Fosforun elementel formunda 12. yüzyılın başlarında elde edilmiş olması mümkündür. Arap simyacı Alchid Behil, idrarı kil ve kireçle damıtırken, bu, Paris Kütüphanesinde saklanan eski bir simya el yazması ile kanıtlanmaktadır. Ancak fosforun keşfi genellikle iflas eden Hamburglu tüccar Hennig Brand'e atfedilir. Girişimci elde etmek için simya uyguladı felsefe taşı ve yardımıyla mali durumunuzu kolayca iyileştirebileceğiniz gençlik iksiri.
Ancak genel olarak eski çağlardan beri karanlıkta parlayabilen maddelere eski Yunanlıların hafif eliyle fosfor deniyordu, çünkü onlar için bu kelime "ışık taşıyıcı" anlamına geliyordu. Bu arada gezegene Venüs Fosfor veya Lucifer adını verdiler, ancak yalnızca sabahları farklı bir adı vardı;
Fosfor elde etmenin sırrının yayın tarihinde önemli dönüm noktası 17. yüzyıl oldu. Örneğin simyayla uğraşan kunduracı V. Kagaorolo, "barit" adı verilen bir mineralin altına (veya aynı sorunu çözmeye yardımcı olacak ve aynı zamanda sorunları çözmeye yardımcı olacak bir felsefe taşına) dönüştürülebileceğine karar verdi. sağlık ve sonsuz gençlik). Bariti kömür ve yağla kalsine ederek, bir süre karanlıkta parlayan ve "Bolognese fosforu" olarak adlandırılan maddeyi elde etti.
Saksonya'da düşük rütbeli bir yargı yetkilisi olan Baldwin (volost ustabaşımız gibi) bir nedenden dolayı tebeşirle deneyler yapmaya başladı ve nitrik asit(ancak nedeni açıktır: o bir simyacıydı). Bileşenlerin etkileşimi sonucu oluşan ürünü kalsine ettikten sonra imbikte bir parıltı keşfetti - bu, "Baldwin'in fosforu" olarak adlandırılan susuz kalsiyum nitrattı.
Ancak bu tarihin en parlak sayfasının kaydı, daha ayrıntılı olarak konuşmaya değer olan Honnig Brand tarafından başlatıldı, çünkü büyük Lavoisier bile onun hakkında yazmıştı. kısa bilgi 1678'de tanıştıktan sonra. Gençliğinde askerdi, sonra kendini doktor ilan etti, hiçbir engeli yoktu. tıp eğitimi. Zengin bir kadınla evlenmesi onun zengin yaşamaya başlamasına ve ticaretle uğraşmasına olanak sağladı. Simya, altın elde etmenin sırrıyla H. Brand'ı cezbetti.
Ah, bu fikir konusunda ne kadar tutkuluydu, onu hayata geçirmek için ne kadar çaba harcadı! "Doğanın kralı" insanın atık ürünlerinin sözde birincil enerjiyi içerebileceğine inanan yorulmak bilmeyen deneyci, insan idrarını endüstriyel ölçekte damıtmaya başladı: onu askerlerin kışlasında topladı. toplam bir ton! Ve onu şurup kıvamına gelene kadar buharlaştırdı (tabii ki tek seferde değil!) ve damıtmadan sonra ortaya çıkan "idrar yağını" tekrar damıttı ve uzun süre kalsine etti. Sonuç olarak imbikte dibe çöken ve parıldayan beyaz bir toz belirdi, bu yüzden Brand buna "soğuk ateş" (kaltes Feuer) adını verdi. Brand'in çağdaşları, karanlıkta parlama yeteneği nedeniyle bu maddeye fosfor adını verdiler (eski Yunanca: jwsjoroV).
Brand, araştırmasının sonuçlarını 1682'de yayınladı ve şu anda haklı olarak 15 numaralı elementin kaşifi olarak kabul ediliyor. Keşfi belgelenen ilk element fosfordu ve onu keşfeden kişi biliniyor.
Yeni maddeye olan ilgi çok büyüktü ve Brand bundan yararlandı; fosforu yalnızca para karşılığında gösterdi ya da küçük miktarlarını altınla değiştirdi. Birçok çabaya rağmen bunu gerçekleştirmek için aziz rüya- Hamburglu tüccar "soğuk ateş" kullanarak kurşundan altın elde edemedi ve bu nedenle kısa süre sonra yeni bir madde elde etmek için tarifi Dresden'den belirli bir Kraft'a iki yüz taler karşılığında sattı. Yeni sahibi, fosfor konusunda çok daha büyük bir servet biriktirmeyi başardı - "soğuk ateş" ile Avrupa'yı dolaştı ve bunu bilim adamlarına, yüksek rütbeli kişilere ve hatta kraliyet ailesine, örneğin Robert Boyle, Gottfried Leibniz, Charles II'ye gösterdi. Her ne kadar fosfor hazırlama yöntemi kalsa da çok gizli 1682'de Robert Boyle bunu elde etmeyi başardı, ancak aynı zamanda yöntemini yalnızca Londra Kraliyet Cemiyeti'nin kapalı bir toplantısında bildirdi. Boyle'un yöntemi 1692'deki ölümünden sonra kamuoyuna açıklandı.
1676 baharında Kraft, Brandenburglu Seçmen Frederick William'ın sarayında fosforla ilgili bir deney oturumu düzenledi. 24 Nisan akşam saat 21.00'de odadaki tüm mumlar söndürüldü ve Kraft, "sonsuz alev" ile ilgili mevcut deneyleri gösterdi, ancak bu büyülü maddenin hazırlanma yöntemini açıklamadı.
ilkbaharda gelecek yıl Kraft, Hannover'deki3 Dük Johann Friedrich'in sarayına geldi; o dönemde Alman filozof ve matematikçi G. W. Leibniz (1646-1716) burada kütüphaneci olarak hizmet ediyordu. Kraft burada da fosforla ilgili bir deney düzenledi; özellikle ateşböcekleri gibi parlayan iki şişeyi gösterdi. Kunkel gibi Leibniz de yeni maddeyle son derece ilgiliydi. İlk seansta Kraft'a bu maddenin büyük bir parçasının tüm odayı aydınlatıp aydınlatamayacağını sordu. Kraft bunun oldukça mümkün olduğu konusunda hemfikirdi ancak maddenin hazırlanma süreci çok karmaşık olduğundan pratik olmazdı.
