Kako je otkriven hemijski element fosfor. Bogaćenje iz urina (o istoriji otkrića fosfora). Kako izgleda apatit?

Struktura crnog fosfora

Više od tri stotine godina dijeli nas od trenutka kada je hamburški alhemičar Genning Brand otkrio novi element - . Kao i drugi alhemičari, Brand je pokušao pronaći eliksir života ili kamen filozofa, uz pomoć kojeg stari ljudi postaju mlađi, bolesni se oporavljaju, a neplemeniti pretvaraju u... Nije bila briga za dobrobit ljudi, već lični interes koji je vodio Branda. O tome svjedoče činjenice iz historije jedinog pravog otkrića ovog alhemičara.

Tokom jednog od eksperimenata, ispario je urin, pomiješao ostatak sa ugljem i pijeskom i nastavio isparavanje. Ubrzo se u retorti stvorila supstanca koja je blistala u mraku. Istina, kaltes Feuer (hladna vatra), ili “moja vatra”, kako ju je nazvao Brand, nije transformisao niti promijenio izgled starih ljudi, ali činjenica da je nastala supstanca svijetlila bez zagrijavanja bila je neobična i nova.

Brand je brzo iskoristio ovu novu imovinu. Počeo je da pokazuje razne privilegovane osobe, primajući od njih poklone i novac. Nije bilo lako čuvati tajnu dobijanja fosfora i Brand ga je ubrzo prodao drezdenskom hemičaru I. Kraftu. Broj demonstranata fosfora se povećao kada je recept za njegovu proizvodnju postao poznat I. Kunkelu i K. Kirchmeyeru. Godine 1680., bez obzira na svoje prethodnike, novi element je dobio poznati engleski fizičar i hemičar Robert Boyle. Ali Boyle je ubrzo umro, a njegov učenik A. Gankwitz je izdao čistu nauku i ponovo oživeo „spekulacije o fosforu“. Tek 1743. godine A. Markgraf je pronašao napredniju metodu za proizvodnju fosfora i objavio svoje podatke za javno informisanje. Ovaj događaj je stavio tačku na Brandovo poslovanje i poslužio kao početak ozbiljnog proučavanja fosfora i njegovih spojeva.

U prvoj, pedesetogodišnjoj etapi istorije fosfora, pored Boyleovog otkrića, samo je jedan događaj obilježen istorijom nauke: 1715. Gensing je ustanovio prisustvo fosfora u moždanom tkivu. Nakon eksperimenata Markgravea, povijest elementa, koji je mnogo godina kasnije dobio broj 15, postala je povijest mnogih velikih otkrića.

Sve o fosforu

Godine 1769. Yu Gan je dokazao da kosti sadrže puno fosfora. istu stvar je dvije godine kasnije potvrdio i poznati švedski hemičar K. Scheele, koji je predložio metodu za dobijanje fosfora iz pepela nastalog prilikom pečenja kostiju.

Nekoliko godina kasnije, J. L. Proust i M. Klaproth, proučavajući različite prirodne spojeve, dokazali su da je rasprostranjen u zemljinoj kori, uglavnom u obliku kalcijum fosfata.

Postigao je veliki uspjeh u proučavanju svojstava fosfora početkom 70-ih godina 18. vijeka. veliki francuski hemičar Antoine Laurent. Sagorevanjem fosfora sa drugim supstancama u zatvorenoj zapremini vazduha, dokazao je da je fosfor samostalan element, a vazduh je složenog sastava i da se sastoji od najmanje dve komponente - kiseonika i azota. “Na ovaj način je po prvi put stavio na noge svu hemiju, koja je u svom flogističkom obliku stala na glavu.” Ovako je o djelu pisao F. Engels u predgovoru drugog toma Kapitala.”

Dondonald je 1709. godine dokazao da su jedinjenja fosfora neophodna za normalan razvoj biljaka.

Godine 1839, drugi Englez, Laws, je prvi dobio superfosfat - fosforno đubrivo koje je lako probavljivo. biljke.

Godine 1847. njemački hemičar Schrötter, grijanjem bez pristupa zraka, razvio je novu sortu (alotropsku modifikaciju) elementa br. pritisci na različite, oslobađaju sličan crni fosfor. Ovo su glavne prekretnice u istoriji elementa br. 15. Hajde sada da pratimo šta je pratilo svako od ovih otkrića.

“Gensing je 1715. ustanovio prisustvo fosfora u moždanom tkivu... 1769. Hahn je dokazao da kosti sadrže mnogo fosfora”

Fosfor je analog dušika

Iako se fizička i hemijska svojstva ovih elemenata uvelike razlikuju, ipak jesu. a opšta stvar je da su oba ova elementa apsolutno neophodna za životinje i biljke. Akademik A.E. Fersman nazvao je fosfor „elementom života i misli“, ali se ova definicija teško može klasifikovati kao književno preterivanje. Fosfor se nalazi u doslovno svim organima zelenih biljaka: stabljici, korijenju, lišću, ali najviše u plodovima i sjemenkama. Biljke akumuliraju fosfor i opskrbljuju ga životinjama.

Kod životinja, fosfor je koncentrisan uglavnom u skeletu, mišićima i nervnom tkivu.

Među ljudskim prehrambenim proizvodima, žumance kokošjih jaja posebno je bogato fosforom.

Ljudsko tijelo sadrži u prosjeku oko 1,5 kg elementa br. 15. Od ove količine, 1,4 kg je u kostima, oko 130 g u mišićima i 12 g u nervima i mozgu. Gotovo svi najvažniji fiziološki procesi koji se odvijaju u našem tijelu povezani su s transformacijama organofosfornih tvari. Fosfor se u kostima nalazi uglavnom u obliku kalcijum fosfata. Zubna caklina je takođe fosforno jedinjenje, koje po sastavu i kristalnoj strukturi odgovara najvažnijem mineralu fosfora, apatitu Ca5(P04)3(F, Cl).

Prirodno, kao i svaki vitalni element, fosfor prolazi kroz ciklus u prirodi. Biljke ga uzimaju iz tla, a iz biljaka ovaj element ulazi u tijela ljudi i životinja. Fosfor se vraća u tlo sa izmetom i kada leševi trunu. Fosforobakterije pretvaraju organski fosfor u neorganska jedinjenja.

Međutim, u jedinici vremena, znatno više fosfora se uklanja iz tla nego što ulazi u tlo. Svjetska žetva sada godišnje ukloni više od 3 miliona tona fosfora sa polja.

Naravno, da bi se dobili održivi prinosi, ovaj fosfor mora biti vraćen u tlo, pa stoga ne čudi da je svjetska proizvodnja fosfatnog kamena sada znatno veća od 100 miliona tona godišnje.

“...Proust i Klaproth su dokazali da je fosfor široko rasprostranjen u zemljinoj kori, uglavnom u obliku kalcijum fosfata”

U zemljinoj kori fosfor se javlja isključivo u obliku jedinjenja. To su uglavnom slabo rastvorljive soli ortofosforne kiseline; Kation je najčešće jon kalcijuma.

Fosfor čini 0,08% mase zemljine kore. U pogledu rasprostranjenosti, zauzima 13. mjesto među svim elementima. Fosfor se nalazi u najmanje 190 minerala, od kojih su najvažniji: fluorapatit Ca5(P04)3F, hidroksilapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 sa primesama.

Fosfor se dijeli na primarni i sekundarni. Među primarnim, posebno su česti apatiti, koji se često nalaze među stijenama magmatskog porijekla. Nastali su u vrijeme formiranja zemljine kore.

