Kako so odkrili kemični element fosfor. Bogatenje z urinom (o zgodovini odkritja fosforja). Kako izgleda apatit?

Struktura črnega fosforja

Več kot tristo let nas loči od trenutka, ko je hamburški alkimist Genning Brand odkril nov element - . Tako kot drugi alkimisti je tudi Brand poskušal najti eliksir življenja oziroma filozofski kamen, s pomočjo katerega stari ljudje postajajo mlajši, bolni ozdravijo, neplemeniti pa se spreminjajo v... Branda ni vodila skrb za dobrobit ljudi, temveč lastni interes. To dokazujejo dejstva iz zgodovine edinega pravega odkritja tega alkimista.

Med enim od poskusov je uparil urin, preostanek zmešal s premogom in peskom ter nadaljeval z izhlapevanjem. Kmalu je v retorti nastala snov, ki se je svetila v temi. Resda se kaltes Feuer (hladen ogenj) ali »moj ogenj«, kot ga je poimenoval Brand, ni preoblikoval v ali spremenil videza starih ljudi, a dejstvo, da je nastala snov žarela brez segrevanja, je bilo nenavadno in novo.

Brand je hitro izkoristil to novo lastnino. Začel je prikazovati različne privilegirane osebe, od njih prejemati darila in denar. Skrivnosti pridobivanja fosforja ni bilo lahko ohraniti in Brand jo je kmalu prodal dresdenskemu kemiku I. Kraftu. Število demonstratorjev fosforja se je povečalo, ko sta I. Kunkel in K. Kirchmeyer spoznala recept za njegovo proizvodnjo. Leta 1680 je nov element, ne glede na predhodnike, dobil slavni angleški fizik in kemik Robert Boyle. Toda Boyle je kmalu umrl, njegov učenec A. Gankwitz pa je izdal čisto znanost in ponovno oživil »fosforne špekulacije«. Šele leta 1743 je A. Markgraf našel naprednejšo metodo za pridobivanje fosforja in svoje podatke objavil za javnost. Ta dogodek je končal Brandovo poslovanje in je služil kot začetek resne študije fosforja in njegovih spojin.

V prvi, petdesetletni fazi zgodovine fosforja je poleg Boylovega odkritja zgodovino znanosti zaznamoval le en dogodek: leta 1715 je Gensing ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu. Po poskusih Markgravea je zgodovina elementa, ki je mnogo let kasneje pridobil številko 15, postala zgodovina mnogih velikih odkritij.

Vse o fosforju

Leta 1769 je Yu Gan dokazal, da kosti vsebujejo veliko fosforja. isto je dve leti pozneje potrdil slavni švedski kemik K. Scheele, ki je predlagal metodo pridobivanja fosforja iz pepela, ki nastane pri praženju kosti.

Nekaj ​​let pozneje sta J. L. Proust in M. Klaproth s preučevanjem različnih naravnih spojin dokazala, da je razširjen v zemeljski skorji, predvsem v obliki kalcijevega fosfata.

Velik uspeh pri preučevanju lastnosti fosforja je dosegel v zgodnjih 70. letih 18. stoletja. veliki francoski kemik Antoine Laurent. S sežiganjem fosforja z drugimi snovmi v zaprtem volumnu zraka je dokazal, da je fosfor samostojen element, zrak pa ima kompleksno sestavo in je sestavljen iz vsaj dveh komponent - kisika in dušika. "Tako je prvič postavil na noge vso kemijo, ki se je v svoji flogistični obliki postavila na glavo." Tako je o delu pisal F. Engels v predgovoru k drugemu zvezku Ka-pitala.«

Leta 1709 je Dondonald dokazal, da so fosforjeve spojine potrebne za normalen razvoj rastlin.

Leta 1839 je drugi Anglež, Laws, prvi dobil superfosfat - fosforjevo gnojilo, ki je lahko prebavljivo. rastline.

Leta 1847 je nemški kemik Schrötter s segrevanjem brez dostopa zraka razvil novo različico (alotropsko modifikacijo) elementa št. 15 -, že v 20. stoletju, leta 1934, pa je ameriški fizik P. Bradjen preučeval učinek visoke pritiski na različne, sproščal podoben črni fosfor. To so glavni mejniki v zgodovini elementa št. 15. Poglejmo zdaj, kaj je sledilo vsakemu od teh odkritij.

"Leta 1715 je Gensing ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu ... Leta 1769 je Hahn dokazal, da kosti vsebujejo veliko fosforja"

Fosfor je analog dušika

Čeprav fizično in Kemijske lastnosti Ti elementi so zelo različni, imajo. in še posebej splošno je, da sta oba elementa absolutno potrebna za živali in rastline. Akademik A. E. Fersman je fosfor imenoval "element življenja in misli", vendar to definicijo težko označimo za literarno pretiravanje. Fosfor se nahaja v dobesedno vseh organih zelenih rastlin: steblih, koreninah, listih, največ pa v plodovih in semenih. Rastline kopičijo fosfor in ga oskrbujejo z živalmi.

Pri živalih je fosfor koncentriran predvsem v okostju, mišicah in živčnem tkivu.

Med živili za ljudi je rumenjak kokošjih jajc še posebej bogat s fosforjem.

Človeško telo vsebuje v povprečju približno 1,5 kg elementa št. 15. Od tega je 1,4 kg v kosteh, približno 130 g v mišicah in 12 g v živčevju in možganih. Skoraj vsi najpomembnejši fiziološki procesi, ki se pojavljajo v našem telesu, so povezani s pretvorbo organofosfornih snovi. Fosfor je v kosteh prisoten predvsem v obliki kalcijevega fosfata. Tudi zobna sklenina je fosforjeva spojina, ki po sestavi in ​​kristalni zgradbi ustreza najpomembnejšemu fosforjevemu mineralu apatitu Ca5(P04)3(F, Cl).

Seveda, tako kot vsak vitalni element, je tudi fosfor v naravi podvržen ciklu. Rastline ga jemljejo iz prsti, iz rastlin pa ta element prehaja v telo ljudi in živali. Fosfor se vrne v tla z iztrebki in ob gnitju trupel. Fosforobakterije pretvarjajo organski fosfor v anorganske spojine.

Vendar se na časovno enoto iz tal odstrani bistveno več fosforja, kot ga vstopi v tla. Svetovna žetev zdaj letno s polj odstrani več kot 3 milijone ton fosforja.

Za doseganje trajnostnih donosov je treba ta fosfor seveda vrniti v tla, zato ni presenetljivo, da je svetovna proizvodnja fosfatne kamnine zdaj bistveno več kot 100 milijonov ton na leto.

"... Proust in Klaproth sta dokazala, da je fosfor široko razširjen v zemeljski skorji, predvsem v obliki kalcijevega fosfata"

V zemeljski skorji se fosfor pojavlja izključno v obliki spojin. To so predvsem slabo topne soli ortofosforne kisline; Kation je najpogosteje kalcijev ion.

Fosfor predstavlja 0,08 % teže zemeljska skorja. Po razširjenosti se med vsemi elementi uvršča na 13. mesto. Fosfor vsebuje vsaj 190 mineralov, med katerimi so najpomembnejši: fluorapatit Ca5(P04)3F, hidroksilapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 s primesmi.

Fosfor delimo na primarni in sekundarni. Med primarnimi so še posebej pogosti apatiti, ki jih pogosto najdemo med kamninami magmatskega izvora. Ti so nastali v času nastajanja zemeljske skorje.