Leibniz'in Kraft'ı sırrı Dük'e satmaya ikna etme girişimleri başarısız oldu. Daha sonra Leibniz, Brand'i bizzat görmek için Hamburg'a gitti. Burada Dük Johann Friedrich ve Brand arasında, birincisinin sırrı ifşa ettiği için Brand 60 taler ödemek zorunda olduğu bir sözleşme imzalamayı başardı. Bu andan itibaren Leibniz, Brand ile düzenli yazışmalara başladı.
Aynı sıralarda I.I. Becher (1635-1682), Brand'i Mecklenburg Dükü'ne çekmek amacıyla Hamburg'a geldi. Ancak Branda, Leibniz tarafından tekrar yakalandı ve Hannover'e, Dük Johann Friedrich'in yanına götürüldü. Leibniz, Brand'in "filozof taşını" keşfetmeye çok yakın olduğundan tamamen emindi ve bu nedenle Dük'e, bu görevi tamamlayana kadar onu bırakmamasını tavsiye etti. Ancak Brand, beş hafta boyunca Hannover'de kaldı, şehir dışında taze fosfor malzemeleri hazırladı, anlaşmaya göre üretimin sırrını gösterdi ve ayrıldı.
Sonra Brand hazırlandı önemli miktar Işığın doğasını inceleyen ve Paris'e bir miktar fosfor gönderen fizikçi Christian Huygens için fosfor.
Ancak Brand, Leibniz ve Dük Johann Friedrich'in fosfor üretiminin sırrını açığa çıkarması karşılığında kendisine verdiği fiyattan pek memnun değildi. Leibniz'e kızgın bir mektup göndererek, aldığı meblağın Hamburg'daki ailesini geçindirmeye ve seyahat masraflarını karşılamaya bile yetmediğinden şikayet etti. Benzer harfler Leibniz'i de Brand'in eşi Margarita gönderdi.
Brand ayrıca mektuplarda kırgınlığını dile getirdiği Kraft'tan da memnun değildi ve sırrı İngiltere'ye 1000 thaler karşılığında sattığı için onu suçladı. Kraft bu mektubu Leibniz'e iletti; o da Dük Johann Friedrich'e Brand'i sinirlendirmemesini, ancak sırrı açığa çıkardığı için ona daha cömert bir ödeme yapmasını tavsiye etti; keşfin yazarının bir intikam eylemi olarak fosfor yapmanın tarifini ona söyleyeceğinden korkuyordu. başka biri. Leibniz, bizzat Brand'e güven verici bir mektup gönderdi.
Görünüşe göre Brand bir ödül aldı çünkü. 1679'da tekrar Hannover'e geldi ve orada iki ay çalıştı, haftalık 10 taler maaşının yanı sıra yemek ve seyahat masrafları için ek ödeme aldı. Hannover Kütüphanesi'nde saklanan mektuplara bakılırsa Leibniz'in Brand ile yazışmaları 1684'e kadar devam etti.
Şimdi Kunkel'e dönelim. Leibniz'e inanıyorsanız Kunkel, Kraft aracılığıyla fosfor yapımı için bir tarif öğrendi ve işe koyuldu. Ancak ilk deneyleri başarısızlıkla sonuçlandı. Brand'e mektup üstüne mektup göndererek, kendisine başka birine çok anlaşılmaz gelen bir tarif gönderildiğinden şikayet etti. Kunkel'in o dönemde yaşadığı Wittenberg'den 1676 yılında yazdığı bir mektupta Brand'e sürecin ayrıntılarını sordu.
Sonunda Kunkel, Brand'in yöntemini biraz değiştirerek deneylerinde başarıya ulaştı. Damıtmadan önce kuru idrara biraz kum ekleyerek fosfor elde etti ve... bağımsız keşif iddiasında bulundu. Aynı yıl, Temmuz ayında Kunkel, Wittenberg Üniversitesi'nde profesör olan arkadaşı Caspar Kirchmeyer'e, bu konuda “Uzun süredir aranan, bazen parıldayan kalıcı bir gece lambası” başlıklı bir çalışma yayınlayan başarılarından bahsetti. , şimdi bulundu.” Bu makalede Kirchmeyer, fosforun uzun zamandır bilinen parlak bir taş olduğundan bahsediyor ancak o dönemde henüz benimsenmediği açıkça görülen "fosfor" terimini kullanmıyor.
İngiltere'de Brand, Kunkel ve Kirchmeyer'den bağımsız olarak fosfor 1680 yılında R. Boyle (1627-1691) tarafından elde edildi. Boyle fosforu aynı Kraft'tan biliyordu. Mayıs 1677 gibi erken bir tarihte fosfor Londra'da sergilendi. kraliyet topluluğu. Aynı yılın yazında Kraft, fosforla İngiltere'ye geldi. Boyle, kendi hikayesine göre Craft'ı ziyaret etti ve elindeki fosforu katı ve sıvı halde gördü. Sıcak karşılama için minnettarlığını ifade eden Kraft, Boyle'a veda ederken, ona fosforunun ana maddesinin doğuştan gelen bir şey olduğunu ima etti. insan vücudu. Görünüşe göre bu ipucu Boyle'un çalışmasını başlatmak için yeterliydi. Kraft ayrıldıktan sonra kanı, kemikleri, saçları ve idrarı test etmeye başladı ve 1680'de ışıklı elementi elde etme çabaları başarı ile taçlandırıldı.
Boyle, keşfinden Alman Gaukwitz adlı asistanıyla birlikte yararlanmaya başladı. Boyle'un 1691'deki ölümünden sonra Gaukwitz fosfor üretimini geliştirdi ve ticari ölçekte geliştirdi. Fosforun onsu üç sterlinden satılıp tedarik edilmesi bilimsel kurumlar ve Avrupa'daki bireysel bilim adamları sayesinde Gaukwitz büyük bir servet kazandı. Ticari bağlantılar kurmak için Hollanda, Fransa, İtalya ve Almanya'yı dolaştı. Gaukwitz, Londra'da yaşamı boyunca ünlü olan bir ilaç şirketi kurdu. Bazen çok tehlikeli olan fosforla yaptığı tüm deneylere rağmen Gaukwitz'in 80 yaşına kadar yaşaması, üç oğlundan ve bununla ilgili çalışmalara katılan tüm insanlardan daha uzun yaşaması ilginçtir. erken tarih fosfor.
