Номер 4, страница 202 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

4. Опишите физические свойства азота и аллотропных модификаций фосфора.

Физические свойства азота

Азот ($N_2$) при нормальных условиях — это двухатомный газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха. Он является основной составляющей воздуха (около 78% по объему).

Агрегатное состояние: Газ (при нормальных условиях).

Плотность: Плотность газообразного азота при нормальных условиях составляет 1,2506 кг/м³, что немного меньше плотности воздуха (1,293 кг/м³).

Растворимость: Азот плохо растворяется в воде (2,3 мл/100 мл при $0°C$). Его растворимость в воде ниже, чем у кислорода.

Температуры фазовых переходов: Азот переходит в жидкое состояние при температуре кипения $-195,8°C$ (77,35 K). Жидкий азот — бесцветная, подвижная жидкость. При дальнейшем охлаждении до температуры плавления $-210,0°C$ (63,15 K) он затвердевает, образуя белые кристаллы, похожие на снег.

Диэлектрик: Азот в газообразном и жидком состояниях является хорошим диэлектриком.

Ответ: Азот — это бесцветный, не имеющий запаха и вкуса газ, плохо растворимый в воде, немного легче воздуха. Температура кипения $-195,8°C$, температура плавления $-210,0°C$.

Физические свойства аллотропных модификаций фосфора

Фосфор образует несколько аллотропных модификаций, которые кардинально различаются по своим физическим свойствам из-за разного строения кристаллической решетки. Основными модификациями являются белый, красный и черный фосфор.

Белый фосфор ($P_4$):

Внешний вид: Мягкое, похожее на воск вещество белого цвета (на свету желтеет, поэтому его также называют желтым фосфором). Легко режется ножом.

Строение: Имеет молекулярную кристаллическую решетку. Молекулы состоят из четырех атомов фосфора, образующих тетраэдр ($P_4$).

Плотность: $1,82 \text{ г/см}^3$.

Температуры фазовых переходов: Температура плавления $44,1°C$, температура кипения $280,5°C$.

Растворимость: Нерастворим в воде (хранится под слоем воды для предотвращения самовоспламенения), но хорошо растворяется в органических растворителях, например, в сероуглероде ($CS_2$).

Особые свойства: Очень ядовит. Светится в темноте на воздухе из-за медленного окисления (хемилюминесценция). Легко воспламеняется на воздухе при температуре около $40°C$.

Красный фосфор ($P_n$):

Внешний вид: Порошок от красно-бурого до фиолетового цвета.

Строение: Является полимером со сложной структурой. Атомы фосфора соединены в длинные цепи.

Плотность: $2,34 \text{ г/см}^3$.

Температуры фазовых переходов: Не плавится при атмосферном давлении, а возгоняется (переходит из твердого в газообразное состояние) при температуре около $420°C$.

Растворимость: Нерастворим ни в воде, ни в сероуглероде.

Особые свойства: Не ядовит. Не светится в темноте. Значительно менее химически активен, чем белый фосфор. Воспламеняется только при нагревании до $240–260°C$.

Черный фосфор:

Внешний вид: Черное кристаллическое вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь, похожее на графит.

Строение: Имеет слоистую полимерную структуру, является наиболее устойчивой термодинамически модификацией фосфора.

Плотность: $2,69 \text{ г/см}^3$ (самая высокая среди модификаций).

Температуры фазовых переходов: Плавится под давлением при температуре около $1000°C$.

Свойства: Нерастворим в воде и органических растворителях. Не ядовит. Является полупроводником. По химической активности похож на красный фосфор, но еще менее активен, поджигается с трудом.

Ответ: Аллотропные модификации фосфора (белый, красный, черный) сильно различаются по физическим свойствам. Белый фосфор — мягкое, воскообразное, ядовитое вещество с молекулярной решеткой ($P_4$), плавится при $44,1°C$ и светится в темноте. Красный фосфор — красно-бурый порошок с полимерной структурой, не ядовит, нерастворим, возгоняется при нагревании. Черный фосфор — черное кристаллическое вещество, похожее на графит, является самой плотной и термодинамически устойчивой модификацией, обладает свойствами полупроводника.