Ako bol objavený chemický prvok fosfor. Zbohatnutie z moču (o histórii objavu fosforu). Ako vyzerá apatit?

Štruktúra čierneho fosforu

Viac ako tristo rokov nás delí od chvíle, keď hamburský alchymista Genning Brand objavil nový prvok - . Podobne ako iní alchymisti, aj Brand sa pokúsil nájsť elixír života či kameň mudrcov, pomocou ktorého starí ľudia mladnú, chorí sa uzdravujú a neslušní sa menia na... Brand neviedol záujem o blaho ľudí, ale vlastný záujem. Svedčia o tom fakty z histórie jediného skutočného objavu tohto alchymistu.

Počas jedného z experimentov odparil moč, zvyšok zmiešal s uhlím a pieskom a pokračoval v odparovaní. Čoskoro sa v retorte vytvorila látka, ktorá svietila v tme. Je pravda, že kaltes Feuer (studený oheň) alebo „môj oheň“, ako to nazval Brand, sa nepremenil ani nezmenil vzhľad starých ľudí, ale skutočnosť, že výsledná látka žiarila bez zahrievania, bola nezvyčajná a nová.

Značka rýchlo využila túto novú vlastnosť. Začal ukazovať rôzne privilegované osoby, dostával od nich dary a peniaze. Udržať tajomstvo získavania fosforu nebolo jednoduché a Brand ho čoskoro predal drážďanskému chemikovi I. Kraftovi. Počet fosforových demonštrátorov vzrástol, keď recept na jeho výrobu poznali I. Kunkel a K. Kirchmeyer. V roku 1680, bez ohľadu na svojich predchodcov, získal nový prvok slávny anglický fyzik a chemik Robert Boyle. Boyle však čoskoro zomrel a jeho študent A. Gankwitz zradil čistú vedu a opäť oživil „špekulácie o fosfore“. Až v roku 1743 našiel A. Markgraf pokročilejší spôsob výroby fosforu a zverejnil svoje údaje pre verejnosť. Táto udalosť ukončila Brandove podnikanie a poslúžila ako začiatok seriózneho štúdia fosforu a jeho zlúčenín.

V prvej, päťdesiatročnej etape histórie fosforu, okrem Boylovho objavu, bola dejinami vedy poznačená iba jedna udalosť: v roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive. Po experimentoch Markgrave sa história prvku, ktorý o mnoho rokov neskôr získal číslo 15, stala históriou mnohých veľkých objavov.

Všetko o fosfore

V roku 1769 Yu Gan dokázal, že kosti obsahujú veľa fosforu. to isté potvrdil o dva roky neskôr známy švédsky chemik K. Scheele, ktorý navrhol spôsob získavania fosforu z popola vznikajúceho pri pražení kostí.

O niekoľko rokov neskôr J. L. Proust a M. Klaproth pri štúdiu rôznych prírodných zlúčenín dokázali, že je rozšírený v zemskej kôre najmä vo forme fosforečnanu vápenatého.

Veľké úspechy dosiahol v skúmaní vlastností fosforu začiatkom 70. rokov 18. storočia. veľký francúzsky chemik Antoine Laurent. Spaľovaním fosforu s inými látkami v uzavretom objeme vzduchu dokázal, že fosfor je samostatný prvok a vzduch má zložité zloženie a skladá sa minimálne z dvoch zložiek – kyslíka a dusíka. "Týmto spôsobom po prvý raz postavil na nohy všetku chémiu, ktorá sa vo svojej flogistickej forme postavila na hlavu." Takto písal o diele F. Engels v predslove k druhému zväzku Ka-pitala.“

V roku 1709 Dondonald dokázal, že zlúčeniny fosforu sú nevyhnutné pre normálny vývoj rastlín.

V roku 1839 ďalší Angličan Laws ako prvý získal superfosfát – fosforové hnojivo, ktoré je ľahko stráviteľné. rastliny.

V roku 1847 vyvinul nemecký chemik Schrötter, kúrenie bez prístupu vzduchu, novú odrodu (alotropickú modifikáciu) prvku č.15 - a už v 20. storočí, v roku 1934, americký fyzik P. Bradjen, študujúci vplyv vysokých tlaky na rôzny, izolovaný podobný čierny fosfor. Toto sú hlavné míľniky v histórii prvku č. 15. Teraz sa pozrime, čo nasledovalo po každom z týchto objavov.

„V roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive... V roku 1769 Hahn dokázal, že kosti obsahujú veľa fosforu“

Fosfor je analógom dusíka

Hoci fyzické a Chemické vlastnosti Tieto prvky sú veľmi odlišné, majú. a najmä všeobecne platí, že oba tieto prvky sú absolútne nevyhnutné pre zvieratá a rastliny. Akademik A.E. Fersman nazval fosfor „prvkom života a myslenia“, ale túto definíciu možno len ťažko klasifikovať ako literárne preháňanie. Fosfor sa nachádza doslova vo všetkých orgánoch zelených rastlín: v stonkách, koreňoch, listoch, no najviac v plodoch a semenách. Rastliny akumulujú fosfor a dodávajú ho živočíchom.

U zvierat sa fosfor koncentruje najmä v kostre, svaloch a nervovom tkanive.

Medzi ľudskými potravinami je žĺtok kuracích vajec obzvlášť bohatý na fosfor.

Ľudské telo obsahuje v priemere asi 1,5 kg prvku č. 15. Z tohto množstva je 1,4 kg v kostiach, asi 130 g vo svaloch a 12 g v nervoch a mozgu. Takmer všetky najdôležitejšie fyziologické procesy prebiehajúce v našom tele sú spojené s premenami organofosforových látok. Fosfor je prítomný v kostiach hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého. Zubná sklovina je tiež zlúčenina fosforu, ktorá svojim zložením a kryštálovou štruktúrou zodpovedá najdôležitejšiemu minerálu fosforu, apatitu Ca5(P04)3(F, Cl).

Prirodzene, ako každý životne dôležitý prvok, fosfor prechádza v prírode kolobehom. Rastliny ho berú z pôdy a z rastlín sa tento prvok dostáva do tiel ľudí a zvierat. Fosfor sa vracia do pôdy s exkrementmi a keď mŕtvoly hnijú. Fosforobaktérie premieňajú organický fosfor na anorganické zlúčeniny.

Za jednotku času sa však z pôdy odstráni podstatne viac fosforu, ako sa do pôdy dostane. Svetová úroda v súčasnosti každoročne odstraňuje z polí viac ako 3 milióny ton fosforu.

Prirodzene, aby sa dosiahli udržateľné výnosy, tento fosfor sa musí vrátiť do pôdy, a preto nie je prekvapujúce, že svetová produkcia fosforečnanu je v súčasnosti výrazne vyššia ako 100 miliónov ton ročne.

„...Proust a Klaproth dokázali, že fosfor je široko distribuovaný v zemskej kôre, hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého“

V zemskej kôre sa fosfor vyskytuje výlučne vo forme zlúčenín. Ide najmä o slabo rozpustné soli kyseliny ortofosforečnej; Katiónom je najčastejšie vápenatý ión.

Fosfor predstavuje 0,08 % hmotnosti zemská kôra. Z hľadiska prevalencie je medzi všetkými prvkami na 13. mieste. Fosfor je obsiahnutý v minimálne 190 mineráloch, z ktorých najvýznamnejšie sú: fluorapatit Ca5(P04)3F, hydroxylapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 s nečistotami.

Fosfor sa delí na primárny a sekundárny. Medzi primárnymi sú najmä apatity, ktoré sa často vyskytujú medzi horninami vyvretého pôvodu. Tie vznikli v čase vzniku zemskej kôry.

