Химия и Химики № 6 2013. Опыты с фосфином

Получение и самовоспламенение фосфина

Ранее мне уже приходилось проводить эксперименты по получению фосфина [1]. Тогда я налил в пробирку крепкий раствор щелочи и добавил кусочек желтого фосфора размером с горошину. В то время желтый фосфор приходилось получать возгонкой красного, поэтому количества желтого фосфора, доступные для опытов, были ограничены.

В этот раз решил провести получение фосфина в колбе. Если быть более точным, я пытался получать фосфин в колбе и ранее, но эксперимент закончился громким взрывом, который сопровождался зеленой вспышкой. К счастью, стенки колбы выдержали. Причина взрыва была очевидна. Фосфин, который выделялся в колбе, смешался с воздухом, который там все еще остался. Произошел взрыв. Несмотря на такой результат, взаимодействие фосфора с раствором щелочи я решил провести в колбе.

Закрепил в штативе колбу на 100 мл с толстыми стенками и сравнительно широким горлышком. В колбу поместил 20 мл дистиллированной воды и 15 г едкого натра, далее бросил в колбу кусочек фосфора размером с фасоль (что было существенно больше, чем в прошлых опытах), закрыл колбу пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустил в кристаллизатор с водой. Под колбой поместил плитку, включил нагрев. По мере того, как колба нагревалась, в ней появился белый дым. Начались небольшие вспышки: это горели пары белого фосфора, а также фосфин. Со временем вспышки происходили все чаще и колба заполнилась белым дымом. Раствор в колбе закипел и пузырьки начали барботировать в кристаллизатор с водой. Сначала пузырьки были бесцветными, но вскоре стали белыми - скорее всего в них присутствовал дым от сгорания фосфора и фосфина в колбе, а также аэрозоль белого фосфора, который образовался при разложении фосфина.

Когда выделение пузырьков стало интенсивным, в кристаллизаторе начались яркие желтые вспышки, которые сопровождались хлопками (нередко - довольно громкими). При вспышках образовывалось огненное облако, которое угасало, переходя в белое облако дыма. Это облако часто давало эффектное вихревое кольцо [2].

Иногда раскаленные газы образовывали грибообразные облака, похожие на миниатюрный атомный взрыв.

В начале опыта пузыри фосфина получались крупными. Они плавали на поверхности воды, будучи изолированы тонкой пленкой от воздуха. Эти пузыри росли за счет поступления более мелких пузырьков из газоотводной трубки. Когда такой пузырь все-таки лопался, происходила сильная и яркая вспышка с сильным хлопком. После этого часто образовывалось большое дымовое кольцо. Зато интервалы между вспышками были сравнительно большими.

Ближе к концу опыта пузырьки лопались, не успев вырасти. От мелких пузырей вспышки происходили гораздо чаще, но были слабыми.

Разумеется, частота вспышек фосфина зависела не только от размера пузырьков, но и от интенсивности выделения газа. В разгар эксперимента вспышки фосфина происходили довольно часто, в это время я несколько раз вынимал газоотводную трубку из воды - на ней стразу же вспыхивало бледное зеленое пламя, которое давало белый дым - так горел фосфин на воздухе.

Со временем выделение пузырьков газа в кристаллизаторе стало ослабевать. Вспышки происходили реже и они стали менее интенсивными. В конце опыта, несмотря на то, что раствор активно кипел, вспышки практически прекратились. В колбе по-прежнему активно выделялись пузырьки, но это уже был не фосфин и водород, а водяной пар, который потом конденсировался.

После опыта вода в кристаллизаторе стала бело-мутной и довольно сильно пахла белым фосфорам. Когда я вылил из кристаллизатора воду, его дно и стенки стали дымить: это характерно для окисления белого фосфора на воздухе. Концы газоотводной трубки, по которой поступал фосфин, также начали дымить: внутри явно осел белый фосфор. Если бы в этот момент трубку и кристаллизатор наблюдать в темноте, было бы четко заметно свечение.

К сожалению, всегда чего-то не хватает. В детстве в полном моем распоряжении была большая ванная комната, которую было легко затемнить, но тогда у меня не было ни грамма белого фосфора. Сейчас же фосфор есть, но затемнить лабораторию в светлое время суток не удается.

__________________________________
¹ См. статью Опыты с фосфором ч.7-1. Получение фосфина [ссылка] и Опыты с фосфором ч.7-2. Получение фосфина [ссылка]

² Детальнее про вихревые кольца в воздухе и воде можно прочитать в подборке статей Вихревые кольца [ссылка]

Смотреть Видео (268 Мб, .avi )