Номер 232, страница 217 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.232. Сравните строение белого, красного, фиолетового и чёрного фосфора.

Фосфор существует в виде нескольких аллотропных модификаций, которые различаются строением кристаллической решётки и, как следствие, физическими и химическими свойствами. Основными модификациями являются белый, красный, фиолетовый и чёрный фосфор.

Белый фосфор

Имеет молекулярную кристаллическую решётку. Структурной единицей является молекула $P_4$, имеющая форму тетраэдра. В вершинах тетраэдра находятся атомы фосфора, соединённые одинарными ковалентными связями. Валентные углы в такой молекуле составляют $60°$, что значительно меньше нормального тетраэдрического угла ($109.5°$). Это создаёт большое напряжение в молекуле, обусловливая её низкую устойчивость и высокую химическую активность. Белый фосфор — мягкое, воскообразное вещество, летучее и ядовитое.

Красный фосфор

Представляет собой полимер с аморфной структурой. Он образуется при нагревании белого фосфора без доступа воздуха. В процессе полимеризации одна из связей в тетраэдре $P_4$ разрывается, и молекулы соединяются друг с другом, образуя длинные цепи. Из-за полимерного строения красный фосфор значительно менее активен, не летуч и не ядовит по сравнению с белым. Он нерастворим в сероуглероде, в отличие от белого фосфора.

Фиолетовый фосфор

Также известный как фосфор Гитторфа, является кристаллической полимерной модификацией фосфора. Его получают медленным охлаждением раствора фосфора в расплавленном свинце. Фиолетовый фосфор имеет сложную трёхмерную пространственную структуру. Его решётка построена из пентагональных трубок, которые, в свою очередь, соединены друг с другом. Эта структура более упорядочена и термодинамически стабильна, чем у красного фосфора. По химической активности он близок к красному фосфору, но менее реакционноспособен.

Чёрный фосфор

Это наиболее термодинамически устойчивая и наименее активная аллотропная модификация фосфора. Он похож на графит по внешнему виду, имеет слоистую структуру и обладает свойствами полупроводника. Существует несколько кристаллических форм чёрного фосфора, наиболее распространённая — орторомбическая. В ней каждый атом фосфора связан с тремя соседними атомами в одном слое, образуя гофрированные (складчатые) шестичленные кольца. Слои удерживаются между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Чёрный фосфор получают при длительном нагревании белого фосфора под высоким давлением.

Ответ:
Аллотропные модификации фосфора различаются строением кристаллической решётки. Белый фосфор имеет молекулярную решётку, состоящую из отдельных тетраэдрических молекул $P_4$. Красный фосфор — это аморфный полимер, в котором молекулы $P_4$ соединены в длинные неупорядоченные цепи. Фиолетовый фосфор является кристаллическим полимером со сложной трёхмерной трубчатой структурой. Чёрный фосфор, наиболее устойчивая форма, имеет слоистую кристаллическую структуру, похожую на графит, где каждый атом связан с тремя другими в гофрированном слое. Эти различия в строении (молекулярное, аморфное полимерное, кристаллическое полимерное) определяют значительные отличия в их физических и химических свойствах, в частности, химическая активность и устойчивость возрастают в ряду: белый < красный < фиолетовый ≈ чёрный.