Za razliko od apatitov se fosforiti pojavljajo med kamninami sedimentnega izvora, ki nastanejo kot posledica smrti živih bitij. Te so sekundarne.

Fosfor se v meteoritih nahaja v obliki železovih, kobaltovih in nikljevih fosfidov. Seveda se ta skupni element nahaja tudi v morski vodi (6 10-6%).

»Lavoisier je dokazal, da je fosfor neodvisen kemični element…»

Fosfor je nekovina (prej imenovan metaloid) srednje aktivnosti. Zunanja orbita atoma fosforja vsebuje pet elektronov, od katerih so trije nesparjeni. Zato lahko kaže valence 3-, 3+ in 5+.

Da bi fosfor pokazal 5+, je potreben določen učinek na atom, ki bi dva seznanjena elektrona zadnje orbite spremenila v neparne.

Fosfor se pogosto imenuje večplasten element. Dejansko se v različnih pogojih obnaša različno in ima bodisi oksidativne bodisi redukcijske lastnosti. Vsestranskost fosforja vključuje tudi njegovo sposobnost obstoja v več alotropskih modifikacijah.

Morda najbolj znana modifikacija elementa št. 15 je mehak, voskast, bel ali rumen fosfor. Odkril ga je Brand in zaradi njegovih lastnosti je element dobil svoje ime: v grščini "fosfor" pomeni svetel, svetleč. Molekula belega fosforja je sestavljena iz štirih atomov, ki so razporejeni v obliki tetraedra. Gostota 1,83, tališče 44,1 ° C. strupeno, zlahka oksidira. Topen v ogljikovem disulfidu, tekočem amoniaku in SO2, benzenu, etru. Skoraj netopen v vodi.

Pri segrevanju brez dostopa zraka nad 250° C postane rdeče. To je že polimer, vendar ne zelo urejena struktura. Reaktivnost rdečega fosforja je bistveno manjša od reaktivnosti belega fosforja. Ne sveti v temi, se ne topi v ogljikovem disulfidu in ni strupen. Njegova gostota je veliko večja, njegova struktura je drobnokristalna.

Struktura črnega fosforja

Več kot tristo let nas loči od trenutka, ko je hamburški alkimist Genning Brand odkril nov element - . Tako kot drugi alkimisti je tudi Brand poskušal najti eliksir življenja oziroma filozofski kamen, s pomočjo katerega stari ljudje postajajo mlajši, bolni ozdravijo, neplemeniti pa se spreminjajo v... Branda ni vodila skrb za dobrobit ljudi, temveč lastni interes. To dokazujejo dejstva iz zgodovine edinega pravega odkritja tega alkimista.

Med enim od poskusov je uparil urin, preostanek zmešal s premogom in peskom ter nadaljeval z izhlapevanjem. Kmalu je v retorti nastala snov, ki se je svetila v temi. Resda se kaltes Feuer (hladen ogenj) ali »moj ogenj«, kot ga je poimenoval Brand, ni preoblikoval v ali spremenil videza starih ljudi, a dejstvo, da je nastala snov žarela brez segrevanja, je bilo nenavadno in novo.

Brand je hitro izkoristil to novo lastnino. Začel je prikazovati različne privilegirane osebe, od njih prejemati darila in denar. Skrivnosti pridobivanja fosforja ni bilo lahko ohraniti in Brand jo je kmalu prodal dresdenskemu kemiku I. Kraftu. Število demonstratorjev fosforja se je povečalo, ko sta I. Kunkel in K. Kirchmeyer spoznala recept za njegovo proizvodnjo. Leta 1680 je nov element, ne glede na predhodnike, dobil slavni angleški fizik in kemik Robert Boyle. Toda Boyle je kmalu umrl, njegov učenec A. Gankwitz pa je izdal čisto znanost in ponovno oživil »fosforne špekulacije«. Šele leta 1743 je A. Markgraf našel naprednejšo metodo za pridobivanje fosforja in svoje podatke objavil za javnost. Ta dogodek je končal Brandovo poslovanje in je služil kot začetek resne študije fosforja in njegovih spojin.

V prvi, petdesetletni fazi zgodovine fosforja je poleg Boylovega odkritja zgodovino znanosti zaznamoval le en dogodek: leta 1715 je Gensing ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu. Po poskusih Markgravea je zgodovina elementa, ki je mnogo let kasneje pridobil številko 15, postala zgodovina mnogih velikih odkritij.

Vse o fosforju

Leta 1769 je Yu Gan dokazal, da kosti vsebujejo veliko fosforja. isto je dve leti pozneje potrdil slavni švedski kemik K. Scheele, ki je predlagal metodo pridobivanja fosforja iz pepela, ki nastane pri praženju kosti.

Nekaj ​​let pozneje sta J. L. Proust in M. Klaproth s preučevanjem različnih naravnih spojin dokazala, da je razširjen v zemeljski skorji, predvsem v obliki kalcijevega fosfata.

Velik uspeh pri preučevanju lastnosti fosforja je dosegel v zgodnjih 70. letih 18. stoletja. veliki francoski kemik Antoine Laurent. S sežiganjem fosforja z drugimi snovmi v zaprtem volumnu zraka je dokazal, da je fosfor samostojen element, zrak pa ima kompleksno sestavo in je sestavljen iz vsaj dveh komponent - kisika in dušika. "Tako je prvič postavil na noge vso kemijo, ki se je v svoji flogistični obliki postavila na glavo." Tako je o delu pisal F. Engels v predgovoru k drugemu zvezku Ka-pitala.«

Leta 1709 je Dondonald dokazal, da so fosforjeve spojine potrebne za normalen razvoj rastlin.

Leta 1839 je drugi Anglež, Laws, prvi dobil superfosfat - fosforjevo gnojilo, ki je lahko prebavljivo. rastline.

Leta 1847 je nemški kemik Schrötter s segrevanjem brez dostopa zraka razvil novo različico (alotropsko modifikacijo) elementa št. 15 -, že v 20. stoletju, leta 1934, pa je ameriški fizik P. Bradjen preučeval učinek visoke pritiski na različne, sproščal podoben črni fosfor. To so glavni mejniki v zgodovini elementa št. 15. Poglejmo zdaj, kaj je sledilo vsakemu od teh odkritij.

"Leta 1715 je Gensing ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu ... Leta 1769 je Hahn dokazal, da kosti vsebujejo veliko fosforja"

Fosfor je analog dušika

Čeprav se fizikalne in kemijske lastnosti teh elementov zelo razlikujejo, jih imajo. in še posebej splošno je, da sta oba elementa absolutno potrebna za živali in rastline. Akademik A. E. Fersman je fosfor imenoval "element življenja in misli", vendar to definicijo težko označimo za literarno pretiravanje. Fosfor se nahaja v dobesedno vseh organih zelenih rastlin: steblih, koreninah, listih, največ pa v plodovih in semenih. Rastline kopičijo fosfor in ga oskrbujejo z živalmi.

Pri živalih je fosfor koncentriran predvsem v okostju, mišicah in živčnem tkivu.

Med živili za ljudi je rumenjak kokošjih jajc še posebej bogat s fosforjem.