Fosforun Kunkel ve Boyle tarafından keşfedilmesinden bu yana, mucitler arasındaki rekabetin bir sonucu olarak fiyatı hızla düşmeye başladı. Sonunda mucitlerin mirasçıları, üretiminin sırrını 10 taler karşılığında herkese tanıtmaya ve her zaman fiyatı düşürmeye başladılar. 1743'te A.S. en iyi yolçünkü idrardan fosfor üretimi ve bunu hemen yayınladı. balıkçılık karlı olmaktan çıktı.
Şu anda hiçbir yerde Brand-Kunkel-Boyle yöntemi kullanılarak fosfor üretilmiyor çünkü tamamen kârsız. Tarihsel ilgi uğruna, yine de yöntemlerinin bir tanımını vereceğiz.
Çürüyen idrar şurup kıvamına gelene kadar buharlaştırılır. Elde edilen kalın kütleyi üç kat daha fazla beyaz kumla karıştırın, bir alıcı ile donatılmış bir imbik içine koyun ve eşit sıcaklıkta 8 saat boyunca eşit bir kıvama gelinceye kadar ısıtın. uçucu maddeler, ardından ısıtmayı artırın. Alıcı, daha sonra mavimsi katı ve parlak fosfora dönüşen beyaz buharlarla doldurulur.
Fosfor, karanlıkta parlama özelliğinden dolayı adını almıştır (Yunanca'dan - parlak). Bazı Rus kimyagerler arasında elemente saf bir görünüm verme arzusu vardı. Rus adı: “mücevher”, “daha hafif”, ancak bu isimler pek tutulmadı.
Sonuç olarak Lavoisier detaylı çalışma Fosforun yanması, onu kimyasal bir element olarak tanıyan ilk kişiydi.
İdrarda fosfor bulunması kimyagerlere onu hayvanın vücudunun diğer kısımlarında aramaları için bir neden verdi. 1715 yılında beyinde fosfor bulundu. İçindeki önemli fosfor varlığı, "fosfor olmadan düşünce olmaz" ifadesinin temelini oluşturdu. 1769'da Yu.G. Gan kemiklerde fosfor buldu ve iki yıl sonra K.V. Scheele kemiklerin esas olarak kalsiyum fosfattan oluştuğunu kanıtladı ve kemiklerin yakılmasından sonra kalan külden fosfor elde etmek için bir yöntem önerdi. Nihayet 1788 yılında M. G. Klaproth ve J. L. Proust, kalsiyum fosfatın doğada son derece yaygın bir mineral olduğunu gösterdiler.
Fosforun allotropik bir modifikasyonu - kırmızı fosfor - 1847'de A. Schrötter tarafından keşfedildi. "Fosforun Yeni Bir Allotropik Durumu" başlıklı makalesinde Schrötter şunu yazıyor: güneş ışığı beyaz fosforun kırmızıya dönüşmesi ve nem gibi faktörler, atmosferik hava, hiçbir etkisi yoktur. Schrötter kırmızı fosforu karbon disülfit ile işleyerek ayırdı. Kırmızı fosfor da kendisi tarafından beyaz fosforun yaklaşık 250 ° C sıcaklığa ısıtılmasıyla hazırlandı. inert gaz. Aynı zamanda sıcaklıktaki daha fazla artışın yine beyaz bir modifikasyonun oluşmasına yol açtığı tespit edildi.
Kırmızı fosforun kibrit endüstrisinde kullanımını ilk öngören kişinin Schrötter olması çok ilginçtir. 1855'teki Paris Dünya Sergisinde, halihazırda bir fabrikada üretilen kırmızı fosfor sergilendi.
Rus bilim adamı A.A. Musin-Pushkin, 1797'de yeni bir fosfor - mor fosfor modifikasyonu aldı. Bu keşif yanlışlıkla Musin-Pushkin yöntemini neredeyse tamamen tekrarlayan ve yalnızca 1853'te menekşe fosforu elde eden I.V. Hittorf'a atfedilir.
1934 yılında Profesör P. W. Bridgeman, beyaz fosforu 1100 atm'ye kadar basınca maruz bırakarak onu siyaha dönüştürdü ve böylece yeni bir bileşik elde etti. allotropik modifikasyon eleman. Rengin yanı sıra fiziksel ve kimyasal özellikler fosfor: örneğin beyaz fosfor havada kendiliğinden tutuşur, ancak kırmızı gibi siyahın da bu özelliği yoktur.
Fosforun özellikleri, kullanımı vb. hakkında daha fazla bilgi edinin. örneğin şunu okuyabilirsiniz:
Fosfor yaşamın önemli bir bileşenidir ve cansız doğa. Toprağın derinliklerinde, suyun derinliklerinde ve vücudumuzda bulunur ve hatta Akademisyen Fersman ona "yaşam ve düşünce unsuru" adını bile vermiştir. Kullanışlı olmasına rağmen beyaz fosfor son derece tehlikeli ve zehirli olabilir. Özellikleri hakkında daha ayrıntılı olarak konuşalım.
Bir öğeyi açma
Fosforun keşfinin tarihi simya ile başladı. 15. yüzyıldan bu yana Avrupalı bilim adamları, herhangi bir metali altına dönüştürebilecekleri felsefe taşını veya “büyük iksiri” bulma konusunda istekliydiler.
17. yüzyılda simyacı Hennig Brand, "sihirli reaktife" giden yolun idrardan geçtiğine karar verdi. Sarıdır, yani altın içerir veya bir şekilde onunla bağlantılıdır. Bilim adamı materyali dikkatlice topladı, savundu ve sonra damıttı. Altın yerine karanlıkta parlayan ve iyice yanan beyaz bir madde aldı.
