Меню Рубрики

Почему светится фосфор в темноте

В 1669 году алхимик Хенниг Бранд из Гамбурга открыл светящееся вещество — фосфор. Бранд проводил свои эксперименты с человеческой мочой, он предполагал, что в ней содержатся золотые частички из-за ее желтого цвета. Он ждал, пока моча отстоится в бочках, затем выпаривал ее, подвергал жидкость дистилляции. После, соединив эту субстанцию с песком и углем без воздуха, он получал некую белую пыль, которая имела свойство светиться в темноте. Он начал продавать фосфор людям, а потом и вовсе продал секретную формулу фосфора химику Крафту.

Рассмотрев химические свойства фосфора, можно понять, почему же он светится при отсутствии света. Различают три вида фосфора:
— белый,
— черный,
— красный.

Бесцветным и очень ядовитым является белый фосфор, он не растворяется в воде, но может раствориться в сероуглероде. Если белый фосфор долго нагревать на слабом огне, он переходит в следующий вид – красный, который не ядовит, а на вид представляет собой порошок красно-бурого оттенка.

Фосфор черный отличается от предыдущих двух видов и фактурой, и цветом, и свойствами. Он больше похож на графит и имеет жирную текстуру. Получается этот вид из белого фосфора только под огромным давлением при температуре примерно 200 градусов.

Фосфор является аналогом азота, но по сравнению с атомом последнего, атом фосфора имеет меньшую энергию ионизации.

Достаточно мало времени требуется белому фосфору, чтобы вступить в реакцию с кислородом и окислиться. Он опасен из-за способности самовоспламеняться на воздухе, именно поэтому его следует хранить в воде. Именно из-за реакции окисления выделяется некоторое количество энергии, проще говоря, фосфор начинает светиться. Физики в данном случае говорят о переходе химической энергии в световую.

В природе фосфор встречается только в форме соединений, самым главным таким соединением является фосфат кальция – в природе минерал апатит. Разновидности апатита составляют осадочные горные породы, так называемые фосфориты.

Фосфор является веществом, необходимым в жизнедеятельности растений, поэтому его должно достаточно много содержаться в почве. Самыми богатыми залежами фосфоритов обладают Сибирь, Казахстан, Эстония, Белоруссия, также они имеются и на территории США, Северной Африки и Сирии.

Белый фосфор активно используют военные. Однако его поражающая сила так велика и опасна, а человеческие страдания так велики, что ряд стран приняли решение об ограничении применения этого вещества.

источник

Предметы и вещества, которые умеют сами по себе светиться в темноте, всегда удивляют и притягивают внимание. Ведь это так удивительно, что им не требуется никакого внешнего источника питания, чтобы быть видимыми в кромешной тьме. Помните, как глядя в детстве на фосфорные часы, каждый мечтал получить такие же в подарок? Не обязательно фосфорные, конечно, можно и с другим веществом – главное, чтобы светились. Даже не обязательно, чтобы это были часы – главное чтобы эта вещь светилась сама по себе каждую ночь. Теперь нам будет легче разобраться, какие светящиеся вещества и предметы стоит уносить к себе в дом, а от каких лучше держаться подальше: ведь мы подготовили целый список веществ и предметов, которые светятся в темноте. Одни из них издают флуоресцентное свечение сами по себе, другие – под воздействием черных ламп.

Это интересно: черные лампы – это вовсе не лампы, покрашенные в черный цвет, а лампа, работающая в длинноволновой часть ультрафиолетового диапазона. Наши глаза плохо воспринимают электромагнитные волны данного диапазона, поэтому свет черной лампы для нас почти невидим.

Радий. Это радиоактивный элемент, который по мере распада излучает бледно-синее свечение. Радий использовался для создания светящихся красок, которые, как правило, бывают зеленого цвета. Первооткрывателем радия считается Мария Кюри. Изначально радий считался полезным элементом, и активно использовался в промышленном производстве: добавлялся в краски и продукты питания. Остается лишь посочувствовать постоянным потребителям этих товаров: радий обладает огромной токсичностью и имеет свойства накапливаться в организме, разрушая костную ткань.

