Vienas iš labiausiai paplitusių elementų žemės pluta, nerandama laisvoje būsenoje dėl didelio cheminio aktyvumo. Jis sudaro apie 190 mineralų.
Fosforo yra visose žaliųjų augalų dalyse, dar daugiau vaisiuose ir sėklose. Jis taip pat randamas gyvūnų audiniuose, yra baltymų ir kitų esminių organinių junginių (ATP) dalis, yra gyvenimo elementas. Elementarioje formoje normaliomis sąlygomis jis atstovauja keletą stabilių alotropinių modifikacijų (balta, raudona, juoda, metalinė). Jie skiriasi spalva, tankiu ir kt fizines savybes. Kūne fosforas daugiausia koncentruojasi skelete, raumenyse ir nerviniame audinyje.
Kodėl tai būtina?
Ar svarbiausia biogeninis elementas ir tuo pat metu plačiai naudojamas pramonėje. Raudonasis fosforas naudojami degtukų gamyboje. Taip pat naudojamas gamyboje sprogmenų, padegamosios kompozicijos, kuras, ekstremalus slėgis lubrikantai. IN žemės ūkisšis elementas yra paklausus kuriant trąšas.
Fosforas gyvose ląstelėse yra orto- ir pirofosforo rūgščių pavidalu ir yra nukleotidų dalis. nukleino rūgštys, fosfoproteinai, fosfolipidai, kofermentai, fermentai. Žmogaus kaulai susideda iš hidroksiapatito, o į dantų emalio sudėtį įeina fluorapatitas. Kepenys vaidina pagrindinį vaidmenį transformuojant fosforo junginius žmogaus ir gyvūnų organizme. Fosforo junginių apykaitą reguliuoja hormonai ir vitaminas D. Dauguma organinių fosforo junginių pasižymi biologiniu aktyvumu, todėl vieni jų naudojami kaip vaistai, kiti – kaip kenkėjų kontrolės priemonės.
Fosforas - esminis elementas, kuris yra baltymų, nukleorūgščių, kaulinis audinys . Fosforo junginiai dalyvauja energijos apykaitoje (adenozintrifosforo rūgštis ir kreatino fosfatas yra energijos kaupikliai), raumenų ir protinėje veikloje, su jų virsmais susijęs organizmo gyvybės palaikymas. Fosforas veikia širdies ir inkstų veiklą.
Iš maisto produktų trynyje ypač daug fosforo vištienos kiaušiniai. Palyginti daug fosforo yra žuvyje, duonoje, mėsoje, piene ir sūryje. Dar daugiau fosforo yra pupelėse, žirniuose, avižiniuose dribsniuose, perlinėse kruopose ir miežiuose, taip pat uogose, riešutuose, petražolėse, kopūstuose, morkose, česnakuose, špinatuose.
Fosforą pirmą kartą atrado alchemikas Hennigas Brandas iš Hamburgo 1669 m. Gavęs medžiagą, kuri šviečia tamsoje, mokslininkas pirmiausia pavadino ją „šalta ugnimi“. Antrinis pavadinimas „fosforas“ kilęs iš Graikiški žodžiai„phos“ – šviesa ir „fero“ – nešioju.
Žmogaus kūne vidutiniškai yra apie 1,5 kg elemento: 1,4 kg kauluose, apie 130 g raumenyse ir 12 g nervuose ir smegenyse. Fosforas kauluose daugiausia yra kalcio fosfato pavidalu, o dantų emalyje - sudėties ir kristalų struktūra atitinka apatitą.
Žmogaus paros fosforo poreikis yra 800-1500 mg. Kai jo trūksta, organizmas vystosi įvairios ligos kaulų. Už tinkama mityba Svarbus yra fosforo ir kalcio santykis (2:3). Esant pirmojo pertekliui, kalcis gali pasišalinti iš kaulų, o esant antrojo pertekliui, gali išsivystyti urolitiazė.
Dirbdami su fosforu turite būti atsargūs. Baltasis fosforas labai nuodingas: sukelia kaulų, kaulų čiulpų pažeidimus, žandikaulių nekrozę. Jis tirpsta lipiduose. Mirtina šios medžiagos dozė suaugusiam vyrui yra 0,05-0,1 g Patekusi ant odos, ji sukelia stiprius nudegimus. Raudonojo fosforo toksiškumas yra tūkstančius kartų mažesnis nei baltojo fosforo. Tai beveik netoksiška. Tačiau jo dulkės, patekusios į plaučius, sukelia lėtinį plaučių uždegimą. Ūmiai apsinuodijus šia medžiaga, burnoje ir skrandyje atsiranda deginimo pojūtis, galvos skausmas, silpnumas, vėmimas. O po 2-3 dienų išsivysto gelta. Lėtinėms formoms būdingas sutrikęs kalcio metabolizmas, pažeidžiama širdies ir kraujagyslių bei nervų sistemos. Pirmoji pagalba ūmaus apsinuodijimo atveju reikalauja skrandžio plovimo, vidurius laisvinančių vaistų, valomųjų klizmų ir intraveninių gliukozės tirpalų. Nudegimų atveju pažeistas odos vietas reikia apdoroti tirpalais vario sulfatas arba soda.