Brand keşfi "soğuk ateş" olarak adlandırdı. Daha sonra İrlandalı simyacı Robert Boyle ve Alman Andreas Maggraf, benzer şekilde fosfor elde etme fikrini ortaya attılar. İkincisi ayrıca idrara kömür, kum ve fosgenit minerali de ekledi. Daha sonra maddeye "mucizevi ışık taşıyıcısı" anlamına gelen fosfor mirabilis adı verildi.
Aydınlık eleman
Fosforun keşfi simyacılar arasında gerçek bir sansasyon haline geldi. Bazıları ara sıra maddeyi Brand'den elde etmenin sırrını satın almaya çalıştı, diğerleri ise oraya kendi başlarına ulaşmaya çalıştı. 18. yüzyılda, elementin organizmaların kemik kalıntılarında bulunduğu kanıtlandı ve kısa sürede üretimi için birkaç fabrika açıldı.
Fransız fizikçi Lavoisier fosforun basit madde. Periyodik tabloda 15 numaradır. Azot, antimon, arsenik ve bizmutla birlikte piknititler grubuna aittir ve metal olmayan olarak nitelendirilir.
Element doğada oldukça yaygındır. Ağırlığa göre yüzde yer kabuğu 13. sırada yer alıyor. Fosfor oksijenle aktif olarak etkileşime girer ve serbest formda bulunmaz. Fosforitler, apatitler vb. gibi çok sayıda mineralde (190'dan fazla) bulunur.
Beyaz fosfor
Fosfor çeşitli formlarda veya allotroplarda bulunur. Yoğunluk, renk ve kimyasal özellikler bakımından birbirlerinden farklıdırlar. Genellikle dört ana form vardır: beyaz, siyah, kırmızı ve metalik fosfor. Diğer modifikasyonlar yalnızca yukarıdakilerin bir karışımıdır.
Beyaz fosfor çok kararsızdır. Şu tarihte: normal koşullarışıkta hızla kırmızıya döner ve yüksek basınç onu siyaha çevirir. Atomları bir tetrahedron şeklinde düzenlenmiştir. Kristalin var moleküler kafes P4 moleküler formülüyle.
Ayrıca sarı fosforu da vurgularım. Bu, maddenin başka bir modifikasyonu değil, rafine edilmemiş bir maddenin adıdır. beyaz fosfor. Açık veya koyu kahverengi bir renk tonuna sahip olabilir ve güçlü toksisite ile karakterize edilir.
Beyaz fosforun özellikleri
Maddenin kıvamı ve görünümü balmumuna benzer. Sarımsak kokusu vardır ve dokunulduğunda yağlıdır. Fosfor yumuşak (olmadan özel çaba bıçakla kesilebilir) ve deforme olur. Temizlendikten sonra renksiz hale gelir. Onun temizle kristaller güneşte parıldayan gökkuşağı ve elmaslara benziyor.
44 derecede eriyor. Maddenin aktivitesi oda sıcaklığında bile kendini gösterir. Fosforun ana özelliği, kemilüminesans veya parlama yeteneğidir. Havada oksitlenerek beyaz-yeşil bir ışık yayar ve zamanla kendiliğinden tutuşur.
Bu madde suda pratik olarak çözünmez, ancak oksijenle uzun süreli temas halinde yanabilir. Karbon disülfit, sıvı parafin ve benzen gibi organik çözücülerde iyi çözünür.
Fosfor uygulaması
İnsan, fosforu hem barışçıl hem de askeri amaçlarla "evcilleştirdi". Bu madde gübrelerde kullanılan fosforik asit üretmek için kullanılıyor. Daha önce yün boyamak ve ışığa duyarlı emülsiyonlar yapmak için yaygın olarak kullanılıyordu.
Beyaz fosfor yaygın olarak kullanılmamaktadır. Ana değeri yanıcılıktır. Bu nedenle madde yangın çıkarıcı mühimmat için kullanılır. Bu tür silahlar her iki Dünya Savaşı sırasında da geçerliydi. 2009'daki Gazze savaşında ve 2016'da Irak'ta kullanıldı.
Kırmızı fosfor daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Yakıt yapımında kullanılır yağlayıcılar, patlayıcılar ve maç kafaları. Endüstride su yumuşatıcılarda çeşitli fosfor bileşikleri kullanılır ve metali korozyondan korumak için pasivasyon maddelerine eklenir.
Vücuttaki içerik ve insanlar üzerindeki etkisi
Fosfor bizim için hayati elementlerden biridir. Kalsiyumlu bileşikler halinde dişlerde ve iskelette bulunarak kemiklere sertlik ve güç verir. Eleman mevcut ATP bileşikleri ve DNA. O var hayati önem beyin aktivitesi için. İçerideyken sinir hücreleri sinir uyarılarının iletimini destekler.
Fosfor bulunur kas dokusu. Vücuda giren proteinlerden, yağlardan ve karbonhidratlardan enerjiyi dönüştürme sürecinde rol oynar. Element hücrelerdeki asit-baz dengesini korur ve bölünmeleri meydana gelir. Metabolizmayı teşvik eder ve vücut büyümesi ve iyileşmesi sırasında gereklidir.
Ancak fosfor tehlikeli olabilir. Beyaz fosforun kendisi çok zehirlidir. 50 miligramın üzerindeki dozlar ölümcül sonuç. Fosfor zehirlenmesine kusma, baş ağrısı ve mide ağrısı eşlik eder. Maddenin cilt ile teması çok yavaş ve ağrılı iyileşen yanıklara neden olur.
Vücuttaki aşırı fosfor, kemiklerin kırılganlaşmasına, ortaya çıkmasına neden olur. kardiyovasküler hastalıklar, kanamanın ortaya çıkışı, anemi. Karaciğer ve sindirim sistemi de aşırı fosfor doygunluğundan muzdariptir.