Na rozdiel od apatitov sa fosfority vyskytujú medzi horninami sedimentárneho pôvodu, ktoré vznikajú v dôsledku smrti živých bytostí. Tie sú druhoradé.

Fosfor sa nachádza v meteoritoch vo forme fosfidov železa, kobaltu a niklu. Tento bežný prvok sa samozrejme nachádza aj v morskej vode (6 10-6%).

„Lavoisier dokázal, že fosfor je nezávislý chemický prvok…»

Fosfor je nekov (ktorý sa predtým nazýval metaloid) so strednou aktivitou. Vonkajšia dráha atómu fosforu obsahuje päť elektrónov, z ktorých tri sú nepárové. Preto môže vykazovať valencie 3-, 3+ a 5+.

Na to, aby fosfor vykazoval 5+, je potrebný nejaký účinok na atóm, ktorý by dva párové elektróny poslednej dráhy premenil na nepárové.

Fosfor sa často nazýva mnohostranný prvok. V skutočnosti sa za rôznych podmienok správa odlišne a vykazuje buď oxidačné alebo redukčné vlastnosti. Všestrannosť fosforu zahŕňa aj jeho schopnosť existovať v niekoľkých alotropných modifikáciách.

Azda najznámejšou modifikáciou prvku č.15 je mäkký, voskový, biely alebo žltý fosfor. Bol to Brand, kto ho objavil a vďaka svojim vlastnostiam dostal prvok svoje meno: v gréčtine „fosfor“ znamená svietiaci, svietiaci. Molekula bieleho fosforu pozostáva zo štyroch atómov usporiadaných do tvaru štvorstenu. Hustota 1,83, teplota topenia 44,1° C. jedovatý, ľahko oxiduje. Rozpustný v sírouhlíku, kvapalnom amoniaku a SO2, benzéne, éteri. Takmer nerozpustný vo vode.

Pri zahriatí bez prístupu vzduchu nad 250° C sa sfarbí do červena. Toto je už polymér, ale nie veľmi usporiadaná štruktúra. Reaktivita červeného fosforu je výrazne nižšia ako reaktivita bieleho fosforu. V tme nesvieti, nerozpúšťa sa v sírouhlíku a nie je jedovatý. Jeho hustota je oveľa väčšia, jeho štruktúra je jemne kryštalická.

Štruktúra čierneho fosforu

Viac ako tristo rokov nás delí od chvíle, keď hamburský alchymista Genning Brand objavil nový prvok - . Podobne ako iní alchymisti, aj Brand sa pokúsil nájsť elixír života či kameň mudrcov, pomocou ktorého starí ľudia mladnú, chorí sa uzdravujú a neslušní sa menia na... Brand neviedol záujem o blaho ľudí, ale vlastný záujem. Svedčia o tom fakty z histórie jediného skutočného objavu tohto alchymistu.

Počas jedného z experimentov odparil moč, zvyšok zmiešal s uhlím a pieskom a pokračoval v odparovaní. Čoskoro sa v retorte vytvorila látka, ktorá svietila v tme. Je pravda, že kaltes Feuer (studený oheň) alebo „môj oheň“, ako to nazval Brand, sa nepremenil ani nezmenil vzhľad starých ľudí, ale skutočnosť, že výsledná látka žiarila bez zahrievania, bola nezvyčajná a nová.

Značka rýchlo využila túto novú vlastnosť. Začal ukazovať rôzne privilegované osoby, dostával od nich dary a peniaze. Udržať tajomstvo získavania fosforu nebolo jednoduché a Brand ho čoskoro predal drážďanskému chemikovi I. Kraftovi. Počet fosforových demonštrátorov vzrástol, keď recept na jeho výrobu poznali I. Kunkel a K. Kirchmeyer. V roku 1680, bez ohľadu na svojich predchodcov, získal nový prvok slávny anglický fyzik a chemik Robert Boyle. Boyle však čoskoro zomrel a jeho študent A. Gankwitz zradil čistú vedu a opäť oživil „špekulácie o fosfore“. Až v roku 1743 našiel A. Markgraf pokročilejší spôsob výroby fosforu a zverejnil svoje údaje pre verejnosť. Táto udalosť ukončila Brandove podnikanie a poslúžila ako začiatok seriózneho štúdia fosforu a jeho zlúčenín.

V prvej, päťdesiatročnej etape histórie fosforu, okrem Boylovho objavu, bola dejinami vedy poznačená iba jedna udalosť: v roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive. Po experimentoch Markgrave sa história prvku, ktorý o mnoho rokov neskôr získal číslo 15, stala históriou mnohých veľkých objavov.

Všetko o fosfore

V roku 1769 Yu Gan dokázal, že kosti obsahujú veľa fosforu. to isté potvrdil o dva roky neskôr známy švédsky chemik K. Scheele, ktorý navrhol spôsob získavania fosforu z popola vznikajúceho pri pražení kostí.

O niekoľko rokov neskôr J. L. Proust a M. Klaproth pri štúdiu rôznych prírodných zlúčenín dokázali, že je rozšírený v zemskej kôre najmä vo forme fosforečnanu vápenatého.

Veľké úspechy dosiahol v skúmaní vlastností fosforu začiatkom 70. rokov 18. storočia. veľký francúzsky chemik Antoine Laurent. Spaľovaním fosforu s inými látkami v uzavretom objeme vzduchu dokázal, že fosfor je samostatný prvok a vzduch má zložité zloženie a skladá sa minimálne z dvoch zložiek – kyslíka a dusíka. "Týmto spôsobom po prvý raz postavil na nohy všetku chémiu, ktorá sa vo svojej flogistickej forme postavila na hlavu." Takto písal o diele F. Engels v predslove k druhému zväzku Ka-pitala.“

V roku 1709 Dondonald dokázal, že zlúčeniny fosforu sú nevyhnutné pre normálny vývoj rastlín.

V roku 1839 ďalší Angličan Laws ako prvý získal superfosfát – fosforové hnojivo, ktoré je ľahko stráviteľné. rastliny.

V roku 1847 vyvinul nemecký chemik Schrötter, kúrenie bez prístupu vzduchu, novú odrodu (alotropickú modifikáciu) prvku č.15 - a už v 20. storočí, v roku 1934, americký fyzik P. Bradjen, študujúci vplyv vysokých tlaky na rôzny, izolovaný podobný čierny fosfor. Toto sú hlavné míľniky v histórii prvku č. 15. Teraz sa pozrime, čo nasledovalo po každom z týchto objavov.

„V roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive... V roku 1769 Hahn dokázal, že kosti obsahujú veľa fosforu“

Fosfor je analógom dusíka

Hoci sa fyzikálne a chemické vlastnosti týchto prvkov značne líšia, majú. a najmä všeobecne platí, že oba tieto prvky sú absolútne nevyhnutné pre zvieratá a rastliny. Akademik A.E. Fersman nazval fosfor „prvkom života a myslenia“, ale túto definíciu možno len ťažko klasifikovať ako literárne preháňanie. Fosfor sa nachádza doslova vo všetkých orgánoch zelených rastlín: v stonkách, koreňoch, listoch, no najviac v plodoch a semenách. Rastliny akumulujú fosfor a dodávajú ho živočíchom.

U zvierat sa fosfor koncentruje najmä v kostre, svaloch a nervovom tkanive.

Medzi ľudskými potravinami je žĺtok kuracích vajec obzvlášť bohatý na fosfor.