Človeško telo vsebuje v povprečju približno 1,5 kg elementa št. 15. Od tega je 1,4 kg v kosteh, približno 130 g v mišicah in 12 g v živčevju in možganih. Skoraj vsi najpomembnejši fiziološki procesi, ki se pojavljajo v našem telesu, so povezani s pretvorbo organofosfornih snovi. Fosfor je v kosteh prisoten predvsem v obliki kalcijevega fosfata. Tudi zobna sklenina je fosforjeva spojina, ki po sestavi in ​​kristalni zgradbi ustreza najpomembnejšemu fosforjevemu mineralu apatitu Ca5(P04)3(F, Cl).

Seveda, tako kot vsak vitalni element, je tudi fosfor v naravi podvržen ciklu. Rastline ga jemljejo iz prsti, iz rastlin pa ta element prehaja v telo ljudi in živali. Fosfor se vrne v tla z iztrebki in ob gnitju trupel. Fosforobakterije pretvarjajo organski fosfor v anorganske spojine.

Vendar se na časovno enoto iz tal odstrani bistveno več fosforja, kot ga vstopi v tla. Svetovna žetev zdaj letno s polj odstrani več kot 3 milijone ton fosforja.

Za doseganje trajnostnih donosov je treba ta fosfor seveda vrniti v tla, zato ni presenetljivo, da je svetovna proizvodnja fosfatne kamnine zdaj bistveno več kot 100 milijonov ton na leto.

"... Proust in Klaproth sta dokazala, da je fosfor široko razširjen v zemeljski skorji, predvsem v obliki kalcijevega fosfata"

V zemeljski skorji se fosfor pojavlja izključno v obliki spojin. To so predvsem slabo topne soli ortofosforne kisline; Kation je najpogosteje kalcijev ion.

Fosfor predstavlja 0,08% teže zemeljske skorje. Po razširjenosti se med vsemi elementi uvršča na 13. mesto. Fosfor vsebuje vsaj 190 mineralov, med katerimi so najpomembnejši: fluorapatit Ca5(P04)3F, hidroksilapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 s primesmi.

Fosfor delimo na primarni in sekundarni. Med primarnimi so še posebej pogosti apatiti, ki jih pogosto najdemo med kamninami magmatskega izvora. Ti so nastali v času nastajanja zemeljske skorje.

Za razliko od apatitov se fosforiti pojavljajo med kamninami sedimentnega izvora, ki nastanejo kot posledica smrti živih bitij. Te so sekundarne.

Fosfor se v meteoritih nahaja v obliki železovih, kobaltovih in nikljevih fosfidov. Seveda se ta skupni element nahaja tudi v morski vodi (6 10-6%).

"Lavoisier je dokazal, da je fosfor neodvisen kemični element ..."

Fosfor je nekovina (prej imenovan metaloid) srednje aktivnosti. Zunanja orbita atoma fosforja vsebuje pet elektronov, od katerih so trije nesparjeni. Zato lahko kaže valence 3-, 3+ in 5+.

Da bi fosfor pokazal 5+, je potreben določen učinek na atom, ki bi dva seznanjena elektrona zadnje orbite spremenila v neparne.

Fosfor se pogosto imenuje večplasten element. Dejansko se v različnih pogojih obnaša različno in ima bodisi oksidativne bodisi redukcijske lastnosti. Vsestranskost fosforja vključuje tudi njegovo sposobnost obstoja v več alotropskih modifikacijah.

Morda najbolj znana modifikacija elementa št. 15 je mehak, voskast, bel ali rumen fosfor. Odkril ga je Brand in zaradi njegovih lastnosti je element dobil svoje ime: v grščini "fosfor" pomeni svetel, svetleč. Molekula belega fosforja je sestavljena iz štirih atomov, ki so razporejeni v obliki tetraedra. Gostota 1,83, tališče 44,1 ° C. strupeno, zlahka oksidira. Topen v ogljikovem disulfidu, tekočem amoniaku in SO2, benzenu, etru. Skoraj netopen v vodi.

Pri segrevanju brez dostopa zraka nad 250° C postane rdeče. To je že polimer, vendar ne zelo urejena struktura. Reaktivnost rdečega fosforja je bistveno manjša od reaktivnosti belega fosforja. Ne sveti v temi, se ne topi v ogljikovem disulfidu in ni strupen. Njegova gostota je veliko večja, njegova struktura je drobnokristalna.

Za datum odkritja fosforja se običajno šteje leto 1669, vendar obstajajo znaki, da je bil znan že prej. Gepher na primer poroča, da alkimistični rokopis iz zbirke, shranjene v pariški knjižnici, navaja, da je okoli 12. st. neki Alchid Bekhil je z destilacijo urina z glino in apnom pridobil snov, ki jo je imenoval "escarbucle". Morda je bil to fosfor, ki je bil velika skrivnost alkimistov. Vsekakor pa je znano, da so alkimisti v iskanju filozofskega kamna destilaciji in drugim postopkom podvrgli najrazličnejše materiale, vključno z urinom, iztrebki, kostmi itd. Že od antičnih časov so imenovali snovi, ki lahko svetijo v temi. fosforji. V 17. stoletju Poznan je bil bolonjski fosfor – kamen, ki so ga našli v gorah blizu Bologne; Po žganju na oglje je kamen pridobil sposobnost žarenja. Opisan je tudi "Baldwinov fosfor", ki ga je pripravil volostni delovodja Alduin iz žgane mešanice krede in dušikove kisline. Sijaj takšnih snovi je povzročil izjemno presenečenje in veljal za čudež.

Leta 1669 je hamburški amaterski alkimist Brand, propadli trgovec, ki je sanjal o izboljšanju svojih poslov s pomočjo alkimije, predelal najrazličnejše izdelke. Brand se je začel zanimati za človeški urin, ko je teoretiziral, da bi fiziološki izdelki lahko vsebovali "prvotno snov", za katero verjamejo, da je osnova filozofskega kamna.

Zbral je približno tono urina iz vojašnic in ga izparil, da je nastala sirupasta tekočina. To tekočino je ponovno destiliral in dobil težko rdeče "urinsko olje". Po ponovni destilaciji tega olja je na dnu retorte odkril ostanke »mrtve glave« (Caput mortuum), na videz za nič neuporabne. Vendar kalciniranje tega ostanka dolgo časa, je opazil, da se je v retorti pojavil bel prah, ki se je počasi usedal na dno retorte in jasno svetil. Brand se je odločil, da mu je uspelo izvleči elementarni ogenj iz "mastne mrtvaške glave", in s še večjo vnemo je nadaljeval s poskusi. Tega »ognja« mu seveda ni uspelo spremeniti v zlato, vendar je svoje odkritje fosforja (iz grščine - svetloba in »nosilec«, tj. prinašalec svetlobe) še vedno držal v strogi skrivnosti. Toda neki Kunkel, ki je takrat služil kot alkimist in skrivni služabnik saškega volilnega kneza, je izvedel za Brandovo skrivnost. Kunkel je svojega kolega Krafta, ki je odhajal v Hamburg, prosil, naj od Branda izve kakršne koli informacije o fosforju. Kraft pa se je sam odločil uporabiti Brandovo skrivnost. Od njega je kupil skrivnost za 200 talerjev in se, ko je proizvedel zadostno količino fosforja, odpravil na potovanje po Evropi, kjer je velik uspeh pokazal sij fosforja pred plemenitimi ljudmi. Zlasti v Angliji je pokazal fosfor kralju Karlu II. in znanstveniku Boylu. Medtem je Kunkel sam uspel pripraviti fosfor na način, ki je blizu Brandovi metodi, in za razliko od slednjega je na veliko oglaševal fosfor, vendar je zamolčal skrivnost njegove proizvodnje. Leta 1680 je nov element, ne glede na njegove predhodnike, pridobil slavni angleški fizik in kemik Robert Boyle, ki je tako kot Kunkel objavil podatke o lastnostih fosforja, vendar je o metodi njegove priprave v zaprti embalaži poročal le Londonska kraljeva družba (to sporočilo je bilo objavljeno šele 12 let kasneje, po Boylovi smrti), Boisejev študent A. Gankwitz pa je izdal čisto znanost in ponovno oživil »fosforne špekulacije« v obliki obsežnih proizvodnih dejavnosti za proizvodnjo te snovi: 50 let je na široko trgoval s fosforjem po zelo visoki ceni. Na Nizozemskem je na primer unča (31,1 g) fosforja takrat stala 16 dukatov. Glede narave fosforja so bile narejene najbolj fantastične domneve. V 18. stoletju S fosforjem so se ukvarjali številni ugledni znanstveniki, med njimi Marggraf, ki je izboljšal način pridobivanja fosforja iz urina z dodajanjem svinčevega klorida slednjemu (1743).

