Чёрный фосфор
Чёрный фо́сфор — аллотропная модификация элементарного фосфора, самая стабильная термодинамически и наименее активная химически. Впервые чёрный фосфор был получен в 1914 году американским физиком Бриджменом из белого фосфора в виде чёрных блестящих кристаллов, имеющих высокую плотность (2690 кг/м³). Для проведения синтеза чёрного фосфора Бриджмен применил давление около 20 тысяч атмосфер и температуру около 200 °С. Начало быстрого перехода лежит в области 13 000 атмосфер и температуре около 230 °С.
| 15 | Фосфор
|
| 3s23p3 | |
Чёрный фосфор представляет собой тёмное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, совершенно нерастворимое в воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор удаётся, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400 °С. Чёрный фосфор проводит электрический ток и имеет свойства полупроводника.
Чёрный фосфор в определениях и коротких цитатах
править...превратил белый фосфор в чёрный при комнатной температуре и 35 000 кн/см2. Очень вероятно, что этот чёрный фосфор может содержать заметную долю аморфного чёрного фосфора...[1] | |
| — Перси Бриджмен, из примечаний к книге «Природа термодинамики»,[2] 1941 |
Они наблюдали частично обратное превращение в жёлтый фосфор после пребывания пробы чёрного фосфора в течение шести месяцев в запаянной стеклянной трубке...[1] | |
| — Перси Бриджмен, из примечаний к книге «Природа термодинамики», 1941 |
По виду он <чёрный фосфор> похож на графит, жирен на ощупь и тяжелее других видоизменений...[3] | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
| — Анатолий Жигалов, «в поисках почвы», 1966 |
Из обыкновенного льда он <профессор Перси Уильям Бриджмен> получил странное тело, тонущее в воде, а из мягкого, как воск, белого фосфора ― диковинный чёрный металл.[5] | |
| — Валентин Рич, «Наша алмазная фирма», 1967 |
Менее известны другие, ещё более высокомолекулярные модификации фосфора ― фиолетовый, коричневый и чёрный, отличающиеся одна от другой молекулярным весом и степенью упорядоченности макромолекул.[6] | |
| — Геннадий Диогенов, «Фосфор», 1968 |
Самые известные модификации фосфора ― белая и красная, обе они используются в промышленности. Прочие разновидности элемента №15 ― фиолетовый, коричневый, чёрный фосфор ― можно встретить только в лабораториях.[7] | |
| — Борис Горзев, «Что вы знаете и чего не знаете о фосфоре и его соединениях», 1968 |
| — Александр Китайгородский, Лев Ландау, «Физика для всех. Молекулы», 1978 |
| — Олег Петров, «пойдём же мао цин посмотрим на лошадей...», до 2015 |
Чёрный фосфор в научной и научно-популярной литературе
правитьПри давлении свыше 20 тысяч атм. образуется чёрный продукт, нерастворимый в CS2. Он проводит электрический ток и имеет практически ту же плотность, что и мой чёрный кристаллический фосфор. Они наблюдали частично обратное превращение в жёлтый фосфор после пребывания пробы чёрного фосфора в течение шести месяцев в запаянной стеклянной трубке; происхождение образца чёрного фосфора не было указано.[1] | |
| — Перси Бриджмен, из примечаний к книге «Природа термодинамики», 1941 |
В 1934 г. я проделал первые измерения в новом значительно более широком интервале давлений. В аппаратуре с двумя поршнями уже применённой Тамманом, я обнаружил ожидаемый переход висмута при <давлении> 25 000 кг/см2 и превратил белый фосфор в чёрный при комнатной температуре и 35 000 кн/см2. Очень вероятно, что этот чёрный фосор может содержать заметную долю аморфного чёрного фосфора...[1] | |
| — Перси Бриджмен, из примечаний к книге «Природа термодинамики», 1941 |
Черный фосфор образуется из белого при нагревании его до 200—220 °С под очень высоким давлением. По виду он похож на графит, жирен на ощупь и тяжелее других видоизменений; его плотность равна 2,7 г/см3. Черный фосфор — полупроводник.[3] | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
В 1847 году немецкий химик Шреттер, нагревая белый фосфор без доступа воздуха, получил новую разновидность (аллотропную модификацию) элемента №15 ― красный фосфор, а уже в XX веке, в 1934 году, американский физик П. Бриджмен, изучая влияние высоких давлений на разные вещества, выделил чёрный фосфор похожий на графит. Таковы основные вехи в истории элемента №15.[6] | |