Плутоний. Не все радиоактивные элементы светятся сами по себе. Плутоний, например, издает свечение, только когда взаимодействует с кислородом в воздухе. Он дает темно-красный свет, похожий на горящий уголек. Основное свое применение плутоний нашел в ядерном оружии и в качестве топлива на АЭС. Кстати, за все время испытаний ядерных бомб в атмосферу попало около 5 тонн плутония, который постепенно рассеялся по всему миру.

Фосфор. Всем известный фосфор, как и плутоний, реагирует с кислородом и только после этого дает свечение жутко-зеленого света. Хотя фосфор светится, он не является радиоактивным.

Радон. Накачав этот газ в комнату, вы его даже не увидите. Но стоит только включить кондиционер на минимальную температуру и немного подождать, как воздух вокруг начнет светиться. Сначала он станет желтым, а при еще большем охлаждении – оранжево-красным. Но наблюдать эту красоту всё-таки лучше на расстоянии – радон является радиоактивным газом, который, попадая в организм человека, способствует развитию рака легких.

Актиний. Актиний – чрезвычайно редкий элемент. По подсчетам специалистом, всего в коре нашей планеты находится около 2600 тонн актиния. Если всё-таки умудриться собрать достаточное количество актиния, то можно невооруженным глазом увидеть, что в темноте он издает нежно-голубое свечение.

Тритий. Этот радиоактивный элемент является изотопом водорода. Тритий можно встретить в часах с подсветкой, оружейных прицелах, а так же в качестве генератора энергии для автономных датчиков. Некоторые фирмы даже выпускают тритиевые брелки, которые светятся в темноте. Но здесь есть маленькая хитрость – сам тритий не светится, а испускает электроны, которые попадают на специальное вещество, атомы которого при возбуждении начинают светиться. Такое вещество называется люминофором. По такому принципу работает, например, брелок на картинке ниже.

Читайте также:  Как записать самозагрузочный диск через ultraiso

Тритиевый брелок | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glowring2.jpg

Но как же быть с радиоактивностью? Неужели тритиевые брелки покупают только самоубийцы? Вовсе нет – энергия выделяемых тритием электронов настолько мала, что без проблем задерживается защитным стеклом и знакомым нам люминофором.

Предметы и существа.

Светиться могут не только редко встречающиеся и недоступные обычному человеку химические элементы, но и вполне обыденные вещи и существа.

Грибы. На сегодняшний день науке известно около 70 видов светящихся в темноте грибов, но, наверняка, в природе существует ещё немало неоткрытых видов. Некоторые из них светятся едва заметно, другие же заметны с нескольких десятков метров. Происходит это благодаря биолюминесценции – способности живых организмов светиться при помощи протекающих внутри химических реакций.

Старые пни. Не случайно старые пни в данном списке идут сразу же после грибов, потому что в их свечении виноваты именно грибы. Трухлявые пни и гнилушки являются отличным домом для многих видов грибов, среди которых нет-нет, да и попадутся светящиеся грибы. Через некоторое время они оккупируют весь пень, создавая в темноте совершенно невероятную иллюзию.

Светляки. С обычным ничем не примечательным в дневное время суток жучком с наступлением ночи происходят удивительные перемены – кончик его тела вдруг начинает испускать зеленый свет, который образуется благодаря окислению вещества люциферина.

Разве можно себе представить, что ночью этот жучок светится необычным зеленым светом?

Медузы. Казалось бы, что общего между светляками и медузами? Первые живут на поверхности в травке, а вторые обитают в океанах на глубине нескольких километров под чудовищным давлением. Оказывается, и те, и другие умеют светиться в темноте благодаря всё тому же веществу – люциферину.

Это интересно: способностью к свечению обладают многие морские обитатели. Например, планктон, который собирается в огромные светящиеся стаи. По ночам такие светящиеся облака видны даже из космоса!