Za razliku od apatita, fosforiti se javljaju među stijenama sedimentnog porijekla, nastalim kao rezultat smrti živih bića. Ovo su sekundarne.

Fosfor se nalazi u meteoritima u obliku gvožđa, kobalta i fosfida nikla. Naravno, ovaj zajednički element nalazi se i u morskoj vodi (6 10-6%).

“Lavoisier je dokazao da je fosfor nezavisan hemijski element...”

Fosfor je nemetal (ono što se ranije zvalo metaloid) srednje aktivnosti. Vanjska orbita atoma fosfora sadrži pet elektrona, od kojih su tri nesparena. Stoga, može pokazati valencije od 3-, 3+ i 5+.

Da bi fosfor pokazao 5+, neophodan je neki efekat na atom, koji bi dva uparena elektrona poslednje orbite pretvorio u nesparene.

Fosfor se često naziva višestrukim elementom. Zaista, pod različitim uvjetima ponaša se različito, pokazujući ili oksidativna ili redukcijska svojstva. Svestranost fosfora uključuje i njegovu sposobnost postojanja u nekoliko alotropskih modifikacija.

Možda najpoznatija modifikacija elementa br. 15 je meki, voštani, bijeli ili žuti fosfor. Brand ga je otkrio, a zahvaljujući svojim svojstvima element je dobio ime: na grčkom "fosfor" znači blistav, blistav. Molekul bijelog fosfora sastoji se od četiri atoma raspoređena u obliku tetraedra. Gustina 1,83, tačka topljenja 44,1° C. otrovno, lako oksidira. Rastvorljiv u ugljen-disulfidu, tečnom amonijaku i SO2, benzenu, eteru. Gotovo nerastvorljiv u vodi.

Kada se zagrije bez pristupa zraku iznad 250°C, postaje crven. Ovo je već polimer, ali ne baš uređena struktura. Reaktivnost crvenog fosfora je znatno manja od reaktivnosti bijelog fosfora. Ne svijetli u mraku, ne rastvara se u ugljičnom disulfidu i nije otrovan. Gustina mu je mnogo veća, struktura je finokristalna.

Struktura crnog fosfora

Više od tri stotine godina dijeli nas od trenutka kada je hamburški alhemičar Genning Brand otkrio novi element - . Kao i drugi alhemičari, Brand je pokušao pronaći eliksir života ili kamen filozofa, uz pomoć kojeg stari ljudi postaju mlađi, bolesni se oporavljaju, a neplemeniti pretvaraju u... Nije bila briga za dobrobit ljudi, već lični interes koji je vodio Branda. O tome svjedoče činjenice iz historije jedinog pravog otkrića ovog alhemičara.

Tokom jednog od eksperimenata, ispario je urin, pomiješao ostatak sa ugljem i pijeskom i nastavio isparavanje. Ubrzo se u retorti stvorila supstanca koja je blistala u mraku. Istina, kaltes Feuer (hladna vatra), ili “moja vatra”, kako ju je nazvao Brand, nije transformisao niti promijenio izgled starih ljudi, ali činjenica da je nastala supstanca svijetlila bez zagrijavanja bila je neobična i nova.

Brand je brzo iskoristio ovu novu imovinu. Počeo je da pokazuje razne privilegovane osobe, primajući od njih poklone i novac. Nije bilo lako čuvati tajnu dobijanja fosfora i Brand ga je ubrzo prodao drezdenskom hemičaru I. Kraftu. Broj demonstranata fosfora se povećao kada je recept za njegovu proizvodnju postao poznat I. Kunkelu i K. Kirchmeyeru. Godine 1680., bez obzira na svoje prethodnike, novi element je dobio poznati engleski fizičar i hemičar Robert Boyle. Ali Boyle je ubrzo umro, a njegov učenik A. Gankwitz je izdao čistu nauku i ponovo oživeo „spekulacije o fosforu“. Tek 1743. godine A. Markgraf je pronašao napredniju metodu za proizvodnju fosfora i objavio svoje podatke za javno informisanje. Ovaj događaj je stavio tačku na Brandovo poslovanje i poslužio kao početak ozbiljnog proučavanja fosfora i njegovih spojeva.

U prvoj, pedesetogodišnjoj etapi istorije fosfora, pored Boyleovog otkrića, samo je jedan događaj obilježen istorijom nauke: 1715. Gensing je ustanovio prisustvo fosfora u moždanom tkivu. Nakon eksperimenata Markgravea, povijest elementa, koji je mnogo godina kasnije dobio broj 15, postala je povijest mnogih velikih otkrića.

Sve o fosforu

Godine 1769. Yu Gan je dokazao da kosti sadrže puno fosfora. istu stvar je dvije godine kasnije potvrdio i poznati švedski hemičar K. Scheele, koji je predložio metodu za dobijanje fosfora iz pepela nastalog prilikom pečenja kostiju.

Nekoliko godina kasnije, J. L. Proust i M. Klaproth, proučavajući različite prirodne spojeve, dokazali su da je rasprostranjen u zemljinoj kori, uglavnom u obliku kalcijum fosfata.

Postigao je veliki uspjeh u proučavanju svojstava fosfora početkom 70-ih godina 18. vijeka. veliki francuski hemičar Antoine Laurent. Sagorevanjem fosfora sa drugim supstancama u zatvorenoj zapremini vazduha, dokazao je da je fosfor samostalan element, a vazduh je složenog sastava i da se sastoji od najmanje dve komponente - kiseonika i azota. “Na ovaj način je po prvi put stavio na noge svu hemiju, koja je u svom flogističkom obliku stala na glavu.” Ovako je o djelu pisao F. Engels u predgovoru drugog toma Kapitala.”

Dondonald je 1709. godine dokazao da su jedinjenja fosfora neophodna za normalan razvoj biljaka.

Godine 1839, drugi Englez, Laws, je prvi dobio superfosfat - fosforno đubrivo koje je lako probavljivo. biljke.

Godine 1847. njemački hemičar Schrötter, grijanjem bez pristupa zraka, razvio je novu sortu (alotropsku modifikaciju) elementa br. pritisci na različite, oslobađaju sličan crni fosfor. Ovo su glavne prekretnice u istoriji elementa br. 15. Hajde sada da pratimo šta je pratilo svako od ovih otkrića.

“Gensing je 1715. ustanovio prisustvo fosfora u moždanom tkivu... 1769. Hahn je dokazao da kosti sadrže mnogo fosfora”

Fosfor je analog dušika

Iako se fizička i hemijska svojstva ovih elemenata uvelike razlikuju, ipak jesu. a opšta stvar je da su oba ova elementa apsolutno neophodna za životinje i biljke. Akademik A.E. Fersman nazvao je fosfor „elementom života i misli“, ali se ova definicija teško može klasifikovati kao književno preterivanje. Fosfor se nalazi u doslovno svim organima zelenih biljaka: stabljici, korijenju, lišću, ali najviše u plodovima i sjemenkama. Biljke akumuliraju fosfor i opskrbljuju ga životinjama.

Kod životinja, fosfor je koncentrisan uglavnom u skeletu, mišićima i nervnom tkivu.

Među ljudskim prehrambenim proizvodima, žumance kokošjih jaja posebno je bogato fosforom.

Ljudsko tijelo sadrži u prosjeku oko 1,5 kg elementa br. 15. Od ove količine, 1,4 kg je u kostima, oko 130 g u mišićima i 12 g u nervima i mozgu. Gotovo svi najvažniji fiziološki procesi koji se odvijaju u našem tijelu povezani su s transformacijama organofosfornih tvari. Fosfor se u kostima nalazi uglavnom u obliku kalcijum fosfata. Zubna caklina je takođe fosforno jedinjenje, koje po sastavu i kristalnoj strukturi odgovara najvažnijem mineralu fosfora, apatitu Ca5(P04)3(F, Cl).

