Phosphor trắng

Phosphor trắng
Danh pháp IUPAC	Phosphor trắng Tetraphosphorus
Tên hệ thống	1,2,3,4-Tetraphosphatricyclo[1.1.0.0^2,4]butane
Tên khác	Phosphor phân tử Phosphor vàng
Nhận dạng
Số CAS	12185-10-3
PubChem	123286
ChEBI	35895
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ P12P3P1P23
InChI	đầy đủ 1S/P4/c1-2-3(1)4(1)2
Tham chiếu Gmelin	1856
Thuộc tính
Khối lượng riêng	1.82 g/cm^3
Điểm nóng chảy	44,1 °C; 317,3 K; 111,4 °F
Điểm sôi	280 °C; 553 K; 536 °F
Các nguy hiểm
NFPA 704	4 4 0
Ký hiệu GHS
Báo hiệu GHS	Nguy hiểm [1]
Chỉ dẫn nguy hiểm GHS	H250, H300+H330, H314, H400
Chỉ dẫn phòng ngừa GHS	P210, P222, P260, P264, P270, P271, P273, P280, P284, P301+P310+P330, P301+P330+P331, P303+P361+P353, P304+P340+P310, P305+P351+P338+P310, P335+P334, P363, P370+P378, P391, P403+P233, P405, P422, P501
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Phosphor trắng, hay phosphor vàng, hoặc đơn giản là tetraphosphorus (P₄) là một dạng thù hình của Phosphorus. Nó là một chất rắn dạng sáp trong mờ, nhanh chóng trở màu vàng khi tiếp xúc với ánh sáng (do quá trình chuyển đổi quang hóa thành Phosphor đỏ).^[2] Vì lý do này, nó được gọi là phosphor vàng. Phosphor trắng là dạng thù hình đầu tiên được biết đến của phosphor và trên thực tế là chất cơ bản đầu tiên được phát hiện mà không được biết đến từ thời cổ đại. ^[3] Nó phát sáng màu xanh lục trong bóng tối (khi tiếp xúc với oxy), rất dễ cháy và tự bốc cháy khi tiếp xúc với không khí. Đây là chất độc hại, gây tổn thương gan nghiêm trọng khi nuốt phải và gây bệnh oại tử hàm do nuốt phải hoặc hít phải trong thời gian dài. Mùi cháy của dạng này có mùi tỏi đặc trưng và các mẫu thường được phủ bằng khói "phosphor pentoxide" màu trắng, bao gồm tứ diện P₄O₁₀ với oxy được chèn vào giữa các nguyên tử phốt pho và tại các đỉnh của chúng. Phốt pho trắng ít tan trong nước và có thể được bảo quản trong nước. Nó cũng tan trong benzen, dầu mỏ, carbon disulfide và lưu huỳnh dichloride.

Cấu trúc

Cấu trúc tinh thể Phosphor trắng

Phosphor trắng tồn tại dưới dạng phân tử gồm bốn nguyên tử phosphor trong cấu trúc tứ diện, được nối bằng sáu liên kết đơn P-P. Sự sắp xếp tứ diện dẫn đến sự căng vòng và mất ổn định. ^[4] Mặc dù cả hai đều được gọi là "phosphor trắng", trên thực tế, người ta đã biết đến hai dạng thù hình tinh thể khác nhau, hoán đổi thuận nghịch ở 195,2 K. ^[5] Trạng thái chuẩn của nguyên tố là dạng lập phương α tâm khối, thực tế là dạng bán bền trong điều kiện chuẩn.^[4] Người ta tin rằng dạng β có cấu trúc tinh thể lục giác.^[5]

Phosphor trắng nóng chảy và hơi tồn tại ở dạng phân tử tứ diện, cho đến 800 °C (1.500 °F; 1.100 K) khi nó bắt đầu phân hủy thành phân tử P₂. ^[6] Phân tử P₄ trong pha khí có độ dài liên kết P-P là r_g = 2,1994(3) Å như đã được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ điện tử. ^[7] Dạng β của trắng chứa ba dạng phân tử P ₄ hơi khác nhau, với 18 độ dài liên kết P-P dao động từ 2,1768(5) đến 2,1920(5) Å. Độ dài liên kết P-P trung bình là 2,183(5) Å. ^[6]

Tính chất hóa học

Mặc dù phosphor trắng không phải là dạng thù hình ổn định nhất của phosphor, nhưng bản chất phân tử của nó cho phép nó dễ dàng được tinh chế. Do đó, nó có nhiệt hình thành bằng không.

Trong môi trường kiềm, phosphor trắng tự oxy hóa khử thành phosphin và nhiều loại muối acid oxo của phosphor. ^[8]

Nhiều phản ứng của phosphor trắng liên quan đến liên kết P-P, chẳng hạn như các phản ứng với oxy, lưu huỳnh, phosphor tribromide và ion NO⁺.

Nó tự bốc cháy trong không khí ở khoảng 50 °C (122 °F), và ở nhiệt độ thấp hơn nếu được chia nhỏ (do điểm nóng chảy giảm). Phốt pho phản ứng với oxy, thường tạo thành hai oxit tùy thuộc vào lượng oxy có sẵn: P₄O₆ (phosphor trioxide) khi phản ứng với ít oxy và P₄O₁₀ khi phản ứng với lượng oxy dư. Trong một số ít trường hợp, P₄O₇, P₄O₈ và P₄O₉ cũng được hình thành, nhưng với số lượng nhỏ. Quá trình đốt cháy này tạo ra phosphor (V):

P₄ + 5O₂ → P₄O₁₀

Tham khảo

1. Bản dữ liệu Phosphor trắng của Sigma-Aldrich, truy cập lúc {{{Datum}}} (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Vorlagenfehler
2. “White phosphorus”. American Chemical Society (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 10 tháng 8 năm 2024.
3. Weeks, Mary Elvira (1932). “The discovery of the elements. II. Elements known to the alchemists”. Journal of Chemical Education. 9 (1): 11. Bibcode:1932JChEd...9...11W. doi:10.1021/ed009p11.
4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Inorganic Chemistry (ấn bản thứ 2). Prentice Hall. tr. 392. ISBN 978-0130399137.
5. ^ Durif, A.; Averbuch-Pouchot, M.T. (1996). Topics in phosphate chemistry. Singapore [u.a.]: World Scientific. tr. 3. ISBN 978-981-02-2634-3.
6. ^ Simon, Arndt; Borrmann, Horst; Horakh, Jörg (1997). “On the Polymorphism of White Phosphorus”. Chemische Berichte. 130 (9): 1235–1240. doi:10.1002/cber.19971300911.
7. Cossairt, Brandi M.; Cummins, Christopher C.; Head, Ashley R.; Lichtenberger, Dennis L.; Berger, Raphael J. F.; Hayes, Stuart A.; Mitzel, Norbert W.; Wu, Gang (1 tháng 6 năm 2010). “On the Molecular and Electronic Structures of AsP3 and P4”. Journal of the American Chemical Society. 132 (24): 8459–8465. doi:10.1021/ja102580d. ISSN 0002-7863. PMID 20515032.
8. Engel, Robert; Cohen, JaimeLee Iolani (2004). Synthesis of Carbon-Phosphorus Bonds (ấn bản thứ 2). Boca Raton: CRC Press. §2.3. ISBN 0-8493-1617-0. LCCN 2003060796.