Leta 1777 je Scheele ugotovil prisotnost fosforja v kosteh in rogovih živali v obliki fosforne kisline, povezane z apnom. Nekateri avtorji sicer to odkritje pripisujejo drugemu švedskemu kemiku Hahnu, vendar je prav Scheele razvil metodo pridobivanja fosforja iz kosti. Fosfor je kot elementarno snov priznal Lavoisier na podlagi svojih znamenitih poskusov zgorevanja fosforja v kisiku. V tabeli enostavnih teles je Lavoisier uvrstil fosfor v drugo skupino enostavnih teles, nekovinskih, ki oksidirajo in proizvajajo kisline. Od 19. stoletja Fosfor se pogosto uporablja predvsem v obliki soli za gnojenje tal.

Torej, več kot tristo let nas loči od trenutka, ko je hamburški alkimist Genning Brand odkril nov element - fosfor. Tako kot drugi alkimisti je tudi Brand poskušal najti eliksir življenja oziroma filozofski kamen, s pomočjo katerega so stari videti mlajši, bolni okrevajo, navadne kovine pa se spreminjajo v zlato. Branda ni vodila skrb za dobrobit ljudi, temveč lastni interes. To dokazujejo dejstva iz zgodovine edinega pravega odkritja, ki ga je naredil. V prvi, petdesetletni fazi zgodovine fosforja je poleg Boylovega odkritja zgodovino znanosti zaznamoval le en dogodek: leta 1715 je Gensing ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu. Po poskusih Markgravea je zgodovina elementa, ki je mnogo let kasneje pridobil številko 15, postala zgodovina mnogih velikih odkritij.

Kronologija odkritij, povezanih s fosforjem

Leta 1715 Gensing je ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu ...

Leta 1743 Nemški kemik, častni član Sanktpeterburške akademije znanosti A.S. Marggraf razvil nov način pridobivanje fosforja.

Leta 1769 Yu.Gan je dokazal, da kosti vsebujejo veliko fosforja. Enako je dve leti pozneje potrdil švedski kemik K. Scheele, ki je predlagal metodo pridobivanja fosforja iz pepela, ki nastane pri praženju kosti. Nekaj ​​let kasneje sta J. L. Proust in M. Klaproth s proučevanjem različnih naravnih spojin dokazala, da je fosfor razširjen v zemeljski skorji, predvsem v obliki kalcijevega fosfata.

1797 V Rusiji je A.A. Musin-Pushkin pridobil alotropno sorto fosforja - vijolični fosfor. Vendar pa je v literaturi odkritje fosforja pomotoma pripisano I. Hittorfu, ki ga je po metodi A. A. Musin-Puškina dobil šele leta 1853.

Leta 1799 Dondonald je dokazal, da so fosforjeve spojine potrebne za normalen razvoj rastlin.

Leta 1839 drugi Anglež, Laws, je prvi pridobil superfosfat - fosforno gnojilo, ki ga rastline zlahka absorbirajo.

Leta 1842 Anglija je organizirala prvo industrijsko proizvodnjo superfosfata na svetu. V Rusiji se je takšna proizvodnja pojavila leta 1868 in 1871.

Leta 1848 Avstrijski kemik A. Schrötter je odkril alotropno modifikacijo fosforja - rdeči fosfor. Ta fosfor je pridobil s segrevanjem belega fosforja na temperaturo 250 stopinj v atmosferi CO (ogljikov monoksid dva). Zanimivo je, da je prvi opozoril A. Schrötter

možnost uporabe rdečega fosforja pri izdelavi vžigalic.

Leta 1926 A. E. Fersman in njegovi sodelavci so na polotoku Kola odkrili ogromne zaloge apatita.

Leta 1934, ameriški fizik P. Bridgman, ki je preučeval vpliv visokih pritiskov na različne snovi, izoliran grafitu podoben črni fosfor.

Fosfor je pomembna sestavina življenja in nežive narave. Najdemo ga v globinah Zemlje, vode in v naših telesih, akademik Fersman pa ga je celo poimenoval »element življenja in mišljenja«. Kljub svoji uporabnosti pa je beli fosfor lahko izjemno nevaren in strupen. Pogovorimo se podrobneje o njegovih značilnostih.

Odpiranje elementa

Zgodovina odkritja fosforja se je začela z alkimijo. Evropski znanstveniki že od 15. stoletja hrepenijo po iskanju filozofskega kamna ali »velikega eliksirja«, s katerim lahko katero koli kovino spremenijo v zlato.

V 17. stoletju je alkimist Hennig Brand odločil, da pot do "čarobnega reagenta" leži skozi urin. Je rumene barve, kar pomeni, da vsebuje zlato ali je nekako povezano z njim. Znanstvenik je skrbno zbiral material, ga branil in nato destiliral. Namesto zlata je prejel belo snov, ki se je svetila v temi in dobro gorela.

Brand je odkritje poimenoval "hladen ogenj". Pozneje sta irski alkimist Robert Boyle in Nemec Andreas Maggraf prišla na idejo pridobivanja fosforja na podoben način. Slednji je urinu dodal tudi premog, pesek in mineral fosgenit. Kasneje so snov poimenovali phosphorus mirabilis, kar je v prevodu pomenilo "čudežni nosilec svetlobe".

Svetlobni element

Odkritje fosforja je med alkimisti postalo prava senzacija. Nekateri so tu in tam skušali od Branda kupiti skrivnost pridobivanja snovi, drugi so do nje poskušali priti sami. V 18. stoletju so dokazali, da element vsebujejo kostni ostanki organizmov, in kmalu se je odprlo več tovarn za njegovo proizvodnjo.

Francoski fizik Lavoisier je dokazal, da je fosfor preprosta snov. V periodnem sistemu je številka 15. Skupaj z dušikom, antimonom, arzenom in bizmutom spada v skupino pniktidov in je označena kot nekovina.

Element je v naravi precej pogost. V odstotkih se uvršča na 13. mesto v masi zemeljske skorje. Fosfor aktivno sodeluje s kisikom in ga ne najdemo v prosti obliki. Prisoten je v številnih mineralih (več kot 190), kot so fosforiti, apatiti itd.