Prirodno, kao i svaki vitalni element, fosfor prolazi kroz ciklus u prirodi. Biljke ga uzimaju iz tla, a iz biljaka ovaj element ulazi u tijela ljudi i životinja. Fosfor se vraća u tlo sa izmetom i kada leševi trunu. Fosforobakterije pretvaraju organski fosfor u neorganska jedinjenja.

Međutim, u jedinici vremena, znatno više fosfora se uklanja iz tla nego što ulazi u tlo. Svjetska žetva sada godišnje ukloni više od 3 miliona tona fosfora sa polja.

Naravno, da bi se dobili održivi prinosi, ovaj fosfor mora biti vraćen u tlo, pa stoga ne čudi da je svjetska proizvodnja fosfatnog kamena sada znatno veća od 100 miliona tona godišnje.

“...Proust i Klaproth su dokazali da je fosfor široko rasprostranjen u zemljinoj kori, uglavnom u obliku kalcijum fosfata”

U zemljinoj kori fosfor se javlja isključivo u obliku jedinjenja. To su uglavnom slabo rastvorljive soli ortofosforne kiseline; Kation je najčešće jon kalcijuma.

Fosfor čini 0,08% mase zemljine kore. U pogledu rasprostranjenosti, zauzima 13. mjesto među svim elementima. Fosfor se nalazi u najmanje 190 minerala, od kojih su najvažniji: fluorapatit Ca5(P04)3F, hidroksilapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 sa primesama.

Fosfor se dijeli na primarni i sekundarni. Među primarnim, posebno su česti apatiti, koji se često nalaze među stijenama magmatskog porijekla. Nastali su u vrijeme formiranja zemljine kore.

Za razliku od apatita, fosforiti se javljaju među stijenama sedimentnog porijekla, nastalim kao rezultat smrti živih bića. Ovo su sekundarne.

Fosfor se nalazi u meteoritima u obliku gvožđa, kobalta i fosfida nikla. Naravno, ovaj zajednički element nalazi se i u morskoj vodi (6 10-6%).

“Lavoisier je dokazao da je fosfor nezavisan hemijski element...”

Fosfor je nemetal (ono što se ranije zvalo metaloid) srednje aktivnosti. Vanjska orbita atoma fosfora sadrži pet elektrona, od kojih su tri nesparena. Stoga, može pokazati valencije od 3-, 3+ i 5+.

Da bi fosfor pokazao 5+, neophodan je neki efekat na atom, koji bi dva uparena elektrona poslednje orbite pretvorio u nesparene.

Fosfor se često naziva višestrukim elementom. Zaista, pod različitim uvjetima ponaša se različito, pokazujući ili oksidativna ili redukcijska svojstva. Svestranost fosfora uključuje i njegovu sposobnost postojanja u nekoliko alotropskih modifikacija.

Možda najpoznatija modifikacija elementa br. 15 je meki, voštani, bijeli ili žuti fosfor. Brand ga je otkrio, a zahvaljujući svojim svojstvima element je dobio ime: na grčkom "fosfor" znači blistav, blistav. Molekul bijelog fosfora sastoji se od četiri atoma raspoređena u obliku tetraedra. Gustina 1,83, tačka topljenja 44,1° C. otrovno, lako oksidira. Rastvorljiv u ugljen-disulfidu, tečnom amonijaku i SO2, benzenu, eteru. Gotovo nerastvorljiv u vodi.

Kada se zagrije bez pristupa zraku iznad 250°C, postaje crven. Ovo je već polimer, ali ne baš uređena struktura. Reaktivnost crvenog fosfora je znatno manja od reaktivnosti bijelog fosfora. Ne svijetli u mraku, ne rastvara se u ugljičnom disulfidu i nije otrovan. Gustina mu je mnogo veća, struktura je finokristalna.

Datumom otkrića fosfora obično se smatra 1669. godina, ali postoje neke indicije da je bio poznat i ranije. Gepher, na primjer, izvještava da jedan alhemijski rukopis iz zbirke pohranjene u Pariskoj biblioteci navodi da je oko 12. vijeka. izvjesni Alchid Bekhil je destilacijom urina s glinom i vapnom dobio supstancu koju je nazvao "escarbucle". Možda je to bio fosfor, što je bila velika tajna alhemičara. U svakom slučaju, poznato je da su alkemičari u potrazi za kamenom filozofije podvrgavali sve vrste materijala destilaciji i drugim operacijama, uključujući urin, izmet, kosti itd. Od davnina su tvari koje mogu svijetliti u mraku nazivane fosfori. U 17. veku Bio je poznat bolonjski fosfor - kamen pronađen u planinama blizu Bolonje; Nakon pečenja na ugalj, kamen je stekao sposobnost sjaja. Opisan je i "Baldvinov fosfor" koji je pripremio predradnik volosti Alduin od kalcinirane mješavine krede i dušične kiseline. Sjaj takvih tvari izazvao je krajnje iznenađenje i smatran je čudom.

Godine 1669. hamburški alhemičar amater Brand, bankrotirani trgovac koji je sanjao da poboljša svoje poslove uz pomoć alhemije, obradio je širok izbor proizvoda. Teoretizirajući da bi fiziološki proizvodi mogli sadržavati "primordijalnu materiju" za koju se vjeruje da je osnova kamena filozofa, Brand se zainteresirao za ljudski urin.

Sakupio je oko tonu urina iz vojničkih kasarni i ispario ga da bi se stvorila sirupasta tečnost. Ponovo je destilirao ovu tečnost i dobio teško crveno "urin urina". Nakon što je ponovo destilirao ovo ulje, otkrio je na dnu retorte ostatke “mrtve glave” (Caput mortuum), naizgled beskorisne ni za što. Međutim, nakon dugog kalciniranja ovog ostatka, primijetio je da se u retorti pojavila bijela prašina koja se polako slagala na dno retorte i jasno svijetlila. Brand je zaključio da je uspio izvući elementarnu vatru iz "masne glave smrti", te je s još većim žarom nastavio svoje eksperimente. On, naravno, nije uspeo da ovu „vatru“ pretvori u zlato, ali je svoje otkriće fosfora (od grčkog – svetlost i „noseći“, tj. svetlonosac) ipak držao u strogoj tajni. Međutim, izvjesni Kunkel, koji je u to vrijeme služio kao alhemičar i tajni sobar saksonskog izbornog kneza, saznao je za Brandovu tajnu. Kunkel je zamolio svog kolegu Krafta, koji ide u Hamburg, da od Branda sazna bilo kakvu informaciju o fosforu. Kraft je, međutim, sam odlučio da iskoristi Brandovu tajnu. Od njega je kupio tajnu za 200 talira i, proizvevši dovoljnu količinu fosfora, otišao je na put u Evropu, gdje je s velikim uspjehom demonstrirao sjaj fosfora pred plemenitim ljudima. Konkretno, u Engleskoj je pokazao fosfor kralju Charlesu II i naučniku Boyleu. U međuvremenu, Kunkel je uspio sam pripremiti fosfor na način blizak Brandovoj metodi, a za razliku od potonjeg, naširoko je reklamirao fosfor, ali je prešutio tajnu njegove proizvodnje. Godine 1680., bez obzira na svoje prethodnike, novi element je dobio poznati engleski fizičar i hemičar Robert Boyle, koji je, kao i Kunkel, objavio podatke o svojstvima fosfora, ali je način njegove pripreme u zatvorenom pakovanju prijavio samo Londonsko kraljevsko društvo (ova poruka je objavljena tek 12 godina kasnije, nakon Boyleove smrti), a Boiseov učenik A. Gankwitz izdali su čistu nauku i ponovo oživjeli „špekulacije fosforom“ u obliku opsežnih proizvodnih aktivnosti za proizvodnju ove supstance: za 50 godina naširoko je trgovao fosforom po vrlo visokoj cijeni. U Holandiji je, na primjer, unca (31,1 g) fosfora tada koštala 16 dukata. Najfantastičnije pretpostavke su napravljene u vezi sa prirodom fosfora. U 18. vijeku Proučavanjem fosfora bavili su se mnogi istaknuti naučnici, a među njima i Marggraf, koji je poboljšao metodu dobijanja fosfora iz urina dodavanjem olovnog hlorida (1743).

