Fosfor elementi formları mevcut olabilir amorf ya da kristal halinde : bunlar fosfor allotroplarıdır . En yaygın olanları düz beyaz fosfor ve kırmızı fosfordur . Her zaman katı formda olan mor ve siyah şekiller de vardır. Gaz halindeki fosfor, difosfor ve atomik fosfor şeklinde bulunur.
Beyaz fosfor , sarı fosfor veya tetrafosfor (p 4) 4 atomdan oluşan moleküller olarak bulunur . Dört yüzlü düzenleme , istikrarsızlığı teşvik eden dairesel bir gerilmeye neden olur. Molekülün 6 tekli PP bağı vardır. İki kristal form vardır. Normal basınç ve sıcaklık koşullarında kararlı olan α formu , yüz merkezli kübiktir . 192.5 Kelvin'de , tersine çevrilerek β formuna dönüşür. İkincisi, altıgen bir kristal yapıya sahip olacaktır .
Beyaz fosfor, ışığa maruz kaldığında hızla sarıya dönen şeffaf, mumsu bir katıdır , bu nedenle sarı fosfor olarak da adlandırılır. Karanlıkta yeşil renkte yanar ( oksijenle temas ettiğinde ), son derece yanıcıdır ve hava ile temas ettiğinde piroforiktir (kendi kendine tutuşur). Bu ise , toksik (şiddetli neden karaciğer hasarı yutulduğu takdirde) ve neden olan çene nekrozu yutulması ya da kronik Solunması. Bu formu yakmanın kokusu sarımsak kokusuna benzer ve numuneler düzenli olarak P 4 O 10 kimyasal formülüne sahip beyaz fosfor (di) pentoksit tabakası ile kaplanır.. Beyaz fosfor zayıf olduğu çözünür içinde su : genellikle bu nedenle suda saklanır. Öte yandan benzen , yağlar , karbon disülfür ve sülfür klorürde çözünür .
Beyaz allotropik form, farklı yöntemler kullanılarak yapılabilir. Bir işlemde, fosforitten türetilen kalsiyum fosfat , karbon ve silika varlığında bir fırında ısıtılır . Elemental fosfor daha sonra buhar şeklinde salınır ve fosforik asit kullanılarak toplanabilir .
Beyaz fosfor, oda sıcaklığında yüksek buhar basıncına sahiptir . Bu buhar yoğunluğu buharı P oluştuğunu göstermektedir 4 moleküllerikadar 800 ° C . Daha yüksek sıcaklıklarda, P 2 oluşturmak için ayrışırlar..
Havada 50 ° C'de kendiliğinden, toza indirgendiğinde daha düşük sıcaklıklarda tutuşur . Bu yanma , fosfor pentoksit oluşumuna yol açar : P 4+ 5 O 2→ P 4 O 10.
Bu özelliğinden dolayı silahlarda beyaz fosfor kullanılmaktadır .
Her ne kadar beyaz fosfor dönüşür kırmızı fosfor olup, termodinamik açıdan daha kararlı olan P oluşumu 8Yoğun fazda kübik kübik 2010 yılında henüz gözlenmemiştir. Ancak, bu varsayımsal molekülün türevleri fosfoalkinlerden hazırlanmıştır .
Kırmızı fosfor beyaz fosfor ısıtılmasıyla oluşturulabilir 250 ° C veya güneş ışığına maruz kalma . Kırmızı fosfor, amorf bir kafes olarak bulunur . Daha fazla ısıtıldığında, amorf kırmızı fosfor kristalleşir. 240 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda havada kendiliğinden dönmez .
Kırmızı fosfor, 260 ° C'ye ısıtıldığında beyaz fosfora dönüşebilir (bir kibrit yakıldığında olduğu gibi ).
Eski Sovyetler Birliği ülkelerinin çoğunda amfetamin üretiminde kullanıldığı için kontrollü bir maddedir .
Monoklinik fosfor veya mor fosfor da adı ile bilinen Hittorf metal fosfor . 1865 yılında, Hittorf ısıtıldı kırmızı fosfor ile 530 ° C bir sızdırmaz kılınmış tüp içinde. Tüpün üst kısmı 444 ° C'de tutuldu . Parlak opak monoklinik kristaller yüceltildi . Menekşe fosfor ayrıca beyaz fosforun erimiş kurşunda çözülmesiyle de hazırlanabilir , karışım 18 saat boyunca 500 ° C'de kapalı bir tüpe yerleştirilir . Yavaş soğumaya bırakıldığında, Hittorf'un allotropik formu kristalleşir. Kurşunun seyreltik nitrik asit solüsyonunda çözülmesi ve ardından konsantre hidroklorik asit solüsyonunda kaynatılmasıyla kristaller açığa çıkarılabilir . 1865'te Hittorf, fosforun erimiş kurşundan yeniden kristalleştirildiğinde mor / mor bir form elde edildiğini keşfetti . Bu forma bazen Hittorf'un fosforu denir . Ek olarak, benzer fosforik kafeslerden oluşan lifli bir form vardır .