Skirtingai nuo daugumos elementų, jį sudaro tik vienas izotopas 31 P.B branduolinės reakcijos keletas trumpalaikių radioaktyvieji izotopai elementas Nr. 15. Vienas iš jų, fosforas-30, pasirodė esąs pirmasis gautas izotopas dirbtinai. Tai 1934 m. gavo Fredericas ir Irene Joliot-Curie, apšvitindami aliuminį alfa dalelėmis. Fosforo-30 pusinės eliminacijos laikas yra 2,55 minutės, o skildamas išskiria pozitronus („teigiamus elektronus“). Dabar žinomi šeši radioaktyvūs fosforo izotopai. Ilgiausiai gyvenančio iš jų, 33 P, pusinės eliminacijos laikas yra 25 dienos. Fosforo izotopai daugiausia naudojami biologiniuose tyrimuose.
SUPERFOSFATŲ PRAMONĖS PRADŽIA. Pirmas pasaulyje pramoninės gamybos superfosfatas buvo organizuotas 1842 metais Anglijoje. Rusijoje panašios įmonės atsirado 1868 ir 1871 m. Iki revoliucijos mūsų šalyje buvo pastatytos tik šešios superfosfato gamyklos, kurių bendras našumas neviršijo 50 tūkst.t per metus. Pirmojo pasaulinio karo metais, užsienio intervencija Ir pilietinis karas sugedo keturios iš šešių gamyklų, o 1918 metais superfosfato mūsų šalyje buvo pagaminta tik 2,8 tūkst. Ir tik po 20 metų, 1938 m., fosfatinių trąšų gamybai Sovietų Sąjunga užėmė pirmą vietą Europoje ir antrą vietą pasaulyje. Dabar mūsų šalies dalis pasaulio fosfatinių uolienų ir fosfatinių trąšų gamyboje sudaro apie ketvirtadalį.
D. N. PRIANIŠNIKOVO PARODYMAI. „...Kad ir kaip teisingai būtų laikomas ir naudojamas mėšlas, jis negali sugrąžinti į dirvą to, ko jame pačiame nėra, t.y., parduodamuose grūduose, gyvulių kauluose, piene ir pan., didelė dalis iš ūkio svetimo fosforo; Taigi dirvožemis palaipsniui, bet nuolat netenka savo fosforo (ar bent jau pasisavinamos dalies) ir žinoma riba fosforas patenka į „minimalaus faktoriaus“, kurio labiausiai trūksta norint gauti gerą derlių, padėtį, kaip visiškai teisingai pastebėjo Liebigas. (Iš straipsnio „Apie fosfatų svarbą mūsų žemės ūkiui ir dėl tiesioginio fosforitų panaudojimo galimybių išplėtimo“, 1924 m.).
POLARŲJOS APATITAI. 1926 m. A. E. Fersmanas ir jo darbuotojai atrado didžiulius apatito rezervus Kolos pusiasalis. Po daugelio metų akademikas A.E.Fersmanas apie šį telkinį rašė: „... žalias putojantis apatitas su pilku nefelinu sudaro vientisą 100 m sieną. Tyrimai parodė, kad apatito rūda slūgso giliai net po vandenyno paviršiumi, o čia, Hibinų kalnuose, sukaupta apie du milijardus tonų šių vertingiausių mineralų, neturinčių sau lygių niekur pasaulyje“ („Entertaining Mineralogy“, 1937 m. ). S. M. Kirovas. Prieš pat karą dar vienas labai didelis indėlis fosforo žaliavos – Kapa-Tay fosforitai Kazachstane. Fosforai taip pat randami kituose mūsų šalies regionuose, ypač Maskvos regione. Tačiau geriausia žaliava fosfatinėms trąšoms gaminti vis tiek gaunama iš apatito „Chibinų tundros juostos“.
KAIP APATITAS ATRODO. Grįžkime prie „Pramoginės mineralogijos“. „Apatitas yra kalcio fosfatas, bet išvaizda jis toks įvairus ir keistas, kad ne veltui senieji mineralogai jį vadino apatitu, kuris graikiškai reiškia „apgavikas“: kartais tai skaidrūs kristalai, smulkmeniškai primenantys berilį ar net kvarcą, kartais tai tankios masės, nesiskiriančios nuo paprasto kalkakmenio. , kartais jie yra spinduliai spinduliuojantys rutuliukai, tada uola yra granuliuota ir blizga, kaip stambiagrūdis marmuras.
KAS PIRMAS? Prancūzų istorikas F. Geferis tvirtina, kad visuotinai priimta nuomonė, kad fosforą pirmą kartą gavo alchemikas G. Brandas 1669 m., yra neteisinga. Anot jo, jiems pavyko gauti fosforo dar XII a. Arabų alchemikai, o jų fosforo gavimo technologija buvo tokia pati kaip Brando: išgarino šlapimą ir kaitino sausą likutį anglimi ir smėliu. Jei taip, vadinasi, žmonija su elementu Nr.15 yra susipažinusi beveik 800 metų.
RAUDONA IR violetinė. Garsiausios fosforo modifikacijos yra baltos ir raudonos spalvos, kurios abi naudojamos pramonėje. Kitų elemento Nr.15 atmainų – violetinės, rudos, juodojo fosforo – galima rasti tik laboratorijose. Tačiau violetinis fosforas žmonėms tapo žinomas daug anksčiau nei raudonasis fosforas. Rusų mokslininkas A. A. Musinas-Puškinas pirmą kartą jį gavo dar 1797 m. Kai kuriose knygose galima rasti teiginį, kad raudonasis ir violetinis fosforas yra vienas ir tas pats. Tačiau šios veislės skiriasi ne tik spalva. Violetiniai fosforo kristalai yra didesni. Raudonasis fosforas gaunamas kaitinant baltąjį fosforą uždarame tūryje jau 250°C, o violetinį – tik 500°C.
