Химия и Химики № 4 2012. Опыты с фосфором

Самовоспламенение красного фосфора (примесь белого)

После окончания эксперимента по возгонке красного фосфора (см. предыдущую часть статьи - ссылка) мы отсоединили колбу-приемник от изогнутой пробирки, в которой было много черного остатка неизвестной природы. Белый фосфор, который попал на минеральную вату, загорелся, но его быстро погасили тряпкой. Возле горлышка пробирки белого фосфора осталось мало, он вспыхнул, но горение было слабым.

Мы выключили камеру и решили рассмотреть поближе, что представляет собой черное вещество, которое осталось в пробирке после возгонки фосфора. Когда пробирка полностью остыла, из нее попытались высыпать черный порошок. Сразу же возник эффект "огненного дождя": порошок загорелся желтым пламенем, повалил белый дым. Все это напоминало горение фосфора.

Мы снова попытались высыпать содержимое пробирки. На этот раз порошок вспыхнул не сразу, а через несколько секунд, но перед этим мы успели рассмотреть, что порошок идентичен на вид красному фосфору. Черный цвет он имел преимущественно в местах контакта со стенками пробирки, но под этой оболочкой остался красный фосфор, который не сублимировал.

Третью (и последнюю) порцию порошка высыпали из пробирки уже при включенной камере. Сначала ничего не происходило: более десяти секунд красный фосфор просто лежал на керамической плитке, но после этого он загорелся - без какой-либо видимой причины.

Все стало ясно: когда мы нагревали 3 г красного фосфора в небольшой пробирочке, фосфор, который контактировал с горячими стенками, сублимировался, а твердые примеси остались. Эти примеси образовали корку, которая предохранила остальной фосфор от контакта с горячими стенками, в результате он не нагрелся и не сублимировался.

Подобное явление происходит при получении пирофорных металлов (железа, кобальта, никеля, свинца и др.) разложением их оксалатов, формиатов, ацетатов и других солей органических кислот. Продукты разложения образуют на стенках пробирки корку, которая препятствует проникновению тепла вглубь, в результате значительная часть исходной соли может избежать разложения. Чтобы этого не произошло, по пробирке стучат деревянной палочкой или металлической проволокой. Пробирку аккуратно поворачивают и по возможности слегка встряхивают. В результате корка разрушается, и свежие порции соли контактируют с горячим стеклом.

Подобных манипуляций в случае возгонки фосфора мы не делали, более того, мы старались не слишком сильно греть фосфор, поскольку боялись, что это приведет к термолизу примесей (возможно, это органика) и загрязнению полученного белого фосфора.

В результате значительная часть красного фосфора не сублимировала. Причина самовоспламенения красного фосфора очевидна: в него попал белый фосфор со стенок пробирки.

Смотреть Видео (99 Мб, .avi )