> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Фосфор

Фосфор

Фосфор, элемент, принадлежащий к.третьему ряду V-ой группы периодической системы элементов {см. XXXI, 586, сл.). Атомный вес Р=31,04 (0=16). В природе в свободном виде не встречается, но в соединении с другими элементами очень распространен. Входит в состав растений и животных. Фосфористые соединения находятся в моче, крови, молоке, мозгу и главным образом в костях животных, массу которых составляет фосфорно-кислый кальций (до 58%), придающий им твердость.

В земной коре Ф. встречается, главным образом, в виде солей фосфорной кислоты, чаще всего фосфоритов:—нечистого фосфорнокислого кальция Са3 (РСЬ)з, вивианита Ре3 (Р04)з 8 Н20, апатита: 3 Са3 (Р04)2. Са С12 (или Са Р2) и других; фосфориты находятся во многих странах: Соединенных Штатах, Алжире, у нас в России; наиболее чистый фосфорит (до 85% Са3(Р04)2) найден на островке Тихого океана Науру (Маршальские о-в), откуда и вывозится.

Впервые Ф. был получен в 1669 году некиим Брандом в Гамбурге из мочи, которую для этого высушивают, и вы-сушеный остаток накаливают, смешав с песком. Этот способ сперва сохранялся в секрете, но затем Кункель и Бойль в 1680 году получили Ф. по тому же способу. Этим способом пользовались до 1775 г., когда Шееле приготовил его из костей. Шееле обрабатывал кости азотной кислотой, осаждал затем кальций в виде гипса, отфильтрованный раствор выпаривал и остаток его, смешав е углем, накаливал. В настоящеевремя костяную золу сперва обрабатывают в достаточном количестве серной кислоты, для того чтобы осадить весь кальций в виде сернокислого, затем раствор сливают с осадка, выпаривают, смешивают с углем или опилками и песком и высушивают в особых печах и, наконец, накаливают в особого рода ретортах до температуры красного каления; получающийся Ф. превращается в пары, сгущающиеся под водой. Для очищения от примесей Ф. перегоняют из чугунных реторт и отливают затем сплавленный под водой Ф. в куски. В настоящее время (1926) приготовляют Ф„ нагревая природный фосфорнокислый кальций или костяную золу вместе с песком и углем в электрической печи, причем кремнезем (Si02> соединяется с кальцием, а углерод отнимает кислород от Ф., который отгоняется. Ф. существует во многих видоизменениях: желтый или обыкновенный, красный, металлический, черный Ф. и так далее Совершенно чистый Ф. представляет белое, прозрачное, воскообразное твердое тело, но обыкновенный Ф. вследствие примеси к нему красного является желтым. Бэзекен приготовил совершенно чистый Ф„ нагревая обыкновенный Ф. е раствором хромовой кислоты и высушив его после промывания в пустоте сперва при 40°, а потом при 80°. Он остается бесцветным в пустоте в отсутствии света, но при освещении быстро превращается в красный. При разломе он показывает кристаллическую структуру. Точно так же Ф. может быть получен в кристаллах из растворов в сернистом углероде, хлористой сере и тому подобное. и при возгонке. Ф. является непроводником электричества. Удельный вес при 0°— 1,836, температ. плавления—44,3°. При 290° Ф. кипит, переходя в бесцветные пары, молекулы которых состоят из четырех атомов—Р4, но при температуре от 150 до 700° 4-атомная молекула распадается на 2 двухатомные: Р4=2Р> Желтый Ф. почти нерастворим в воде, хотя вода, в коей лежал желтый Ф., представляет сильный яд, но легко растворяется в эфире, бензоле и жирных маслах, особенно же хорошо в сернистом углероде (CS2): 1 часть последнего растворяет до 18 ч. Ф. Он легковоспламеняется прямо на воздухе при температуре 34°, причем горит ярким пламенем с выделением белого дыма— фосфорного ангидрида (Р2 05). В совершенно сухом кислороде и воздухе, как показали исследования Бекера, он может быть перегнан без всякого изменения, но достаточно малейших следов паров воды, чтобы произошло возгорание. Окисляясь на воздухе, желтый Ф. светится, откуда и произошло слово ф., в переводе е греческого означающее „несущий свет“. На явление свечения Ф. оказывает большое влияние давление кислорода и температура: в чистом кислороде при атмосферном давлении свечения в Ф. не наблюдается. Если уменьшить давление, то, в зависимости от температуры, начинает появляться свечение. Чем давление больше, тем выше должна быть температура, при которой появляется свечение. На воздухе Ф. светится потому, что парциальное давление кислорода в воздухе ниже того давления, при котором начинается свечение при обыкновенной температуре: ниже — 7°С. свечениев воздухе прекращается. Присутствие некоторых паров, как то скипидара или спирта, препятствует свечению (фосфоресценция). Желтый Ф. соединяется (с выделением света) с галоидами, серой и многими металлами. Если кипятить его с водой, то образуется фосфористый водород и фосфорная кислота. Красный Ф. получается в виде краенобурого порошка при нагревании желтого ф. в закрытом сосуде при 250 — 300°; в присутствии некоторых тел (катализаторов), например иода, скорость превращения значительно увеличивается; такое же действие оказывает свет: палочка желтого ф., хранящаяся под водой, от действия света постепенно покрывается красной коркой. Красный Ф. сохраняется на воздухе, не воспламеняясь, не ядовит. В сернистом углероде и тому подобных растворителях не растворяется. Удельный вес 2,14. При нагревании выше 260° красный Ф., не плавясь, переходит в пары, сгущающиеся в желтый Ф. Он заключает менее энергии: при переходе желтого ф. в красный выделяется 19,200 мал. кал. на каждый грамматом (31 грамм) Ф.