„ŠVYTINGAS VIENUolis“. Iš akademiko S. I. Volfkovičiaus atsiminimų: „Fosforas buvo gaminamas elektrinėje krosnyje, įrengtoje Maskvos universitete Mokhovaya gatvėje. Kadangi tuo metu šie eksperimentai mūsų šalyje buvo atliekami pirmą kartą, nesiėmiau atsargumo priemonių, kurios būtinos dirbant su dujiniu fosforu – nuodingu, savaime užsiliepsnojančiu ir žėrinčiu melsvu elementu. Per daug valandų darbo prie elektrinės krosnies dalis išsiskiriančių fosforo dujų taip prisotino drabužius ir net batus, kad naktį iš universiteto einant tamsiomis, tuomet dar neapšviestomis Maskvos gatvėmis, mano drabužiai skleidė melsvą švytėjimą. o iš po mano batų (juos trinant) ant šaligatvio) pasipylė kibirkštys.
Kaskart už manęs susirinkdavo minia, tarp kurių, nepaisant mano paaiškinimų, buvo daug žmonių, kurie manyje įžvelgdavo „naujai pasirodžiusį“ ano pasaulio atstovą. Netrukus tarp Mokhovaya rajono gyventojų ir visoje Maskvoje jie pradėjo plisti iš burnos į burną fantazijos istorijos apie „šviečiantį vienuolį“...
STEBUKLAI BE STEBUKLU. Bažnyčia ne kartą naudojo baltąjį fosforą, kad apgautų tikinčiuosius. Žinomi mažiausiai dviejų tipų „stebuklai“, kuriuose dalyvauja ši medžiaga. Stebuklas vienas: žvakė, kuri užsidega pati. Tai daroma taip: ant dagčio užtepamas fosforo tirpalas anglies disulfide, tirpiklis gana greitai išgaruoja, o ant dagčio likę fosforo grūdeliai oksiduojami atmosferos deguonies ir savaime užsiliepsnoja. Antrasis stebuklas: ant sienų mirga „dieviški“ užrašai. Tas pats sprendimas, tos pačios reakcijos. Jei tirpalas yra pakankamai prisotintas, užrašai pirmiausia šviečia, tada mirksi ir išnyksta.
ORGANOFOSFORAS IR GYVYBĖ. Apie organinių fosforo junginių vaidmenį svarbiausiose organizmo biocheminėse reakcijose parašyta daug tomų. Bet kuriame biochemijos vadovėlyje šios medžiagos ne tik daug kartų minimos, bet ir išsamiai aprašomos. Be organinių fosforo junginių negalėtų vykti angliavandenių apykaitos procesas smegenų audinyje. Fosforo turintis fermentas fosforilazė skatina ne tik polisacharidų skaidymą, bet ir sintezę smegenyse. Smegenų audinyje vykstant angliavandenių oksidacijai svarbus vaidmuožaisti difosfopiridino nukleotidą ir neorganinį fosfatą. Kitas svarbiausias procesas- raumenų susitraukimą palaiko energija, išsiskirianti reakcijų, susijusių su adenozino fosfatais, metu. Kai raumuo susitraukia, adenozino trifosfato (ATP) molekulė skyla į adenozino difosfatą ir neorganinę fosforo rūgštį. Taip išsiskiria daug energijos (8-11 kcal/mol). Svarbiausią šių medžiagų vaidmenį liudija tai, kad in raumenų audinys Nuolat palaikomas pastovus ATP lygis.
FOSFORAS PE
„Be fosforo nėra minties“
Esama žmogaus smegenų audiniuose ir kauluose.
Įtraukti į mineralinių trąšų superfosfatas.
Raudonasis fosforas naudojamas degtukų gamyboje.
Fosforo atradimo istorija.
Senoviniai tomai mums išsaugojo atskirus epizodus iš išėjusio kareivio ir Hamburgo pirklio gyvenimo. Jo vardas buvo Hennigas Brandas (apie 1630-?). Jo prekybiniai reikalai nesiklostė gerai, ir dėl šios priežasties jis siekė išbristi iš skurdo. Ji jį siaubingai prislėgė. Ir Brandas nusprendė išbandyti laimę alchemijoje. Be to, XVII a. skirtingai nei mūsų XX a. buvo manoma, kad visai įmanoma rasti " filosofinis akmuo“, kuris gali netauriuosius metalus paversti auksu.
Hennigas Brandas
Prekės ženklas jau atliko daugybę eksperimentų su įvairių medžiagų, bet jam nieko naudingo nepavyko. Vieną dieną jis nusprendė išleisti cheminis eksperimentas su šlapimu. Jis jas išgarino beveik iki sausumo ir likusias šviesiai geltonas nuosėdas sumaišė su anglimi ir smėliu, kaitindamas retortoje, nepasiekdamas oro. Dėl to Brandas gavo naują medžiagą, kuri turėjo nuostabią savybę švyti tamsoje.
Taigi 1669 m. buvo aptiktas fosforas, kuris vaidina nepaprastai svarbų vaidmenį gyvojoje gamtoje: m. flora, gyvūnų ir žmonių organizme.