Beli fosfor

Fosfor obstaja v več oblikah ali alotropih. Med seboj se razlikujejo po gostoti, barvi in ​​kemijskih lastnostih. Običajno obstajajo štiri glavne oblike: beli, črni, rdeči in kovinski fosfor. Druge modifikacije so le mešanica zgoraj naštetega.

Beli fosfor je zelo nestabilen. Pri normalnih svetlobnih pogojih se hitro obarva rdeče, visok pritisk pa črni. Njegovi atomi so razporejeni v obliki tetraedra. Ima kristalno molekularno mrežo z molekulsko formulo P4.

Izpostavljam tudi rumeni fosfor. To ni še ena modifikacija snovi, ampak ime nerafiniranega belega fosforja. Lahko ima svetlo ali temno rjav odtenek in je značilna močna strupenost.

Lastnosti belega fosforja

Snov po konsistenci in videzu spominja na vosek. Ima vonj po česnu in je masten na dotik. Fosfor je mehak (lahko ga režemo z nožem brez večjega napora) in je deformabilen. Po čiščenju postane brezbarven. Njegovi prozorni kristali se mavrično lesketajo na soncu in so videti kot diamanti.

Topi se pri 44 stopinjah. Aktivnost snovi se kaže tudi pri sobni temperaturi. Glavna značilnost fosforja je njegova sposobnost kemiluminiscence ali žarenja. Na zraku oksidira, oddaja belo-zeleno svetlobo in se čez čas spontano vname.

Snov je praktično netopna v vodi, vendar lahko v njej gori ob dolgotrajnem stiku s kisikom. Dobro se topi v organskih topilih, kot so ogljikov disulfid, tekoči parafin in benzen.

Uporaba fosforja

Človek je fosfor "ukrotil" tako za miroljubne kot vojaške namene. Snov se uporablja za proizvodnjo fosforne kisline, ki se uporablja za gnojila. Pred tem so ga pogosto uporabljali za barvanje volne in izdelavo fotosenzitivnih emulzij.

Beli fosfor se ne uporablja široko. Njegova glavna vrednost je vnetljivost. Tako se snov uporablja za zažigalno strelivo. Ta vrsta orožja je bila pomembna med obema svetovnima vojnama. Uporabljen je bil v vojni v Gazi leta 2009, pa tudi v Iraku leta 2016.

Rdeči fosfor se uporablja širše. Uporablja se za izdelavo goriva, maziv, eksploziva in glav vžigalic. Različne fosforjeve spojine se v industriji uporabljajo v mehčalcih vode in dodajajo pasivnim sredstvom za zaščito kovin pred korozijo.

Vsebnost v telesu in učinek na človeka

Fosfor je eden od vitalnih elementov za nas. V obliki spojin s kalcijem je prisoten v zobeh in okostju ter daje kostem trdoto in moč. Element je prisoten v spojinah ATP in DNA. Bistvenega pomena je za delovanje možganov. Ker je v živčnih celicah, spodbuja prenos živčnih impulzov.

Fosfor se nahaja v mišičnem tkivu. Vključen je v proces pretvorbe energije iz beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov, ki vstopajo v telo. Element ohranja kislinsko-bazično ravnovesje v celicah in pride do njihove delitve. Spodbuja metabolizem in je bistvenega pomena med rastjo in okrevanjem telesa.

Vendar pa je fosfor lahko nevaren. Sam beli fosfor je zelo strupen. Odmerki nad 50 miligramov so smrtni. Zastrupitev s fosforjem spremljajo bruhanje, glavobol in bolečine v trebuhu. Stik snovi s kožo povzroči opekline, ki se celijo zelo počasi in boleče.

Presežek fosforja v telesu vodi do krhkih kosti, bolezni srca in ožilja, krvavitev in slabokrvnosti. Zaradi prenasičenosti s fosforjem trpijo tudi jetra in prebavni sistem.

"...Da! Bil je pes, ogromen, črno črn. Toda nihče od nas smrtnikov še ni videl takega psa. Iz odprtih ust ji je švigal plamen, iz oči se je iskrilo, po gobcu in tilniku pa ji je švigal bliskajoči ogenj. V nikogaršnjih razgretih možganih se ni mogla poroditi videnje, ki bi bilo strašnejše, bolj gnusno od tega peklenskega bitja, ki je skočilo na nas iz megle ... Strašen pes, velik kot mlada levinja. Njegova ogromna usta so še vedno žarela z modrikastim plamenom, globoko vdrte divje oči so bile obdane z ognjenimi krogi.

Dotaknil sem se te svetleče glave in ko sem odmaknil roko, sem videl, da tudi moji prsti svetijo v temi. Fosfor, sem rekel."

Naučeno? Arthur Conan Doyle. "Baskervilski pes."

Takole je bil vpleten element št. 15 v grdo zgodbo.

Še ena slaba zgodba

Več kot tristo let nas loči od trenutka, ko je hamburški alkimist Genning Brand odkril nov element – ​​fosfor. Tako kot drugi alkimisti je tudi Brand poskušal najti eliksir življenja oziroma filozofski kamen, s pomočjo katerega so stari videti mlajši, bolni okrevajo, navadne kovine pa se spreminjajo v zlato. Branda ni vodila skrb za dobrobit ljudi, temveč lastni interes. To dokazujejo dejstva iz zgodovine edinega pravega odkritja, ki ga je naredil.

Med enim od poskusov je uparil urin, preostanek zmešal s premogom in peskom ter nadaljeval z izhlapevanjem. Kmalu je v retorti nastala snov, ki se je svetila v temi. Resda kaltes Feuer (hladen ogenj) ali »moj ogenj«, kot ga je imenoval Brand, ni spremenil svinca v zlato in ni spremenil videza starih ljudi, toda dejstvo, da je nastala snov svetila brez segrevanja, je bilo nenavadno in novo .

Brand je hitro izkoristil to lastnost nove snovi. Začel je kazati fosfor različnim privilegiranim osebam, od njih prejemati darila in denar. Skrivnosti pridobivanja fosforja ni bilo lahko ohraniti in Brand jo je kmalu prodal dresdenskemu kemiku I. Kraffu. Število demonstratorjev fosforja se je povečalo, ko sta I. Kunkel in K. Kirchmeyer spoznala recept za njegovo proizvodnjo. Leta 1680 je nov element, ne glede na predhodnike, dobil slavni angleški fizik in kemik Robert Boyle. Toda Boyle je kmalu umrl, njegov učenec A. Gankwitz pa je izdal čisto znanost in ponovno oživil »fosforne špekulacije«. Šele leta 1743 je A. Markgraf našel naprednejšo metodo za pridobivanje fosforja in svoje podatke objavil za javnost. Ta dogodek je končal Brandovo poslovanje in je služil kot začetek resne študije fosforja in njegovih spojin.

V prvi, petdesetletni fazi zgodovine fosforja je poleg Boylovega odkritja zgodovino znanosti zaznamoval le en dogodek: leta 1715 je Gensing ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu. Po poskusih Markgravea je zgodovina elementa, ki je mnogo let kasneje pridobil številko 15, postala zgodovina mnogih velikih odkritij.

Kronologija teh odkritij

Leta 1769 je Yu Gan dokazal, da kosti vsebujejo veliko fosforja. Enako je dve leti kasneje potrdil slavni švedski kemik K. Scheele, ki je predlagal metodo pridobivanja fosforja iz pepela, ki nastane pri praženju kosti.