Azot olarak fosfor
Organik kimyagerler alındı büyük miktar hidrojen ve ikinci periyodun elementlerini içeren bileşikler Periyodik tablo- karbon, nitrojen, oksijen. Element kimyası alanındaki uzmanlar da onların çok gerisinde değil. organik bileşikler kural olarak, klasik bir organik bileşiğin bileşimine silikon veya fosfor gibi daha eski dönemlere ait elementler içeren ikame ediciler katar. Organoelement ikame edicileri şüphesiz bileşiklere geniş bir yelpazede pratik etki sağlar. faydalı özellikler Ancak bugün, heterosiklik aromatik sistemlerde klasik C, N, O'nun daha ağır analogları olarak görev yapan heteroatomların bilinen birkaç örneği vardır. ETH Zürih'ten araştırmacılar, fosfor içeren bir siyanürik asit analoğunu sentezleyerek bu listeye ekleme yaptılar (Angewandte Chemie Int. Ed., 2017, 56, 5, 1356-1360, doi: 10.1002/anie.201610156).
Altı üyeli bir heterosikl olan siyanürik asit - C3N3(OH)3 ve türevleri genellikle polimerler için çapraz bağlama maddeleri olarak ve ayrıca herbisitlerin, boyaların ve diğer faydalı kimyasalların üretiminde kullanılır. Hansjörg Grützmacher'in grubundan araştırmacılar, siyanürik asit C3P3(OH)3'ün fosfor içeren analoğunun (diğer adıyla trifosfabenzen veya 2,4,6-tri(hidroksi)-1,3,5-trifosfininin) uygulama alanı bulabileceğinden eminler. aynı alanlarda fosfor içeren polimerlerin sentezinin temeli ve muhtemelen geçiş metali kompleksleri için bir ligand haline gelir.
Siyanürik asit laboratuvarda sentezlenen ilk organik bileşiklerden biridir. 1829'da Friedrich Wöhler tarafından izosiyanik asit HNCO'nun trimerizasyonuyla elde edildi. Bu, aynı Wöhler'in üreyi sentezlemesinden sadece bir yıl sonra gerçekleşti. inorganik maddeler. Bugün endüstriyel yöntem Siyanürik asit üretimi, ürenin pirolizine dayanır ve o kadar basit ve rolü o kadar büyüktür ki, kimyagerler uzun süredir onun daha ağır analoguyla ilgileniyorlar, bunda tüm nitrojen atomlarının yerini fosfor atomları alacaktı. Ancak Grützmacher ve ortak yazarlarından önce hiç kimse bunu başaramamıştı.
İsviçreli araştırmacılar (belki de kendilerinden önceki pek çok kişi gibi) başlangıçta, ana bileşik HPCO'nun trimerleştirilmesiyle fosfor içeren bir siyanürik asit analoğunun elde edilebileceğine inanıyorlardı, ancak tüm girişimler başarısızlıkla sonuçlandı. Daha sonra taktik değiştirdiler ve deneme yanılma yoluyla, sodyum tuzu Na(OCP) ile bir organobor bileşiğinin etkileşiminin, trimerizasyonu C3P'li bir bileşiğin multigram miktarlarını ürettiği boronla ikame edilmiş bir fosfaalkine yol açtığını buldular. 3 halka. Bor içeren ara maddenin tert-bütanol ile daha fazla işlenmesi, hedef bileşik C3P3(OH)3'ün elde edilmesini mümkün kıldı.
Oxford Üniversitesi'nden Jose Goicoechea, grubunda 2013 yılında ilk kez fosfor içeren bir üre analoğu olan H 2 PC(O)NH 2'yi elde ettiler ("Journal of the American Chemical Society", 2013, 135, 51, 19131-) 19134, doi: 10.1021/ ja4115693), Zürihli meslektaşlarının bir atılım yaptığını ve kesinlikle çok sayıda takipçiye sahip olacağını belirtiyor.
Grützmacher ve meslektaşlarının henüz fosfor içeren siyanürik asit analoğunu ticarileştirme planları yok. Araştırmacılar öncelikle aromatik C3P3(OH)3 ve bunun bor ve silikon içeren türevlerini π-alıcı ligandları olarak kullanma olasılığını incelemek ve geçiş metali kompleksleri elde etmeye çalışmak istiyorlar.
Elementlerin büyük çoğunluğundan farklı olarak yalnızca bir izotop 31 P.B'den oluşur. nükleer reaksiyonlar birkaç kısa ömürlü olanlar sentezlendi radyoaktif izotoplar 15 numaralı element. Bunlardan biri olan fosfor-30'un elde edilen ilk izotop olduğu ortaya çıktı yapay olarak. Bu, 1934 yılında Frederic ve Irene Joliot-Curie tarafından alüminyumun alfa parçacıklarıyla ışınlanmasıyla elde edildi. Fosfor-30'un yarı ömrü 2,55 dakikadır ve bozundukça pozitronlar ("pozitif elektronlar") yayar. Fosforun altı radyoaktif izotopu artık bilinmektedir. Bunlardan en uzun ömürlü olan 33 P'nin yarı ömrü 25 gündür. Fosfor izotopları esas olarak biyolojik araştırmalarda kullanılır.
SÜPERFOSFAT ENDÜSTRİSİNİN BAŞLANGICI. Dünyada ilk endüstriyel üretim Süperfosfat 1842'de İngiltere'de düzenlendi. Rusya'da benzer girişimler 1868 ve 1871'de ortaya çıktı. Devrimden önce ülkemizde sadece altı süperfosfat tesisi kurulmuştu, toplam verimlilikleri yılda 50 bin tonu geçmiyordu. Birinci Dünya Savaşı sırasında, dış müdahale Ve iç savaş altı tesisten dördü arızalandı ve 1918'de ülkemizde yalnızca 2,8 bin ton süperfosfat üretildi. Ve sadece 20 yıl sonra, 1938'de fosfatlı gübre üretimi için Sovyetler Birliği Avrupa'da birinci, dünyada ikinci sırada yer alıyor. Şu anda ülkemizin dünya fosfat kayası ve fosfatlı gübre üretimindeki payı yaklaşık dörtte birdir.