Godine 1777. Scheele je ustanovio prisustvo fosfora u kostima i rogovima životinja u obliku fosforne kiseline povezane s vapnom. Neki autori, međutim, pripisuju ovo otkriće drugom švedskom hemičaru, Hahnu, ali je Scheele razvio metodu za dobijanje fosfora iz kostiju. Fosfor je Lavoisier prepoznao kao elementarnu supstancu na osnovu svojih čuvenih eksperimenata sagorevanja fosfora u kiseoniku. U tabeli jednostavnih tijela, Lavoisier je fosfor smjestio u drugu grupu jednostavnih tijela, nemetalnih, oksidirajućih i produkcijskih kiselina. Od 19. vijeka Fosfor se široko koristi uglavnom u obliku soli koje se koriste za gnojenje tla.

Dakle, više od tri stotine godina dijeli nas od trenutka kada je hamburški alhemičar Genning Brand otkrio novi element - fosfor. Kao i drugi alhemičari, Brand je pokušao pronaći eliksir života ili kamen filozofa, uz pomoć kojeg stari ljudi izgledaju mlađe, bolesni se oporavljaju, a bazni metali pretvaraju u zlato. Nije bila briga za dobrobit ljudi, već lični interes koji je vodio Branda. O tome svjedoče činjenice iz historije jedinog pravog otkrića do njega. U prvoj, pedesetogodišnjoj etapi istorije fosfora, pored Boyleovog otkrića, samo je jedan događaj obeležen istorijom nauke: 1715. Gensing je ustanovio prisustvo fosfora u moždanom tkivu. Nakon eksperimenata Markgravea, povijest elementa, koji je mnogo godina kasnije dobio broj 15, postala je povijest mnogih velikih otkrića.

Hronologija otkrića vezanih za fosfor

Godine 1715 Gensing je utvrdio prisustvo fosfora u moždanom tkivu...

Godine 1743 Njemački hemičar, počasni član Sankt Peterburgske akademije nauka A.S. Marggraf je razvio novu metodu za proizvodnju fosfora.

Godine 1769 Yu.Gan je dokazao da kosti sadrže puno fosfora. Istu stvar je dvije godine kasnije potvrdio i švedski hemičar K. Scheele, koji je predložio metodu za dobijanje fosfora iz pepela nastalog prilikom pečenja kostiju. Nekoliko godina kasnije, J. L. Proust i M. Klaproth, proučavajući različite prirodne spojeve, dokazali su da je fosfor rasprostranjen u zemljinoj kori, uglavnom u obliku kalcijum fosfata.

1797 U Rusiji je A.A. Musin-Pushkin dobio alotropnu sortu fosfora - ljubičasti fosfor. Međutim, u literaturi se otkriće fosfora pogrešno pripisuje I. Hittorfu, koji ga je, koristeći metodu A. A. Musin-Puškina, dobio tek 1853. godine.

Godine 1799 Dondonald je dokazao da su jedinjenja fosfora neophodna za normalan razvoj biljaka.

Godine 1839 Drugi Englez, Laws, bio je prvi koji je dobio superfosfat - fosforno gnojivo koje biljke lako apsorbiraju.

Godine 1842 Engleska je organizirala prvu industrijsku proizvodnju superfosfata u svijetu. U Rusiji se takva proizvodnja pojavila 1868. i 1871. godine.

Godine 1848 Austrijski hemičar A. Schrötter otkrio je alotropsku modifikaciju fosfora - crveni fosfor. Ovaj fosfor je dobio zagrijavanjem bijelog fosfora na temperaturu od 250 stepeni u atmosferi CO (ugljenmonoksid dva). Zanimljivo je da je A. Schrötter prvi istakao

mogućnost upotrebe crvenog fosfora u proizvodnji šibica.

Godine 1926 A.E. Fersman i njegove kolege otkrili su ogromne rezerve apatita na poluostrvu Kola.

Godine 1934, američki fizičar P. Bridgeman, proučavajući uticaj visokih pritisaka na različite supstance, izolovao je crni fosfor, sličan grafitu.

Fosfor je važna komponenta žive i nežive prirode. Nalazi se u dubinama Zemlje, u vodi i u našem tijelu, a akademik Fersman mu je čak dao nadimak „element života i misli“. Uprkos svojoj korisnosti, bijeli fosfor može biti izuzetno opasan i otrovan. Razgovarajmo detaljnije o njegovim karakteristikama.

Otvaranje elementa

Istorija otkrića fosfora započela je alhemijom. Od 15. veka, evropski naučnici su bili željni da pronađu filozofski kamen ili „veliki eliksir“ kojim mogu da pretvore bilo koji metal u zlato.

U 17. veku, alhemičar Hennig Brand odlučio je da put do "magijskog reagensa" leži kroz urin. Žute je boje, što znači da sadrži zlato ili je na neki način povezan s njim. Naučnik je pažljivo prikupljao materijal, branio ga, a zatim destilirao. Umjesto zlata, dobio je bijelu tvar koja je svijetlila u mraku i dobro gorjela.

Brand je ovo otkriće nazvao "hladna vatra". Kasnije su irski alhemičar Robert Boyle i Nijemac Andreas Maggraf došli na ideju da na sličan način dobiju fosfor. Potonji je također dodao ugalj, pijesak i mineral fosgenit u urinu. Nakon toga, supstanca je nazvana phosphorus mirabilis, što je prevedeno kao "čudesan nosilac svjetlosti".

Luminiferni element

Otkriće fosfora postalo je prava senzacija među alhemičarima. Neki su pokušavali s vremena na vrijeme da kupe tajnu dobivanja supstance od Branda, drugi su pokušavali sami doći. U 18. veku je dokazano da se taj element nalazi u koštanim ostacima organizama i ubrzo je otvoreno nekoliko fabrika za njegovu proizvodnju.

Francuski fizičar Lavoisier dokazao je da je fosfor jednostavna supstanca. U periodnom sistemu ima broj 15. Zajedno sa azotom, antimonom, arsenom i bizmutom spada u grupu pniktida i karakteriše se kao nemetal.

Element je prilično čest u prirodi. U procentima, zauzima 13. mjesto po masi zemljine kore. Fosfor aktivno stupa u interakciju s kisikom i ne nalazi se u slobodnom obliku. Postoji u brojnim mineralima (više od 190), kao što su fosforiti, apatiti itd.

Bijeli fosfor

Fosfor postoji u nekoliko oblika ili alotropa. Razlikuju se jedni od drugih po gustini, boji i hemijskim svojstvima. Obično postoje četiri glavna oblika: bijeli, crni, crveni i metalni fosfor. Ostale modifikacije su samo mješavina gore navedenih.