Laimingas mokslininkas nedelsdamas pasinaudojo neįprasta naujosios medžiagos savybe ir už gana didelį atlygį ėmė demonstruoti šviečiantį fosforą kilmingiems žmonėms. Viskas, kas turėjo sąlytį su fosforu, įgavo savybę švytėti. Užtekdavo pirštus, plaukus ar daiktus patepti fosforu, ir jie blykstelėjo paslaptinga melsvai balta šviesa. Religiškai ir mistiškai nusiteikę to meto turtuoliai stebėjosi įvairiomis Brando manipuliacijomis su šia „dieviška“ medžiaga. Jis sumaniai išnaudojo didžiulį mokslininkų ir plačiosios visuomenės susidomėjimą fosforu ir pradėjo jį pardavinėti už kainą, viršijančią net aukso kainą. X. Prekės ženklas pagamino fosforą dideli kiekiai ir jo gavimo būdą laikė griežčiausiu konfidencialumu. Nė vienas iš kitų alchemikų negalėjo patekti į jo laboratoriją, todėl daugelis jų pradėjo karštligiškai dėtis įvairių patirčių, siekiantis atskleisti fosforo gamybos paslaptį.
Skaidant daug fosforo organinės kilmės junginiams, dujiniai ir skystos medžiagos. Kartais galite stebėti dujų išsiskyrimą su supuvusios žuvies kvapu - vandenilio fosfidas arba fosfinas, PH3. Kartu su fosfinu vyksta švietimas kitas produktas – difosfinas, P2 H4, kuris yra skystis. Difosfino garai savaime užsidega ir uždega fosfino dujas. Tai paaiškina vadinamųjų „valiamųjų“ atsiradimą tokiose vietose kaip kapinės ir pelkės. „Will-o’-the-wisps“ ir kiti fosforo ir jo junginių švytėjimo atvejai sukėlė prietaringą baimę daugeliui žmonių, kurie nebuvo susipažinę su šių reiškinių esme.Taip apie darbą su dujiniu fosforu prisimena akademikas S.I. Volfkovičius: „Fosforas buvo gaminamas elektrinėje krosnyje, įrengtoje Maskvos universitete Mokhovaya gatvėje. Kadangi tuo metu šie eksperimentai mūsų šalyje buvo atliekami pirmą kartą, nesiėmiau atsargumo priemonių, kurios būtinos dirbant su dujiniu fosforu – nuodingu savaime užsiliepsnojančiu elementu melsvo švytėjimo. Daug darbo valandų prie elektrinės krosnies dalis išsiskiriančio dujinio fosforo taip prisotino drabužius ir net batus, kad naktį iš universiteto einant tamsiomis, tuomet dar neapšviestomis Maskvos gatvėmis, drabužiai skleidė melsvą švytėjimą. , o iš po mano batų (trynus juos ant grindinio) pasipylė kibirkštys. Kaskart už manęs susirinkdavo minia, tarp kurių, nepaisant mano paaiškinimų, buvo daug žmonių, kurie manyje įžvelgdavo „naujai pasirodžiusį“ ano pasaulio atstovą. Netrukus tarp Mokhovaya gatvės gyventojų ir visoje Maskvoje iš lūpų į lūpas pradėjo sklisti fantastiškos istorijos apie šviečiantį vienuolį...(http://www.alhimikov.net/phosfor/otkrytie.html)
Mįslės apie fosforą.
1) Baltasis bijo oro, jis pasidarė raudonas, kad išgyventų.
- Susipažinkite su manimi visi!
Aš švytiu nakties tamsoje.
Galiu atrodyti kitaip:
Jei balta yra nuodinga,
Jei aš raudonos spalvos,
Tada aš saugus!
- Aš esu šviesos elementas.
Netrukus uždegsiu tau degtuką.
Jie sudegins mane – ir po vandeniu
Mano oksidas taps rūgštimi.
Iš rungtynių istorijos
Pirmųjų fosforo degtukų išradėjas buvo devyniolikmetis prancūzas Charlesas Soria. 1831 m. jaunas eksperimentatorius į Bertolo druskos ir sieros mišinį įpylė baltojo fosforo, kad susilpnintų jo sprogstamąsias savybes. Ši idėja pasirodė itin sėkminga, nes susidariusia kompozicija suteptos skeveldros trinant lengvai užsidegdavo. Tokių degtukų užsidegimo temperatūra yra palyginti žema - 30 ° C. Jaunasis S. Soria bandė gauti patentą savo išradimui, bet, deja, tai padaryti pasirodė daug sunkiau nei sukurti pirmuosius fosforo degtukus. Už patentą reikėjo sumokėti per didelę sumą, o S. Soria tokių pinigų neturėjo. Po metų fosforo degtukus vėl sukūrė vokiečių chemikas J. Kammereris.
Taigi, ilgoji pirmojo degtuko gimdos brendimo kelionė baigėsi ir ji gimė kelių išradėjų rankose iš karto. Tačiau likimas su malonumu perleido šio atradimo pirmumo laurus Jacobui Friedrichui Kammereriui (1796–1857) ir paliko 1832 metus palikuonims kaip degtukų gimimo metus – didžiausius. atidarymai XIX amžiaus, suvaidinusią svarbų vaidmenį žmonijos kultūros raidos istorijoje.
Daug kas siekė gauti degtukų atradėjų laurus, tačiau istorija mums išsaugojo J. Kammererio vardą tarp visų pretendentų. Pirmieji fosforo degtukai į Rusiją buvo atvežti iš Hamburgo 1836 metais ir buvo parduodami labai brangiai – po vieną sidabrinį rublį šimtui. Yra pasiūlymų, kad mūsų puikus poetas A. S. Puškinas pernai visą gyvenimą naudojau tokias fosforo degtukus, ilgais žiemos vakarais dirbdamas prie žvakių šviesos.