Ľudské telo obsahuje v priemere asi 1,5 kg prvku č. 15. Z tohto množstva je 1,4 kg v kostiach, asi 130 g vo svaloch a 12 g v nervoch a mozgu. Takmer všetky najdôležitejšie fyziologické procesy prebiehajúce v našom tele sú spojené s premenami organofosforových látok. Fosfor je prítomný v kostiach hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého. Zubná sklovina je tiež zlúčenina fosforu, ktorá svojim zložením a kryštálovou štruktúrou zodpovedá najdôležitejšiemu minerálu fosforu, apatitu Ca5(P04)3(F, Cl).

Prirodzene, ako každý životne dôležitý prvok, fosfor prechádza v prírode kolobehom. Rastliny ho berú z pôdy a z rastlín sa tento prvok dostáva do tiel ľudí a zvierat. Fosfor sa vracia do pôdy s exkrementmi a keď mŕtvoly hnijú. Fosforobaktérie premieňajú organický fosfor na anorganické zlúčeniny.

Za jednotku času sa však z pôdy odstráni podstatne viac fosforu, ako sa do pôdy dostane. Svetová úroda v súčasnosti každoročne odstraňuje z polí viac ako 3 milióny ton fosforu.

Prirodzene, aby sa dosiahli udržateľné výnosy, tento fosfor sa musí vrátiť do pôdy, a preto nie je prekvapujúce, že svetová produkcia fosforečnanu je v súčasnosti výrazne vyššia ako 100 miliónov ton ročne.

„...Proust a Klaproth dokázali, že fosfor je široko distribuovaný v zemskej kôre, hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého“

V zemskej kôre sa fosfor vyskytuje výlučne vo forme zlúčenín. Ide najmä o slabo rozpustné soli kyseliny ortofosforečnej; Katiónom je najčastejšie vápenatý ión.

Fosfor tvorí 0,08 % hmotnosti zemskej kôry. Z hľadiska prevalencie je medzi všetkými prvkami na 13. mieste. Fosfor je obsiahnutý v minimálne 190 mineráloch, z ktorých najvýznamnejšie sú: fluorapatit Ca5(P04)3F, hydroxylapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 s nečistotami.

Fosfor sa delí na primárny a sekundárny. Medzi primárnymi sú najmä apatity, ktoré sa často vyskytujú medzi horninami vyvretého pôvodu. Tie vznikli v čase vzniku zemskej kôry.

Na rozdiel od apatitov sa fosfority vyskytujú medzi horninami sedimentárneho pôvodu, ktoré vznikajú v dôsledku smrti živých bytostí. Tie sú druhoradé.

Fosfor sa nachádza v meteoritoch vo forme fosfidov železa, kobaltu a niklu. Tento bežný prvok sa samozrejme nachádza aj v morskej vode (6 10-6%).

„Lavoisier dokázal, že fosfor je nezávislý chemický prvok...“

Fosfor je nekov (ktorý sa predtým nazýval metaloid) so strednou aktivitou. Vonkajšia dráha atómu fosforu obsahuje päť elektrónov, z ktorých tri sú nepárové. Preto môže vykazovať valencie 3-, 3+ a 5+.

Na to, aby fosfor vykazoval 5+, je potrebný nejaký účinok na atóm, ktorý by dva párové elektróny poslednej dráhy premenil na nepárové.

Fosfor sa často nazýva mnohostranný prvok. V skutočnosti sa za rôznych podmienok správa odlišne a vykazuje buď oxidačné alebo redukčné vlastnosti. Všestrannosť fosforu zahŕňa aj jeho schopnosť existovať v niekoľkých alotropných modifikáciách.

Azda najznámejšou modifikáciou prvku č.15 je mäkký, voskový, biely alebo žltý fosfor. Bol to Brand, kto ho objavil a vďaka svojim vlastnostiam dostal prvok svoje meno: v gréčtine „fosfor“ znamená svietiaci, svietiaci. Molekula bieleho fosforu pozostáva zo štyroch atómov usporiadaných do tvaru štvorstenu. Hustota 1,83, teplota topenia 44,1° C. jedovatý, ľahko oxiduje. Rozpustný v sírouhlíku, kvapalnom amoniaku a SO2, benzéne, éteri. Takmer nerozpustný vo vode.

Pri zahriatí bez prístupu vzduchu nad 250° C sa sfarbí do červena. Toto je už polymér, ale nie veľmi usporiadaná štruktúra. Reaktivita červeného fosforu je výrazne nižšia ako reaktivita bieleho fosforu. V tme nesvieti, nerozpúšťa sa v sírouhlíku a nie je jedovatý. Jeho hustota je oveľa väčšia, jeho štruktúra je jemne kryštalická.

Za dátum objavu fosforu sa zvyčajne považuje rok 1669, ale existujú náznaky, že bol známy skôr. Gepher napríklad uvádza, že alchymistický rukopis zo zbierky uloženej v Parížskej knižnici uvádza, že okolo 12. stor. Istý Alchid Bekhil získal destiláciou moču s hlinou a vápnom látku, ktorú nazval „escarbucle“. Možno to bol fosfor, ktorý bol veľkým tajomstvom alchymistov. V každom prípade je známe, že pri hľadaní kameňa mudrcov alchymisti podrobili destilácii a iným operáciám najrôznejšie materiály, vrátane moču, exkrementov, kostí atď. fosfory. V 17. storočí Známy bol boloňský fosfor – kameň nájdený v horách neďaleko Bologne; Po vypálení na uhlie získal kameň schopnosť žiariť. Opísaný je aj „Baldwinov fosfor“, ktorý pripravil volostný majster Alduin z kalcinovanej zmesi kriedy a kyseliny dusičnej. Žiara takýchto látok spôsobila extrémne prekvapenie a považovala sa za zázrak.

V roku 1669 hamburský amatérsky alchymista Brand, skrachovaný obchodník, ktorý sníval o zlepšení svojich záležitostí pomocou alchýmie, spracoval širokú škálu produktov. S teóriou, že fyziologické produkty by mohli obsahovať „prvotnú hmotu“, o ktorej sa predpokladá, že je základom kameňa mudrcov, sa Brand začal zaujímať o ľudský moč.

Z kasární vojakov nazbieral asi tonu moču a odparil ho, čím sa vytvorila sirupovitá tekutina. Túto tekutinu opäť destiloval a získal ťažký červený „močový olej“. Po opätovnom destilovaní tohto oleja objavil na dne retorty zvyšky „mŕtvej hlavy“ (Caput mortuum), zdanlivo nepoužiteľnej na nič. Avšak, kalcinácia tohto zvyšku dlho, všimol si, že v retorte sa objavil biely prach, ktorý sa pomaly usadil na dne retorty a jasne žiaril. Brand sa rozhodol, že sa mu podarilo vydolovať elementárny oheň z „olejovej smrti“ a vo svojich experimentoch pokračoval s ešte väčším zápalom. Tento „oheň“ sa mu, samozrejme, nepodarilo premeniť na zlato, no svoj objav fosforu (z gréčtiny – svetlo a „nosný“, t. j. nositeľ svetla) stále prísne tajil. O Brandovom tajomstve sa však dozvedel istý Kunkel, ktorý v tom čase slúžil ako alchymista a tajný komorník saského kurfirsta. Kunkel požiadal kolegu Krafta, ktorý sa chystal do Hamburgu, aby od Branda zistil nejaké informácie o fosfore. Kraft sa však sám rozhodol využiť Brandovo tajomstvo. Tajomstvo od neho kúpil za 200 tolárov a po vyprodukovaní dostatočného množstva fosforu sa vybral na cestu do Európy, kde veľký úspech predviedol žiaru fosforu pred ušľachtilými ľuďmi. Najmä v Anglicku ukázal fosfor kráľovi Karolovi II. a vedcovi Boyleovi. Medzitým sa Kunkelovi podarilo pripraviť fosfor sám spôsobom blízkym Brandovej metóde a na rozdiel od posledne menovaného fosfor vo veľkom propagoval, no o tajomstve jeho výroby mlčal. V roku 1680, bez ohľadu na svojich predchodcov, získal nový prvok slávny anglický fyzik a chemik Robert Boyle, ktorý podobne ako Kunkel publikoval údaje o vlastnostiach fosforu, no spôsob jeho prípravy v uzavretom obale oznámil len Royal Society of London (táto správa bola zverejnená až o 12 rokov neskôr, po Boylovej smrti) a Boiseho študent A. Gankwitz zradili čistú vedu a opäť oživili „špekulácie o fosfore“ v podobe rozsiahlych výrobných aktivít na výrobu tejto látky: napr. 50 rokov široko obchodoval s fosforom za veľmi vysokú cenu. Napríklad v Holandsku stála unca (31,1 g) fosforu v tom čase 16 dukátov. O povahe fosforu boli urobené tie najfantastickejšie predpoklady. V 18. storočí Fosfor študovalo mnoho významných vedcov a medzi nimi aj Marggraf, ktorý zlepšil spôsob získavania fosforu z moču pridaním chloridu olovnatého do moču (1743).