Beli fosfor je veoma nestabilan. U normalnim uslovima osvetljenja brzo postaje crvena, ali visoki pritisak postaje crna. Njegovi atomi su raspoređeni u obliku tetraedra. Ima kristalnu molekularnu rešetku, sa molekulskom formulom P4.

Ističem i žuti fosfor. Ovo nije još jedna modifikacija tvari, već naziv nerafiniranog bijelog fosfora. Može imati svijetlo ili tamno smeđu nijansu i karakterizira ga jaka toksičnost.

Osobine bijelog fosfora

Konzistencija i izgled tvari podsjeća na vosak. Miriše na beli luk i mastan je na dodir. Fosfor je mekan (može se rezati nožem bez mnogo napora) i deformabilan je. Nakon čišćenja postaje bezbojan. Njegovi prozirni kristali prelivaju se na suncu i izgledaju kao dijamanti.

Topi se na 44 stepena. Aktivnost tvari manifestira se čak i na sobnoj temperaturi. Glavna karakteristika fosfora je njegova sposobnost hemiluminiscentnog ili sjajnog sjaja. Oksidirajući u vazduhu, emituje belo-zelenu svetlost, a vremenom se spontano zapali.

Supstanca je praktički netopiva u vodi, ali može izgorjeti u njoj uz produženi kontakt s kisikom. Dobro se otapa u organskim rastvaračima, kao što su ugljen-disulfid, tečni parafin i benzol.

Primjena fosfora

Čovek je „ukrotio“ fosfor i za miroljubive i za vojne svrhe. Supstanca se koristi za proizvodnju fosforne kiseline, koja se koristi za gnojiva. Ranije se široko koristio za bojenje vune i izradu fotoosjetljivih emulzija.

Bijeli fosfor nije u širokoj upotrebi. Njegova glavna vrijednost je zapaljivost. Dakle, supstanca se koristi za zapaljivu municiju. Ova vrsta oružja bila je relevantna tokom oba svjetska rata. Korišćen je u ratu u Gazi 2009. godine, kao i u Iraku 2016. godine.

Crveni fosfor se više koristi. Koristi se za proizvodnju goriva, maziva, eksploziva i glava za šibice. Razna jedinjenja fosfora se koriste u industriji u omekšivačima vode i dodaju se sredstvima za pasivizaciju radi zaštite metala od korozije.

Sadržaj u organizmu i uticaj na ljude

Fosfor je jedan od vitalnih elemenata za nas. U obliku jedinjenja sa kalcijumom, prisutan je u zubima i skeletu, dajući kostima tvrdoću i čvrstoću. Element je prisutan u jedinjenjima ATP i DNK. Neophodan je za rad mozga. Budući da je u nervnim ćelijama, pospešuje prenos nervnih impulsa.

Fosfor se nalazi u mišićnom tkivu. Uključen je u proces pretvaranja energije iz proteina, masti i ugljikohidrata koji ulaze u tijelo. Element održava kiselinsko-baznu ravnotežu u stanicama i dolazi do njihove diobe. Pospješuje metabolizam i neophodan je tokom rasta i oporavka tijela.

Međutim, fosfor može biti opasan. Sam bijeli fosfor je vrlo toksičan. Doze veće od 50 miligrama su smrtonosne. Trovanje fosforom je praćeno povraćanjem, glavoboljom i bolovima u stomaku. Dodir tvari s kožom uzrokuje opekotine koje zacjeljuju vrlo sporo i bolno.

Višak fosfora u tijelu dovodi do krhkih kostiju, kardiovaskularnih bolesti, krvarenja i anemije. Jetra i probavni sistem takođe pate od prezasićenosti fosforom.

„...Da! Bio je to pas, ogroman, crn u mraku. Ali niko od nas smrtnika nikada nije video takvog psa. Plamen je izbijao iz njenih otvorenih usta, oči su joj bacale iskre, a treperava vatra je sijala preko njene njuške i potiljka. Ni u čijem grozničavom mozgu nije se mogla pojaviti vizija koja je bila strašnija, odvratnija od ovog paklenog stvorenja koje je iskočilo na nas iz magle... Užasan pas, veličine mlade lavice. Njegova ogromna usta još su sijala plavičastim plamenom, duboko usađene divlje oči bile su okružene vatrenim krugovima.

Dodirnuo sam ovu blistavu glavu i, odmaknuvši ruku, vidio da mi i prsti svijetle u mraku. Fosfor, rekao sam.”

Naučio? Arthur Conan Doyle. "Baskervilski pas."

U ovo je upletena jedna gadna priča Element br. 15.

Još jedna loša priča

Više od tri stotine godina dijeli nas od trenutka kada je hamburški alhemičar Genning Brand otkrio novi element - fosfor. Kao i drugi alhemičari, Brand je pokušao pronaći eliksir života ili kamen filozofa, uz pomoć kojeg stari ljudi izgledaju mlađe, bolesni se oporavljaju, a bazni metali pretvaraju u zlato. Nije bila briga za dobrobit ljudi, već lični interes koji je vodio Branda. O tome svjedoče činjenice iz historije jedinog pravog otkrića do njega.

Tokom jednog od eksperimenata, ispario je urin, pomiješao ostatak sa ugljem i pijeskom i nastavio isparavanje. Ubrzo se u retorti stvorila supstanca koja je blistala u mraku. Istina, kaltes Feuer (hladna vatra), ili "moja vatra", kako ga je Brand nazvao, nije pretvorio olovo u zlato i nije promijenio izgled starih ljudi, ali činjenica da je nastala supstanca svijetlila bez zagrijavanja bila je neobična i nova. .

Brand nije sporio da iskoristi ovo svojstvo nove supstance. Počeo je da pokazuje fosfor raznim privilegovanim osobama, primajući od njih poklone i novac. Nije bilo lako sačuvati tajnu dobijanja fosfora i Brand ju je ubrzo prodao drezdenskom hemičaru I. Kraffu. Broj demonstranata fosfora se povećao kada je recept za njegovu proizvodnju postao poznat I. Kunkelu i K. Kirchmeyeru. Godine 1680., bez obzira na svoje prethodnike, novi element je dobio poznati engleski fizičar i hemičar Robert Boyle. Ali Boyle je ubrzo umro, a njegov učenik A. Gankwitz je izdao čistu nauku i ponovo oživeo „spekulacije o fosforu“. Tek 1743. godine A. Markgraf je pronašao napredniju metodu za proizvodnju fosfora i objavio svoje podatke za javno informisanje. Ovaj događaj je stavio tačku na Brandovo poslovanje i poslužio kao početak ozbiljnog proučavanja fosfora i njegovih spojeva.

U prvoj, pedesetogodišnjoj etapi istorije fosfora, pored Boyleovog otkrića, samo je jedan događaj obeležen istorijom nauke: 1715. Gensing je ustanovio prisustvo fosfora u moždanom tkivu. Nakon eksperimenata Markgravea, povijest elementa, koji je mnogo godina kasnije dobio broj 15, postala je povijest mnogih velikih otkrića.

Hronologija ovih otkrića

Godine 1769. Yu Gan je dokazao da kosti sadrže puno fosfora. Istu stvar je dvije godine kasnije potvrdio i poznati švedski hemičar K. Scheele, koji je predložio metodu za proizvodnju fosfora iz pepela nastalog prilikom pečenja kostiju.