Белая бумага. Если вы совсем отчаялись найти хоть что-нибудь светящееся, можете открыть письменный стол и взять оттуда простой лист белый бумаги. Не пытайтесь рассмотреть его в темноте – ничего не увидите. Но в этом случае нам на помощь придет черная лампа. В состав белого листка входят отбеливающие агенты, которые при воздействии ультрафиолетом начинают светиться ярко-синим цветом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

источник

Сера S — твёрдое, хрупкое, жёлтое кристаллическое вещество с температурой плавления 119,3°С. Но не путайте эту серу с серой на спичках. На головках спичек в основном находятся сложные вещества, одним из которых — хлорат калия (KClO3), которое способно самовоспламеняться при трении или температуре. Сера — простое вещество и здесь присутствует в качестве одного из компонентов, составляющих спичечную головку.

Существует две модификации серы: хрупкая сера и пластическая сера. При 113 °С кристаллическая сера плавится, превращаясь в жёлтую водянистую жидкость. Расплавленная сера при температуре 187°С становится очень вязкой и быстро темнеет. При этом меняется её структурное состояние. А если нагреть серу до 445 °С, она закипает. Выливая кипящую серу тонкой струйкой в холодную воду, можно получить пластическую серу — резиноподобную модификацию, состоящую из полимерных цепочек. В этом состоянии сера способна деформироваться, растягиваться, при этом не разрушаясь. Но стоит ей полежать несколько дней на воздухе, как она превращается опять в хрупкий материал.

Сера диэлектрик. Она может служить теплоизолятором.

Сера легко окисляет почти все металлы, кроме золота Au, платины Pt и рутения Ru. Сера окисляет даже при комнатной температуре щелочные (натрий Na, калий K, литий Li, кальций Ca) и щелочноземельные металлы (алюминий Al, магний Mg). На воздухе кристаллическая сера горит синим пламенем с образованием диоксида серы SO2(газ с неприятным удушливым запахом). При сжегании серы в водороде образуется ядовитый газ — сероводород

Многие продукты, портясь, выделяют специфический запах сероводорода. Сера используется в промышленности для получения серной кислоты. Окисляя диоксид серы SO2 в среде обогащённой кислородом, получают триоксид серы SO3 – вязкая прозрачная жидкость.

Серный ангидрид или триоксид серы SO3 при комнатной температуре представляет собой бесцветную легко летучую жидкость (t кип=45 °С), которая со временем переходит в асбестовидную модификацию, состоящую из блестящих шелковистых кристаллов. Волокна серного ангидрида устойчивы лишь в запаянном сосуде. Поглощая влагу воздуха, они превращаются в густую бесцветную жидкость — олеум (от лат. oleum — «масло»). Хотя формально олеум можно рассматривать как раствор SO3 в H2SO4.

Сернистый газ проявляет сильное отбеливающее действие: если, например, красную розу опустить в ёмкость с сернистым газом SO2, то она потеряет свой цвет.

Это вещество может существовать в двух видах: красный фосфор и белый фосфор (белый фосфор ещё называют жёлтым фосфором).

Белый фосфор (или жёлтый фосфор)- ядовитое, очень реакционноспособное мягкое воскообразное вещество бледно-жёлтого цвета, растворимое в сероуглероде и бензоле. На воздухе белый фосфор воспламеняется при 34 °С и горит ярким белым пламенем с образование оксида фосфора. Белый фосфор плавится при температуре 44,1°С., светится в темноте. При попадании на кожу может вызвать сильный ожёг.

Белый фосфор очень ядовит: смертельная доза около 0,1 г (примерно такая же и у цианистого калия — 0,12 г). Из-за опасности самовоспламенения на воздухе белый фосфор хранят под слоем воды. Красный фосфор и чёрный фосфор менее ядовиты, так как нелетучи и практически нерастворимы в воде. Белый фосфор уже при комнатной температуре, а остальные модификации фосфора — при нагревании вступают в реакцию со многими простыми веществами: галогенами (фтор, хлор, бром, йод, астат) кислородом, серой, некоторыми металлами. Если нагреть белый фосфор до 300 0 C без доступа воздуха, то он постепенно переходит в красный фосфор. Красный фосфор – твёрдое вещество, не ядовитое, в темноте не светится и не самовоспламеняется.