V roku 1777 Scheele zistil prítomnosť fosforu v kostiach a rohoch zvierat vo forme kyseliny fosforečnej spojenej s vápnom. Niektorí autori však tento objav pripisujú inému švédskemu chemikovi Hahnovi, no bol to práve Scheele, kto vyvinul metódu na získavanie fosforu z kostí. Fosfor rozpoznal ako elementárnu látku Lavoisier na základe jeho slávnych pokusov o spaľovaní fosforu v kyslíku. V tabuľke jednoduchých telies zaradil Lavoisier fosfor do druhej skupiny jednoduchých telies, nekovových, oxidujúcich a produkujúcich kyseliny. Od 19. stor Fosfor má široké využitie hlavne vo forme solí používaných na hnojenie pôd.

Viac ako tristo rokov nás delí od chvíle, keď hamburský alchymista Genning Brand objavil nový prvok – fosfor. Podobne ako iní alchymisti, aj Brand sa snažil nájsť elixír života či kameň mudrcov, pomocou ktorého starí ľudia vyzerajú mladšie, chorí sa uzdravujú a obyčajné kovy sa menia na zlato. Brand neviedol záujem o blaho ľudí, ale vlastný záujem. Svedčia o tom fakty z histórie jediného skutočného objavu, ktorý urobil. V prvej, päťdesiatročnej etape histórie fosforu bola popri Boyleovom objave poznačená dejinami vedy iba jedna udalosť: v roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive. Po experimentoch Markgrave sa história prvku, ktorý o mnoho rokov neskôr získal číslo 15, stala históriou mnohých veľkých objavov.

Chronológia objavov súvisiacich s fosforom

V roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive...

V roku 1743 Nemecký chemik, čestný člen Petrohradskej akadémie vied A.S. Vyvinul sa Marggraf Nová cesta získavanie fosforu.

V roku 1769 Yu.Gan dokázal, že kosti obsahujú veľa fosforu. To isté potvrdil o dva roky neskôr švédsky chemik K. Scheele, ktorý navrhol spôsob získavania fosforu z popola vznikajúceho pri pražení kostí. O niekoľko rokov neskôr J. L. Proust a M. Klaproth pri štúdiu rôznych prírodných zlúčenín dokázali, že fosfor je rozšírený v zemskej kôre, najmä vo forme fosforečnanu vápenatého.

1797 V Rusku získal A.A. Musin-Pushkin alotropnú odrodu fosforu - fialový fosfor. V literatúre sa však objav fosforu mylne pripisuje I. Hittorfovi, ktorý ho metódou A. A. Musina-Puškina získal až v roku 1853.

V roku 1799 Dondonald dokázal, že zlúčeniny fosforu sú nevyhnutné pre normálny vývoj rastlín.

V roku 1839ďalší Angličan Laws ako prvý získal superfosfát – fosforové hnojivo, ktoré rastliny ľahko absorbujú.

V roku 1842 Anglicko zorganizovalo prvú priemyselnú výrobu superfosfátu na svete. V Rusku sa takáto výroba objavila v rokoch 1868 a 1871.

V roku 1848 Rakúsky chemik A. Schrötter objavil alotropickú modifikáciu fosforu – červený fosfor. Tento fosfor získal zahrievaním bieleho fosforu na teplotu 250 stupňov v atmosfére CO (oxid uhoľnatý dva). Je zaujímavé, že ako prvý upozornil A. Schrötter

možnosť použitia červeného fosforu pri výrobe zápaliek.

V roku 1926 A.E. Fersman a jeho kolegovia objavili na polostrove Kola obrovské zásoby apatitu.

V roku 1934, americký fyzik P. Bridgman, skúmajúci vplyv vysokých tlakov na rôzne látky izolovaný čierny fosfor podobný grafitu.

Fosfor je dôležitou zložkou živej a neživej prírode. Nachádza sa v hlbinách Zeme, vo vode a v našom tele a akademik Fersman ho dokonca nazval „prvkom života a myslenia“. Napriek svojej užitočnosti môže byť biely fosfor mimoriadne nebezpečný a jedovatý. Povedzme si podrobnejšie o jeho vlastnostiach.

Otvorenie prvku

História objavu fosforu začala alchýmiou. Už od 15. storočia európski vedci túžia nájsť kameň mudrcov alebo „veľký elixír“, pomocou ktorého dokážu premeniť akýkoľvek kov na zlato.

V 17. storočí sa alchymista Hennig Brand rozhodol, že cesta k „magickému činidlu“ vedie cez moč. Je žltá, čo znamená, že obsahuje zlato alebo je s ním nejako spojená. Vedec starostlivo zhromaždil materiál, bránil ho a potom ho destiloval. Namiesto zlata dostal bielu hmotu, ktorá v tme svietila a dobre horela.

Brand nazval objav „studeným ohňom“. Neskôr prišli írsky alchymista Robert Boyle a Nemec Andreas Maggraf s myšlienkou získať fosfor podobným spôsobom. Ten do moču pridal aj uhlie, piesok a minerál fosgenit. Následne bola látka nazvaná phosphorus mirabilis, čo v preklade znamená „zázračný nosič svetla“.

Svetelný prvok

Objav fosforu sa stal medzi alchymistami skutočnou senzáciou. Niektorí sa každú chvíľu pokúšali kúpiť tajomstvo získania látky od Branda, iní sa tam pokúšali dostať na vlastnú päsť. V 18. storočí sa dokázalo, že prvok je obsiahnutý v kostných zvyškoch organizmov a čoskoro bolo otvorených niekoľko tovární na jeho výrobu.

Francúzsky fyzik Lavoisier dokázal, že fosfor je jednoduchá látka. V periodickej tabuľke má číslo 15. Spolu s dusíkom, antimónom, arzénom a bizmutom patrí do skupiny pniktidov a je charakterizovaný ako nekov.

Prvok je v prírode celkom bežný. V percentuálnom vyjadrení je na 13. mieste v hmotnosti zemskej kôry. Fosfor aktívne interaguje s kyslíkom a nenachádza sa vo voľnej forme. Existuje v mnohých mineráloch (viac ako 190), ako sú fosfority, apatity atď.

Biely fosfor

Fosfor existuje v niekoľkých formách alebo alotropoch. Líšia sa od seba hustotou, farbou a chemickými vlastnosťami. Zvyčajne existujú štyri hlavné formy: biely, čierny, červený a kovový fosfor. Ostatné modifikácie sú len zmesou vyššie uvedených.