Ранее красный Ф. считали аморфным, однако же он имеет кристаллическое сложение, и чем долее продолжается нагревание, тем больше появляется кристаллов фиолетового ф.

При нагревании белого ф. в атмосфере угольного ангидрида до 450° получается фиолетовый Ф., плавящийся при 592,5°, удельного веса 2,24—2,36, на воздухе вполне постоянный и могущий кристаллизоваться; в него переходит красный Ф. при медленном нагревании при температуре плавления. По мнению многих исследователей красный Ф. в значительной степени состоит из фиолетового, ибо свойства их весьма близки и взаимные переходы совершаются без труда.

При высоких давлениях (до 12 тыс. килограмм, на 1 кв. см.) и при нагревании до 200° белый Ф. переходит в черный Ф. (П. Бриджмен). Превращение идет по истечении 10—30 мин. и сказывается мгновенным падением давления до 4 тыс. килогр. Красный Ф. ни при каких условиях не переходит в черный, но в присутствии натрия превращается подповышенным давлением и при нагревании в фиолетовый Ф., образующийся из белого при 200° и давлении в 8 тысяч килогр. Черный Ф. плавится под давлением при 592,5°, его удельн. вес 2,691. Он проводит электричество, тогда как желтый и красный Ф. являются изоляторами; сам собой на воздухе не воспламеняется. Кроме того, Бриджмен получил новое видоизменение белого ф. под давлением 12 тыс. килогр. и температуре 64,4°; оно же образуется и под обыкновенным давлением при — 76,9°.

Пары Ф. состоят из молекул, заключающих 4 атома: Р4. Опытные определения скорости превращения желтого ф. в красный (в растворе трехбромистого ф.) позволяют предполагать, что в твердом состоянии частица красного ф. вдвое больше таковой желтого, т. е. состоит из восьми атомов (Р8).

О применении Ф. см. спинки.

Ф. соединяется с выделением тепла и света как е металлоидами (кислородом, серой, галоидами и тому подобное.), так и со многими металлами. Соединения с металлами образуются не только при непосредственном действии жидкого ф. или его паров на металлы, нои при действии Ф. на растворы солей этих металлов: при сплавлении с натрием под нефтью Ф. прямо образует Na3P.

Цинк при поглощении паров Ф. образует Zn3P2, олово —SnP, медь — Си3Р. В фосфористых металлах Ф. по большей части бывает трехвалентный, например Са3Р2, Ag3P, Cu3P. Многие из них имеют техническое значение, например, фосфористое олово Sn3P2 с температурой плавления около 170° служит для приготовления фосфористой бронзы сплавлением его с медью. Такая бронза содержит от 5% до 15% олова, от 0,25 % до 1,5 °/о ф., очень тверда и однородна, служит для приготовления подшипников, осей и тому подобное.