Nekaj ​​let pozneje je J.L. Proust in M. Klaproth sta s preučevanjem različnih naravnih spojin dokazala, da je fosfor razširjen v zemeljski skorji, predvsem v obliki kalcijevega fosfata.

Velik uspeh pri preučevanju lastnosti fosforja je dosegel v zgodnjih 70. letih 18. stoletja. veliki francoski kemik Antoine Laurent Lavoisier. S sežiganjem fosforja z drugimi snovmi v zaprtem volumnu zraka je Lavoisier dokazal, da je fosfor samostojen element, zrak pa ima kompleksno sestavo in je sestavljen iz vsaj dveh komponent - kisika in dušika. "Tako je prvič postavil na noge vso kemijo, ki se je v svoji flogistični obliki postavila na glavo." Tako je F. Engels zapisal o Lavoisierjevih delih v predgovoru k drugemu zvezku Kapitala.

Leta 1799 je Dondonald dokazal, da so fosforjeve spojine potrebne za normalen razvoj rastlin.

Leta 1839 je drugi Anglež, Laws, prvi pridobil superfosfat - fosforno gnojilo, ki ga rastline zlahka absorbirajo.

Leta 1847 je nemški kemik Schrötter s segrevanjem belega fosforja brez dostopa zraka dobil novo različico (alotropsko modifikacijo) elementa št. 15 - rdeči fosfor, že v 20. stoletju, leta 1934, pa je ameriški fizik P. Bridgman študiral vpliv visokega tlaka na različne snovi, izoliran črni fosfor, podoben grafitu. To so glavni mejniki v zgodovini elementa št. 15. Zdaj pa poglejmo, kaj je sledilo vsakemu od teh odkritij.

"Leta 1715 je Gensing ugotovil prisotnost fosforja v možganskem tkivu ... Leta 1769 je Hahn dokazal, da kosti vsebujejo veliko fosforja."

Fosfor je analog dušika. Čeprav so fizikalne in kemijske lastnosti teh elementov zelo različne, imajo tudi nekaj skupnega, predvsem dejstvo, da sta oba elementa nujno potrebna za živali in rastline. Akademik A.E. Fersman je fosfor poimenoval »element življenja in mišljenja« in to definicijo težko označimo za literarno pretiravanje. Fosfor se nahaja v dobesedno vseh organih zelenih rastlin: steblih, koreninah, listih, največ pa v plodovih in semenih. Rastline kopičijo fosfor in ga oskrbujejo z živalmi.

Pri živalih je fosfor koncentriran predvsem v okostju, mišicah in živčnem tkivu.

Med živili za ljudi je rumenjak kokošjih jajc še posebej bogat s fosforjem.

Človeško telo vsebuje v povprečju približno 1,5 kg elementa št. 15. Od tega je 1,4 kg v kosteh, približno 130 g v mišicah in 12 g v živčevju in možganih. Skoraj vsi najpomembnejši fiziološki procesi, ki se pojavljajo v našem telesu, so povezani s pretvorbo organofosfornih snovi. Fosfor je v kosteh prisoten predvsem v obliki kalcijevega fosfata. Tudi zobna sklenina je fosforjeva spojina, ki po sestavi in ​​kristalni strukturi ustreza najpomembnejšemu fosforjevemu mineralu apatitu Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl).

Seveda, tako kot vsak vitalni element, je tudi fosfor v naravi podvržen ciklu. Rastline ga jemljejo iz prsti, iz rastlin pa ta element prehaja v telo ljudi in živali. Fosfor se vrne v tla z iztrebki in ob gnitju trupel. Fosforobakterije pretvarjajo organski fosfor v anorganske spojine.

Vendar se na časovno enoto iz tal odstrani bistveno več fosforja, kot ga vstopi v tla. Svetovna žetev vsako leto s polj odstrani več kot 3 milijone ton fosforja.

Za doseganje trajnostnih donosov je treba ta fosfor seveda vrniti v tla, zato ni presenetljivo, da svetovna proizvodnja fosfatne kamnine zdaj znaša več kot 100 milijonov ton na leto.

"... Proust in Klaproth sta dokazala, da je fosfor široko razširjen v zemeljski skorji, predvsem v obliki kalcijevega fosfata."

V zemeljski skorji se fosfor pojavlja izključno v obliki spojin. To so predvsem slabo topne soli ortofosforne kisline; Kation najpogosteje ni kalcijev.

Fosfor predstavlja 0,08% teže zemeljske skorje. Po razširjenosti se med vsemi elementi uvršča na 13. mesto. Fosfor vsebuje vsaj 190 mineralov, med katerimi so najpomembnejši: fluorapatit - Ca 5 (PO 4) 3 F, hidroksiapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH, fosforit Ca 3 (PO 4) 2 s primesmi.

Manj pogosti so vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, monacit (Ce, La)PO 4, ambligonit LaAl(PO 4)F, trifilit Li(Fe, Mn)PO 4 in še redkeje ksenotim YPO 4 in torbernit. Cu (UO 2) 2 [PO 4 ] 2 12H 2 O.

Fosforjeve minerale delimo na primarne in sekundarne. Med primarnimi so še posebej pogosti apatiti, ki jih pogosto najdemo med kamninami magmatskega izvora. Ti minerali so nastali med nastajanjem zemeljske skorje.

Za razliko od apatitov se fosforiti pojavljajo med kamninami sedimentnega izvora, ki nastanejo kot posledica smrti živih bitij. To so sekundarni minerali.

Fosfor se v meteoritih nahaja v obliki železovih, kobaltovih in nikljevih fosfidov. Seveda se ta skupni element nahaja tudi v morski vodi (6·10–6%).

"Lavoisier je dokazal, da je fosfor neodvisen kemični element ..."

Fosfor je nekovina (prej imenovan metaloid) srednje aktivnosti. Zunanja orbita atoma fosforja vsebuje pet elektronov, od katerih so trije nesparjeni. Zato lahko kaže valence 3–, 3+ in 5+.

Da bi fosfor pokazal valenco 5+, je potreben določen učinek na atom, ki bi dva seznanjena elektrona zadnje orbite spremenila v neparne.

Fosfor se pogosto imenuje večplasten element. Dejansko se v različnih pogojih obnaša različno in ima bodisi oksidativne bodisi redukcijske lastnosti. Vsestranskost fosforja vključuje tudi njegovo sposobnost obstoja v več alotropskih modifikacijah.

Morda najbolj znana modifikacija elementa št. 15 je mehak, voskast, bel ali rumen fosfor. Odkril ga je Brand in zaradi njegovih lastnosti je element dobil svoje ime: v grščini "fosfor" pomeni svetel, svetleč. Molekula belega fosforja je sestavljena iz štirih atomov, ki so razporejeni v obliki tetraedra. Gostota 1,83, tališče 44,1°C. Beli fosfor je strupen in zlahka oksidira. Topen v ogljikovem disulfidu, tekočem amoniaku in SO 2, benzenu, etru. Skoraj netopen v vodi.

Pri segrevanju brez dostopa zraka nad 250 °C se beli fosfor spremeni v rdečega. To je že polimer, vendar ne zelo urejena struktura. Reaktivnost rdečega fosforja je bistveno manjša od reaktivnosti belega fosforja. Ne sveti v temi, se ne topi v ogljikovem disulfidu in ni strupen (vedno vsebuje majhne količine belega fosforja, zaradi česar je lahko strupen.). Njegova gostota je veliko večja, njegova struktura je drobnokristalna.

