Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика - Елена Стрельникова Страница 13

Я поставил ногу в потертом башмаке на Надькину голову и некоторое время простоял так, скрестив на груди руки.

– Теперь ты моя раба! – торжественно сказал я.

Надька встала и сбила с колен пыль.

– А теперь ты должен открыть мне тайну, – сказала она. – Открывай сейчас же.

– Пожалуйста, – с ехидной улыбкой ответил я. – Вот эта тайна.

При этом я вынул из кармана кусочек фосфора.

– Что это? – спросила Надька.

– Фосфор, – холодно ответил я.

– Так это был всего лишь фосфор! – воскликнула она, побледнев от негодования.

– А ты что думала? Может быть, ты вообразила, что это на самом деле какая-то тайна Елены Блаватской? Вот дура! И ты поверила?

Мальчики и девочки вокруг нас захохотали. Это было уже слишком.

– Жалкий врунишка, обманщик! – закричала Надька и, как кошка, бросилась на меня.

* * *

История про красный фосфор, или В чем заключалась «тайна Елены Блаватской»?

Очень загадочная история! Известно же, что красный фосфор не светится. Не раз случалось намочить спичечный коробок, и намазка от этого не начинала светиться. А ведь она почти на треть состоит из красного фосфора! Феномен, о котором рассказывает Валентин Катаев, нигде больше не описан. Но если бы свечения не было, не было бы и истории из детства писателя. Другие эпизоды его воспоминаний очень яркие и достоверные, и в случае с красным фосфором трудно заподозрить выдумку. Разве что детское восприятие слегка исказило, преувеличило картину. Но без свечения там определенно не обошлось. В чем же дело?

Вот вероятное объяснение. Вы помните, что Бранд обнаружил в результате своего эксперимента белый фосфор, а с красным человечество познакомилось спустя полтора столетия, когда Шреттер получил его при нагревании белого фосфора. И до сих пор сначала восстановлением фосфоритов в электропечах в промышленности получают белый фосфор, а уже затем из него получают красный. Поэтому красный фосфор дороже белого, а шведские спички были дороже фосфорных. С образцом красного фосфора, полученного промышленным способом, и имел дело Валентин Катаев. Скорее всего, в этом образце содержалось довольно значительное количество примесей белого фосфора. По ГОСТу 1998 г. в красном фосфоре второго сорта может быть не более одной сотой процента примесей белого фосфора (но в 1908 г. ГОСТа еще не было, и примесей в красном фосфоре вполне могло быть гораздо больше). Поэтому, хоть чистый красный фосфор не ядовит, но товарный красный фосфор, не прошедший специальную очистку, все же токсичен из-за этих примесей. При его проглатывании возможно расстройство желудка, а первая помощь та же, что и при отравлении белым фосфором, – промывание желудка слабым раствором медного купороса или марганцовки.

Из-за примесей белого фосфора технический красный фосфор поглощает из воздуха влагу и «расплывается» при хранении, превращаясь в мокрую массу. Это происходит, потому что белый фосфор окисляется кислородом воздуха при обычных условиях, превращаясь в фосфорный ангидрид, или оксид фосфора(V) Р₂О₅, а это вещество чрезвычайно гигроскопично. Оно-то и поглощает влагу из воздуха, превращаясь в фосфорную кислоту. Чтобы получить сухой порошок фосфора из этой вязкой массы, нужно его промыть и высушить.

Но в чем причина такого различия в химической активности белого и красного фосфора? Они состоят из одинаковых атомов. Однако свойства веществ определяются не только тем, какие атомы их образуют, но и способами их соединения друг с другом. У белого и красного фосфора разная структура. Белый фосфор состоит из молекул Р₄. Молекулярное строение белого фосфора подтверждается его физическими свойствами: низкая температура плавления (44 °C), летучесть, растворимость в неполярных растворителях.

Четыре атома в молекуле белого фосфора, соединяясь, образуют правильный тетраэдр. Вершины тетраэдра – атомы фосфора, а ребра показывают, как располагаются химические связи в молекуле. Связи образуются в результате перекрывания электронных облаков атомов. Каждый атом фосфора образует три связи с соседними атомами, причем углы между связями составляют 60° (каждая грань тетраэдра – равносторонний треугольник). В свободном, несвязанном атоме угол между электронными облаками 90°. Для образования связи в молекуле белого фосфора им нужно сблизиться на 30°, преодолев отталкивание одноименных зарядов (химики называют это напряжением валентных углов). Поэтому связи в молекуле белого фосфора очень непрочные и легко разрушаются в химических реакциях, то есть белый фосфор химически чрезвычайно активен, с кислородом реагирует при обычных условиях, способен восстанавливать медь и серебро из растворов их солей. Такое объяснение химической активности белого фосфора, хоть и основанное на простой модели, все же позволяет понять различие в свойствах аллотропных модификаций фосфора.

Красный фосфор имеет полимерную структуру, поэтому нельзя говорить об отдельных молекулах красного фосфора. И физические свойства этого вещества свидетельствуют о немолекулярном строении. Он не плавится (при нагревании рвутся химические связи, образуются пары́, состоящие уже из молекул Р₂, а при конденсации они объединяются в молекулы белого фосфора Р₄). Красный фосфор, в отличие от веществ молекулярного строения, не растворяется ни в каких растворителях. Углы связей между атомами фосфора в красном фосфоре составляют около 100°, напряжение валентных углов отсутствует, поэтому связи гораздо прочнее и вещество вступает в химические реакции хуже белого фосфора.