Sankt Peterburgo jaunimas, žinoma, nedvejodamas demonstravo fosforo degtukus baliuose ir madinguose salonuose, stengdamasis niekuo nenusileisti Vakarų Europa. Tik gaila, kad A. S. Puškinas neturėjo laiko degtukams skirti nė vienos poetinės eilutės - graži ir labai svarbus išradimas, toks naudingas ir pažįstamas dabar, kad net nesusimąstome sunkus likimas degtukų atsiradimas... Mums atrodo, kad degtukai visada buvo šalia. Tačiau iš tikrųjų pirmasis buitinis degtukų fabrikas Sankt Peterburge buvo pastatytas tik 1837 m.
Praėjo kiek daugiau nei 150 metų nuo tada, kai Rusijos valstybės gyventojai gavo pirmuosius naminius degtukus ir, supratę šio išradimo svarbą, labai greitai pradėjo degtukų gamybą.
1842 metais vien Sankt Peterburgo gubernijoje veikė 9 degtukų gamyklos, kasdien pagamindavo po 10 mln. Degtukų kaina smarkiai krito ir neviršijo 3-5 kapeikų. vario 100 vienetų. Degtukų gaminimo būdas pasirodė toks paprastas kaip Rusijoje vidurys - 19 d V. ji pradėjo įgauti amatų pramonės pobūdį. Taigi, 1843–1844 m. buvo nustatyta, kad sutampa reikšminga suma gaminami namuose.
Juos atokiausiuose Rusijos kampeliuose gamino verslūs valstiečiai, taip slėpdamiesi nuo mokesčių. Tačiau labai degus fosforo pobūdis sukėlė didelius gaisrus. Daugelis kaimų ir kaimelių tiesiogine prasme sudegė ant žemės.
Šių nelaimių kaltininkas pasirodė baltas fosforas, kuris gali lengvai užsidegti. Transportuojant degtukai dažnai užsidegdavo dėl trinties. Degtukų traukinių kelyje liepsnojo didžiuliai gaisrai, o išprotėję arkliai su degančiomis vežimais atnešė daug rūpesčių.
1848 m. sekė aukščiausias imperijos dekretas, pasirašytas Nikolajaus I, leidžiantis gaminti degtukus tik sostinėse, o degtukus reikėjo supakuoti į skardines po 1000 vienetų. Dekrete taip pat buvo nurodyta: „Konvertuoti ypatingas dėmesys apie itin išplitusį padegamųjų degtukų naudojimą, jie nusižiūrėjo, kad per šiemet kilusius gaisrus, kai kuriuose miestuose nusinešusius daugiau nei 12 000 000 rublių. filistinų turto sidabras, padegėjai labai dažnai nusikaltimą padarydavo degtukais“.
Be to, baltas fosforas yra viena nuodingiausių medžiagų.
Todėl darbą degtukų fabrikuose lydėjo sunki liga, vadinama fosforo nekroze, kuri pažeidžia žandikaulius, t.y. ląstelių mirtis, taip pat stiprus dantenų uždegimas ir kraujavimas.
Tačiau gana greitai buvo rastas sprendimas baltąjį fosforą pakeisti raudonuoju, atrastu 1848 m. Skirtingai nuo baltojo, šio tipo fosforas yra visiškai nekenksmingas. Į degtukų masę buvo įterptas raudonasis fosforas. Tačiau lūkesčiai nepasiteisino. Rungtynės apšviestos labai prastai. Išpardavimo jie nerado. Gamybą pradėję gamintojai bankrutavo.
Iki XIX amžiaus vidurio daugelis išskirtiniai išradimai, o sukūrus įprastą degtuką nepavyko rasti patenkinamo sprendimo.
Problema buvo išspręsta 1855 metais Švedijoje. Saugumo rungtynės tais pačiais metais jie buvo pristatyti tarptautinėje parodoje Paryžiuje ir gauti aukso medalis. Nuo tos akimirkos prasidėjo vadinamosios švedų rungtynės triumfo procesija visame pasaulyje. Jų pagrindinė savybė buvo tai, kad jie neužsiliepsnodavo trindami į bet kurį kietas paviršius. Švediškas degtukas buvo uždegamas tik tada, kai buvo trinamas šoninis paviršius specialia mase padengtos dėžės.
Taigi „saugi ugnis“ Švedijos rungtynėse gimė iš nuostabios trinties jėgos ir cheminės reakcijos sąjungos.
Papasakokime dabarkaip tai veikia modernios rungtynės . Degtuko galvutės masė susideda iš 60% bertoleto druskos, taip pat degių medžiagų – sieros ar kai kurių metalų sulfidų, pavyzdžiui, stibio sulfido. Kad galva užsidegtų lėtai ir tolygiai, be sprogimo, į masę dedami vadinamieji užpildai – stiklo milteliai, geležies (III) oksidas ir kt. Rišimo medžiaga yra klijai. Bertoleto druską galima pakeisti medžiagomis, kuriose yra daug deguonies, pavyzdžiui, kalio dichromatu. Iš ko susideda odos danga? Pagrindinis komponentas čia yra raudonasis fosforas. Į jį dedama mangano (IV) oksido, smulkinto stiklo ir klijų. (http://www.alhimikov.net/phosfor/otkrytie.html)
Fosforo panaudojimas
IN tamsus kambarys arba gatvėje naktį, išbandykite šį paprastą eksperimentą. Ne per kietai, kad degtukas neužsidegtų, užmušk ant degtukų dėžutės. Pastebėsite, kad ant trintuvės kurį laiką bus matomas švytintis takas nuo degtuko. Tai šviečia baltuoju fosforu. Bet visi, kas prisimena chemijos pamokas vidurinę mokyklą, gali pasakyti: „Atsiprašau, degtukų gamyboje naudojamas raudonas, o ne baltas fosforas“. Teisingai! Į trintuvą degtukų dėžutė Baltojo fosforo nėra, yra raudonasis, kuris dėl reakcijos, vykstančios tarp degtukų dėžutės paviršiuje esančio raudonojo fosforo ir degtukų galvutėje esančios bertolito druskos, įkaista trinties momentu ir mažas kiekis virsta baltais.
