2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
U hemiji, alotropija je svojstvo koje posjeduju neki hemijski elementi, koji se mogu predstaviti različitim molekularnim strukturama. Element je alotropan kada, iako je u istom fizičkom stanju, ima različite strukture i aspekte. Svojstva se moraju posmatrati u istom stanju agregacije materije.
Postoji nekoliko dobro poznatih alotropnih oblika, kao što su ozon, grafit ili dijamant.
U ovom slučaju ćemo se pozabaviti alotropnim oblicima fosfora.
Fosfor predstavlja komplikovanu alotropiju, dostižući oko jedanaest različitih alotropnih oblika, međutim, najpoznatiji i možda najbolje okarakterisani su oni poznati pod nazivima: bijeli fosfor, crni fosfor i crveni fosfor.
bijeli meč:
Nastaje kada se kalcijum fosfat zagreva uz prisustvo silicijum dioksida i ugljenika, na temperaturi od 1400ºC, kondenzujući pare, koje nisu ništa drugo do beli fosfor, P4:
2Ca3(PO4)2 + 3 SIO2 + 10C ↔ P4 + 3 Ca2SiO4 + 10 CO
Začin P4, ima tetraedarski oblik, kao što je prikazano na slici, gdje svaki atom fosfora formira jednostruku vezu sa ostala tri susjedna atoma, sa uglovima veze od60º. Za uglove navedenih stepeni se kaže da su napeti, a očekuje se da će molekul biti zbog toga,ponovo aktiviraj.
Neke od najznačajnijih karakteristika su:
- Beli fosfor je bela čvrsta supstanca, kao što mu ime govori, koja postaje žuta kada je izložena svetlosti. Njegova tačka topljenja je 44ºC, dok je tačka ključanja 287ºC. Iznad 50ºC se zapali na zraku.
- Izuzetno je otrovan i praktično nerastvorljiv u vodi, ali je rastvorljiv u benzenu i CS2.
- Kada je ovaj alotrop izložen zraku, on oksidira dajući zeleni plamen i stvarajući PO2 i nešto ozona.
- Proizvodi prilično burne reakcije kod cijele porodice halogena.
- Azotna kiselina ga polako oksidira u fosfornu kiselinu, a NaOH ga pretvara u fosfin i natrijum hipofosfit:
P4 + 3 NaOH + 3 H2O ↔ PH3 + 3 NaH2PO2
Ovaj alotrop je imao široku vojnu upotrebu, koristio se kao zapaljivo sredstvo, za stvaranje dimnih zavjesa i kao protupješadijska komponenta jer može izazvati prilično ozbiljne opekotine, zbog svega toga je poznat i kao hemijsko oružje. Vojska ga poznaje kao WP (sa engleskog, White phosphorus), dajući mu nadimke tokom ratova.
Crni meč:
Crni fosfor je najstabilniji alotropni oblik ovog hemijskog elementa. Prvi ga je pripremio američki fizičar P. W. Bridgman.
Dobija se zagrijavanjem bijelog fosfora kada je pod pritiskompodignuto.
Ovaj alotrop po svom izgledu, ali i po svojoj električnoj provodljivosti podsjeća na grafit, budući da ima slojevitu mrežu, gdje je svaki atom fosfora vezan za tri druga atoma na udaljenosti od 2,20 Ǻ i sa jednim veznim uglom od 99º.
Ovaj alotropni oblik je kinetički inertan i ne gori čak ni na 400ºC, a kamoli na zraku.
crvena utakmica:
Crveni fosfor se dobija zagrevanjem belog fosfora, u inertnoj atmosferi, na temperaturu od oko 250 ºC. Crvene je boje, amorfan i prilično slabo rastvorljiv u vodi i organskim rastvaračima.
Reaktivnost ovog alotropa fosfora je srednja između druga dva alotropna oblika. Velika razlika u reaktivnosti između mekog i crvenog fosfora čini zanimljivim promatranje vrijednosti ΔHº za konverziju crvenog fosfora u bijeli, koja iznosi samo 17,6 KJ.mol^-1.
Za razliku od bijelog fosfora, crveni uopće nije rastvorljiv u ugljičnom disulfidu i također nije otrovan.
Kada dođe u kontakt sa oksidirajućim supstancama, transformiše se, putem prilično burne reakcije, u fosfor pentoksid, dajući beli dim.
Često se koristi kao redukciono sredstvo u hemijskim reakcijama, ili kao polazno jedinjenje za sintetizaciju različitih jedinjenja fosfora.
Ali možda je njegova najpoznatija popularna upotreba šibice, gdje proizvodi reakciju u kontaktu s kalijum hloratom.