Читайте также:  Горчица посадка и уход в открытом грунте

Название красный фосфор относится сразу к нескольким модификациям, различающимся по плотности и окраске: она колеблется от оранжевой до тёмно-красной и даже фиолетовой. Все разновидности красного фосфора нерастворимы в органических растворителях, по сравнению с белым фосфором они менее реакционноспособны (воспламеняются красный фосфор на воздухе при t>200 °С)

Вода не растворяет фосфор. Его обычно растворяют в этиловом спирте.

Под давлением в сотни атмосфер получается чёрный фосфор, по свойствам похожий на металл (он проводит электричество и блестит). Чёрный фосфор имеет сходную с металлами кристаллическую решетку.

Если говорят, что фосфор светится, значит имеют в виду только белый фосфор! В его молекуле (вершины пирамиды с основанием — треугольник), у каждой вершины есть по паре электронов, которые расположены снаружи от поверхности воображаемой пирамиды. Атомы фосфора «открыты» и легко доступны любым атомам других элементов — окислителей (например кислорода из воздуха). Доступные электронные пары фосфора служат «приманкой» для любых других атомов, которые готовы присоединить чужой электрон (обладающие высокой электроотрицательностью). Белый фосфор светится не просто так, — он окисляется — сначала атомы кислорода располагаются между атомами фосфора. Это происходит до тех пор, пока все свободные электронные пары не присоединятся к кислороду. После этого белый фосфор перестаёт светиться и превращается в оксид фосфора P2O5.

Оксид фосфора — относительно устойчивое вещество, но при этом активно реагирует с водой, образуя метафосфорную кислоту HPO3 и ортофосфорную кислоту H3PO4

При растворении в воде оксида фосфора P2O5 образуется ортофосфорная кислота H3PO4. Эта кислота – одна из слабых кислот, поэтому с большинством металлов не реагирует, а только удаляет на их поверхности оксидную плёнку. Её часто используют при ремонте электрооборудования, пайки электронных плат и т.д. Она является хорошим средством для удаления ржавчины.

Фосфор образует две кислоты: одну – ортофосфорную кислоту, вторую – метафосфорную (НPO3). Но вторая кислота – соединение не стойкое и быстро окисляется, образуя ортофосфорную кислоту.

источник

Некоторые чудеса, связанные с фосфором и свинцом
На основе материалов сайта PI канал

В темной комнате или ночью на улице попробуйте сделать такой простой опыт. Не очень сильно, так, чтобы не загорелась спичка, чиркните ею по спичечной коробке. Вы заметите, что некоторое время на терке будет виден светящийся путь от спички. Это светится белый фосфор. Но каждый, кто помнит уроки химии средней школы, может сказать: «Позвольте, в производстве спичек применяется красный, а не белый фосфор». Правильно! В терке спичечной коробки белого фосфора нет, есть красный, который в результате реакции, происходящей между красным фосфором, находящимся на поверхности спичечной коробки, и бертолетовой солью, заключенной в спичечной головке, в момент трения нагревается и в небольшом количестве переходит в белый.

Фосфор может существовать в нескольких формах, или, как говорят, в нескольких модификациях.

Белый фосфор — твердое кристаллическое вещество, причем в химически чистом виде кристаллы белого фосфора совершенно бесцветны, прозрачны и очень хорошо преломляют свет. На свету они быстро желтеют и утрачивают прозрачность. Поэтому в обычных условиях фосфор внешне очень похож на воск, но тяжелее его (плотность белого фосфора 1,84). На холоду фосфор хрупок, но при комнатной температуре сравнительно мягок и легко режется ножом. При 44° С белый фосфор плавится, а при 280,5° С кипит. Белый фосфор, окисляясь кислородом воздуха, светится в темноте и легко воспламеняется при слабом нагревании, например от трения.

Температура воспламенения совершенно сухого и чистого фосфора близка к температуре человеческого тела. Поэтому его хранят только под водой. В первую мировую войну белый фосфор использовался в качестве зажигательного материала в артиллерийских снарядах, авиационных бомбах, гранатах, пулях.