Nekoliko godina kasnije, J.L. Proust i M. Klaproth, proučavajući različite prirodne spojeve, dokazali su da je fosfor rasprostranjen u zemljinoj kori, uglavnom u obliku kalcijum fosfata.

Postigao je veliki uspjeh u proučavanju svojstava fosfora početkom 70-ih godina 18. vijeka. veliki francuski hemičar Antoine Laurent Lavoisier. Spaljivanjem fosfora sa drugim supstancama u zatvorenom volumenu zraka, Lavoisier je dokazao da je fosfor samostalan element, a zrak je složenog sastava i sastoji se od najmanje dvije komponente - kisika i dušika. “Na ovaj način je po prvi put stavio na noge svu hemiju, koja je u svom flogističkom obliku stala na glavu.” Ovako je F. Engels pisao o Lavoisierovim djelima u predgovoru drugog toma Kapitala.

Dondonald je 1799. godine dokazao da su jedinjenja fosfora neophodna za normalan razvoj biljaka.

Godine 1839. drugi Englez, Laws, prvi je dobio superfosfat - fosforno gnojivo koje biljke lako apsorbiraju.

Godine 1847. njemački hemičar Schrötter, zagrijavajući bijeli fosfor bez pristupa zraka, dobio je novu sortu (alotropsku modifikaciju) elementa br. 15 - crveni fosfor, a već u 20. stoljeću, 1934. godine, američki fizičar P. Bridgman, proučavajući uticaj visokog pritiska na razne supstance, izolovan crni fosfor, sličan grafitu. Ovo su glavne prekretnice u istoriji elementa br. 15. Sada da vidimo šta je pratilo svako od ovih otkrića.

“Godine 1715. Gensing je ustanovio prisustvo fosfora u moždanom tkivu... 1769. Hahn je dokazao da kosti sadrže mnogo fosfora.”

Fosfor je analog dušika. Iako su fizička i kemijska svojstva ovih elemenata vrlo različita, oni također imaju nešto zajedničko, a posebno činjenicu da su oba ova elementa apsolutno neophodna životinjama i biljkama. Akademik A.E. Fersman je fosfor nazvao „elementom života i misli“, a ova definicija se teško može klasifikovati kao književno preterivanje. Fosfor se nalazi u doslovno svim organima zelenih biljaka: stabljici, korijenju, lišću, ali najviše u plodovima i sjemenkama. Biljke akumuliraju fosfor i opskrbljuju ga životinjama.

Kod životinja, fosfor je koncentrisan uglavnom u skeletu, mišićima i nervnom tkivu.

Među ljudskim prehrambenim proizvodima, žumance kokošjih jaja posebno je bogato fosforom.

Ljudsko tijelo sadrži u prosjeku oko 1,5 kg elementa br. 15. Od ove količine 1,4 kg je u kostima, oko 130 g u mišićima i 12 g u nervima i mozgu. Gotovo svi najvažniji fiziološki procesi koji se odvijaju u našem tijelu povezani su s transformacijama organofosfornih tvari. Fosfor se u kostima nalazi uglavnom u obliku kalcijum fosfata. Zubna caklina je takođe fosforno jedinjenje, koje po sastavu i kristalnoj strukturi odgovara najvažnijem fosfornom mineralu, apatitu Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl).

Prirodno, kao i svaki vitalni element, fosfor prolazi kroz ciklus u prirodi. Biljke ga uzimaju iz tla, a iz biljaka ovaj element ulazi u tijela ljudi i životinja. Fosfor se vraća u tlo sa izmetom i kada leševi trunu. Fosforobakterije pretvaraju organski fosfor u neorganska jedinjenja.

Međutim, u jedinici vremena, znatno više fosfora se uklanja iz tla nego što ulazi u tlo. Svjetska žetva sada godišnje ukloni više od 3 miliona tona fosfora sa polja.

Naravno, da bi se dobili održivi prinosi, ovaj fosfor mora biti vraćen u tlo, pa stoga ne čudi da svjetska proizvodnja fosfatnog kamena sada iznosi više od 100 miliona tona godišnje.

“...Proust i Klaproth su dokazali da je fosfor široko rasprostranjen u zemljinoj kori, uglavnom u obliku kalcijum fosfata.”

U zemljinoj kori fosfor se javlja isključivo u obliku jedinjenja. To su uglavnom slabo rastvorljive soli ortofosforne kiseline; Kation je najčešće nekalcijum.

Fosfor čini 0,08% mase zemljine kore. U pogledu rasprostranjenosti, zauzima 13. mjesto među svim elementima. Fosfor se nalazi u najmanje 190 minerala, od kojih su najvažniji: fluorapatit - Ca 5 (PO 4) 3 F, hidroksiapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH, fosforit Ca 3 (PO 4) 2 sa primesama.

Ređe su vivijanit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, monazit (Ce, La)PO 4, ambligonit LaAl(PO 4)F, trifilit Li(Fe, Mn)PO 4 i još ređe ksenotim YPO 4 i torbernit Cu (UO 2) 2 [PO 4 ] 2 12H 2 O.

Fosforni minerali se dijele na primarne i sekundarne. Među primarnim, posebno su česti apatiti, koji se često nalaze među stijenama magmatskog porijekla. Ovi minerali su nastali tokom formiranja zemljine kore.

Za razliku od apatita, fosforiti se javljaju među stijenama sedimentnog porijekla, nastalim kao rezultat smrti živih bića. To su sekundarni minerali.

Fosfor se nalazi u meteoritima u obliku gvožđa, kobalta i fosfida nikla. Naravno, ovaj zajednički element nalazi se iu morskoj vodi (6·10–6%).

“Lavoisier je dokazao da je fosfor nezavisan hemijski element...”

Fosfor je nemetal (ono što se ranije zvalo metaloid) srednje aktivnosti. Vanjska orbita atoma fosfora sadrži pet elektrona, od kojih su tri nesparena. Stoga, može pokazati valencije od 3–, 3+ i 5+.

Da bi fosfor pokazao valenciju 5+, neophodan je neki efekat na atom, koji bi dva uparena elektrona poslednje orbite pretvorio u nesparene.

Fosfor se često naziva višestrukim elementom. Zaista, pod različitim uvjetima ponaša se različito, pokazujući ili oksidativna ili redukcijska svojstva. Svestranost fosfora uključuje i njegovu sposobnost postojanja u nekoliko alotropskih modifikacija.

Možda najpoznatija modifikacija elementa br. 15 je meki, voštani, bijeli ili žuti fosfor. Brand ga je otkrio, a zahvaljujući svojim svojstvima element je dobio ime: na grčkom "fosfor" znači blistav, blistav. Molekul bijelog fosfora sastoji se od četiri atoma raspoređena u obliku tetraedra. Gustina 1,83, tačka topljenja 44,1°C. Bijeli fosfor je otrovan i lako oksidira. Rastvorljiv u ugljen-disulfidu, tečnom amonijaku i SO 2, benzenu, eteru. Gotovo nerastvorljiv u vodi.

Kada se zagrije bez pristupa zraka iznad 250°C, bijeli fosfor prelazi u crveni. Ovo je već polimer, ali ne baš uređena struktura. Reaktivnost crvenog fosfora je znatno manja od reaktivnosti bijelog fosfora. Ne svijetli u mraku, ne rastvara se u ugljičnom disulfidu i nije otrovan (Uvijek sadrži male količine bijelog fosfora, zbog čega može biti otrovan.). Gustina mu je mnogo veća, struktura je finokristalna.

