Fehér és vörös foszfor

A foszfor az V. vagy másként nitrogéncsoport eleme, 3 párosítatlan vegyértékelektronnal. A foszforatomok stabilis π-kötéseket nem tudnak kialakítani, mivel atomsugaruk nagyobb, mint a nitrogéné, elektronegativitásuk viszont kisebb. A foszfor gőzeiben négyatomos, tetraéder alakú molekulákat hoz létre (P4), egyszeres kovalens kötések vannak az atomok között a molekulában.

A foszfor esetében is beszélhetünk allotrop módosulatokról. Allotrópiának nevezzük egy kémiai elemnek azonos halmazállapotú, de többféle molekulaszerkezetű vagy különböző kristályszerkezetű változatban való előfordulását. A legjelentősebb két módosulata a fehér és a vörös foszfor, de emellett ismerünk még egy szürke színű ún. fémes foszfort is, mely a grafit hatszöges szimmetriájához hasonló rétegrácsot alkot, ahol delokalizált π-elektronrendszer fedezhető fel.

Ha a foszfor gőzeit lehűtjük, akkor gyakorlatilag nemfémes fehérfoszfor jön létre, melynek molekuláiban négy foszfor kapcsolódik, tetraéderes szerkezetet létrehozva. a P4 molekulában minden foszforatom 1-1 kovalens szigmakötést alkot a többivel (azaz összesen atomonként 3 kötést számolhatunk). A molekulákat nagyon gyenge másodrendű erők kapcsolják össze.

A fehér (vagy régi nevén sárga) foszfor sárgásfehér színű, szagtalan, szilárd halmazállapotú nemfémes kristályos anyag. Molekularácsos, késsel jól vágható. Víz alatt szobahőmérsékleten tartva fehér színe sárgába alakul át, sőt, vörösfoszforrá is átváltozhat!

Olvadáspontja nagyon alacsony, 44,2 C°, forráspontja is mindössze 280 C°. Sűrűsége 1,82 g/cm3. Szobahőmérsékleten is párolog, gőzeinek szaga már érezhető. Apoláris oldószerekben oldódik, bőrön keresztül is képes felszívódni, igen veszélyes méreg!

A vörös (régi nevén ibolya) foszforban a tetraéderes P4 molekulák láncszerűen összekapcsolódnak, így ún. láncszerű atomrácsot hoznak létre. A fehérfoszfor-molekulák összekapcsolódásával létrejöhet, mivel a vörösfoszfor energetikailag stabilisabb, ezért lehetséges, hogy a fehérfoszfor vörösfoszforrá alakuljon át.

Ez az anyag sötétvörös színű, szilárd halmazállapotú, szagtalan. 589,5 C°-on, nagy nyomáson olvad, egyébként alacsonyabb nyomáson szublimál. Sűrűsége 2,2 g/cm3. A láncok, kristályok, melyek felépítik, eltérő méretűek, különbözőek lehetnek, ez némi színbeli eltérést okozhat. Halmazszerkezete miatt oldószere nincs, nem mérgező.

Kémiai tulajdonságaik különbözősége kísérlettel jól igazolható, vaslemez egyik sarkára helyezett fehér, másik végére helyezett vörösfoszfor egyenletes hevítés hatására időben eltérve gyullad meg. Mivel a fehérfoszfor gyulladási hőmérséklete kb. 60 C°, ezért gyorsan meg fog gyulladni, a vörösfoszfor csak jóval később, sokkal magasabb hőmérsékleten. A fehérfoszfor egyébként akár napsütésre, dörzsölésre is meggyullad, oldatából az oldószer elpárologtatása után a finomszemcsés fehérfoszfor pedig akár már szobahőmérsékleten elreagál.

Égési reakciójuk során mindkét foszformódosulat difoszfor-pentaoxiddá ég el (2 P2O5, szerkezetük figyelembevételével pontosabban P4O10). Legfontosabb alkalmazási területük a gyufagyártás (vörösfoszforból).

Hasonló

  • Geometriai és optikai izoméria

    A térizomerek azonos konstitúciójú, de eltérő térbeli elrendeződésű molekulák. Egyik fajtája a geometriai, másik az optikai izoméria. Adott konstitúció esetén is előfordulhat, hogy többféle molekuláról van szó. Az alkének molekuláiban a kettős kötésű szénatompár és a hozzá közvetlenül kapcsolódó négy atom mindig egy síkban van. A molekula két részlete a kettős kötés mentén nem fordulhat…

  • Kovalens kötés, molekulák

    Az atomok közös elektronpár kialakításával is elérhetik a nemesgázszerkezetet, a közös elektronpárral létrejövő kötést kovalens kötésnek nevezzük. A kötő elektronpár csak ellentétes spinű elektronokból jöhet létre. Kovalens kötés kialakulásakor a vegyértékelektronok az atompályákról molekulapályára kerülnek. A molekulapálya az a térrész, ahol a kötő elektronpár 90 %-os valószínűséggel megtalálható. A kötésben részt nem vevő elektronpárokat nemkötő…

  • Másodrendű kötések, molekularács

    Az anyagi halmazok atomokból, ionokból, molekulákból vagy ezek kombinációiból állhatnak. Fizikai és kémiai tulajdonságaikat az őket alkotó részecskék tulajdonságai és a részecskék között lévő kölcsönhatások határozzák meg. Az atomok elsőrendű kötésekkel (ionos, fémes, kovalens) kapcsolódhatnak egymáshoz, de ezek mellett másodrendű kötések is kialakultak, melyek jóval gyengébbek. A másodrendű kötések a molekulákból felépülő anyagokban, a molekulák…

  • A molekulák térszerkezete, polaritása

    Az atomok közös elektronpár kialakításával is elérhetik a nemesgázszerkezetet, a közös elektronpárral létrejövő kötést kovalens kötésnek nevezzük. A kötő elektronpár csak ellentétes spinű elektronokból jöhet létre. Kovalens kötés kialakulásakor a vegyértékelektronok az atompályákról molekulapályára kerülnek. A molekulapálya az a térrész, ahol a kötő elektronpár 90 %-os valószínűséggel megtalálható. A kötésben részt nem vevő elektronpárokat nemkötő…

  • Az elemek allotrópiája

    A szervetlen kémia számos olyan elemmel is foglalkozik, melyeknél megkülönböztethetünk ún. allotropikus változatokat. Az allotrópia az a jelenség, amely során bizonyos elemek a külső körülmények hatására (pl.: nyomás, hőmérséklet) eltérő kristályszerkezetű és moláris tömegű módosulatokat képeznek. Nem összekeverendő a fogalom az izotópokkal, ott ugyanis az adott atom neutronszáma változik csak meg, és ebből ered a…

  • Az ipari ammóniaszintézis körülményei

    Az ammónia 3 hidrogén és 1 nitrogén egyesüléséből létrejövő szúrós szagú, színtelen gáz. Erősen poláris, vízben jól oldódó, levegőnél kisebb sűrűségű anyag, mely háromszög alapú piramis térszerkezettel rendelkezik, mivel egy nemkötő elektronpár helyezkedik el a nitrogénen. Egyszeresen pozitív ionképzésre képes. Az ipar már az 1800-as évek második ipari forradalma óta ismeri és használja, például műtrágyák,…