Manj znane so druge, še bolj visokomolekularne modifikacije fosforja - vijolična, rjava in črna, ki se med seboj razlikujejo po molekulski masi in stopnji urejenosti makromolekul. Črni fosfor, ki ga je prvi pridobil P. Bridgman v pogojih visokega tlaka (200 tisoč atm pri temperaturi 200 ° C), bolj spominja na grafit kot beli ali rdeči fosfor. Te modifikacije so laboratorijske eksotike in za razliko od belega in rdečega fosforja praktična uporabaše niso našli.

Mimogrede, o aplikacijah elementarnega fosforja; Njegovi glavni porabniki so proizvodnja vžigalic, metalurgija in kemična proizvodnja. V nedavni preteklosti je bil del nastalega elementarnega fosforja porabljen v vojaških podjetjih; uporabljen je bil za pripravo dima in zažigalnih sestavkov.

Metalurgi se običajno trudijo, da bi se znebili fosfornih nečistoč v kovini - poslabša mehanske lastnosti, včasih pa se fosfor namerno vnaša v zlitine. To se naredi, ko je potrebno, da se kovina pri strjevanju nekoliko razširi in natančno prevzame obris oblike. Fosfor se pogosto uporablja tudi v kemiji. Del se ga porabi za pripravo fosforjevih kloridov, potrebnih pri sintezi nekaterih organskih pripravkov; Faza proizvodnje elementarnega fosforja je prisotna tudi v nekaterih tehnoloških shemah za proizvodnjo koncentriranih fosforjevih gnojil.

Zdaj o njegovih povezavah.

Fosforjev anhidrid P 2 O 5 je odlično sušilno sredstvo, ki pohlepno absorbira vodo iz zraka in drugih snovi. Vsebnost P 2 O 5 je glavno merilo vrednosti vseh fosfatnih gnojil.

Fosforne kisline, predvsem ortofosforna kislina H 3 PO 4 , se uporabljajo v bazični kemični industriji. Soli fosfornih kislin so predvsem fosforjeva gnojila (o njih posebna obravnava) in fosfati alkalijskih kovin, potrebni za proizvodnjo detergentov.

Fosforjevi halidi (predvsem kloridi PCl 3 in PCl 5) se uporabljajo v industriji organske sinteze.

Od spojin fosforja z vodikom je najbolj znan fosfin PH 3 - zelo strupen brezbarven plin z vonjem po česnu.

Med fosforjevimi spojinami imajo posebno mesto organofosforjeve spojine. Večina jih ima biološka aktivnost. Zato se nekatere organofosforne spojine uporabljajo kot zdravila, druge kot sredstva za zatiranje škodljivcev.

Neodvisen razred snovi so sestavljali fosfonitril kloridi - spojine fosforja z dušikom in klorom. Monomer fosfonitril klorida je sposoben polimerizacije. Z rastjo molekularna teža lastnosti snovi tega razreda se spremenijo, zlasti se opazno zmanjša njihova topnost v organskih tekočinah. Ko molekulska masa polimera doseže več tisoč, nastane snov, podobna gumi - edina guma doslej, ki sploh ne vsebuje ogljika. Nadaljnje povečevanje molekulske mase povzroči nastanek trdih plastičnih snovi. "Brezogljična guma" ima pomembno toplotno odpornost: začne se razpadati šele pri 350 °C.

"Leta 1839 je Anglež Laws prvi pridobil superfosfat - fosforno gnojilo, ki ga rastline zlahka absorbirajo."

Da bi rastline absorbirale fosfor, mora biti v topni spojini. Za pridobitev teh spojin se kalcijev fosfat in žveplova kislina zmešata v takih razmerjih, da sta dva grama molekule kisline na gram molekule fosfata. Kot rezultat interakcije nastaneta sulfat in topni kalcijev dihidrogenfosfat: Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 → 2CaSO 4 + Ca (H 2 PO 4) 2. Mešanica teh dveh soli je znana kot superfosfat. V tej mešanici je kalcijev sulfat z vidika agrokemije balast, vendar se običajno ne loči, saj je ta operacija draga in močno poveča stroške gnojila. Preprost superfosfat vsebuje le 14...20% P 2 O 5.

Bolj koncentrirano fosforno gnojilo je dvojni superfosfat. Pridobiva se z reakcijo kalcijevega fosfata s fosforno kislino:

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

Dvojni superfosfat vsebuje 40...50% P 2 O 5. Pravzaprav bi bilo pravilneje, če bi ga imenovali trojni: trikrat je bogatejši s fosforjem kot preprost superfosfat.

Včasih se kot fosforjevo gnojilo uporablja oborina CaHPO 4 2H 2 O, ki jo dobimo z reakcijo fosforne kisline s hidroksidom ali kalcijevim 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.

To gnojilo vsebuje 30...35% P 2 O 5.

Z raziskanimi zalogami fosforjevih surovin pri nas, pa tudi po svetu, stanje ni povsem ugodno. Akademik S.I. Volfkovič z govornice IX Mendelejevega kongresa o splošni in uporabna kemija izjavil:

»Če surovinska osnova dušikove industrije - zračni ocean, voda in zemeljski plin - ne omejuje obsega novih gradenj in doslej raziskana nahajališča kalijevih soli zagotavljajo razvoj proizvodnje kalijevih gnojil za več kot tisočletje, bodo do zdaj raziskane zaloge domačih fosforjevih surovin ob načrtovanih velikih količinah proizvodnje gnojil zadostovale le še za nekaj desetletij.«

To nikakor ne pomeni, da človeštvu grozi lakota in da bo letina iz leta v leto manjša. Rezerve so. Veliko dodatnega fosforja lahko pridobimo s kompleksno predelavo mineralnih surovin, sedimentov dna morja in podrobnejšimi geološkimi raziskavami. Posledično nimamo posebnih razlogov za pesimizem, še posebej, ker je ZSSR na prvem mestu na svetu po zabeleženih zalogah fosforjevih rud. Imamo največja nahajališča apatita na polotoku Kola in fosforitov v južnem Kazahstanu in na številnih drugih mestih.

Toda zdaj je treba iskati nova nahajališča in razvijati metode za proizvodnjo fosfatnih gnojil iz revnejših rud. To je potrebno za prihodnost, saj bo fosfor - "element življenja in misli" - vedno potreben za človeštvo.

Izotopi fosforja

Naravni fosfor je za razliko od velike večine elementov sestavljen samo iz enega izotopa 31 P. V jedrskih reakcijah je bilo sintetiziranih več kratkoživih radioaktivnih izotopov elementa št. 15. Eden od njih, fosfor-30, se je izkazal za prvega umetno pridobljenega izotopa. To sta leta 1934 pridobila Frederic in Irene Joliot-Curie z obsevanjem aluminija z alfa delci. Fosfor-30 ima razpolovno dobo 2,55 minute in med razpadom oddaja pozitrone ("pozitivne elektrone"). Zdaj je znanih šest radioaktivnih izotopov fosforja. Najdlje živeči med njimi, 33 P, ima razpolovno dobo 25 dni. Izotopi fosforja se uporabljajo predvsem v bioloških raziskavah.