Menekşe fosfor 300 ° C'ye ulaşana kadar havada tutuşmaz ve çoğu çözücüde çözünmez . Alkaliler tarafından saldırıya uğramaz ve halojenlerle yavaş reaksiyona girer . Bu edilebilir okside göre nitrik asit haline fosforik asit .
Örneğin nitrojen veya karbondioksit gibi bir inert gaz atmosferinde ısıtıldığında , süblimleşir ve buhar beyaz fosfor olarak yoğunlaşır. Ancak vakum altında ısıtılırsa ve buhar hızla yoğunlaşırsa mor fosfor elde edilir. Görünüşe göre mor fosfor, ısıya maruz kaldığında P 2 molekülleri oluşturan nispeten yüksek moleküler ağırlıklı bir polimerdir .. Soğutmada, normalde P 4'e dönüşen dimerler oluşturmaları gerekir. (yani beyaz fosfor), ancak bir vakumda, mor bir polimer oluşturmak için birleşirler.
Siyah fosfor şeklidir termodinamik olarak kararlı fosfor , normal sıcaklık ve basınçta ve çok sayıda allotropes biridir. Beyaz fosforun yüksek basınç altında ( 12.000 atm ) ısıtılmasıyla elde edilir . Percy Williams Bridgman tarafından 1914'te sentezlendi .
Birkaç grafit özelliği vardır : siyah, pullu. Katmanlı bir yapıya sahiptir ve 0,3 eV'lik belirgin bir bant sapması olan ince bir yarı iletkendir. Dahası, siyah fosfor tek tabakalarına fosforenler denir.
İnce siyah fosfor katmanlarını izole etmek için bilimdeki en yaygın teknik mekanik pul pul dökülmedir. Bununla birlikte, bilim topluluğu siyah fosforun tek katmanlarını izole etmek için bir plazma aşındırma işlemi geliştirmeye çalışıyor.
Siyah fosfor ortorombik bir kristaldir ve bilinen allotroplar arasında en az reaktif olanıdır çünkü birbirine bağlı birkaç dairesel zincire sahiptir. Her atom diğer üç atoma bağlıdır. 2007 yılında bir metal katalizör kullanılarak bir sentez gerçekleştirildi .
Kırmızı / siyah fosforun kristal formlarından biri kübiktir .
2014 yılında bir grup bilim insanı, bu tür fosforun elektronik devreler oluşturmak için kullanılabileceğini keşfetti; araştırmacıların birincil amacı, grafenle neredeyse aynı, ancak doğal olarak bir yarı iletken bulmaktı. Şu anda bu bileşiğin toplu olarak ve düşük maliyetle kullanılıp kullanılamayacağını bilmiyoruz, ancak araştırmalar devam ediyor ve bazı testler (transistörlerin oluşturulması vb.) Çoktan gerçekleştirildi.
Difosfor (P 2) yalnızca aşırı koşullar altında elde edilir (örneğin, P 4için 1100 K . Bununla birlikte, bazı ilerlemeler homojen çözeltiler içinde atomlu moleküllerini oluşturarak yapılmıştır STP kullanılarak, karmaşık ve geçiş metalleri (örneğin, temel tungsten ve niyobyum ).
Difosfor, fosforun gaz formudur ve 1200 ° C'nin üzerinde ve 2000 ° C'ye kadar termodinamik olarak kararlı formdur . Tetrafosforun ayrışması (P 4) daha düşük sıcaklıklarda başlar: P 2 yüzdesien 800 ° C ≈1% 'dir. 2000 ° C'nin üzerinde , difosfor molekülleri atomik fosfora ayrışmaya başlar.
Of nanoçubuklar fosfor polimerler P şeklinde sentezlendi 12 -.
Kırmızı-kahverengi faz, kırmızı fosfordan farklıdır ve ayrıca havada birkaç hafta stabildir. Bir elektron mikroskobu altında yapılan gözlemler , kırmızı-kahverengi formun 0.34 nm ila 0.47 nm arasında değişen bir çapa sahip uzun paralel nanoteller içerdiğini gösterdi .
Form | Beyaz (α) | Beyaz (β) | Mor | Siyah |
---|---|---|---|---|
Simetri | Kübik merkezli | Triclinic | Monoklinik | Ortorombik |
Pearson gösterimi | AP24 | mP84 | oS8 | |
Uzay grubu | Ben 4 3m | P 1 No. 2 | P2 / c No. 13 | Cmca No. 64 |
Yoğunluk | 1.828 | 1.88 | 2.36 | 2.69 |
Bant aralığı (eV) | 2.1 | 1.5 | 0.34 | |
Kırılma indisi | 1.8244 | 2.6 | 2.4 |