Номер 1, страница 91 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

Проверьте свои знания. §19. Представители неметаллов. Глава VI. Простые вешества - номер 1, страница 91.

1. Какие аллотропные модификации фосфора вы знаете? Сравните их между собой и укажите области их применения.

Фосфор существует в виде нескольких аллотропных модификаций, которые кардинально различаются по строению, физическим и химическим свойствам. Наиболее известными являются белый, красный и черный фосфор.

Белый фосфор

Строение: Имеет молекулярную кристаллическую решетку, в узлах которой находятся тетраэдрические молекулы состава $P_4$. Атомы в молекуле связаны прочными ковалентными связями, а сами молекулы в кристалле — слабыми межмолекулярными силами.

Свойства: Это мягкое, похожее на воск вещество белого цвета (на свету желтеет, поэтому его также называют желтым фосфором). Обладает характерным чесночным запахом. Нерастворим в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях, например, в сероуглероде ($CS_2$). Легкоплавкий (температура плавления $44.1^\circ C$). Крайне ядовит. На воздухе медленно окисляется, что сопровождается свечением в темноте (хемилюминесценция). Химически очень активен, самовоспламеняется на воздухе при температуре около $35^\circ C$, поэтому его хранят под водой.

Применение: Используется как исходное вещество для синтеза фосфорной кислоты и других соединений фосфора. Применяется в военных целях для изготовления зажигательных бомб и дымовых завес.

Красный фосфор

Строение: Является полимером со сложной, нерегулярной (аморфной) структурой. Его получают длительным нагреванием белого фосфора при температуре $250-300^\circ C$ в герметичной емкости без доступа воздуха.

Свойства: Это порошок красно-бурого цвета. В отличие от белого, он не имеет запаха, не ядовит, нерастворим в воде и сероуглероде, не светится в темноте. Химически гораздо менее активен: воспламеняется только при сильном нагревании (около $260^\circ C$) или при трении. При нагревании без доступа воздуха он сублимируется (переходит в газ, минуя жидкую фазу), а при конденсации его паров образуется наиболее активная модификация — белый фосфор.

Применение: Широко используется в производстве спичек. Смесь красного фосфора, толченого стекла и клея наносится на боковую поверхность спичечного коробка ("тёрка"). Также применяется в пиротехнике и как антипирен (добавка, снижающая горючесть) в полимерных материалах.

Черный фосфор

Строение: Самая термодинамически устойчивая и наименее активная модификация. Его получают из белого фосфора при очень высоком давлении (около $1.2 \text{ ГПа}$) и температуре около $200^\circ C$. Имеет слоистую кристаллическую структуру, напоминающую графит. Атомы фосфора в каждом слое образуют прочную гофрированную сетку, а слои связаны между собой слабыми силами.

Свойства: Внешне похож на графит — черное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь. Является полупроводником. Нерастворим ни в каких растворителях, не ядовит. Химически малоактивен, для воспламенения на воздухе его нужно нагреть до температуры около $400^\circ C$.

Применение: Благодаря своим полупроводниковым свойствам представляет большой интерес для современной электроники. Исследуется как перспективный материал для создания транзисторов нового поколения, фотодетекторов и других электронных компонентов. Монослой черного фосфора известен как фосфорен.

Ответ:

Существуют три основные аллотропные модификации фосфора: белый, красный и черный. Они различаются строением, что определяет их свойства и области применения.

Сравнение:

• По строению: белый фосфор имеет молекулярную решетку ($P_4$), красный — аморфную полимерную, черный — слоистую кристаллическую (наиболее упорядоченную).

• По свойствам: химическая активность и токсичность убывают в ряду белый > красный > черный. Белый фосфор — мягкий, легкоплавкий, очень ядовитый и самовоспламеняющийся диэлектрик. Красный — неядовитый порошок, загорающийся при трении. Черный — неядовитый, химически инертный полупроводник с металлическим блеском.

• По областям применения: белый фосфор — производство фосфорной кислоты, военное дело; красный фосфор — производство спичек, пиротехника; черный фосфор — перспективный материал для электроники.