Объясните следующие факты из химии фосфора: а) белый фосфор самовоспламеняется на воздухе, а красный – нет; б) при получении фосфора из фосфорита получается белый, а не красный фосфор.

а) Белый и красный фосфор являются разными аллотропными модификациями одного и того же элемента, но имеют разное строение и химические свойства.

В белом фосфоре молекулы состоят из четырех атомов фосфора, соединенных в виде замкнутого четырехугольника (P₄). В такой молекуле связи сильно напряжены, поэтому белый фосфор очень активен химически. При соприкосновении с кислородом воздуха он легко окисляется, при этом выделяется большое количество теплоты. Температура вещества повышается до такой степени, что фосфор сам загорается — поэтому белый фосфор способен самовоспламеняться на воздухе.

Красный фосфор имеет другое строение: его атомы соединены в более устойчивую полимерную структуру. Связи в нем менее напряжены, поэтому он химически менее активен. При обычных условиях красный фосфор не реагирует с кислородом воздуха достаточно быстро, чтобы нагреться до температуры воспламенения, поэтому самовозгорания не происходит.

б) При получении фосфора из фосфорита сначала получают элементарный фосфор при высокой температуре. В промышленности фосфорит нагревают в электрических печах вместе с песком и углем. При этом образуется пары фосфора:

Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C → 3CaSiO₃ + 5CO + 2P

При высокой температуре образуется газообразный фосфор, который затем охлаждают. В этих условиях атомы фосфора соединяются преимущественно в молекулы P₄, то есть образуется белый фосфор.

Красный фосфор имеет более устойчивое полимерное строение и образуется из белого фосфора при длительном нагревании без доступа воздуха примерно при температуре 250–300 °C. Поэтому непосредственно при восстановлении фосфорита в печи получают именно белый фосфор, а не красный, так как условия реакции способствуют образованию молекул P₄. Для превращения его в красный требуется дополнительная обработка.