मूलद्रव्यांचे वर्गीकरण
फॉस्फरसचे वर्गीकरण अधातू म्हणून केले जाते. हे वर्गीकरण त्याच्या विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक संरचनेमुळे, सहसंयुज बंध (covalent bonds) तयार करण्याच्या त्याच्या प्रवृत्तीमुळे आणि त्याच्या भौतिक वैशिष्ट्यांमुळे होते, जे त्याला धातू आणि धातूसदृश मूलद्रव्यांपासून वेगळे करते.
अपरूपे आणि भौतिक गुणधर्म
फॉस्फरस अनेक अपरूपी (allotropic) स्वरूपात अस्तित्वात असतो, ज्यापैकी प्रत्येकाचे अद्वितीय भौतिक गुणधर्म आहेत. सर्वात महत्त्वपूर्ण आणि चांगल्या प्रकारे अभ्यासलेल्या अपरूपांमध्ये पांढरा फॉस्फरस, लाल फॉस्फरस आणि काळा फॉस्फरस यांचा समावेश होतो.
पांढरा फॉस्फरस
पांढऱ्या फॉस्फरसची ओळख त्याच्या रेणू संरचनेमुळे होते, ज्यात P$_4$ चतुष्कोणीय (tetrahedral) एकके असतात.
- रंग: तो मेणासारखा, अर्धपारदर्शक पांढरा स्थायू (solid) म्हणून दिसतो. प्रकाशाच्या संपर्कात आल्यावर, त्याची पृष्ठभाग हळूहळू पिवळी पडते.
- पोत (Texture): हे अपरूप मऊ, मेणासारखे स्थायू आहे, जे चाकूने सहजपणे कापता येते.
- द्रव्याची अवस्था (State of Matter): मानक खोलीच्या तापमानावर (सुमारे 25 °C), पांढरा फॉस्फरस स्थायू असतो.
- वितळण बिंदू (Melting Point): पांढऱ्या फॉस्फरसचा वितळण बिंदू 44.1 °C आहे.
- उत्कलन बिंदू (Boiling Point): त्याचा उत्कलन बिंदू 280.5 °C आहे.
लाल फॉस्फरस
लाल फॉस्फरस हे एक अनिश्चित (amorphous), बहुलकी (polymeric) अपरूप आहे. हे सामान्यतः पांढऱ्या फॉस्फरसला निष्क्रिय वातावरणात गरम करून तयार केले जाते.
- रंग: ते लालसर-तपकिरी पावडर (powder) म्हणून दिसते.
- पोत: लाल फॉस्फरस एक अनिश्चित पावडर आहे, याचा अर्थ त्याला निश्चित स्फटिकी (crystalline) रचना नसते. ते मेणासारखे नसते आणि स्पर्शाला चिकट नसते.
- द्रव्याची अवस्था: खोलीच्या तापमानावर ते स्थायू अवस्थेत राहते.
- वितळण बिंदू: लाल फॉस्फरसचा कोणताही निश्चित वितळण बिंदू नसतो. त्याऐवजी, ते सामान्यतः मानक वातावरणीय दाबाखाली (standard atmospheric pressure) सुमारे 417 °C तापमानावर थेट स्थायूतून वायूमध्ये (sublimes) रूपांतरित होते. उच्च दाबाखाली, ते सुमारे 590 °C तापमानावर वितळू शकते.
- उत्कलन बिंदू: सामान्य परिस्थितीत ते प्रामुख्याने संप्लवन (sublimation) होत असल्याने, कोणताही विशिष्ट उत्कलन बिंदू सहसा नोंदवला जात नाही.
- भारतीय संदर्भ: लाल फॉस्फरस सुरक्षा आगकाड्या (safety matchsticks) तयार करण्यातील एक महत्त्वाचा घटक आहे. पांढऱ्या फॉस्फरसच्या तुलनेत त्याच्या स्थिर भौतिक गुणधर्मांमुळे, हा वापर भारतात, विशेषतः तामिळनाडूतील शिवकाशीसारख्या प्रदेशांमध्ये मोठ्या प्रमाणात प्रचलित आहे, जे प्रमुख उत्पादन केंद्रे आहेत.
काळा फॉस्फरस
काळा फॉस्फरस हे मूलद्रव्याचे सर्वात ऊष्मागतिकीयरित्या स्थिर (thermodynamically stable) अपरूप आहे. हे सामान्यतः उच्च दाब आणि तापमानाच्या परिस्थितीत पांढऱ्या फॉस्फरसपासून तयार होते. त्याची रचना ग्रॅफाइटसारख्याच, सुरकुतलेल्या, स्तरित शीट्सची (layered sheets) बनलेली असते.
- रंग: तो एक अपारदर्शक (opaque), काळा स्थायू आहे.
- पोत: हे अपरूप स्फटिकी (crystalline), खवलेयुक्त (flaky) पोत दर्शवते.
- द्रव्याची अवस्था: काळा फॉस्फरस खोलीच्या तापमानावर स्थायू म्हणून अस्तित्वात असतो.
- वितळण बिंदू: उच्च दाबाखाली आणल्यावर, काळा फॉस्फरस सुमारे 585 °C तापमानावर वितळतो.
- उत्कलन बिंदू: त्याच्या उच्च औष्णिक स्थिरतेमुळे (thermal stability) आणि अत्यंत तापमानावर उत्कलन होण्याऐवजी विघटित (decompose) होण्याच्या प्रवृत्तीमुळे, कोणताही विशिष्ट उत्कलन बिंदू सहसा उद्धृत (cited) केला जात नाही.