آيا تا بحال شعله‌اي در درون آب مشاهده نموده‌ايد. شايد تصور کنيد اين کار غير ممکن باشد، ولي در دنياي شيمي ، اين کار عملي است و مي‌توان با استفاده از مواد شيميايي  ، شعله‌هايي درون آب ايجاد کرد.

براي ايجاد شعله در توي آب ، سري مي‌زنيم به صفحه‌ي 9 کتاب شيمي سوم دبيرستان

فسفر

فسفر در طبيعت به حالت آزاد يافت نمي‌شود. سنگ معدن مهم آن فسفات کلسيم است. براي تهيه فسفر ، فسفات کلسيم را با سيليس و زغال کک در کوره الکتريکي حرارت مي‌دهند. مطابق واکنش زير ، فسفر آزاد مي‌شود.

2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C → 6CaSiO₃ + 10CO + P₄

فسفر به شکل آلوتروپي يافت مي‌شود: فسفر سفيد ، فسفر سياه. 

فسفر سفيد (P₄)

فسفر سفيد ، جامدي مومي‌شکل است که بلورهاي آن از تجمع مولکولهاي P₄ شده است. اما در حالت بخار ، به صورت مولکولهاي مجزا وجود دارد. مولکولهاي P₄ به صورت چهار وجهي منتظم است و در هر يک از گوشه‌هاي اين چهار وجهي ، يک اتم فسفر وجود دارد که با پيوندهاي کووالانسي با سه اتم فسفر ديگر متصل است و از آنجا که زاويه پيوندهاي آن ، 60 درجه دارد و همين زاويه که انحراف زيادي از زاويه عادي اوربيتالهاي P (90درجه) دارد، موجب مي‌شود که پيوندP-P ضعيف و ناپايدار باشد.

از اين رو ، فسفر سفيد بسيار فعال مي‌باشد، يعني انرژي فعالسازي آن خيلي پايين است و به همين دليل ، در هوا خود به خود آتش مي‌گيرد. بنابراين فسفر سفيد را در زير آب نگهداري مي‌کنند تا از تماس با هوا مصون بماند. نيروي بين مولکولي در فسفر سفيد از نوع لاندن است.

فسفر سفيد در آب حل نمي‌شود، چون مولکول آن غير قطبي است. ولي در حلالهاي غير قطبي نظير نفت و دي‌سولفيد کربن حل مي‌شود. فسفر سفيد خاصيت سمي دارد. 

فسفر قرمز (P_n)

از حرارت دادن فسفر سفيد تا دماي 280 درجه سانتي‌گراد در ظرفهاي سربسته (دور از هوا) حاصل مي‌شود. سمي و آتشگير نيست و برخلاف فسفر سفيد که جامد مولکولي است، فسفر قرمز جزو جامدهاي کووالانسي است و در دي‌سولفيد کربن حل نمي‌شود. 

فسفر سياه (P_n)

از حرارت دادن فسفر تا دماي حدود 880 درجه سانتي‌گراد و در فشار بسيار زياد حاصل مي‌شود. فعاليت فسفر سياه از انواع ديگر فسفر کمتر است و جريان برق را عبور مي‌دهد. 

نحوه ايجاد شعله در توي آب

براي انجام اين کار ، ابتدا بايد منبع تهيه اکسيژن داشته باشيم و آن ، عبارت است از يک بالن محتوي کلرات پتاسيم و دي‌اکسيد منگنز که با چوپ پنبه سوراخدار به يک لوله باريک شيشه‌اي محدود شده است و اين بالن را گرم مي‌کنيم تا از واکنش اين دو ماده ، گاز اکسيژن متصاعد شده و از لوله خارج گردد.

حال وسايل اصلي براي انجام اين آزمايش عبارتند از:

يک گرم فسفر سفيد

·         يک بشر 400 سانتيمتر مکعب

·         منبع تهيه اکسيژن

توليد شعله

درون بشر ، حدود 200 سانتيمتر مکعب ، آب مي‌ريزيم و آن را تا 70 درجه سانتي‌گراد گرم مي‌کنيم. سپس قطعات فسفر سفيد را داخل آن مي‌اندازيم و لوله اکسيژن را در آب فرو مي‌بريم، بطوريکه که تا ته بشر فقط چند ميليمتر فاصله داشته باشد. فسفر سفيد گرم ، وقتي با اکسيژن تماس پيدا مي‌کند بلافاصله مشتعل مي‌گردد و شعله‌هاي زيبايي مرتبا از انتهاي لوله اکسيژن خارج شده تا سطح مايع بالا مي‌آيد و سپس ناپديد مي‌گردد. 

واکنش‌هاي انجام يافته

فسفر در اثر حرارت و در مجاورت اکسيژن ، ابتدا اکسيد فسفر P₄O₆ و سپس در اکسيژن در کاني به اکسيد فسفر P₄O₁₀ مبدل مي‌شود که با توليد نور همراه است و اين عمل بطور عمده به تبديل تدريجي P₄O₆ به P₄O₁₀ مربوط است.

P₄ + 3O₂ → P₄O₆

P₄ + 5O₂ → P₄O₁₀

و سپس با تاثير آب بر اين اکسيدها ، اسيد فسفرو و اسيد فسفريک توليد مي‌شود و در نتيجه شعله‌ها ناپديد مي‌شوند.

اسيد فسفرو P₄O₆ + 6H₂O → 4H₃PO₃

اسيد فسفريک P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