D. N. PRYANISHNIKOV TANIMALARI. “...Gübre ne kadar doğru depolanır ve kullanılırsa kullanılsın, kendisinde bulunmayan şeyleri, yani satılan tahıl, hayvan kemikleri, süt vb. yoluyla çiftlikten yabancılaştırılan büyük orandaki fosforu toprağa geri veremez; Böylece toprak yavaş yavaş ama istikrarlı bir şekilde fosforunu (veya en azından sindirilebilir kısmını) kaybeder ve bilinen sınır Fosfor, Liebig'in oldukça doğru bir şekilde belirttiği gibi, iyi bir hasat elde etmek için en fazla eksik olan "minimum faktör" konumuna düşüyor." (“Tarımımız için fosfatların önemi ve fosforitlerin doğrudan kullanım imkanının genişletilmesi üzerine” makalesinden, 1924).
KUTUP BÖLGESİNİN APATİTLERİ. 1926 yılında A.E. Fersman ve çalışanları büyük apatit rezervleri keşfettiler. Kola Yarımadası. Yıllar sonra, Akademisyen A.E. Fersman bu birikinti hakkında şunları yazdı: “... gri nefelinli yeşil parlak apatit, 100 m'lik sağlam bir duvar oluşturur. Khibiny tundralarının bu harika kuşağı, bir halka şeklinde etraflarında bükülerek 25 km boyunca uzanır. Araştırmalar, apatit cevherinin okyanus yüzeyinin altında bile derinlere indiğini ve bu en değerli minerallerin yaklaşık iki milyar tonunun burada, dünyanın hiçbir yerinde eşi benzeri olmayan Khibiny Dağları'nda biriktiğini göstermiştir." ("Eğlenceli Mineraloji", 1937) ) Bu yatağın temelinde "Apatit" adını taşıyan bir madencilik ve kimya tesisi bulunmaktadır. S. M. Kirov. Savaştan kısa süre önce bir başkası daha büyük depozito fosfor hammaddeleri - Kazakistan'daki Kapa-Tay fosforitleri. Ülkemizin diğer bölgelerinde, özellikle Moskova bölgesinde de fosforitler bulunmaktadır. Ancak fosfatlı gübre üretimi için en iyi hammadde hâlâ "Khibiny tundralarının apatit kuşağından" geliyor.
APATİT NASIL GÖRÜNÜYOR. Tekrar “Eğlenceli Mineraloji” konusuna dönelim. "Apatit kalsiyum fosfattır, fakat dış görünüş o kadar çeşitli ve tuhaf ki, eski mineralogların ona Yunanca'da "aldatıcı" anlamına gelen apatit adını vermesi boşuna değildi: bazen bunlar beril ve hatta kuvarsı bir dakika bile anımsatan şeffaf kristallerdir, bazen basit kireç taşından ayırt edilemeyen yoğun kütlelerdir. Bazen ışınsal-parlak toplar oluyorlar, sonra kaya iri taneli mermer gibi granüler ve parlak oluyor.”
BİRİNCİ KİM? Fransız tarihçi F. Gefer, fosforun ilk kez 1669'da simyacı G. Brand tarafından elde edildiğine dair genel kabul gören görüşün yanlış olduğunu iddia ediyor. Ona göre fosfor 12. yüzyılda üretildi. Arap simyacıları ve onların fosfor elde etme teknolojileri Brand'inkiyle aynıydı: idrarı buharlaştırmak ve kuru artığı kömür ve kumla ısıtmak. Eğer öyleyse, insanlık neredeyse 800 yıldır 15 numaralı elemente aşinadır.
KIRMIZI VE MOR. Fosforun en ünlü modifikasyonları beyaz ve kırmızıdır ve her ikisi de endüstride kullanılır. 15 numaralı elementin diğer çeşitleri - menekşe, kahverengi, siyah fosfor - yalnızca laboratuvarlarda bulunabilir. Ancak menekşe fosforu insanlar tarafından kırmızı fosfordan çok daha erken tanındı. Rus bilim adamı A. A. Musin-Pushkin bunu ilk kez 1797'de elde etti. Bazı kitaplarda kırmızı ve mor fosforun bir ve aynı olduğu ifadesini bulabilirsiniz. Ancak bu çeşitler sadece renk bakımından farklılık göstermez. Mor fosfor kristalleri daha büyüktür. Kırmızı fosfor, beyaz fosforun kapalı bir hacimde halihazırda 250°C'de ve menekşe renginin yalnızca 500°C'de ısıtılmasıyla elde edilir.
"PARLAYAN KEŞİŞ." Akademisyen S.I. Volfkovich'in anılarından: “Fosfor, Moskova Üniversitesi'nde Mokhovaya Caddesi'ne kurulan bir elektrikli fırında üretildi. Bu deneyler ülkemizde ilk kez o dönemde yapıldığından, zehirli, kendiliğinden tutuşan ve mavimsi renkte parlak bir element olan gaz halindeki fosfor ile çalışırken gerekli önlemleri almadım. Elektrik ocağında saatlerce çalıştığım sırada açığa çıkan fosfor gazının bir kısmı kıyafetlerimi ve hatta ayakkabılarımı o kadar ıslattı ki, geceleri üniversiteden Moskova'nın karanlık, o zamanlar aydınlatılmayan sokaklarında yürürken kıyafetlerim mavimsi bir parıltı yaydı. ve ayakkabılarımın altından (onları kaldırıma sürttüğümde) kıvılcımlar çıktı.
Ne zaman arkamda bir kalabalık toplansa, aralarında açıklamalarıma rağmen bende diğer dünyanın "yeni ortaya çıkan" bir temsilcisini gören birçok insan vardı. Kısa süre sonra Mokhovaya bölgesi sakinleri arasında ve Moskova'nın her yerinde ağızdan ağza bulaşmaya başladılar. fantastik hikayeler"Işıltılı keşiş" hakkında...
MUCİZELER OLMADAN MUCİZELER. Kilise, inananları kandırmak için defalarca beyaz fosfor kullandı. Bu maddenin dahil olduğu en az iki tür “mucize” bilinmektedir. Birinci mucize: Kendi kendine yanan bir mum. Bu şu şekilde yapılır: Fitile karbon disülfür içindeki bir fosfor çözeltisi uygulanır, çözücü oldukça hızlı bir şekilde buharlaşır ve fitil üzerinde kalan fosfor taneleri atmosferik oksijen tarafından oksitlenir ve kendiliğinden tutuşur. İkinci mucize: Duvarlarda yanıp sönen “ilahi” yazılar. Aynı çözüm, aynı tepkiler. Çözelti yeterince doygunsa, yazılar önce parlıyor, ardından yanıp sönüyor ve kayboluyor.