Красный фосфор, в противоположность белому, или желтому, как его иногда называют, не ядовит, на воздухе не окисляется, в темноте не светится, в сероуглероде не растворяется и загорается только при 260°С. Красный фосфор получается из белого путем длительного нагревания без доступа воздуха при 250-300°С.

В поисках эликсира молодости и попытках получения золота алхимик XVII столетия Геннинг Бранд из Гамбурга пытался изготовить «философский камень» из мочи. Для этой цели он выпарил большое количество ее и полученный после упаривания сиропообразный остаток подверг сильному прокаливанию в смеси с песком и древесным углем без доступа воздуха.

В результате Бранд получил вещество, обладающее необыкновенными свойствами: оно светилось в темноте; брошенное в кипящую воду, выделяло пары, загоравшиеся на воздухе с выделением густого белого дыма, растворявшегося в воде с образованием кислоты.

Интерес к новому вещества был огромный, и Бранд надеялся извлечь из своего открытия изрядную прибыль: недаром он был в прошлом гамбургским купцом. Сохраняя способ изготовления в строжайшей тайне, Бранд показывал новое вещество за деньги, а желающим продавал его небольшими порциями только за чистое золото. Спустя некоторое время Бранд продал также и секрет изготовления фосфора дрезденскому химику Крафту, который, подобно Бранду, стал ездить по дворцам влиятельных особ, показывая фосфор за деньги, наживая огромное состояние. В частности, на опыты Крафта при дворе герцога Иоганна Фридриха в Ганновере обратил внимание известный немецкий философ и математик Лейбниц, служивший тогда при дворе герцога в должности библиотекаря. Согласно свидетельству Лейбница, немецкий химик, профессор Виттенбергского университета Иоганн Кункель узнал через Крафта рецепт изготовления фосфора и после ряда неудач, видоизменив способ Бранда, сумел получить фосфор, заявив претензию на самостоятельность открытия. Каспар Кирхмейер, тоже профессор Виттенбергского университета, взяв у Кункеля сведения о новом способе получения фосфора, опубликовал статью под длинным и интригующим названием: «Постоянный ночной светильник, иногда сверкающий, который долго искали, ныне найденный». В этой статье впервые сообщались некоторые свойства и особенности фосфора.

Читайте также:  Как крепить анкерный болт в кирпичную стену

Независимо от Бранда, Кункеля и Кирхмейера в Англии в 1680 г. фосфор был получен Бойлем. Бойль посвятил в открытие своего ассистента Гауквица, который, как и его предшественники, старался из этого извлечь для себя выгоду. Однако это в полной мере удалось осуществить Гауквицу только после смерти Бойля. Развернув производство фосфора в коммерческом масштабе, Гауквиц нажил огромное состояние на продаже фосфора отдельным ученым и научным учреждениям Европы. В 1743 г. химик А. Mapграф нашел более совершенный способ получения фосфора и опубликовал свои данные для всеобщего сведения. Открывшаяся возможность каждому желающему приготовить «собственный» фосфор свела на нет «фосфорную спекуляцию».

Чудеса со свечением и воспламенением

После открытия фосфора его способность светиться в темноте была вновь использована, но для других целей. На этот раз фосфором стали промышлять представители религиозных культов. Рецепты использования фосфора были самые разнообразные. Например, в расплавленный, но уже загустевший воск или парафин добавляли небольшое количество белого фосфора. Из полученной смеси формовали карандаши, которыми делали надписи на стенах храмов и иконах. Ночью были видны «таинственные надписи». Фосфор, медленно окисляясь, светился, а парафин, защищая его от быстрого окисления, увеличивал продолжительность явления. Растворяли белый фосфор в бензоле или сероуглероде. Полученным раствором смачивали фитили свечей или лампад. После испарения растворителя белый фосфор загорался, а от него воспламенялся фитиль. Так фабриковалось «чудо», именуемое «самовоспламенением свечей».

