четверг, 10 ноября 2016 г.

Чому фосфор світится?

Ряд хімічних елементів, які знайомі багатьом, мають вельми забавну історію відкриття і застосування на перших порах. Частина з них пов'язана з банальним незнанням, а частина з унікальними властивостями, як у випадку з фосфором.

Почему фосфор светится


У 1669 році алхімік Хенніг Бранд з Гамбурга відкрив світиться речовина - фосфор. Бранд проводив свої експерименти з людською сечею, він припускав, що в ній містяться золоті частинки з-за її жовтого кольору. Він чекав, поки сеча відстоїться бочках, потім выпаривал її, піддавав рідина дистиляції. Після, з'єднавши цю субстанцію з піском і вугіллям без повітря, він отримував якусь білу куряву, яка мала властивість світитися в темряві. Він почав продавати фосфор людям, а потім і зовсім продав секретну формулу фосфору хіміку Крафту.

Він світиться!



Розглянувши хімічні властивості фосфору, можна зрозуміти, чому ж він світиться при відсутності світла. Розрізняють три види фосфору: 
- білий, 
- чорний, 
- червоний. 

Безбарвним і дуже отруйним є білий фосфор, він не розчиняється у воді, але може розчинитися в сірковуглеці. Якщо білий фосфор довго нагрівати на слабкому вогні, він переходить у наступний вид – червоний, який не отруйний, а на вигляд являє собою порошок червоно-бурого відтінку.

Хімія та й тільки.

Чорний Фосфор відрізняється від двох попередніх видів і фактурою і кольором, і властивостями. Він більше схожий на графіт і має жирну текстуру. Виходить цей вид з білого фосфору тільки під величезним тиском при температурі близько 200 градусів. 
Фосфор є аналогом азоту, але в порівнянні з атомом останнього, атом фосфору має меншу енергію іонізації.
Досить мало часу потрібно білого фосфору, щоб вступити в реакцію з киснем і окислитися. Він небезпечний через здатність самозайматися на повітрі, саме тому його варто зберігати у воді. Саме через реакції окислення виділяється деяка кількість енергії, простіше кажучи, фосфор починає світитися. Фізики в даному випадку говорять про перехід хімічної енергії в світлову.

У природі фосфор зустрічається лише у вигляді сполук, головним таким з'єднанням є фосфат кальцію – у природі мінерал апатит. Різновиди апатиту складають осадові гірські породи, так звані фосфорити.

Фосфор є речовиною, необхідною в життєдіяльності рослин, тому його має досить багато міститися у грунті. Найбільш багатими покладами фосфоритів мають Сибір, Казахстан, Естонія, Білорусь, також вони є і на території США, Північної Африки і Сирії. 

До речі...

Білий фосфор активно використовують військові. Однак його вражаюча сила велика і небезпечна, а людські страждання настільки великі, що ряд країн прийняли рішення про обмеження застосування цієї речовини.

Ще пару століть тому фосфор наводив жах на людей, які мали необережність проходити в темний час повз кладовищ. Люди розповідали, ніби бачили, як душі недавно померлих покидають землю у вигляді світлових кульок. Насправді, це в процесі розпаду кісток вивільнялося описане речовина. Легкий потік світла легко долав невеликий шар землі і виривався на свободу.

Гарна вода в домашніх умовах


Фосфор своїми руками

Його виготовляють у вигляді білого порошку з фосфату кальцію в технічних умовах на спеціальних хімічних заводах.
Як виявилося, зробити фосфор можна і вдома. Для тих, хто задався метою отримати білий фосфор без спеціального обладнання, пропонуємо найбільш безпечний спосіб.

ВАМ ЗНАДОБЛЯТЬСЯ:
жерстяна тара;

пісок або вугілля;

аміак;
КРОК
1
Підготуйте тару
Виготовлення в домашніх умовах припускає той факт, що спеціального посуду у вас за визначенням немає. Однак, все в нашому світі взаємозамінні, будь-яка річ має свої аналоги, і цей випадок не виняток. Отже, нам знадобиться звичайна жерстяна банка. Підійде з-під зеленого горошку, кукурудзи, оливок і так далі, загалом, що знайдете. Краще перед використанням здерти з неї всі наклейки, добре вимити і підсушити.
cans-1078628_1280