Fosforas gali egzistuoti keliomis formomis arba, kaip sakoma, keliomis modifikacijomis.
Baltasis fosforas – kietas kristalinė medžiaga, o chemiškai gryna forma baltieji fosforo kristalai yra visiškai bespalviai, skaidrūs ir labai gerai laužia šviesą. Šviesoje jie greitai pagelsta ir praranda skaidrumą. Todėl įprastomis sąlygomis fosforas yra labai panašus į vašką, bet yra sunkesnis (baltojo fosforo tankis yra 1,84). Fosforas šaltyje yra trapus, tačiau kambario temperatūroje yra gana minkštas ir lengvai pjaustomas peiliu. 44°C temperatūroje baltas fosforas išsilydo, o 280,5°C – užverda. Baltasis fosforas, oksiduotas atmosferos deguonies, šviečia tamsoje ir lengvai užsidega, kai yra veikiamas žema kaitra, pavyzdžiui, nuo trinties.
Visiškai sauso ir gryno fosforo užsidegimo temperatūra yra artima temperatūrai žmogaus kūnas. Todėl jis laikomas tik po vandeniu. Pirma pasaulinis karas baltasis fosforas buvo naudojamas kaip padegamoji medžiaga artilerijos sviediniuose, aviacinių bombų, granatos, kulkos.
Raudonasis fosforas, priešingai nei baltas, arba geltonas, kaip kartais vadinamas, nėra nuodingas, neoksiduoja ore, nešviečia tamsoje, netirpsta anglies disulfide ir užsidega tik 260 ° C temperatūroje. Raudonasis fosforas gaunamas iš baltas būdas ilgalaikis kaitinimas be oro prieigos 250-300°C temperatūroje.
Fosforo atradimo istorija
Josepho Wrighto paveikslas „Alchemikas, atrandantis fosforą“ tariamai apibūdina Hennigo Brando fosforo atradimą
Ieškodamas jaunystės eliksyro ir bandymų gauti auksą, alchemikas XVII a Genningas Brandas iš Hamburgo bandė iš šlapimo padaryti „filosofinį akmenį“. Tam tikslui jis išgaravo didelis skaičius jis ir sirupo pavidalo liekanos, gautos po išgarinimo, buvo stipriai kalcinuotos mišinyje su smėliu ir medžio anglimi, nepatenkant oro.
Dėl to Brandas gavo medžiagą su nepaprastomis savybėmis: ji švytėjo tamsoje; įmestas į verdantį vandenį, išskiriami garai, kurie užsiliepsnojo ore, išskirdami tirštą balti dūmai, ištirpintas vandenyje, kad susidarytų rūgštis.
Buvo didžiulis susidomėjimas nauja medžiaga, ir Brandas tikėjosi iš savo atradimo gauti nemenką pelną: ne veltui jis buvo buvęs Hamburgo pirklys. Griežčiausiai laikydamasis gamybos metodo, Brandas parodė naują medžiagą už pinigus, o norintiems pardavė mažomis porcijomis tik už gryną auksą. Po kurio laiko Brandas taip pat pardavė fosforo gamybos paslaptį Drezdeno chemikui Kraftui, kuris, kaip ir Brandas, pradėjo važinėti po įtakingų žmonių rūmus, demonstruodamas fosforą už pinigus, užsidirbdamas didžiulius turtus.
Stebuklai su fosforo švytėjimu ir uždegimu
Po fosforo atradimo, jo gebėjimas švyti tamsoje vėl buvo panaudotas, tačiau kitais tikslais. Šį kartą fosforu pradėjo prekiauti religinių kultų atstovai. Fosforo naudojimo receptai buvo labai įvairūs. Pavyzdžiui, į išlydytą, bet jau sutirštėjusį buvo dedama vaško ar parafino mažas kiekis baltasis fosforas. Iš gauto mišinio buvo lipdomi pieštukai, kuriais buvo rašoma ant bažnyčių sienų ir ikonų. Naktį buvo matomi „paslaptingi užrašai“. Fosforas, lėtai oksiduojantis, švytintis, o parafinas, saugantis jį nuo greitos oksidacijos, padidino reiškinio trukmę.
Baltasis fosforas buvo ištirpintas benzene arba anglies disulfide. Gautas tirpalas buvo naudojamas žvakių ar lempų dagčiams suvilgyti. Tirpikliui išgaravus užsiliepsnojo baltas fosforas, nuo jo užsidegė dagtis. Taip buvo sukurtas „stebuklas“, vadinamas „savaiminiu žvakių užsidegimu“.