Biely fosfor je veľmi nestabilný. Za normálnych svetelných podmienok sa rýchlo zmení na červenú, ale vysoký tlak ju zmení na čiernu. Jeho atómy sú usporiadané do tvaru štvorstenu. Má kryštalickú molekulovú mriežku s molekulovým vzorcom P4.

Zvýrazňujem aj žltý fosfor. Nejde o ďalšiu modifikáciu látky, ale o názov nerafinovaného bieleho fosforu. Môže mať svetlo alebo tmavo hnedý odtieň a vyznačuje sa silnou toxicitou.

Vlastnosti bieleho fosforu

Konzistencia a vzhľad hmoty pripomína vosk. Má cesnakovú vôňu a je mastný na dotyk. Fosfor je mäkký (dá sa rezať nožom bez väčšej námahy) a je deformovateľný. Po očistení sa stáva bezfarebným. Jeho priehľadné kryštály sa na slnku dúhovo trblietajú a vyzerajú ako diamanty.

Topí sa pri 44 stupňoch. Aktivita látky sa prejavuje už pri izbovej teplote. Hlavnou charakteristikou fosforu je jeho schopnosť chemiluminiscencie alebo žiaru. Oxiduje na vzduchu, vydáva bielo-zelené svetlo a po čase sa samovoľne vznieti.

Látka je prakticky nerozpustná vo vode, ale pri dlhšom kontakte s kyslíkom v nej môže horieť. Dobre sa rozpúšťa v organických rozpúšťadlách, ako je sírouhlík, tekutý parafín a benzén.

Aplikácia fosforu

Človek „skrotil“ fosfor na mierové aj vojenské účely. Látka sa používa na výrobu kyseliny fosforečnej, ktorá sa používa na výrobu hnojív. Predtým bol široko používaný na farbenie vlny a výrobu fotosenzitívnych emulzií.

Biely fosfor nie je široko používaný. Jeho hlavnou hodnotou je horľavosť. Látka sa teda používa na zápalné strelivo. Tento typ zbrane bol relevantný počas oboch svetových vojen. Bol použitý vo vojne v Gaze v roku 2009, ako aj v Iraku v roku 2016.

Červený fosfor sa používa vo väčšej miere. Používa sa na výrobu paliva, mazív, výbušnín a hlavičiek zápaliek. Rôzne zlúčeniny fosforu sa používajú v priemysle v zmäkčovačoch vody a pridávajú sa do pasivačných činidiel na ochranu kovu pred koróziou.

Obsah v tele a účinok na človeka

Fosfor je pre nás jedným z životne dôležitých prvkov. Vo forme zlúčenín s vápnikom je prítomný v zuboch a kostre, dodáva kostiam tvrdosť a pevnosť. Prvok je prítomný v zlúčeninách ATP a DNA. Je nevyhnutný pre funkciu mozgu. Keďže je v nervových bunkách, podporuje prenos nervových impulzov.

Fosfor sa nachádza vo svalovom tkanive. Podieľa sa na procese premeny energie z bielkovín, tukov a sacharidov vstupujúcich do tela. Prvok udržiava acidobázickú rovnováhu v bunkách a dochádza k ich deleniu. Podporuje metabolizmus a je nevyhnutný pri raste a regenerácii tela.

Fosfor však môže byť nebezpečný. Samotný biely fosfor je veľmi toxický. Dávky nad 50 miligramov sú smrteľné. Otravu fosforom sprevádza vracanie, bolesť hlavy a žalúdka. Kontakt látky s pokožkou spôsobuje popáleniny, ktoré sa hoja veľmi pomaly a bolestivo.

Nadbytok fosforu v tele vedie k lámavosti kostí, kardiovaskulárnym ochoreniam, krvácaniu a anémii. Presýtením fosforom trpí aj pečeň a tráviaci systém.

"...Áno! Bol to pes, obrovský, čiernočerný. Ale nikto z nás smrteľníkov ešte takého psa nevidel. Z otvorených úst jej šľahali plamene, z očí sa jej leskli iskry a na papuli a zátylku sa mihotal blikajúci oheň. V rozhorúčenom mozgu nikoho nemohla vzniknúť vízia, ktorá by bola hroznejšia, ohavnejšia ako toto pekelné stvorenie, ktoré na nás vyskočilo z hmly... Strašný pes, veľký ako mladá levica. Jeho obrovské ústa stále žiarili modrastým plameňom, jeho hlboko zasadené divoké oči boli obklopené ohnivými kruhmi.

Dotkol som sa tejto svietiacej hlavy a keď som odtiahol ruku, videl som, že moje prsty tiež žiaria v tme. Fosfor, povedal som."

Učil sa? Arthur Conan Doyle. "Pes baskervillský."

Toto je nepríjemný príbeh, do ktorého bol zapletený prvok č.

Ďalší zlý príbeh

Viac ako tristo rokov nás delí od chvíle, keď hamburský alchymista Genning Brand objavil nový prvok – fosfor. Podobne ako iní alchymisti, aj Brand sa snažil nájsť elixír života či kameň mudrcov, pomocou ktorého starí ľudia vyzerajú mladšie, chorí sa uzdravujú a obyčajné kovy sa menia na zlato. Brand neviedol záujem o blaho ľudí, ale vlastný záujem. Svedčia o tom fakty z histórie jediného skutočného objavu, ktorý urobil.

Počas jedného z experimentov odparil moč, zvyšok zmiešal s uhlím a pieskom a pokračoval v odparovaní. Čoskoro sa v retorte vytvorila látka, ktorá svietila v tme. Pravda, kaltes Feuer (studený oheň) alebo „môj oheň“, ako to nazval Brand, nepremenil olovo na zlato a nezmenil vzhľad starých ľudí, ale skutočnosť, že výsledná látka žiarila bez zahrievania, bola nezvyčajná a nová. .

Značka neváhala využiť túto vlastnosť novej látky. Začal ukazovať fosfor rôznym privilegovaným osobám, dostával od nich dary a peniaze. Udržať tajomstvo získavania fosforu nebolo jednoduché a Brand ho čoskoro predal drážďanskému chemikovi I. Kraffovi. Počet fosforových demonštrátorov vzrástol, keď recept na jeho výrobu poznali I. Kunkel a K. Kirchmeyer. V roku 1680, bez ohľadu na svojich predchodcov, získal nový prvok slávny anglický fyzik a chemik Robert Boyle. Boyle však čoskoro zomrel a jeho študent A. Gankwitz zradil čistú vedu a opäť oživil „špekulácie o fosfore“. Až v roku 1743 našiel A. Markgraf pokročilejší spôsob výroby fosforu a zverejnil svoje údaje pre verejnosť. Táto udalosť ukončila Brandove podnikanie a poslúžila ako začiatok seriózneho štúdia fosforu a jeho zlúčenín.

V prvej, päťdesiatročnej etape histórie fosforu bola popri Boyleovom objave poznačená dejinami vedy iba jedna udalosť: v roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive. Po experimentoch Markgrave sa história prvku, ktorý o mnoho rokov neskôr získal číslo 15, stala históriou mnohých veľkých objavov.

Chronológia týchto objavov

V roku 1769 Yu Gan dokázal, že kosti obsahujú veľa fosforu. To isté potvrdil o dva roky neskôr známy švédsky chemik K. Scheele, ktorý navrhol spôsob výroby fosforu z popola vznikajúceho pri pečení kostí.

O niekoľko rokov neskôr J.L. Proust a M. Klaproth skúmaním rôznych prírodných zlúčenín dokázali, že fosfor je rozšírený v zemskej kôre, hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého.