ORGANOFOSFOR VE YAŞAM. Organofosfor bileşiklerinin vücudun en önemli biyokimyasal reaksiyonlarındaki rolü hakkında birçok cilt yazıldı. Herhangi bir biyokimya ders kitabında bu maddelerden defalarca bahsedilmekle kalmaz, aynı zamanda ayrıntılı olarak da anlatılır. Organofosfor bileşikleri olmadan beyin dokusunda karbonhidrat metabolizması süreci gerçekleşemez. Fosfor içeren fosforilaz enzimi beyindeki polisakkaritlerin yalnızca parçalanmasını değil aynı zamanda sentezini de destekler. Beyin dokusunda karbonhidrat oksidasyonu sürecinde difosfopiridin nükleotidi ve inorganik fosfat önemli bir rol oynar. Bir diğer en önemli süreç- kas kasılması, adenozin fosfatları içeren reaksiyonlar sırasında açığa çıkan enerji ile desteklenir. Bir kas kasıldığında, adenozin trifosfat (ATP) molekülü, adenozin difosfat ve inorganik fosforik asite parçalanır. Bu çok fazla enerji açığa çıkarır (8-11 kcal/mol). HAKKINDA hayati rol Bu maddeler aynı zamanda kas dokusunda her zaman sabit bir ATP seviyesinin muhafaza edilmesiyle de kanıtlanmaktadır.
Hamburglu simyacı Genning Brand'in yeni bir elementi keşfettiği andan itibaren üç yüz yıldan fazla bir süre geçti. Diğer simyacılar gibi Brand de yaşlıların gençleşmesine, hastaların iyileşmesine ve soysuzların birer insana dönüşmesine yardımcı olan yaşam iksirini veya felsefe taşını bulmaya çalıştı. Brand'a yön veren şey insanların refahı değil kişisel çıkarlardı. Bu, bu simyacının yaptığı tek gerçek keşfin tarihindeki gerçeklerle kanıtlanmaktadır.
Deneylerden birinde idrarı buharlaştırdı, artığı kömür ve kumla karıştırıp buharlaştırmaya devam etti. Kısa süre sonra imbikte karanlıkta parlayan bir madde oluştu. Doğru, kaltes Feuer (soğuk ateş) ya da Brand'in deyimiyle "benim ateşim" yaşlı insanlara dönüşmedi ya da görünüşlerini değiştirmedi, ancak ortaya çıkan maddenin ısınmadan parıldaması gerçeği alışılmadık ve yeniydi.
Brand bu yeni mülkün avantajlarından yararlanmakta hızlı davrandı. Çeşitli ayrıcalıklı kişileri göstermeye, onlardan hediyeler ve para almaya başladı. Fosfor elde etmenin sırrını saklamak kolay olmadı ve Brand kısa süre sonra onu Dresdenli kimyager I. Kraft'a sattı. Üretiminin tarifi I. Kunkel ve K. Kirchmeyer tarafından öğrenildiğinde fosfor göstericilerin sayısı arttı. 1680 yılında, öncekilerden bağımsız olarak, ünlü İngiliz fizikçi ve kimyager Robert Boyle tarafından yeni bir element elde edildi. Ancak Boyle çok geçmeden öldü ve öğrencisi A. Gankwitz saf bilime ihanet ederek "fosfor spekülasyonunu" yeniden canlandırdı. A. Margrave ancak 1743'te daha fazlasını buldu mükemmel yol fosfor elde etti ve verilerini kamuoyunun bilgisine sundu. Bu olay Brand'in işine son verdi ve fosfor ve bileşikleri üzerine ciddi bir çalışmanın başlangıcı oldu.
Fosfor tarihinin ilk elli yıllık aşamasında, Boyle'un keşfi dışında bilim tarihine damgasını vuran tek bir olay vardı: 1715'te Gensing, beyin dokusunda fosforun varlığını tespit etti. Markgrave deneylerinden sonra, yıllar sonra 15. sıraya yükselen elementin tarihi, pek çok büyük keşfin tarihi haline geldi.
Bu keşiflerin kronolojisi
1769'da Yu.Gan kemiklerin çok fazla fosfor içerdiğini kanıtladı. aynı şey iki yıl sonra kemiklerin kavrulması sırasında oluşan külden fosfor elde etmek için bir yöntem öneren ünlü İsveçli kimyager K. Scheele tarafından da doğrulandı.
Birkaç yıl sonra, çeşitli doğal bileşikleri inceleyen J. L. Proust ve M. Klaproth, bunun yer kabuğunda, esas olarak kalsiyum fosfat formunda yaygın olduğunu kanıtladılar.
18. yüzyılın 70'li yıllarının başında fosforun özelliklerini incelemede büyük başarı elde etti. Harika Fransız kimyager Antoine Laurent. Fosforu kapalı bir hava hacminde diğer maddelerle yakarak fosforun olduğunu kanıtladı. bağımsız eleman ve hava var karmaşık kompozisyon ve en az iki bileşenden oluşur: oksijen ve nitrojen. "Bu şekilde, ilk kez, phlojistik formunda baş aşağı duran tüm kimyayı ayağa kaldırdı." F. Engels, Ka-pitala'nın ikinci cildinin önsözünde eser hakkında böyle yazmıştı.”
1709'da Dondonald, bitkilerin normal gelişimi için fosfor bileşiklerinin gerekli olduğunu kanıtladı.
1839'da başka bir İngiliz olan Laws, kolayca sindirilebilen bir fosforlu gübre olan süperfosfatı ilk elde eden kişi oldu. bitkiler.
1847'de, hava erişimi olmadan ısıtılan Alman kimyager Schrötter, 15 numaralı elementin yeni bir çeşidini (allotropik modifikasyon) geliştirdi ve zaten 20. yüzyılda, 1934'te, Amerikalı fizikçi P. Bradjen, etkiyi araştırıyor yüksek basınçlar farklı olanlarda siyah fosfora benzer şekilde izole edilmiştir. Bunlar 15 numaralı elementin tarihindeki ana kilometre taşlarıdır. Şimdi bu keşiflerin her birini takip edenleri izleyelim.
