Фосфор

 Фосфор — химический элемент, который относится к неметаллам, располагается в главной подгруппе пятой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

   Название «фосфор» происходит от греческих слов - («свет») и («несу») — то есть «светоносный».

   Фосфор впервые получил в 1669 году немецкий алхимик Хенниг Бранд (Hennig Brand).Фосфор существует в виде нескольких аллотропных модификаций, а именно:

1.Белый фосфор — самая химически активная форма фосфора. На воздухе "дымит" вследствие окисления кислородом воздуха до оксида фосфора (V), который выделяется в виде белого "дыма". При растворении в воде оксид фосфора (V) образует ортофосфорную кислоту. Белый фосфор может самовоспламениться на воздухе при небольшом нагреве. В темноте белый фосфор проявляет свечение, из-за реакции с кислородом. Данная форма фосфора чрезвычайно ядовита. Белый фосфор имеет чесночный запах и желтоватый цвет, в лаборатории его хранят под слоем воды. Имеет молекулярную кристаллическую решетку.

2.Красный фосфор — менее активная форма пятнадцатого элемента. Не является ядовитым, представляет собой красный порошок. Хранения под слоем воды не требует, на воздухе не самовоспламеняется. В темноте не испытывает свечение. Имеет атомную (полимерную) кристаллическую решётку.

3.Черный фосфор — наименее химически активная модификация фосфора. Имеет слоистую атомную решетку, обладает металлическим блеском и проводит электрический ток (имеет полупроводниковые свойства). При сверхвысоких давлениях может образовываться и металлический фосфор.

Фосфор в природе не встречается в свободном состоянии, из-за его высокой химической активности. Он входит в состав различных минералов, важнейшие из которых — апатит. Именно из этих минералов фосфор извлекают как в России, так и в других странах.

О фосфоре написано множество книг. Самая популярная в России — "Фосфор. Шесть главных элементов на Земле" Нэнси Дикманн. Книга вышла в 2020 году в издательстве БХВ-Петербурга. За рубежом-"Phosphorus: Chemistry, Biochemistry and Technology" Дерека Э. К. Корбриджа.

В России, в Китае и в других странах фосфор применяют в качестве сырья для удобрений, в качестве пищевой добавки (в виде соединений), в электронике, в огнезащитных составах, в металлургии и в обработке металлов, а также в спичечной промышленности, в медицине, в химии и в других отраслях.

Хотя фосфор и является действительно важным и нужным элементом, при работе с ним нужно соблюдать определенные меры предосторожности:

— при работе с белым фосфором необходимо использовать средства индивидуальной защиты (перчатки, защитная одежда, респиратор, маска, а также защитные очки.) Обязательно нужно исключить контакт белого фосфора с воздухом, работать в инертной атмосфере или под слоем воды. Нужно быть аккуратным с механическими воздействиями и источниками огня. При удалении частиц не прикасайтесь к ним руками — используйте пинцет. Удалённые частицы сразу помещайте в холодную воду. Мелкие частицы в ультрафиолетовом свете видны лучше — это поможет их обнаружить. При попадании белого фосфора на кожу необходимо промыть поражённое место холодной водой или физраствором в течение 15 минут. Нельзя использовать горячую воду! При попадании в глаза промойте их водой или физраствором в течение 10–15 минут. Если есть частицы фосфора, оттяните веко и удалите их, продолжая промывать. Также необходимо вызвать скорую помощь.

— при работе с красным фосфором нужно использовать средства индивидуальной защиты, обеспечить проветривание, не допускать трения вещества. Без необходимости не нагревать фосфор и не допускать контакта с окислителями. При попадании на кожу или на глаза сразу промыть большим количеством воды. При рассыпании смочить водой, затем собрать и поместить в термостойкую посуду. После уборки промыть рабочую поверхность с моющим средством.
При соблюдении вышеуказанных мер предосторожности, с фосфором можно провести несколько захватывающих экспериментов, например:

Опыт №1. Небольшой кусочек белого фосфора положите на тёплую, термостойкую поверхность. Фосфор самовоспламенится, от реакции с кислородом воздуха.