Блуждающие огни на болотах и кладбищах

Одним из интересных соединений фосфора является газообразный фосфористый водород, особенность которого состоит в том, что он легко воспламеняется на воздухе. Его поджигает самовоспламеняющийся жидкий фосфористый водород, который образуется обычно вместе с газообразным. Это свойство фосфористого водорода объясняет появление болотных, блуждающих или могильных огней. Огни на болотах и свежих могилах действительно бывают. Это не фантазия и не выдумка. В теплые темные ночи на свежих могилах иногда наблюдаются бледно-голубоватые, слабо мерцающие огоньки. Это «горит» фосфористый водород. Образуется фосфористый водород при гниении отмерших растительных и животных организмов. Фосфорные соединения, входящие в состав трупов животных и человека, под действием грунтовых вод разлагаются с образованием фосфористого водорода. При рыхлой насыпи над могилой или небольшом слое воды в болоте газ, выйдя на поверхность, воспламеняется от паров жидкого фосфористого водорода. Таким образом, огни на могилах и болотах — не «чудо», не следы таинственных духов, не привидения, не признак святости или греховности умершего, а результат химической реакции. Исследованием блуждающих огней занимались многие ученые. Их наблюдал известный немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель. Их изучали киевский профессор Кнорре, австрийский исследователь Лист и др. И не случайно мы задержали внимание читателя на блуждающих огнях. Слишком много легенд, предрассудков, грубого суеверия связывалось в прошлом, а кое-где и в настоящем, с появлением огней над болотами и на кладбищах.

Старые картины и иконы, написанные красками на основе свинцовых белил, со временем темнеют. Однако, если такое изображение протереть слабым раствором перекиси водорода, которая известна с 1818 г., то образовавшийся под воздействием сероводорода черный сульфид свинца перейдет в бeлoe соединенне — сульфат свинца. Картина просветлет, обновится. Используя это явление, церковники неоднократно «чудесным образом» «обновляли» иконы, дурача верующих.

Для обновления сначала использовали концентрированный раствор уксуса, а в конце XIX — начале XX в. пользовались для этой цели уксусной эссенцией, прекрасно смывавшей черневший от времени слой олифы, которой всегда покрывалась живопись икон. Как видно, никакого чуда в таком «обновлении» нет.

источник

Это вещество может существовать в двух видах: красный фосфор и белый фосфор (белый фосфор ещё называют жёлтым фосфором) .
Белый фосфор (или жёлтый фосфор) — ядовитое, очень реакционноспособное мягкое воскообразное вещество бледно-жёлтого цвета, растворимое в сероуглероде и бензоле. На воздухе белый фосфор воспламеняется при 34 °С и горит ярким белым пламенем с образование оксида фосфора. Белый фосфор плавится при температуре 44,1°С. , светится в темноте. При попадании на кожу может вызвать сильный ожёг.
Белый фосфор очень ядовит: смертельная доза около 0,1 г (примерно такая же и у цианистого калия — 0,12 г) . Из-за опасности самовоспламенения на воздухе белый фосфор хранят под слоем воды. Красный фосфор и чёрный фосфор менее ядовиты, так как нелетучи и практически нерастворимы в воде. Белый фосфор уже при комнатной температуре, а остальные модификации фосфора — при нагревании вступают в реакцию со многими простыми веществами: галогенами (фтор, хлор, бром, йод, астат) кислородом, серой, некоторыми металлами.
Если нагреть белый фосфор до 300 0 C без доступа воздуха, то он постепенно переходит в красный фосфор.

Красный фосфор – твёрдое вещество, не ядовитое, в темноте не светится и не самовоспламеняется. Название красный фосфор относится сразу к нескольким модификациям, различающимся по плотности и окраске: она колеблется от оранжевой до тёмно-красной и даже фиолетовой. Все разновидности красного фосфора нерастворимы в органических растворителях, по сравнению с белым фосфором они менее реакционноспособны (воспламеняются красный фосфор на воздухе при t>200 °С) Вода не растворяет фосфор. Его обычно растворяют в этиловом спирте.
Под давлением в сотни атмосфер получается чёрный фосфор, по свойствам похожий на металл (он проводит электричество и блестит) . Чёрный фосфор имеет сходную с металлами кристаллическую решетку.

источник