Manje su poznate druge, još više visokomolekularne modifikacije fosfora - ljubičasta, smeđa i crna, koje se međusobno razlikuju po molekularnoj težini i stepenu uređenosti makromolekula. Crni fosfor, koji je prvi dobio P. Bridgman u uslovima visokog pritiska (200 hiljada atm na temperaturi od 200°C), više podseća na grafit nego na beli ili crveni fosfor. Ove modifikacije su laboratorijska egzotika i, za razliku od bijelog i crvenog fosfora, još nisu našle praktičnu primjenu.

Usput, o primjeni elementarnog fosfora; Njegovi glavni potrošači su proizvodnja šibica, metalurgija i hemijska proizvodnja. U skorijoj prošlosti, dio nastalog elementarnog fosfora trošio se u vojnim preduzećima;

Metalurzi obično nastoje da se riješe nečistoća fosfora u metalu - to pogoršava mehanička svojstva, ali ponekad se fosfor u legure unosi namjerno. To se radi kada je potrebno da se metal lagano proširi prilikom stvrdnjavanja i precizno poprimi obris oblika. Fosfor se takođe široko koristi u hemiji. Dio se koristi za pripremu fosfornih hlorida potrebnih za sintezu određenih organskih preparata; Faza proizvodnje elementarnog fosfora prisutna je iu nekim tehnološkim shemama za proizvodnju koncentriranih fosfornih đubriva.

Sada o njegovim vezama.

Fosforni anhidrid P 2 O 5 je odličan desikant koji pohlepno upija vodu iz vazduha i druge supstance. Sadržaj P 2 O 5 je glavni kriterijum za vrednost svih fosfatnih đubriva.

Fosforne kiseline, prvenstveno ortofosforna kiselina H 3 PO 4 , koriste se u osnovnoj hemijskoj industriji. Soli fosfornih kiselina su prvenstveno fosforna đubriva (posebna rasprava o njima) i fosfati alkalnih metala neophodni za proizvodnju deterdženata.

Fosforni halogenidi (uglavnom hloridi PCl 3 i PCl 5) se koriste u industriji organske sinteze.

Od jedinjenja fosfora sa vodonikom najpoznatiji je fosfin PH 3 - veoma otrovan bezbojni gas sa mirisom belog luka.

Među jedinjenjima fosfora posebno mjesto pripada organofosfornim jedinjenjima. Većina njih ima biološku aktivnost. Stoga se neki organofosforni spojevi koriste kao lijekovi, drugi kao sredstva za suzbijanje štetočina.

Nezavisna klasa tvari sastojala se od fosfonitril klorida - spojeva fosfora s dušikom i klorom. Monomer fosfonitril hlorida je sposoban za polimerizaciju. S povećanjem molekularne težine, svojstva tvari ove klase se mijenjaju, a posebno se njihova topljivost u organskim tekućinama značajno smanjuje. Kada molekularna težina polimera dostigne nekoliko hiljada, dobija se tvar nalik gumi - jedina guma do sada koja uopće ne sadrži ugljik. Daljnje povećanje molekularne težine dovodi do stvaranja tvrdih supstanci sličnih plastici. „Guma bez ugljenika“ ima značajnu otpornost na toplotu: počinje da se raspada tek na 350°C.

“Godine 1839. Englez Laws je prvi dobio superfosfat - fosforno gnojivo koje biljke lako apsorbiraju.”

Da bi biljke apsorbovale fosfor, on mora biti u rastvorljivom jedinjenju. Da bi se dobila ova jedinjenja, kalcijum fosfat i sumporna kiselina se mešaju u takvim razmerama da ima dva grama molekula kiseline po gramu molekula fosfata. Kao rezultat interakcije nastaju sulfat i rastvorljivi kalcijum dihidrogen fosfat: Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 → 2CaSO 4 + Ca (H 2 PO 4) 2. Mješavina ove dvije soli poznata je kao superfosfat. U ovoj mješavini kalcijum sulfat sa agrohemijskog gledišta je balast, ali se obično ne odvaja, jer je ova operacija skupa i uvelike povećava cijenu gnojiva. Jednostavni superfosfat sadrži samo 14...20% P 2 O 5.

Koncentrovanije fosforno đubrivo je dvostruki superfosfat. Dobiva se reakcijom kalcijum fosfata sa fosfornom kiselinom:

Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 → 3Ca (H 2 PO 4) 2.

Dvostruki superfosfat sadrži 40...50% P 2 O 5. Zapravo, bilo bi ispravnije nazvati ga trostrukim: tri puta je bogatiji fosforom od običnog superfosfata.

Ponekad se precipitat CaHPO 4 2H 2 O koristi kao fosforno đubrivo, koje se dobija reakcijom fosforne kiseline sa hidroksidom ili kalcijum karbonatom:

Ca(OH) 2 + H 3 PO 4 → CaHPO 4 2H 2 O.

2CaCO 3 + 2H 3 PO 4 → 2CaHPO 4 2H 2 O + 2CO 2.

Ovo đubrivo sadrži 30...35% P 2 O 5.

Sa istraženim rezervama fosfornih sirovina kod nas, kao i u svetu, situacija nije sasvim povoljna. Akademik S.I. Volfkovič je sa govornice IX Mendeljejevskog kongresa o opštoj i primenjenoj hemiji izjavio:

„Ako sirovinska baza azotne industrije - vazdušni okean, voda i prirodni gas - ne ograničava razmere nove izgradnje, a do sada istražena nalazišta kalijumovih soli obezbeđuju razvoj proizvodnje kalijevih đubriva za više od milenijum, onda će do sada proučavane rezerve domaćih fosfornih sirovina pri planiranim velikim količinama proizvodnje đubriva trajati samo nekoliko decenija.”

To uopće ne znači da čovječanstvu prijeti glad i da će se žetve smanjivati ​​iz godine u godinu. Postoje rezerve. Mnogo dodatnog fosfora može se dobiti kompleksnom preradom mineralnih sirovina, sedimenata s dna i detaljnijim geološkim istraživanjima. Shodno tome, nemamo posebnih osnova za pesimizam, tim pre što je SSSR na prvom mestu u svetu po evidentiranim rezervama fosfornih ruda. Imamo najveća nalazišta apatita na poluostrvu Kola i fosforita u Južnom Kazahstanu i nizu drugih mesta.

Ali sada je potrebno tražiti nova ležišta i razvijati metode za proizvodnju fosfatnih đubriva iz siromašnijih ruda. To je neophodno za budućnost, jer će fosfor - "element života i misli" - uvijek biti neophodan čovječanstvu.

Izotopi fosfora

Prirodni fosfor, za razliku od velike većine elemenata, sastoji se od samo jednog izotopa 31 P. Nekoliko kratkotrajnih radioaktivnih izotopa elementa br. 15 sintetizirano je u nuklearnim reakcijama. Ispostavilo se da je jedan od njih, fosfor-30, prvi izotop dobiven umjetno. Ovo su 1934. dobili Frederic i Irene Joliot-Curie zračenjem aluminijuma alfa česticama. Fosfor-30 ima poluživot od 2,55 minuta i, kako se raspada, emituje pozitrone („pozitivne elektrone“). Sada je poznato šest radioaktivnih izotopa fosfora. Najdugovječniji od njih, 33 P, ima poluživot od 25 dana. Izotopi fosfora se uglavnom koriste u biološkim istraživanjima.