Veľké úspechy dosiahol v skúmaní vlastností fosforu začiatkom 70. rokov 18. storočia. veľký francúzsky chemik Antoine Laurent Lavoisier. Spaľovaním fosforu s inými látkami v uzavretom objeme vzduchu Lavoisier dokázal, že fosfor je nezávislý prvok a vzduch má zložité zloženie a skladá sa minimálne z dvoch zložiek – kyslíka a dusíka. "Týmto spôsobom po prvý raz postavil na nohy všetku chémiu, ktorá sa vo svojej flogistickej forme postavila na hlavu." Takto písal F. Engels o Lavoisierových dielach v predslove k druhému zväzku Kapitálu.

V roku 1799 Dondonald dokázal, že zlúčeniny fosforu sú nevyhnutné pre normálny vývoj rastlín.

V roku 1839 ďalší Angličan Laws ako prvý získal superfosfát – fosforečné hnojivo, ktoré rastliny ľahko absorbujú.

V roku 1847 nemecký chemik Schrötter, zahrievajúci biely fosfor bez prístupu vzduchu, získal novú odrodu (alotropickú modifikáciu) prvku č.15 - červený fosfor a už v 20. storočí, v roku 1934, americký fyzik P. Bridgman, študujúci vplyv vysokého tlaku na rôzne látky, izolovaný čierny fosfor, podobný grafitu. Toto sú hlavné míľniky v histórii prvku č.15. Teraz sa pozrime, čo nasledovalo po každom z týchto objavov.

"V roku 1715 Gensing zistil prítomnosť fosforu v mozgovom tkanive... V roku 1769 Hahn dokázal, že kosti obsahujú veľa fosforu."

Fosfor je analógom dusíka. Aj keď sú fyzikálne a chemické vlastnosti týchto prvkov veľmi rozdielne, majú aj niečo spoločné, najmä to, že oba tieto prvky sú pre živočíchy a rastliny absolútne nevyhnutné. Akademik A.E. Fersman nazval fosfor „prvkom života a myslenia“ a túto definíciu možno len ťažko klasifikovať ako literárne zveličovanie. Fosfor sa nachádza doslova vo všetkých orgánoch zelených rastlín: v stonkách, koreňoch, listoch, no najviac v plodoch a semenách. Rastliny akumulujú fosfor a dodávajú ho živočíchom.

U zvierat sa fosfor koncentruje najmä v kostre, svaloch a nervovom tkanive.

Medzi ľudskými potravinami je žĺtok kuracích vajec obzvlášť bohatý na fosfor.

Ľudské telo obsahuje v priemere asi 1,5 kg prvku č.15. Z tohto množstva je 1,4 kg v kostiach, asi 130 g je vo svaloch a 12 g je v nervoch a mozgu. Takmer všetky najdôležitejšie fyziologické procesy prebiehajúce v našom tele sú spojené s premenami organofosforových látok. Fosfor je prítomný v kostiach hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého. Zubná sklovina je tiež zlúčenina fosforu, ktorá zložením a kryštálovou štruktúrou zodpovedá najvýznamnejšiemu fosforovému minerálu, apatitu Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl).

Prirodzene, ako každý životne dôležitý prvok, fosfor prechádza v prírode kolobehom. Rastliny ho berú z pôdy a z rastlín sa tento prvok dostáva do tiel ľudí a zvierat. Fosfor sa vracia do pôdy s exkrementmi a keď mŕtvoly hnijú. Fosforobaktérie premieňajú organický fosfor na anorganické zlúčeniny.

Za jednotku času sa však z pôdy odstráni podstatne viac fosforu, ako sa do pôdy dostane. Svetová úroda v súčasnosti každoročne odstraňuje z polí viac ako 3 milióny ton fosforu.

Prirodzene, aby sa dosiahli udržateľné výnosy, musí sa tento fosfor vrátiť do pôdy, a preto nie je prekvapujúce, že svetová produkcia fosforečnanu v súčasnosti dosahuje viac ako 100 miliónov ton ročne.

"...Proust a Klaproth dokázali, že fosfor je široko distribuovaný v zemskej kôre, hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého."

V zemskej kôre sa fosfor vyskytuje výlučne vo forme zlúčenín. Ide najmä o slabo rozpustné soli kyseliny ortofosforečnej; Katión je najčastejšie nevápnikový.

Fosfor tvorí 0,08 % hmotnosti zemskej kôry. Z hľadiska prevalencie je medzi všetkými prvkami na 13. mieste. Fosfor je obsiahnutý v minimálne 190 mineráloch, z ktorých najvýznamnejšie sú: fluorapatit - Ca 5 (PO 4) 3 F, hydroxyapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH, fosforit Ca 3 (PO 4) 2 s nečistotami.

Menej časté sú vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, monazit (Ce, La)PO 4, amblygonit LaAl(PO 4)F, trifylit Li(Fe, Mn)PO 4 a ešte zriedkavejšie xenotim YPO 4 a torbernit Cu(U02)2[P04]212H20.

Minerály fosforu sa delia na primárne a sekundárne. Medzi primárnymi sú najmä apatity, ktoré sa často vyskytujú medzi horninami vyvretého pôvodu. Tieto minerály vznikli pri tvorbe zemskej kôry.

Na rozdiel od apatitov sa fosfority vyskytujú medzi horninami sedimentárneho pôvodu, ktoré vznikajú v dôsledku smrti živých bytostí. Ide o sekundárne minerály.

Fosfor sa nachádza v meteoritoch vo forme fosfidov železa, kobaltu a niklu. Samozrejme, tento spoločný prvok sa nachádza aj v morskej vode (6·10–6 %).

„Lavoisier dokázal, že fosfor je nezávislý chemický prvok...“

Fosfor je nekov (ktorý sa predtým nazýval metaloid) so strednou aktivitou. Vonkajšia dráha atómu fosforu obsahuje päť elektrónov, z ktorých tri sú nepárové. Preto môže vykazovať valencie 3–, 3+ a 5+.

Na to, aby fosfor vykazoval valenciu 5+, je potrebný nejaký účinok na atóm, ktorý by dva párové elektróny poslednej dráhy zmenil na nepárové.

Fosfor sa často nazýva mnohostranný prvok. V skutočnosti sa za rôznych podmienok správa odlišne a vykazuje buď oxidačné alebo redukčné vlastnosti. Všestrannosť fosforu zahŕňa aj jeho schopnosť existovať v niekoľkých alotropných modifikáciách.

Azda najznámejšou modifikáciou prvku č.15 je mäkký, voskový, biely alebo žltý fosfor. Bol to Brand, kto ho objavil a vďaka svojim vlastnostiam dostal prvok svoje meno: v gréčtine „fosfor“ znamená svietiaci, svietiaci. Molekula bieleho fosforu pozostáva zo štyroch atómov usporiadaných do tvaru štvorstenu. Hustota 1,83, teplota topenia 44,1 °C. Biely fosfor je jedovatý a ľahko oxiduje. Rozpustný v sírouhlíku, kvapalnom amoniaku a SO 2, benzéne, éteri. Takmer nerozpustný vo vode.

Pri zahriatí bez prístupu vzduchu nad 250°C sa biely fosfor zmení na červený. Toto je už polymér, ale nie veľmi usporiadaná štruktúra. Reaktivita červeného fosforu je výrazne nižšia ako reaktivita bieleho fosforu. V tme nesvieti, nerozpúšťa sa v sírouhlíku a nie je jedovatý (Vždy obsahuje malé množstvo bieleho fosforu, v dôsledku čoho môže byť jedovatý.). Jeho hustota je oveľa väčšia, jeho štruktúra je jemne kryštalická.