Will-o'-the-wisps pelkėse ir kapinėse
Vienas iš įdomių ryšių Fosforas yra dujinis fosfinas, kurio ypatumas yra tai, kad jis yra labai degus ore. Ši fosfino savybė paaiškina pelkių, žiburių ar kapo žiburių atsiradimą. Pelkėse ir šviežiuose kapuose tikrai yra gaisrų. Tai ne fantazija ar fikcija. Esant šiltam orui tamsios naktys Ant šviežių kapų kartais pastebimos blyškiai melsvos, silpnai mirgančios lemputės. Būtent fosfinas „dega“. Fosfinas susidaro irstant negyviems augalų ir gyvūnų organizmams.
Daugiau nei trys šimtai metų skiria mus nuo to momento, kai Hamburgo alchemikas Genningas Brandas atrado naują elementą – . Brandas, kaip ir kiti alchemikai, bandė surasti gyvybės eliksyrą arba filosofinį akmenį, kurio pagalba seni žmonės jaunėja, ligoniai sveiksta, o nepagarbūs pavirsta... Brandui vadovavosi ne rūpestis žmonių gerove, o savanaudiškumas. Tai liudija faktai iš vienintelio tikro šio alchemiko atradimo istorijos.
Vieno iš eksperimentų metu jis išgarino šlapimą, likučius sumaišė su anglimi ir smėliu ir toliau garino. Netrukus retortoje susidarė medžiaga, kuri švytėjo tamsoje. Tiesa, kaltes Feuer (šalta ugnis), arba „mano ugnis“, kaip vadino Brandas, neperformavo ir nepakeitė senų žmonių išvaizdos, tačiau tai, kad gauta medžiaga švytėjo be šildymo, buvo neįprasta ir nauja.
Prekės ženklas greitai pasinaudojo šia nauja nuosavybe. Jis pradėjo rodyti įvairius privilegijuotus asmenis, gaudamas iš jų dovanų ir pinigų. Išsaugoti fosforo gavimo paslaptį nebuvo lengva, ir Brandas netrukus pardavė jį Drezdeno chemikui I. Kraftui. Fosforo demonstruotojų padaugėjo, kai jo gamybos receptą sužinojo I. Kunkelis ir K. Kirchmeyeris. 1680 m., nepaisant jo pirmtakų, naują elementą gavo garsus anglų fizikas ir chemikas Robertas Boyle'as. Tačiau Boyle'as netrukus mirė, o jo mokinys A. Gankwitzas išdavė gryną mokslą ir vėl atgaivino „spekuliacijas fosforu“. Tik 1743 metais A. Markgrafas rado daugiau tobulas būdas gavęs fosforą ir savo duomenis paskelbė viešai informacijai. Šis įvykis padarė tašką Brando verslui ir buvo rimto fosforo ir jo junginių tyrimo pradžia.
Pirmajame, penkiasdešimties metų, fosforo istorijos etape, be Boyle'o atradimo, tik vienas mokslo istorijos įvykis buvo pažymėtas: 1715 m. Gensingas nustatė fosforo buvimą smegenų audinyje. Po Markgrave eksperimentų elemento, kuris po daugelio metų įgavo 15 numerį, istorija tapo daugelio puikių atradimų istorija.
Šių atradimų chronologija
1769 m. Yu Gan įrodė, kad kauluose yra daug fosforo. tą patį po dvejų metų patvirtino ir garsus švedų chemikas K. Scheele, pasiūlęs būdą, kaip gauti fosforą iš pelenų, susidarančių skrudinant kaulus.
Po kelerių metų J. L. Proustas ir M. Klaprothas, tyrinėdami įvairius natūralius junginius, įrodė, kad jis yra plačiai paplitęs žemės plutoje, daugiausia kalcio fosfato pavidalu.
XVIII amžiaus aštuntojo dešimtmečio pradžioje jis sulaukė didžiulės sėkmės tirdamas fosforo savybes. puiku prancūzų chemikas Antuanas Laurentas. Deginant fosforą su kitomis medžiagomis uždarame oro tūryje, jis įrodė, kad fosforas yra nepriklausomas elementas, o oras turi sudėtinga kompozicija ir susideda iš mažiausiai dviejų komponentų – deguonies ir azoto. „Tokiu būdu jis pirmą kartą pastatė ant kojų visą chemiją, kuri flogistine forma stovėjo ant galvos. Taip apie kūrinį rašė F. Engelsas „Ka-pitalos“ antrojo tomo pratarmėje.
1709 metais Dondonaldas įrodė, kad fosforo junginiai yra būtini normaliam augalų vystymuisi.
1839 m. kitas anglas Lawsas pirmasis gavo superfosfatą – lengvai virškinamą fosforo trąšą. augalai.
1847 m. vokiečių chemikas Schrötter, šildydamas be oro prieigos, sukūrė naują veislę ( alotropinė modifikacija) elementas Nr.15 - , o jau XX a., 1934 m. Amerikos fizikas P. Bradjenas, tyrinėjantis įtaką aukšto slėgio ant skirtingų, izoliuotų panašiai kaip juodasis fosforas. Tai yra pagrindiniai etapai elemento Nr. 15 istorijoje. Dabar atsekime, kas po kiekvieno iš šių atradimų.
„1715 m. Gensingas nustatė, kad smegenų audinyje yra fosforo... 1769 m. Hahnas įrodė, kad kauluose yra daug fosforo“
Fosforas yra azoto analogas
Nors fizinės ir cheminės savybėsŠie elementai yra labai skirtingi, jie turi. o bendras dalykas, ypač, yra tai, kad abu šie elementai yra absoliučiai būtini gyvūnams ir augalams. Akademikas A.E.Fersmanas fosforą pavadino „gyvybės ir minties elementu“, tačiau šį apibrėžimą vargu ar galima priskirti prie literatūrinio perdėjimo. Fosforo yra pažodžiui visuose žaliųjų augalų organuose: stiebuose, šaknyse, lapuose, bet daugiausia – vaisiuose ir sėklose. Augalai kaupia fosforą ir aprūpina juo gyvūnus.
