לאדום.

ניסיון. השגת כמות קטנה של זרחן אדום מלבן.בצינור זכוכית באורך 10-12 סגור בקצה אחד ס"מוקוטר 0.6-0.8 ס"ממוכנסים חתיכת זרחן לבן בגודל של גרגר חיטה וגביש קטן מאוד של יוד. הצינור אטום ותלוי באמבט אוויר מעל מגש של חול, ואז מחומם ל-280-340 מעלות ונצפה הפיכת זרחן לבן לאדום.

ניתן לראות המרה חלקית של זרחן לבן לאדום גם על ידי חימום עדין של מבחנה המכילה חתיכה קטנה של זרחן לבן וגביש קטן מאוד של יוד. לפני תחילת החימום סוגרים את המבחנה עם ספוגית עשויה צמר זכוכית (אסבסט או רגיל) ומתחת למבחנה מניחים מגש עם חול. המבחנה מחוממת במשך 10-15 דקות (מבלי להביא את הזרחן לרתיחה) ונצפה הפיכת הזרחן הלבן לאדום.

את הזרחן הלבן שנותר במבחנה ניתן להסיר על ידי חימום בתמיסת אלקלית מרוכזת או על ידי שריפה.

ניתן להבחין בהפיכת זרחן לבן לאדום גם כאשר חתיכה קטנה של זרחן מחוממת במבחנה באווירה של פחמן דו חמצני לטמפרטורה מתחת לרתיחה.

בעירה של זרחן לבן

כאשר זרחן לבן נשרף, נוצר זרחן אנהידריד:

P 4 + 5O 2 = 2 P 2 O 5 + 2 x 358.4 קק"ל.

ניתן לצפות בשריפה של זרחן באוויר (איטי ומהיר) ומתחת למים.

ניסיון. שריפה איטית של זרחן לבן והרכב האוויר.ניסוי זה לא תואר כשיטה להשגת חנקן, שכן הוא אינו קושר לחלוטין את החמצן הכלול באוויר.

החמצון האיטי של זרחן לבן על ידי חמצן אטמוספרי מתרחש בשני שלבים; בשלב הראשון נוצרים אנהידריד זרחן ואוזון לפי המשוואות:

2P + 2O 2 = P 2 O 3 + O, O + O 2 = O 3.

בשלב השני מתחמצן אנהידריד זרחן לאנהידריד זרחן.

החמצון האיטי של הזרחן הלבן מלווה בזוהר וביוניזציה של האוויר שמסביב.

ניסוי המראה שריפה איטית של זרחן לבן צריך להימשך לפחות שלוש שעות. המכשיר הדרוש לניסוי מוצג באיור.

צינור מדורג עם קצה סגור, מכיל כ-10 mlמים. אורך צינור 70 ס"מ, קוטר 1.5-2 ס"מ. לאחר הורדת הצינור המדורג, הסר את האצבע מהחור בצינור, הביאו את המים בצינור ובגליל לאותה רמה, ושימו לב לנפח האוויר הכלול בצינור. מבלי להעלות את הצינור מעל מפלס המים בגליל (כדי לא להכניס אוויר נוסף), מוכנסת לחלל האוויר של הצינור חתיכת זרחן לבן המחוברת לקצה חוט.

לאחר שלוש עד ארבע שעות או אפילו יומיים עד שלושה, מציינת עלייה במים בצינור.

בסיום הניסוי, הסר את החוט עם הזרחן מהצינור (מבלי להעלות את הצינור מעל מפלס המים בגליל), הביאו את המים בצינור ובגליל לאותה רמה ושימו לב לנפח האוויר שנותר לאחר הניסוי. חמצון איטי של זרחן לבן.

הניסיון מלמד שכתוצאה מקשירת זרחן חמצן, נפח האוויר ירד בחמישית, התואם את תכולת החמצן באוויר.

ניסיון. שריפה מהירה של זרחן לבן.בשל העובדה שתגובת הזרחן עם חמצן משחררת כמות גדולה של חום, הזרחן הלבן מתלקח באוויר באופן ספונטני ונשרף בלהבה צהבהבה-לבנה בוהקת, ויוצר זרחן אנהידריד - חומר לבן מוצק שמתחבר בצורה אנרגטית מאוד עם מים.

הוזכר בעבר שזרחן לבן מתלקח ב-36-60 מעלות. כדי לבחון את ההצתה והבעירה הספונטנית שלו, מניחים פיסת זרחן לבן על יריעת אסבסט ומכסים אותה בפעמון זכוכית או במשפך גדול, שעל צווארו מניחים מבחנה.

ניתן להבעיר זרחן בקלות בעזרת מוט זכוכית המחומם במים חמים.

ניסיון. השוואה של טמפרטורות הצתה של זרחן לבן ואדום.בקצה אחד של צלחת נחושת (אורך 25 ס"מ, רוחב 2.5 ס"מועובי 1 מ"ממניחים חתיכה קטנה של זרחן לבן מיובש, ויוצקים ערימה קטנה של זרחן אדום בקצה השני. את הצלחת מניחים על חצובה ובמקביל מביאים מבערי גז בוערים בערך באותה מידה לשני קצוות הצלחת.

זרחן לבן מתלקח מיד, וזרחן אדום רק כאשר הטמפרטורה שלו מגיעה ל-240 מעלות לערך.

ניסיון. הצתת זרחן לבן מתחת למים.מבחנה של מים המכילה כמה חתיכות קטנות של זרחן לבן מונחת בכוס מים חמים. כאשר המים במבחנה מתחממים ל-30-50°, מתחיל לזרום אליו זרם חמצן דרך המבחנה. זרחן מתלקח ונשרף, מפזר ניצוצות בהירים.