| — Геннадий Диогенов, «Фосфор», 1968 |
При нагревании без доступа воздуха выше 250°C белый фосфор превращается в красный. Это уже полимер, но не очень упорядоченной структуры. Реакционная способность у красного фосфора значительно меньше, чем у белого. Он не светится в темноте, не растворяется в сероуглероде, не ядовит. Плотность его намного больше, структура мелкокристаллическая. Всегда содержит небольшие количества белого фосфора, вследствие чего может оказаться ядовитым. Менее известны другие, еще более высокомолекулярные модификации фосфора ― фиолетовый, коричневый и чёрный, отличающиеся одна от другой молекулярным весом и степенью упорядоченности макромолекул.[6] | |
| — Геннадий Диогенов, «Фосфор», 1968 |
Самые известные модификации фосфора ― белая и красная, обе они используются в промышленности. Прочие разновидности элемента №15 ― фиолетовый, коричневый, чёрный фосфор ― можно встретить только в лабораториях. Но фиолетовый фосфор стал известен людям намного раньше, чем красный. Русский учёный А. А. Мусин-Пушкин впервые получил его ещё в 1797 году. В некоторых книгах можно встретить утверждение, что красный и фиолетовый фосфор ― одно и то же. Но эти разновидности отличаются не только цветом. Кристаллы фиолетового фосфора крупнее. Красный фосфор получается при нагревании белого в замкнутом объёме уже при 250°C, а фиолетовый ― только при 500°C.[7] | |
| — Борис Горзев, «Что вы знаете и чего не знаете о фосфоре и его соединениях», 1968 |
В зависимости от вида диаграммы состояния, меняя давление или температуру, достигают тех или иных превращений. Многие превращения кристалла в кристалл наблюдаются при изменении одного лишь давления. Таким способом был получен чёрный фосфор. Превратить графит в алмаз удалось, лишь используя одновременно и высокую температуру, и большое давление.[8] | |
| — Александр Китайгородский, Лев Ландау, «Физика для всех. Молекулы», 1978 |
Чёрный фосфор в публицистике и документальной прозе
править
Сорок восемь лет назад профессор Перси Уильям Бриджмен начал изучать поведение различных веществ в условиях всестороннего сжатия. Прежде всего ему пришлось заняться конструированием аппаратуры для создания (и устойчивого сохранения!) этих условий. Он начал с простейших, напоминающих обычный велосипедный или автомобильный насос устройств, которые повышали давление всего в десятки раз. А кончил мощными устройствами, способными держать давление в сотни тысяч атмосфер. Бриджмен изучил влияние высоких давлений на свойства десятков химических элементов, неорганических и органических веществ. Из обыкновенного льда он получил странное тело, тонущее в воде, а из мягкого, как воск, белого фосфора ― диковинный чёрный металл.[5] | |
| — Валентин Рич, «Наша алмазная фирма», 1967 |
Чёрный фосфор в стихах
править| — Анатолий Жигалов, «в поисках почвы», 1966 |
| — Олег Петров, «пойдём же мао цин посмотрим на лошадей...», до 2015 |
Источники
править- ↑ 1 2 3 4 Успехи физических наук, том 31-32. — М.: издательство Академии наук СССР, 1947 г.
- ↑ Источник высказывания атрибутирован с высокой степенью вероятности, однако не наверняка. Любая помощь в атрибуции приветствуется.
- ↑ 1 2 Н. Л. Глинка. Общая химия: Учебное пособие для вузов (под. ред. В.А.Рабиновича, издание 16-е, исправленное и дополненное). ― Л.: Химия, 1973 г. ― 720 стр.
- ↑ 1 2 Наталья Абалакова, Анатолий Жигалов, Тотарт. Двоеточие: издание Иерусалимского литературного клуба. Том 9. — Иерусалим: MAIER, 2012 г.
- ↑ 1 2 В. Рич. Наша алмазная фирма. — М.: «Химия и жизнь», № 11, 1967 г.
- ↑ 1 2 3 Г. Диогенов. «Фосфор». — М.: «Химия и жизнь», № 2, 1968 г.
- ↑ 1 2 Борис Горзев. Что вы знаете и чего не знаете о фосфоре и его соединениях. — М.: «Химия и жизнь», № 2, 1968 год
- ↑ 1 2 А. И. Китайгородский, Л. Д. Ландау. Физика для всех. — М.: Наука, 1984 г.
- ↑ 1 2 Олег Петров, Среди земли. 100 избранных стихотворений. — М.: Литрес, 2015 г.