Početak industrije superfosfata

Prva industrijska proizvodnja superfosfata u svijetu organizirana je 1842. godine u Engleskoj. U Rusiji su se slična preduzeća pojavila 1868. i 1871. godine. Prije revolucije u našoj zemlji izgrađeno je samo šest superfosfatnih postrojenja, čija ukupna produktivnost nije prelazila 50 hiljada tona godišnje. Tokom Prvog svetskog rata, strane intervencije i građanskog rata četiri od šest postrojenja su propale, a 1918. godine u našoj zemlji proizvedeno je samo 2,8 hiljada tona superfosfata. I samo 20 godina kasnije, 1938. godine, Sovjetski Savez je zauzeo prvo mjesto u Evropi i drugo mjesto u svijetu po proizvodnji fosfatnih đubriva. Sada je udio naše zemlje u svjetskoj proizvodnji fosfatnih kamenih i fosfatnih đubriva oko četvrtine.

Svjedočenje D.N. Pryanishnikov

“...Koliko god stajsko đubrivo bilo pravilno uskladišteno i korišteno, ono ne može vratiti u tlo ono što sam ne sadrži, tj. veliki udio fosfora otuđenog sa farme u prodatom žitu, životinjskim kostima, mlijeku itd.; Dakle, tlo postepeno, ali postojano gubi svoj fosfor (ili barem njegov dio koji se može asimilirati), a preko određene granice fosfor dolazi u poziciju onog „minimalnog faktora“ koji najviše nedostaje da bi se dobila dobra žetva, što je bilo sasvim ispravno. primetio je Liebig." (Iz članka „O važnosti fosfata za našu poljoprivredu i o proširenju mogućnosti direktne upotrebe fosforita“, 1924.).

Apatiti Arktika

Godine 1926. A.E. Fersman i njegovi saradnici otkrili su ogromne rezerve apatita na poluostrvu Kola. Mnogo godina kasnije, akademik A.E. Fersman je o ovom nalazištu napisao: „...pjenušavi apatit sa sivim nefelinom formira neprekidni zid od 100 m. Ovaj divni pojas hibinskih tundra proteže se na 25 km, savijajući se oko njih. Istraživanja su pokazala da ruda apatita seže duboko čak i ispod površine okeana, a oko dvije milijarde tona ovih vrijednih minerala akumulirano je ovdje u planinama Khibiny, kojih nema nigdje u svijetu.” (“Zabavna mineralogija”, 1937.) Na osnovu ovog ležišta izgrađena je rudarsko-hemijska fabrika Apatita. CM. Kirov. Neposredno prije rata otkriveno je još jedno veoma veliko nalazište fosfornih sirovina - Kara-Tau fosforiti u Kazahstanu. Fosforiti se nalaze iu drugim regijama naše zemlje, posebno u Moskovskoj regiji. Ali najbolja sirovina za proizvodnju fosfatnih đubriva i dalje dolazi iz apatitnog „pojasa tundre Khibiny“.

Kako izgleda apatit?

Vratimo se ponovo na “Zabavnu mineralogiju”. „Apatit je kalcijum fosfat, ali mu je izgled toliko raznolik i čudan da su ga stari mineralozi nesrećno nazvali apatit, što na grčkom znači „varalica“: ili su to prozirni kristali, koji sitno podsjećaju na beril ili čak kvarc, ili to su guste mase, koje se ne razlikuju od jednostavnog krečnjaka, zatim su to radijalne sfere, zatim je stijena zrnasta i sjajna, poput krupnozrnog mramora.”

ko je prvi?

Francuski istoričar F. Gefer tvrdi da je netačno opšteprihvaćeno mišljenje da je fosfor prvi dobio alhemičar G. Brand 1669. godine. Prema njegovim rečima, oni su mogli da dobiju fosfor još u 12. veku. Arapski alhemičari, a njihova tehnologija za dobivanje fosfora bila je ista kao Brandova: isparavanje urina i zagrijavanje suhog ostatka ugljem i pijeskom. Ako je tako, onda je čovječanstvo upoznato sa elementom br. 15 skoro 800 godina.

Crvena i ljubičasta

Najpoznatije modifikacije fosfora su bijela i crvena, a obje se koriste u industriji. Ostale varijante elementa br. 15 - ljubičasti, smeđi, crni fosfor - mogu se naći samo u laboratorijama. Ali ljubičasti fosfor je postao poznat ljudima mnogo ranije od crvenog fosfora. Ruski naučnik A.A. Musin-Puškin ga je prvi put primio davne 1797. godine. U nekim knjigama možete pronaći izjavu da su crveni i ljubičasti fosfor jedno te isto. Ali ove sorte se ne razlikuju samo po boji. Kristali ljubičastog fosfora su veći. Crveni fosfor se dobija zagrevanjem belog fosfora u zatvorenoj zapremini već na 250°C, a ljubičastog samo na 500°C.

"Svjetleći monah"

Iz memoara akademika S.I. Volfkovich: „Fosfor je proizveden u električnoj peći instaliranoj na Moskovskom univerzitetu u ulici Mohovaja. Pošto su ovi eksperimenti tada prvi put izvedeni u našoj zemlji, nisam preduzeo mere predostrožnosti koje su neophodne pri radu sa gasovitim fosforom – otrovnim, samozapaljivim i svetlećim plavkastim elementom. Tokom višesatnog rada na električnoj peći, dio ispuštenog fosfornog plina toliko je zasitio moju odjeću, pa čak i cipele da kada sam noću hodao sa univerziteta mračnim, tada neosvijetljenim ulicama Moskve, moja odjeća je emitovala plavičasti sjaj, a ispod mojih cipela (kad ih trljam) po trotoaru) su varnile.

Svaki put se iza mene skupila gomila, među kojima je, uprkos mojim objašnjenjima, bilo mnogo ljudi koji su u meni vidjeli „novopojavljenog“ predstavnika onoga svijeta. Ubrzo su među stanovnicima okruga Mokhovaya i širom Moskve fantastične priče o „svetlećem monahu“ počele da se prenose od usta do usta...

Čuda bez čuda

Crkva je više puta koristila bijeli fosfor da zavara vjernike. Poznate su najmanje dvije vrste "čuda" u kojima je uključena ova supstanca. Čudo prvo: svijeća koja se pali sama od sebe. To se radi ovako: otopina fosfora u ugljičnom disulfidu se nanosi na fitilj, otapalo prilično brzo isparava, a zrnca fosfora koja preostaju na fitilju oksidiraju se atmosferskim kisikom i spontano se pale. Drugo čudo: “božanski” natpisi koji bljeskaju na zidovima. Isto rješenje, iste reakcije. Ako je otopina dovoljno zasićena, natpisi prvo svijetle, zatim trepere i nestaju.

Organofosfor i život

O ulozi organofosfornih jedinjenja u najvažnijim biohemijskim reakcijama organizma napisano je mnogo knjiga. U bilo kojem udžbeniku biohemije ove supstance ne samo da se spominju mnogo puta, već su i detaljno opisane. Bez organofosfornih spojeva ne bi se mogao odvijati proces metabolizma ugljikohidrata u moždanom tkivu. Enzim fosforilaza koji sadrži fosfor potiče ne samo razgradnju, već i sintezu polisaharida u mozgu. U procesu oksidacije ugljikohidrata u moždanom tkivu važnu ulogu imaju difosfo-piridin nukleotid i anorganski fosfat. Drugi važan proces - kontrakcija mišića je podržana energijom koja se oslobađa tokom reakcija koje uključuju adenozin fosfate. Kada se mišić steže, molekula adenozin trifosfata (ATP) se razlaže na adenozin difosfat i anorgansku fosfornu kiselinu. Time se oslobađa mnogo energije (8...11 kcal/mol). O najvažnijoj ulozi ovih supstanci svjedoči činjenica da se u mišićnom tkivu uvijek održava konstantan nivo ATP-a.