Menej známe sú ďalšie, ešte viac vysokomolekulárne modifikácie fosforu – fialová, hnedá a čierna, ktoré sa navzájom líšia molekulovou hmotnosťou a stupňom usporiadania makromolekúl. Čierny fosfor, ktorý prvýkrát získal P. Bridgman v podmienkach vysokého tlaku (200 tisíc atm pri teplote 200 °C), pripomína skôr grafit ako biely alebo červený fosfor. Tieto modifikácie sú laboratórne exotické a na rozdiel od bieleho a červeného fosforu praktické uplatnenie ešte som to nenašiel.

Mimochodom, o aplikáciách elementárneho fosforu; Jeho hlavnými spotrebiteľmi sú výroba zápaliek, hutníctvo a chemická výroba. V nedávnej minulosti sa časť výsledného elementárneho fosforu spotrebovala vo vojenských podnikoch a používala sa na prípravu dymových a zápalných kompozícií.

Hutníci sa zvyčajne snažia zbaviť kov fosforových nečistôt - zhoršuje to mechanické vlastnosti, ale niekedy sa fosfor do zliatin zavádza zámerne. Robí sa to vtedy, keď je potrebné, aby sa kov pri tuhnutí mierne roztiahol a presne nabral obrys tvaru. Fosfor je tiež široko používaný v chémii. Časť sa používa na prípravu chloridov fosforu potrebných pri syntéze niektorých organických prípravkov; Stupeň výroby elementárneho fosforu je prítomný aj v niektorých technologických schémach výroby koncentrovaných fosforečných hnojív.

Teraz o jeho súvislostiach.

Anhydrid kyseliny fosforečnej P 2 O 5 je vynikajúce vysúšadlo, ktoré nenásytne absorbuje vodu zo vzduchu a iné látky. Obsah P 2 O 5 je hlavným kritériom hodnoty všetkých fosfátových hnojív.

Kyseliny fosforečné, predovšetkým kyselina ortofosforečná H 3 PO 4 , sa používajú v základnom chemickom priemysle. Soli kyselín fosforečných sú predovšetkým fosforečné hnojivá (špeciálna diskusia o nich) a fosforečnany alkalických kovov potrebné na výrobu detergentov.

Halogenidy fosforu (hlavne chloridy PCl 3 a PCl 5) sa používajú v priemysle organickej syntézy.

Zo zlúčenín fosforu s vodíkom je najznámejší fosfín PH 3 - prudko jedovatý bezfarebný plyn s cesnakovým zápachom.

Medzi zlúčeninami fosforu majú osobitné miesto organofosforové zlúčeniny. Väčšina z nich má biologická aktivita. Preto sa niektoré organofosforové zlúčeniny používajú ako liečivá, iné ako prostriedky na ničenie škodcov.

Samostatnú triedu látok tvorili fosfonitrilchloridy - zlúčeniny fosforu s dusíkom a chlórom. Fosfonitrilchloridový monomér je schopný polymerizácie. S rastom molekulovej hmotnosti vlastnosti látok tejto triedy sa menia, najmä ich rozpustnosť v organických kvapalinách výrazne klesá. Keď molekulová hmotnosť polyméru dosiahne niekoľko tisíc, získa sa látka podobná gume - zatiaľ jediná guma, ktorá neobsahuje vôbec žiadny uhlík. Ďalšie zvyšovanie molekulovej hmotnosti vedie k tvorbe tvrdých látok podobných plastom. „Bezuhlíková guma“ má výraznú tepelnú odolnosť: začína sa rozpadávať až pri 350 °C.

"V roku 1839 Angličan Laws ako prvý získal superfosfát - fosforové hnojivo, ktoré rastliny ľahko absorbujú."

Aby rastliny absorbovali fosfor, musí byť v rozpustnej zlúčenine. Na získanie týchto zlúčenín sa fosforečnan vápenatý a kyselina sírová zmiešajú v takých pomeroch, že na gram molekuly fosforečnanu pripadajú dva gramové molekuly kyseliny. Výsledkom interakcie je vznik síranu a rozpustného dihydrogenfosforečnanu vápenatého: Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 → 2CaSO 4 + Ca (H 2 PO 4) 2. Zmes týchto dvoch solí je známa ako superfosfát. V tejto zmesi je síran vápenatý z hľadiska agrochémie balast, ale zvyčajne sa neoddeľuje, pretože táto operácia je nákladná a výrazne zvyšuje náklady na hnojivo. Jednoduchý superfosfát obsahuje iba 14...20% P2O5.

Koncentrovanejšie fosforečné hnojivo je dvojitý superfosfát. Získava sa reakciou fosforečnanu vápenatého s kyselinou fosforečnou:

Ca3(P04)2 + 4H3P04 -> 3Ca (H2P04) 2.

Dvojitý superfosfát obsahuje 40...50% P2O5. V skutočnosti by bolo správnejšie nazvať ho trojitým: je trikrát bohatší na fosfor ako jednoduchý superfosfát.

Niekedy sa ako fosforečné hnojivo používa zrazenina CaHPO 4 2H 2 O, ktorá sa získava reakciou kyseliny fosforečnej s hydroxidom alebo uhličitanom vápenatým:

Ca(OH)2 + H3P04 -> CaHP042H20.

2CaC03 + 2H3P04 -> 2CaHP04 2H20 + 2C02.

Toto hnojivo obsahuje 30...35% P2O5.

Pri preskúmaných zásobách fosforových surovín u nás, ale aj vo svete nie je situácia celkom priaznivá. Akademik S.I. Volfkovich z tribúny IX. Mendelejevovho kongresu o všeobecnom a aplikovaná chémia uviedol:

„Ak surovinová základňa dusíkatého priemyslu – vzdušný oceán, voda a zemný plyn – neobmedzuje rozsah novej výstavby a doteraz preskúmané ložiská draselných solí zabezpečia rozvoj výroby potašových hnojív na viac ako tisícročia, potom vydržia doteraz skúmané zásoby domácich fosforových surovín pri plánovanom veľkom objeme výroby hnojív len niekoľko desaťročí.“

To vôbec neznamená, že ľudstvu hrozí hladomor a úroda bude z roka na rok klesať. Sú tam rezervy. Množstvo ďalšieho fosforu možno získať komplexným spracovaním nerastných surovín, morských sedimentov na dne a detailnejším geologickým prieskumom. V dôsledku toho nemáme žiadne špeciálne dôvody na pesimizmus, najmä preto, že ZSSR je na prvom mieste na svete, pokiaľ ide o zaznamenané zásoby fosforových rúd. Máme najväčšie ložiská apatitu na polostrove Kola a fosforitov v južnom Kazachstane a na mnohých ďalších miestach.

Teraz je však potrebné hľadať nové ložiská a vyvíjať metódy výroby fosfátových hnojív z chudobnejších rúd. To je nevyhnutné pre budúcnosť, pretože fosfor - „prvok života a myslenia“ - bude pre ľudstvo vždy potrebný.

Izotopy fosforu

Prírodný fosfor, na rozdiel od veľkej väčšiny prvkov, pozostáva len z jedného izotopu 31 P. V jadrových reakciách bolo syntetizovaných niekoľko rádioaktívnych izotopov prvku č.15 s krátkou životnosťou. Jeden z nich, fosfor-30, sa ukázal byť prvým umelo získaným izotopom. Tú získali v roku 1934 Frederic a Irene Joliot-Curie ožiarením hliníka alfa časticami. Fosfor-30 má polčas rozpadu 2,55 minúty a pri rozpade emituje pozitróny ("pozitívne elektróny"). V súčasnosti je známych šesť rádioaktívnych izotopov fosforu. Najdlhší z nich, 33 P, má polčas rozpadu 25 dní. Izotopy fosforu sa využívajú najmä v biologickom výskume.