אם הניסוי מתבצע בכוס עצמה (ללא מבחנה), הזכוכית מונחת על חצובה המותקנת על מגש עם חול.

הפחתת מלח כסף ונחושת עם זרחן לבן

ניסיון.כאשר מוסיפים למבחנה חתיכת זרחן לבן עם תמיסה של חנקתי כסף, נצפה משקע של כסף מתכתי (זרחן לבן הוא חומר מפחית אנרגטי):

P + 5AgNO 3 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5Ag + 5HNO 3.

אם מוסיפים זרחן לבן למבחנה עם תמיסה של סולפט נחושת, אזי נחושת מתכתית משקעת:

2P + 5CuSO 4 + 8H 2 O = 2H 3 PO 4 + 5H 2 SO 4 + 5Cu.

ההודעה בנושא "שימוש בזרחן" תספר לכם בקצרה באילו אזורים משתמשים בזרחן ומדוע.

יישומים של זרחן

זַרחָןהוא יסוד כימי, שנמצאת בקבוצה V בטבלה המחזורית של מנדלייב. שֶׁלוֹ נוסחה כימית- ר שם היסוד בא מהמילה היוונית "פוספורוס" ופירושו "נושא אור". יש די הרבה ממנו בקרום כדור הארץ - 0.08-0.09% מהמסה הכוללת של קרום כדור הארץ. יש גם זרחן במי הים. ליסוד פעילות כימית גבוהה, כך שלא תמצאו אותו במצב חופשי. הוא מסוגל ליצור 190 מינרלים. הוא נקרא גם אלמנט החיים, שכן הוא נמצא ברקמות בעלי חיים, צמחים ירוקים, חלבונים וכו'.

שימוש בזרחן ברפואה

כיום, זרחן משמש לייצור מחלקה של חומרים טיפוליים פוטנציאליים המטפלים במחלות של רקמות רכות ועצמות המלוות בהפרעות בחילוף החומרים של סידן - ביופוספונטים.

לכל אלמנט יש ספקטרום פעילות משלו. הם עמידים להידרוליזה אנזימטית, יש להם זיקה ליוני מתכת, ויוצרים אגרגטים וקומפלקסים קלאטים בלתי מסיסים ומסיסים.

הנפוץ והשימושי ביותר הוא etidronate. זה יעיל להפרעות בחילוף החומרים של סידן בגוף. הוא משמש עבור מיוסיטיס ossificans פרוגרסיבי, מחלת פאג'ט, אוסטיאופורוזיס, התאבנות הטרוגניות ואוסטאוליזה של הגידול.

יישום של זרחן בתעשייה

חומצה זרחתית נמצאת בשימוש נרחב. הוא משמש לייצור דשנים משולבים ופוספטים, המגדילים את תפוקת היבול ומעניקים לצמחים עמידות בפני תנאי אקלים שליליים וקשיחות חורף. בנוסף, לדשנים השפעה מצוינת על הקרקע, מקדמים מבנה, משנים את מסיסות החומרים הכלולים בקרקע, התפתחות חיידקי קרקע ומדכאים היווצרות חומרים מזיקים אורגניים.

חומצה זרחתית משמשת גם בתעשיית המזון. זה טעים, כאשר הוא מדולל, הוא מוסף לריבה, לימונדה, וסירופים כדי לשפר את הטעם. למלחי חומצה זרחתית יש תכונות דומות. לדוגמה, סידן מימן פוספטים הם מרכיב של אבקות אפייה ומשפרים את טעם הלחם והלחמניות.

על בסיס חומצה אורתופוספורית מיוצרים לוחות בלתי בעירים מעץ זרחני, צבעים מעכבי אש וקצף בלתי דליק פוספט. מלחי חומצה זרחתית מגנים מפני קרינה, מרככים מים, מסירים אבנית בדוד וכלולים בדטרגנטים.

תרכובות זרחן אורגניות (חומרי פלסטיק, מיצוי, חומרי סיכה, סופגים) משמשות ביחידות קירור וכתוסף לאבק שריפה. אלקיל פוספטים פועלים כחומרי שטח פעילי שטח, נוגדי קפיאה, דשנים מיוחדים ונוגדי קרישה לטקס.

גפרורים עשויים מזרחן אדום. יחד עם דבק וזכוכית כתוש מורחים אותו על דפנות קופסת הגפרורים. אבץ פוספיד (Zn 3 P 2) משמש להדברת מכרסמים. זרחן לבן משמש לייצור פצצות תבערה, פגזים מייצרי עשן, דמקה, רימונים ומסכי עשן.

שימוש בזרחן בחיי היומיום

בחיי היומיום אנו מוקפים גם בדברים העשויים מזרחן. למשל כלים, פסלונים, אגרטלים וכדומה. בנוסף, זהו מרכיב חשוב המהווה חלק מחומצות גרעין, חלבונים, רקמת עצם. זרחן הוא מרכיב חשוב לפעילות שרירים ונפשית. משפיע לטובה על הכליות והלב. הוא נמצא בלחם, דגים, בשר, אפונה, שעועית, גריסי פנינה, שיבולת שועל ושעורה, כרוב, אגוזים, פטרוזיליה, גזר, תרד ושום.

אנו מקווים שהדוח בנושא "שימוש בזרחן" עזר לך להתכונן לשיעור. אתה יכול להוסיף את הסיפור שלך על השימוש בזרחן באמצעות טופס התגובה למטה.