1. Fosfor alb.

Fosforul alb se obtine prin calcinarea fosfatului de calciu (apatite sau fosforite) cu carbune. In procedeul industrial se adauga insa dioxid de siliciu (nisip) , al carui rol este de a pune in libertate din ionul de fosfat, pentaoxidul de fosfor mai reactiv.

Reactia necesita o temperatura ridicata (peste 2000ºC) si se efectueaza de aceea in cuptorul electric, cu electrozi de carbune. Vaporii de fosfor formati sunt condusi in apa (spre a evita aprinderea lor in contact cu aerul) si se condenseaza astfel, sub forma de fosfor alb, P₄.

Fosforul alb se prezinta ca o masa cristalina, transparenta, de consistenta cerii. El poate fi taiat cu cutitul (sub apa, din cauza pericolului de aprindere). Expus la lumina, fosforul alb se acopera cu o pojghita de fosfor rosu, care il face sa apara galben; de aici numele de fosfor galben care i se da adesea.

Fosforul alb se topeste la 44ºC, formand un lichid incolor ce arata o deosebita tendinta spre supraracire, putand fi pastrat mai multa vreme la temperatura camerei fara sa se solidifice. Punctul de fierbere este 287^oC. Chiar la temperatura camerei formeaza vapori (miros caracteristic de usturoi), iar la 100^oC poate fi distilat usor intr-un curent de vapori de apa, proprietate care se poate folosi si pentru purificarea sa.

Fosforul alb se dizolva usor in sulfura de carbon, in triclorura si tribromura de fosfor si in grasimi; este insa insolubil in apa si in alcool. Prin evaporarea solutiei in sulfura de carbon se obtin cristale lucioase, transparente, apartinand sistemului cubic. Acestea sunt compuse din retele de molecule P₄, unite printre ele prin forte Van der Waals. Solutiile fosforului alb contin de asemenea molecule P₄. Prin metoda difractiei electronilor s-a stabilit ca moleculele P₄ au forma unor tetraedre regulate, cu cate un atom de fosfor la fiecare colt. Fiecare atom de fosfor este legat, prin trei covalente, de ceilalti trei atomi ai moleculei. Cele trei valente ale fosforului au deci o asezare piramidala. Distanta dintre doi atomi de fosfor (latura tetraedrului) este 2,21 A. Unghiurile dintre valente sunt deci de numai 60º.

Este probabil ca legaturile din molecula P₄ iau nastere intre orbitali p ai fosforului, al carui unghi de valenta este astfel deformat de la 90^o la 60^o. Electronii neparticipanti ocupa deci orbitali s . S-a luat in considerare si o hibridizare pd2, care este mai favorabila geometric (unghi de valenta 66,5^o), dar mai nefavorabila energetic.

2.Fosfor molecular P₂ - Fosfor Brun

Peste 800^oC moleculele P₄ disociaza in molecule P₂. La 1200^o disocierea este de cca. 50%. Distanta interatomica in P₂ este 1,895 A. La condensarea vaporilor de fosfor se obtine fosfor alb, P₄ (alaturi de o forma, mai putin bine definita, numita fosfor brun).

3. Fosfor negru

Fosforul negru se obtine din fosforul alb prin incalzire, la 200^oC, sub presiunea de 12 000 atm. Fosforul alb poate fi transformat in fosfor negru si fara aplicarea unei presiuni inalte, sub actiunea catalitica a mercurului. Prin metoda razelor X s-a stabilit ca si in razele fosforului negru, fiecare atom de fosfor este legat prin trei covalente de alti trei atomi, insa in asa mod incat rezulta straturi duble infinite compuse din cate doua planuri paralele de atomi, care pot fi considerate ca niste macromolecule uriase intinzandu-se pe tot cristalul. Distantele interatomice sunt 2,28 A. Fosforul negru are proprietati semiconductoare.

4. Fosfor rosu

Fosforul rosu se obtine prin incalzirea fosforului alb, in absenta aerului la 269-300^oC. In industrie operatia aceasta se realizeaza in vase de otel. Transformarea fosforului alb in fosfor rosu are loc cu degajare de 3,7 kcal/atom-g. Se confirma astfel stabilitatea mai mare a formelor colorate mai inchis.

Fosforul rosu se topeste, sub presiune, neunitar, pe la 600^o; la presiunea atmosferica sublimeaza cam la aceeasi temperatura, formand vapori compusi din molecule P₄. Prin condensarea acestora se formeaza fosfor alb. Formele alotropice ale fosforului exista deci numai in faza solida.

Presiunea de vapori a fosforului rosu este incomparabil mai mica decat a fosforului alb, apropiindu-se de zero la temperatura camerei. De aceea fosforul rosu nu are miros. Fosforul rosu este practic insolubil in toti solventii (la fel si cel negru). Din cauza aceasta nu se poate determina masa sa moleculara.

Celelalte modificatii ale fosforului au o structura macromoleculara asemanatoare cu cea a fosforului negru, dar mai putin regulata, straturile de atomi nu se intind in mod uniform prin tot cristalul ci numai prin mici portiuni, schimbandu-si adesea directia. Din cauza aceasta fosforul rosu nu are aspect cristalin, numindu-se si “fosfor amorf”. Starea mai mult sau mai putin condensata a diferitelor forme se constata si din marile deosebiri dintre densitatile lor:

Fosfor: alb rosu deschis rosu violet negru

Densitate: 1,82 1,88 2,20 2,32 2,70

Dupa cum se vede, modificatiile compacte au culoare mai inchisa.

5. Fosfor violet

Fosforul violet este asemanator cu cel rosu, insa este mai unitar. Se obtine prin dizolvarea fosforului alb in plumb topit si indepartarea acestuia dupa racire prin dizolvare in acid azotic sau prin electroliza. Se obtin astfel cristale hexagonale, cu forma unor foite. Fosforul rosu deschis se depune dintr-o solutie de fosfor alb in sulfura de carbon, cand aceasta este expusa la lumina (cea mai activa fiind lumina violeta). Produsul astfel obtinut inglobeaza mult solvent.