Gyvūnams fosforas daugiausia koncentruojasi skelete, raumenyse ir nerviniame audinyje.
Tarp žmonių maisto produktų ypač daug fosforo yra vištų kiaušinių trynyje.
Žmogaus organizme vidutiniškai yra apie 1,5 kg elemento Nr. 15. Iš šio kiekio 1,4 kg yra kauluose, apie 130 g raumenyse ir 12 g - ant mano nervų ir smegenys. Beveik visi svarbiausi fiziologiniai procesai, atsirandantys mūsų organizme, yra susiję su fosforo-organinių medžiagų virsmais. Fosforas kauluose randamas daugiausia kalcio fosfato pavidalu. Dantų emalis taip pat yra fosforo junginys, kuris savo sudėtimi ir kristaline struktūra atitinka svarbiausią fosforo mineralą apatitą Ca5(P04)3(F, Cl).
Natūralu, kad fosforas, kaip ir bet kuris gyvybiškai svarbus elementas, gamtoje išgyvena ciklą. Augalai jį pasiima iš dirvožemio, o iš augalų šis elementas patenka į žmonių ir gyvūnų organizmus. Fosforas grįžta į dirvą su ekskrementais ir lavonams pūvant. Fosforobakterijos organinį fosforą paverčia neorganiniais junginiais.
Tačiau per laiko vienetą iš dirvožemio pasišalina žymiai daugiau fosforo nei patenka į dirvą. Pasaulinis derlius dabar kasmet iš laukų pašalina daugiau nei 3 mln. tonų fosforo.
Natūralu, kad norint gauti tvarų derlių, šis fosforas turi būti grąžintas į dirvą, todėl nenuostabu, kad pasaulyje fosfatinių uolienų gamyba dabar gerokai viršija 100 mln. tonų per metus.
„...Proustas ir Klaprothas įrodė, kad fosforas yra plačiai paplitęs žemės plutoje, daugiausia kalcio fosfato pavidalu“
Žemės plutoje fosforas yra išskirtinai junginių pavidalu. Tai daugiausia blogai tirpios ortofosforo rūgšties druskos; Dažniausiai katijonas yra kalcio jonas.
Fosforas sudaro 0,08% žemės plutos masės. Pagal paplitimą ji užima 13 vietą tarp visų elementų. Fosforo yra mažiausiai 190 mineralų, iš kurių svarbiausi yra: fluorapatitas Ca5(P04)3F, hidroksilapatitas Ca5(P04)3OH, fosforitas Cae(P04)2 su priemaišomis.
Fosforas skirstomas į pirminį ir antrinį. Tarp pirminių ypač paplitę apatitai, dažnai aptinkami tarp magminės kilmės uolienų. Jie susidarė žemės plutos formavimosi metu.
Skirtingai nuo apatitų, fosforitai atsiranda tarp nuosėdinės kilmės uolienų, susidarančių dėl gyvų būtybių mirties. Tai antraeiliai.
Fosforas meteorituose randamas geležies, kobalto ir nikelio fosfidų pavidalu. Žinoma, šis bendras elementas taip pat yra jūros vandens (6 10-6%).
"Lavoisier įrodė, kad fosforas yra nepriklausomas cheminis elementas..."
Fosforas yra nemetalas (kas anksčiau buvo vadinamas metaloidu) vidutinis aktyvumas. Išorinėje fosforo atomo orbitoje yra penki elektronai, iš kurių trys yra nesusiję. Todėl jo valentingumas gali būti 3, 3+ ir 5+.
Kad fosforas pasižymėtų 5+, būtinas tam tikras poveikis atomui, kuris du suporuotus paskutinės orbitos elektronus paverstų neporiniais.
Fosforas dažnai vadinamas daugialypiu elementu. Tikrai, į skirtingos sąlygos jis elgiasi kitaip, pasižymėdamas arba oksidaciniu, arba atkuriamosios savybės. Fosforo universalumas taip pat apima jo gebėjimą egzistuoti keliose alotropinėse modifikacijose.
Bene žinomiausia elemento Nr.15 modifikacija yra minkšta, kaip vaškas, balta arba geltonasis fosforas. Jį atrado Brandas, o dėl savo savybių elementas gavo pavadinimą: graikų kalba „fosforas“ reiškia švytintis, švytintis. Baltojo fosforo molekulė susideda iš keturių atomų, išsidėsčiusių tetraedro pavidalu. Tankis 1,83, lydymosi temperatūra 44,1° C. nuodinga, lengvai oksiduojasi. Tirpsta anglies disulfide, skystame amoniake ir SO2, benzene, eteryje. Beveik netirpsta vandenyje.
Kai šildomas nepatekus į orą aukštesnėje nei 250°C temperatūroje, jis pasidaro raudonas. Tai jau polimeras, bet nelabai tvarkinga struktūra. Raudonojo fosforo reaktyvumas yra žymiai mažesnis nei baltojo fosforo. Jis nešviečia tamsoje, netirpsta anglies disulfide ir nėra nuodingas. Jo tankis daug didesnis, struktūra smulkiai kristalinė.