КРОК
2
Додайте водний аміак
У будь-якому промислово-спеціалізованому магазині можна придбати водний аміак. Він відносно не дорогий, але при транспортуванні та зберіганні важливо пам'ятати, що він отруйний і може моментально впливати на органи дихання. Дотримуючи всі запобіжні заходи наберіть в заздалегідь підготовлену тару 200 грам водного аміаку.
КРОК
3
Деревне вугілля і пісок
Такі складові майбутнього «світиться порошку» — це звичайний пісок і деревне вугілля. Багато хто, прочитавши цей пункт, запанікує, що це якийсь важкодоступний інгредієнт. Заспокойтеся, це зовсім не так. Пікніки люблять практично всі, тому напевно десь в гаражі або на балконі у вас завалявся мішечок цього «добра». Додайте в аміак піску рівно стільки, щоб він буквально розчинив його. Потім у цю суміш відправте заздалегідь підготовлений деревне вугілля і все ретельно перемішайте.
КРОК
4
Увімкніть піч
Для того щоб отримати готовий продукт, приготовану суміш необхідно як слід запекти. Краще всього для цього підійде піч або камін. Вибравши зручний варіант, поставте банку на вогонь, щоб маса як слід піддалася високій температурі.
Після виконання всіх запропонованих вище маніпуляцій, дістаньте банку, на дні ви побачите заповітний осад білого кольору, яким і є білий фосфор.
Далі, ви можете використовувати його в своїх цілях, однак, будьте обережні, не забувайте про те, що ця речовина являє собою сильний отрута.
ВИСНОВОК
Ось в принципі і все, на цьому процес приготування білого фосфору завершується. Як бачите, особливих хімічних дослідів проводити не доведеться. Всі викладені кроки по плечу навіть повністю далеким від хімії людині. Але варто зауважити, що простота виконання, не забезпечує його безпеки, тому для використання отриманого речовини знадобитися більше знань з цієї області.

До речі, аміак міститься і в людській сечі, тому якщо немає можливості дістати водний аміак промислового виробництва або є побоювання при його застосуванні — краще уникнути цього і скористатися продуктом «власного виробництва».


Не робіть все на швидку руку! Перш ніж обробляти аміаком які-небудь предмети, вивчіть всі правила техніки безпеки при поводженні з небезпечними речовинами. Потім не завадило б освоїти і ази хімії. Звичайно, ви скажете, що це занадто серйозний підхід до незначного справі, але повірте, ця рада перевірений досвідом початківців хіміків-невдах, недбальство яких вийшла їм боком. Саме тому перестрахуйтеся і не нехтуйте безпекою, як кажуть, береженого Бог береже.

Світящя рідина з перекисом водню

Існують рецепти приготування світиться рідини з підручних засобів. Але для приготування розчину найкраще використовувати люмінол, тому що він дає рівний і м'який блакитне світло. Перед початком роботи обов'язково захистіть відкриті ділянки тіла щільною тканиною, а на руки надіньте рукавички.

Приготуємо люмінол в домашніх умовах за класичним (перша) рецептом:
  Люмінол - 2-3 грами.
  Вода - 01 літра.
  Розчин перекису водню (3%) - 008 літра.
  Їдкий натрій - 001 літра.
  Мідний купорос - 3 грама.
  Барвники (рубаний, діамантовий зелений або будь-які інші).
  Скляний посуд (колби або банки).


Процес приготування:

У скляну ємність наливаємо воду і додаємо люмінол. Ретельно перемішуємо кристали у воді, щоб вони максимально в ній розчинилися.
До отриманого розчину додаємо перекис водню.
В отриманий склад додаємо мідний купорос. Замінити купорос можна хлоридом заліза або кров'яною сіллю.
Самим останнім до складу приєднуємо їдкий натрій.
У приміщенні вимикаємо світло. Отриманий склад повинен випромінювати яскраво-блакитне світіння. Якщо необхідний інший колір, то в розчин додаємо потрібний флуоресцентний барвник.


Другий варіант:

Розчин люминола (3%) - 5 мл.
Гідроперит (3%) - 10 мл.
Пральний порошок з водою - 20 мл.
Перманганат калію.
Будь скляну посудину чи банку.

Етапи роботи:
У ємність наливаємо розчини люминола, прального порошку і перекису водню.
Акуратно розтираємо кілька кристалів перманганату калію і додаємо його до загального складу.
Щоб подивитися, що таке люмінол і як він буде проявляти свої властивості, вимикаємо світло в кімнаті. Рідина буде випромінювати гарне світіння. Якщо розчин періодично перемішувати, то на його поверхні з'явиться іскриста піна.

Як приготувати люмінол?

Поради з приготування


Багато лугу в розчин додавати не рекомендується, тому що вона дуже погано розчиняється і перетворює рідину в густу кашу. Суспензія з люминола, димексида і луги може зберігатися досить довго. При додаванні окислювача світіння буде рівномірним. Його тривалість залежить від кількості гідроперіта і люминола і може досягати 40 хвилин. А от від надлишку люминола світіння стає більш слабким.

Слід зазначити, що яскравість і тривалість світіння буде залежати також від концентрації люминола. Сильно розбавлені розчини дають слабке, але тривале світіння. Велика концентрація речовини утворює сильну яскравість всього розчину. Колір світіння може змінюватися від блакитного до зеленого. У більш насичених складах, що містять велику концентрацію кров'яної солі, виходить зелене свічення.




Чи можна замінити люмінол?


Бувають ситуації, коли необхідно приготувати світиться рідина без люминола. Для цього потрібно взяти борну кислоту і кілька крапель флуоресцеїну. Дані речовини потрібно перемішати і нагріти на металевій пластині. Рідина буде світитися в темряві близько хвилини.

Щоб зрозуміти, що таке люмінол, краще спробувати отримати його самостійно. Як кажуть, краще один раз побачити, ніж сто разів почути. Але не варто забувати, що будь-які досліди увазі взаємодію з їдкими і шкідливими речовинами. Тому необхідно дотримуватися техніки безпеки.







Старий добрий люмінол