“1715'te Gensing, beyin dokusunda fosforun varlığını tespit etti... 1769'da Hahn, kemiklerin çok fazla fosfor içerdiğini kanıtladı”
Fosfor bir nitrojen analoğudur
Bu elementlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri büyük farklılıklar gösterse de vardır. ve özellikle genel olan şey, bu elementlerin her ikisinin de hayvanlar ve bitkiler için kesinlikle gerekli olmasıdır. Akademisyen A.E. Fersman, fosforu "yaşamın ve düşüncenin bir unsuru" olarak nitelendirdi ancak bu tanımın edebi bir abartı olarak sınıflandırılması pek mümkün değil. Fosfor, yeşil bitkilerin kelimenin tam anlamıyla tüm organlarında bulunur: gövdelerde, köklerde, yapraklarda, ancak en önemlisi meyvelerde ve tohumlarda. Bitkiler fosforu biriktirerek hayvanlara sağlar.
Hayvanlarda fosfor esas olarak iskelet, kas ve sinir dokusunda yoğunlaşır.
İnsan gıdası ürünleri arasında özellikle tavuk yumurtasının sarısı fosfor açısından zengindir.
İnsan vücudu ortalama olarak yaklaşık 1,5 kg 15 No'lu element içerir. Bu miktarın 1,4 kg'ı kemiklerde, yaklaşık 130 gr'ı kaslarda ve 12 gr'ı - sinirlerimde ve beyin. Hemen hemen hepsi en önemlileri fizyolojik süreçler Vücudumuzda meydana gelen fosfor-organik maddelerin dönüşümleri ile ilişkilidir. Fosfor kemiklerde esas olarak kalsiyum fosfat formunda bulunur. Diş minesi aynı zamanda bileşim ve kristal yapı bakımından en önemli fosfor minerali olan apatit Ca5(P04)3(F, Cl)'ye karşılık gelen bir fosfor bileşiğidir.
Doğal olarak her hayati element gibi fosfor da doğada bir döngüye uğrar. Bitkiler onu topraktan alır ve bitkilerden bu element insanların ve hayvanların vücutlarına girer. Fosfor dışkıyla ve cesetlerin çürümesiyle toprağa geri döner. Fosforobakteriler organik fosforu inorganik bileşiklere dönüştürür.
Bununla birlikte, birim zamanda toprağa girenden önemli ölçüde daha fazla fosfor topraktan uzaklaştırılır. Artık dünya hasadı her yıl tarlalardan 3 milyon tondan fazla fosforu uzaklaştırıyor.
Doğal olarak sürdürülebilir verim elde etmek için bu fosforun toprağa geri verilmesi gerekir ve bu nedenle dünya fosfat kayası üretiminin yılda 100 milyon tonun önemli ölçüde üzerinde olması şaşırtıcı değildir.
“...Proust ve Klaproth, fosforun yerkabuğunda çoğunlukla kalsiyum fosfat formunda geniş çapta dağıldığını kanıtladı”
Yer kabuğunda fosfor yalnızca bileşikler halinde bulunur. Bunlar esas olarak ortofosforik asidin az çözünen tuzlarıdır; Katyon çoğunlukla kalsiyum iyonudur.
Fosfor yer kabuğunun ağırlığının %0,08'ini oluşturur. Yaygınlık açısından tüm unsurlar arasında 13. sırada yer almaktadır. Fosfor en az 190 mineralde bulunur; bunların en önemlileri şunlardır: fluorapatit Ca5(P04)3F, hidroksilapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 ve safsızlıklar.
Fosfor birincil ve ikincil olarak ikiye ayrılır. Birincil olanlar arasında apatitler özellikle yaygındır ve genellikle magmatik kökenli kayalar arasında bulunur. Bunlar yer kabuğunun oluşumu sırasında oluşmuştur.
Apatitlerden farklı olarak fosforitler, canlıların ölümü sonucu oluşan tortul kökenli kayalar arasında oluşur. Bunlar ikincildir.
Fosfor meteorlarda demir, kobalt ve nikel fosfit formunda bulunur. Elbette bu ortak unsur aynı zamanda deniz suyu (6 10-6%).
“Lavoisier fosforun bağımsız bir kimyasal element olduğunu kanıtladı…”
Fosfor metal olmayan bir maddedir (eskiden metaloid olarak adlandırılan şey) ortalama aktivite. Fosfor atomunun dış yörüngesinde üçü eşleşmemiş beş elektron bulunur. Bu nedenle 3-, 3+ ve 5+ değerleri sergileyebilir.
Fosforun 5+ göstermesi için atom üzerinde bir miktar etki gereklidir, bu da son yörüngedeki iki eşleştirilmiş elektronu eşleşmemiş elektronlara dönüştürür.
Fosfora genellikle çok yönlü bir element denir. Gerçekten de farklı koşullar farklı davranır, oksidatif veya onarıcı özellikler. Fosforun çok yönlülüğü aynı zamanda çeşitli allotropik modifikasyonlarda var olma yeteneğini de içerir.
Belki de 15 numaralı elementin en ünlü modifikasyonu balmumu gibi yumuşak, beyaz veya sarı fosfor. Onu keşfeden Brand'di ve özellikleri sayesinde element adını aldı: Yunanca'da "fosfor" parlak, aydınlık anlamına gelir. Beyaz fosfor molekülü tetrahedron şeklinde düzenlenmiş dört atomdan oluşur. Yoğunluk 1,83, erime noktası 44,1° C. zehirlidir, kolayca oksitlenir. Karbon disülfit, sıvı amonyak ve SO2, benzen, eterde çözünür. Suda neredeyse çözünmez.
250° C'nin üzerinde havaya erişim olmadan ısıtıldığında kırmızıya döner. Bu zaten bir polimer ama çok düzenli bir yapı değil. Kırmızı fosforun reaktivitesi beyaz fosforunkinden önemli ölçüde daha azdır. Karanlıkta parlamaz, karbon disülfürde çözünmez ve zehirli değildir. Yoğunluğu çok daha fazladır, yapısı ince kristallidir.
