Номер 4, страница 49, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Каковы важнейшие аллотропные модификации фосфора? В чем их отличие друг от друга?

4. Аллотропия — это способность химического элемента существовать в виде двух или более простых веществ, называемых аллотропными модификациями, которые различаются по строению и свойствам. Фосфор (P) образует несколько аллотропных модификаций, важнейшими из которых являются белый, красный и чёрный фосфор. Их различия обусловлены разным строением кристаллической решётки.

Белый фосфор

Строение: Имеет молекулярную кристаллическую решётку. В узлах решётки находятся отдельные молекулы состава $P_4$, имеющие форму тетраэдра.

Свойства: Мягкое, воскообразное вещество белого цвета (из-за примесей может иметь желтоватый оттенок) с характерным чесночным запахом. Крайне ядовит. Нерастворим в воде, но растворим в сероуглероде ($CS_2$) и некоторых других органических растворителях. Химически очень активен. На воздухе медленно окисляется, что сопровождается свечением в темноте (хемолюминесценция). Легко воспламеняется, температура самовоспламенения на воздухе около $34-40 o C$. Из-за высокой реакционной способности его хранят под слоем воды.

Красный фосфор

Строение: Является полимером. Его структура образуется при разрыве одной из связей в тетраэдрах $P_4$ и их последующем объединении в длинные цепи. В отличие от белого фосфора, имеет атомную, а не молекулярную, кристаллическую решетку.

Свойства: Порошок от тёмно-красного до фиолетового цвета. Не ядовит. Нерастворим ни в воде, ни в сероуглероде. Химически значительно менее активен, чем белый фосфор. Не светится в темноте. Воспламеняется только при нагревании до температуры свыше $250 o C$ или при сильном трении. Получают его длительным нагреванием белого фосфора без доступа воздуха.

Чёрный фосфор

Строение: Наиболее стабильная и наименее активная модификация фосфора. Имеет слоистую атомную кристаллическую решётку, по строению и свойствам напоминающую графит. Каждый атом фосфора в слое связан с тремя другими атомами.

Свойства: Чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь. Не ядовит. По внешнему виду похож на графит, является полупроводником. Химически инертен, с трудом вступает в реакции. Для воспламенения на воздухе требует нагрева до $400 o C$. Получают его из белого фосфора при нагревании под очень высоким давлением (около $1.2$ ГПа).

Основные отличия аллотропных модификаций фосфора:

1. Строение кристаллической решётки: Белый фосфор имеет молекулярную решётку ($P_4$), красный — полимерную атомную, а чёрный — слоистую атомную решётку.

2. Химическая активность: Уменьшается в ряду: белый > красный > чёрный. Белый фосфор — самый активный, а чёрный — самый инертный.

3. Токсичность: Белый фосфор очень ядовит, в то время как красный и чёрный фосфор нетоксичны.

4. Физические свойства: Различаются по цвету (белый/жёлтый, красный, чёрный), твёрдости, растворимости (белый растворим в $CS_2$, остальные нет) и электропроводности (чёрный — полупроводник, остальные — диэлектрики).

5. Свечение в темноте (хемолюминесценция): Этим свойством обладает только белый фосфор.

6. Условия воспламенения: Белый фосфор самовоспламеняется при комнатной температуре, красный и чёрный требуют значительного нагрева.

Ответ:

Важнейшими аллотропными модификациями фосфора являются белый, красный и чёрный фосфор. Их отличие друг от друга заключается в строении, что обуславливает значительные различия в их физических и химических свойствах:

• Белый фосфор состоит из молекул $P_4$, он очень ядовит, химически активен, светится в темноте и легко воспламеняется.

• Красный фосфор является полимером, он менее активен, не ядовит и воспламеняется только при нагревании или трении.

• Чёрный фосфор имеет слоистую структуру, подобную графиту, является наиболее стабильной и наименее активной модификацией, не ядовит, обладает полупроводниковыми свойствами.