Опыт №2. Немного белого фосфора растворите в сероуглероде. Подготовьте маленький листок бумаги. Раствор фосфора, при помощи шприца, поместите на бумагу. Через непродолжительный промежуток времени сероуглерод испариться, а мелкодисперсный белый фосфор самовоспламенится, поджигая бумагу.
Важно: Сероуглерод токсичен! Соблюдайте меры предосторожности!

Опыт №3. Налейте в пробирку немного безводной азотной кислоты. Поместите в пробирку небольшой кусочек белого фосфора. При этой реакции происходит воспламенение и взрыв белого фосфора.

Опыт №4. Немного порошка красного фосфора поместите в ложечку для сжигания. Заранее подготовьте колбу, наполните е; кислородом. Подождите красный фосфор на воздухе, после чего опустите в колбу с кислородом. Наблюдается выделение очень яркого света, фосфор сгорает в кислороде.

Опыт №5. Колбу наполовину наполните водой. Поместите небольшое количество порошка красного фосфора в ложечку для сжигания с прикреплённой к ней пробкой. Подожгите фосфор, опустите ложечку в колбу так, чтобы фосфор был немного выше воды. Закройте колбу пробкой, прикреплённой к ложечке для сжигания. Можно заметить, что выделяющийся белый дым растворяется в воде, образуется ортофосфорная кислота, что можно доказать, добавив к раствору метилоранж, который в кислой среде — красный.

Опыт №6 . Порошок красного фосфора смешайте с порошком калиевой селитры и подожгите. Наблюдается яркая химическая реакция с выделением тепла и света.

Опыт №7. В пробирку поместите немного порошка красного фосфора, вставьте в пробирку тампон и стеклянную палочку, для обеспечения герметичности. Нагревайте красный фосфор. Со временем, на стенках пробирки оседают желтоватые капли белого фосфора, их можно обнаружить при помощи стеклянной палочки. Если на неё собрать белый фосфор из пробирки, потереть его о стенки пробирки и обеспечить приток воздуха, то белый фосфор самовоспламенится.

Интересная информация: в 1830 году, когда французский химик Шарль Сориа создал фосфорные спички. В состав он включил белый фосфор, бертолетову соль и клей. Преимущество было в том, что такие спички легко зажигались от трения о любую твёрдую поверхность — например, о подошву сапога. Но появились и серьёзные недостатки:

— эти спички могли самовоспламеняться, если просто тёрлись друг о друга в коробке;
— белый фосфор очень ядовит. Пары и пыль при длительном воздействии вызывали у рабочих на фабриках тяжёлые заболевания — например, некроз челюстной кости («фосфорная челюсть»).

В качестве замены белому фосфору в спичках позже пришел красный, который не является ядом и риск самовоспламенения данной модификации 15-го элемента отсутствует.

Таким образом, фосфор — очень нужный, разнообразный, интересный и действительно полезный элемент, который вступая в различные реакции может проявлять свойства, как окислителя, так и восстановителя, выделяя тепло и свет, образуя дым и твёрдые вещества, годами формируя различные и так необходимые сегодня минералы, являясь нужным в медицине и незаменимым для человека веществом.

Пример трагедии связанной с фосфором: фосфорная авария под Львовом произошла 16 июля 2007 года недалеко от села Ожидов Львовской области Украины. На 12 километре перегона Ожидов-Красное сошел с рельсов поезд следовавший из Казахстана в Польшу -

Перевернулось 15 вагонов с желтым фосфором, шесть из них загорелись. В результате схождения цистерн было повреждено 50 метров железнодорожной колеи, около 100 метров контактной сети и 3 опоры.
Во время тушения пожара образовалось ядовитое облако из продуктов горения с зоной поражения 90 квадратных метров. В результате началась эвакуация из зоны поражения. Из пяти близлежащих сел было эвакуировано более 800 человек. В результате пожара продуктами горения отравились 16 человек, из которых 13 в состоянии тяжелой и средней степени тяжести госпитализировали в военный медицинский клинический центр западного оперативного командования во Львове. Погибших не было.
19 июля начали поднимать и отгружать уцелевшие цистерны с фосфором. В целом сначала чрезвычайной ситуации были госпитализированы 152 человека (из них 27 детей).

В ходе написания эссе использовались интернет источники: Яндекс, RUTUBE, VK- видео, и иные источники.