Začetek industrije superfosfatov

Prva industrijska proizvodnja superfosfata na svetu je bila organizirana leta 1842 v Angliji. V Rusiji so se podobna podjetja pojavila leta 1868 in 1871. Pred revolucijo je bilo v naši državi zgrajenih le šest superfosfatnih obratov, njihova skupna produktivnost ni presegla 50 tisoč ton na leto. Med prvo svetovno vojno, tujim posredovanjem in državljanska vojnaštirje od šestih obratov so propadli in leta 1918 so pri nas proizvedli le 2,8 tisoč ton superfosfata. In le 20 let kasneje, leta 1938, za proizvodnjo fosfatnih gnojil Sovjetska zveza prvo mesto v Evropi in drugo mesto na svetu. Zdaj je delež naše države v svetovni proizvodnji fosfata in fosfatnih gnojil približno četrtina.

Priča D.N Prjanišnikov

»...Ne glede na to, kako pravilno je gnoj shranjen in uporabljen, v tla ne more vrniti tistega, česar sam ne vsebuje, tj. velik delež fosforja, odtujenega s kmetije v prodanem žitu, živalskih kosteh, mleku itd.; Tako tla postopoma, a vztrajno izgubljajo fosfor (ali vsaj njegov asimilacijski del) in čez določeno mejo fosfor pade v položaj tistega »minimalnega faktorja«, ki najbolj manjka za dobro letino, kot je bilo povsem pravilno opozoril Liebig." (Iz članka "O pomenu fosfatov za naše poljedelstvo in o razširitvi možnosti neposredne uporabe fosforitov", 1924).

Apatiti Arktike

Leta 1926 je A.E. Fersman in njegovi sodelavci so na polotoku Kola odkrili ogromne zaloge apatita. Mnogo let pozneje je akademik A.E. Fersman je o tem nahajališču zapisal: »...bleščeči apatit s sivim nefelinom tvori neprekinjeno steno 100 m. Ta čudovit pas Khibiny tundre se razteza 25 km in se ovija okoli njih v obroču. Raziskave so pokazale, da apatitna ruda seže globoko celo pod gladino oceana, okoli dve milijardi ton teh dragocenih mineralov pa sta bili nakopičeni tukaj v gorovju Khibiny, ki mu ni para nikjer na svetu.« (»Zabavna mineralogija«, 1937.) Na podlagi tega nahajališča je bila zgrajena rudarsko-kemična tovarna Apatita. CM. Kirov. Malo pred vojno so odkrili še eno zelo veliko nahajališče fosfornih surovin - fosforite Kara-Tau v Kazahstanu. Fosforite najdemo tudi v drugih regijah naše države, zlasti v moskovski regiji. Toda najboljša surovina za proizvodnjo fosfatnih gnojil še vedno prihaja iz apatitnega "pasu Khibiny tundra".

Kako izgleda apatit?

Ponovno se obrnemo na »Zabavno mineralogijo«. »Apatit je kalcijev fosfat, vendar je njegov videz tako raznolik in nenavaden, da so ga stari mineralogi imenovali zaman apatit, kar v grščini pomeni »prevarant«: ali so to prozorni kristali, ki na drobno spominjajo na beril ali celo kremen, ali so goste mase, ki jih ni mogoče razlikovati od preprostega apnenca, potem so to radialne krogle, potem je kamnina zrnata in sijoča, kot grobo zrnat marmor.

Kdo je prvi?

Francoski zgodovinar F. Gefer trdi, da je splošno sprejeto mnenje, da je fosfor prvi pridobil alkimist G. Brand leta 1669, napačno. Po njegovih besedah ​​so fosfor lahko pridobivali že v 12. stoletju. arabski alkimisti, njihova tehnologija pridobivanja fosforja pa je bila enaka Brandovi: izhlapevanje urina in segrevanje suhega ostanka s premogom in peskom. Če je tako, potem človeštvo element št. 15 pozna že skoraj 800 let.

Rdeča in vijolična

Najbolj znani modifikaciji fosforja sta beli in rdeči, obe pa se uporabljata v industriji. Druge različice elementa št. 15 - vijolični, rjavi, črni fosfor - je mogoče najti le v laboratorijih. Toda vijolični fosfor je postal znan ljudem veliko prej kot rdeči fosfor. Ruski znanstvenik A.A. Musin-Puškin ga je prvič prejel leta 1797. V nekaterih knjigah lahko najdete izjavo, da sta rdeči in vijolični fosfor eno in isto. Toda te sorte se razlikujejo ne le po barvi. Kristali vijoličnega fosforja so večji. Rdeči fosfor dobimo s segrevanjem belega fosforja v zaprtem volumnu že pri 250°C, vijoličnega pa šele pri 500°C.

"Žareči menih"

Iz spominov akademika S.I. Volfkovich: »Fosfor so proizvajali v električni peči, nameščeni na moskovski univerzi na ulici Mokhovaya. Ker so bili ti poskusi takrat prvič izvedeni pri nas, nisem upošteval previdnosti, ki je potrebna pri delu s plinastim fosforjem - strupenim, samovžigljivim in modrikasto žarečim elementom. Med večurnim delom pri električni peči je del sproščenega fosforjevega plina tako nasičil moja oblačila in celo čevlje, da ko sem ponoči šel s fakultete po temnih, takrat neosvetljenih ulicah Moskve, so moja oblačila oddajala modrikast sijaj, in izpod mojih čevljev (pri drgnjenju) na pločniku) so se iskrile.

Vsakič se je za mano zbrala množica, med katero je bilo kljub mojim razlagam veliko takšnih, ki so v meni videli »novoprijavljenega« predstavnika drugega sveta. Kmalu so se med prebivalci okrožja Mokhovaya in po vsej Moskvi začele prenašati fantastične zgodbe o "svetlečem menihu" od ust do ust ...

Čudeži brez čudežev

Cerkev je že večkrat uporabila beli fosfor, da bi preslepila vernike. Znani sta vsaj dve vrsti »čudežev«, pri katerih sodeluje ta snov. Čudež prvi: sveča, ki se prižge sama. To se naredi takole: na stenj se nanese raztopina fosforja v ogljikovem disulfidu, topilo precej hitro izhlapi, fosforjeva zrna, ki ostanejo na stenju, pa oksidirajo s kisikom v atmosferi in se spontano vžgejo. Drugi čudež: na stenah utripajo »božanski« napisi. Ista rešitev, enake reakcije. Če je raztopina dovolj nasičena, napisi najprej zasvetijo, nato utripajo in izginejo.

Organofosfor in življenje

O vlogi organofosfornih spojin v najpomembnejših biokemičnih reakcijah telesa je bilo napisanih veliko knjig. V katerem koli učbeniku biokemije so te snovi ne le večkrat omenjene, ampak tudi podrobno opisane. Brez organofosfornih spojin proces presnove ogljikovih hidratov v možganskem tkivu ne bi mogel potekati. Encim fosforilaza, ki vsebuje fosfor, spodbuja ne le razgradnjo, ampak tudi sintezo polisaharidov v možganih. V procesu oksidacije ogljikovih hidratov v možganskem tkivu imata pomembno vlogo difosfo-piridin nukleotid in anorganski fosfat. Drug pomemben proces - krčenje mišic podpira energija, ki se sprosti med reakcijami, ki vključujejo adenozin fosfate. Ko se mišica skrči, se molekula adenozin trifosfata (ATP) razgradi na adenozin difosfat in anorgansko fosforno kislino. Pri tem se sprosti veliko energije (8...11 kcal/mol). Najpomembnejšo vlogo teh snovi dokazuje dejstvo, da se v mišičnem tkivu vedno vzdržuje stalna raven ATP.