История открытия. В поисках эликсира молодости и попытках получения золота алхимик XVII столетия Г.Бранд из Гамбурга пытался изготовить «философский камень» из мочи. Для этой цели он выпарил большое количество её и полученный после упаривания сиропообразный остаток подверг сильному прокаливанию в смеси с песком и древесным углём без доступа воздуха.
В результате Г. Бранд получил вещество, обладающее необыкновенными свойствами: оно светилось в темноте; брошенное в кипящую воду, выделяло пары, загоравшиеся на воздухе с выделением густого белого дыма, растворявшегося в воде с образованием кислоты. За способность светиться в темноте фосфор и получил своё название, составленное из двух греческих слов: «фос» – свет и «феро» – несу. Буквально «фосфор» – светоносец.
После открытия ещё сто лет фосфор был редким и дорогим веществом, так как содержание в моче его ничтожно мало, а добывание сложно. И лишь после 1771 г., когда шведский химик К.Шееле разработал способ получения фосфора из костей, стало возможным получение его в значительных количествах.
Физические свойства и распространение в природе. В свободном состоянии фосфор в природе не встречается вследствие лёгкой окисляемости. В земной коре содержание фосфора в виде соединений составляет 0,12%. Основными природными соединениями фосфора являются фосфорит Ca3(PO4)2 и апатит, содержащий, кроме Ca3(PO4)2, ещё CaF2 или CaCl2.
Кроме того, большое количество фосфора содержится в костях позвоночных животных в основном в виде соединений 3Ca3(PO4)2×CaCO3 ×H2O и 3Ca3(PO4)2×Ca(OH)2. А также фосфор входит в состав нуклеиновых кислот в виде кислотного остатка фосфорной кислоты. В таблице 6 представлены аллотропические видоизменения фосфора и их характеристики.
Получение. Получают фосфор восстановлением без доступа воздуха измельчённых фосфоритов или апатита коксом в присутствии SiO2 в электропечах при 1300…1500°C по реакции:
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5;
P2O5 + 5C = 2P + 5СО↑.
Суммарное уравнение:
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C = 2P + 3CaSiO3 + 5СО↑.
Образующиеся пары фосфора конденсируются на охлаждаемой поверхности в виде белого фосфора и собираются под слоем нагретой воды (60°C). В случае присутствия в шихте оксидов железа в качестве побочного продукта получается феррофосфор – сплав фосфидов Fe2P и Fe3P.
Достарыңызбен бөлісу: |