Začiatok superfosfátového priemyslu

Prvá priemyselná výroba superfosfátu na svete bola organizovaná v roku 1842 v Anglicku. V Rusku sa podobné podniky objavili v rokoch 1868 a 1871. Pred revolúciou sa u nás postavilo len šesť superfosfátových závodov, ich celková produktivita nepresiahla 50 tisíc ton ročne. Počas prvej svetovej vojny zahraničná intervencia a občianska vojnaštyri zo šiestich závodov zlyhali a v roku 1918 sa u nás vyrobilo len 2,8 tisíc ton superfosfátu. A len o 20 rokov neskôr, v roku 1938, na výrobu fosfátových hnojív Sovietsky zväz na prvom mieste v Európe a na druhom mieste na svete. Teraz je podiel našej krajiny na svetovej produkcii fosfátových kameňov a fosfátových hnojív približne štvrtinový.

Svedectvo D.N. Pryanishnikov

“...Akokoľvek správne je hnoj skladovaný a používaný, nemôže vrátiť do pôdy to, čo sám neobsahuje, t.j. veľký podiel fosforu odcudzeného z farmy v predávanom obilí, zvieracích kostiach, mlieku atď.; Pôda teda postupne, ale postupne stráca fosfor (alebo aspoň jeho asimilovateľnú časť) a za určitou hranicou sa fosfor dostáva do pozície toho „minimálneho faktora“, ktorý najviac chýba na získanie dobrej úrody, ako bolo celkom správne. poznamenal Liebig." (Z článku „O význame fosfátov pre naše poľnohospodárstvo a o rozšírení možnosti priameho využitia fosforitov“, 1924).

Apatita Arktídy

V roku 1926 A.E. Fersman a jeho spolupracovníci objavili na polostrove Kola obrovské zásoby apatitu. O mnoho rokov neskôr akademik A.E. Fersman o tomto ložisku napísal: „...iskrivý apatit so sivým nefelínom tvorí súvislú stenu dlhú 100 m. Tento nádherný pás khibinských tundier sa tiahne okolo 25 km a ohýba sa okolo nich. Výskum ukázal, že apatitová ruda siaha hlboko aj pod hladinu oceánu a tu v pohorí Khibiny sa nahromadili asi dve miliardy ton týchto cenných minerálov, ktoré nemajú obdobu nikde na svete.“ („Zábavná mineralógia“, 1937.) Na základe tohto ložiska bol vybudovaný banský a chemický závod apatitu. CM. Kirov. Krátko pred vojnou bolo objavené ďalšie veľmi veľké ložisko fosforových surovín – kara-tauské fosfority v Kazachstane. Fosfority sa nachádzajú aj v iných regiónoch našej krajiny, najmä v regióne Moskva. Najlepšia surovina na výrobu fosfátových hnojív však stále pochádza z apatitového „pásu tundry Khibiny“.

Ako vyzerá apatit?

Vráťme sa opäť k „Zábavnej mineralógii“. „Apatit je fosforečnan vápenatý, ale jeho vzhľad je taký rôznorodý a zvláštny, že nie nadarmo ho starí mineralógovia nazývali apatit, čo v gréčtine znamená „klamár“: buď sú to priehľadné kryštály, jemne pripomínajúce beryl alebo dokonca kremeň, alebo sú to husté masy, na nerozoznanie od jednoduchého vápenca, potom sú to radiálne gule, potom je hornina zrnitá a lesklá ako hrubozrnný mramor.“

Kto je prvý?

Francúzsky historik F. Gefer tvrdí, že všeobecne uznávaný názor, že fosfor ako prvý získal alchymista G. Brand v roku 1669, je nesprávny. Fosfor podľa neho dokázali získať už v 12. storočí. Arabskí alchymisti a ich technológia získavania fosforu bola rovnaká ako Brandova: odparovanie moču a zahrievanie suchého zvyšku uhlím a pieskom. Ak áno, potom ľudstvo pozná prvok č.15 už takmer 800 rokov.

Červená a fialová

Najznámejšie modifikácie fosforu sú biela a červená, pričom obe sa používajú v priemysle. Ostatné odrody prvku č. 15 - fialový, hnedý, čierny fosfor - možno nájsť len v laboratóriách. Ale fialový fosfor sa stal známym ľuďom oveľa skôr ako červený fosfor. Ruský vedec A.A. Musin-Pushkin ho prvýkrát dostal už v roku 1797. V niektorých knihách môžete nájsť tvrdenie, že červený a fialový fosfor sú jedno a to isté. Ale tieto odrody sa líšia nielen farbou. Fialové kryštály fosforu sú väčšie. Červený fosfor sa získava zahrievaním bieleho fosforu v uzavretom objeme už pri 250°C a fialového až pri 500°C.

"Žiariaci mních"

Zo spomienok akademika S.I. Volfkovich: „Fosfor sa vyrábal v elektrickej peci inštalovanej na Moskovskej univerzite na Mokhovaya Street. Keďže tieto pokusy sa u nás vtedy robili po prvý raz, neurobil som opatrenia, ktoré sú potrebné pri práci s plynným fosforom - jedovatým, samozápalným a žeravým modrastým prvkom. Počas mnohých hodín práce pri elektrickej peci časť uvoľneného fosforového plynu tak nasýtila moje oblečenie a dokonca aj topánky, že keď som v noci kráčal z univerzity po tmavých, vtedy ešte neosvetlených uliciach Moskvy, moje oblečenie vyžarovalo modrastú žiaru. a spod mojich topánok (pri ich odieraní) na chodníku šľahali iskry.

Zakaždým sa za mnou zhromaždil dav, medzi ktorým napriek mojim vysvetleniam bolo veľa ľudí, ktorí vo mne videli „novoobjaveného“ zástupcu iného sveta. Čoskoro sa medzi obyvateľmi okresu Mokhovaya a v celej Moskve začali z úst do úst prenášať fantastické príbehy o „svetlom mníchovi“...

Zázraky bez zázrakov

Cirkev opakovane používala biely fosfor na oklamanie veriacich. Sú známe najmenej dva typy „zázrakov“, na ktorých sa táto látka podieľa. Zázrak prvý: sviečka, ktorá sa sama rozsvieti. Robí sa to takto: na knôt sa nanesie roztok fosforu v sírouhlíku, rozpúšťadlo sa pomerne rýchlo odparí a fosforové zrnká zostávajúce na knôte sa oxidujú vzdušným kyslíkom a samovoľne sa vznietia. Druhý zázrak: „božské“ nápisy blikajúce na stenách. Rovnaké riešenie, rovnaké reakcie. Ak je roztok dostatočne nasýtený, nápisy najskôr žiaria, potom blikajú a zmiznú.

Organofosfor a život

O úlohe organofosforových zlúčenín v najdôležitejších biochemických reakciách organizmu bolo napísaných mnoho zväzkov. V každej učebnici biochémie sú tieto látky nielen mnohokrát spomenuté, ale aj podrobne popísané. Bez organofosforových zlúčenín by proces metabolizmu sacharidov v mozgovom tkanive nemohol prebiehať. Enzým fosforyláza obsahujúci fosfor podporuje nielen štiepenie, ale aj syntézu polysacharidov v mozgu. V procese oxidácie sacharidov v mozgovom tkanive zohrávajú dôležitú úlohu difosfo-pyridínnukleotid a anorganický fosfát. Ďalší dôležitý proces - svalová kontrakcia je podporovaná energiou uvoľnenou počas reakcií zahŕňajúcich adenozínfosfáty. Keď sa sval stiahne, molekula adenozíntrifosfátu (ATP) sa rozpadne na adenozíndifosfát a anorganickú kyselinu fosforečnú. Tým sa uvoľní veľa energie (8...11 kcal/mol). O najdôležitejšej úlohe týchto látok svedčí fakt, že vo svalovom tkanive sa vždy udržiava konštantná hladina ATP.