Фосфор

Фосфор (лат. Phosphorus) - химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 15, атомная масса 30,973

Открыт фосфор в 1669 г. алхимиком из Гамбурга X. Брандом. При перегонке сухого остатка от выпаривания мочи Бранд заметил зеленоватое свечение вещества, осевшего в колбе. Он решил, что открыл наконец философский камень. По представлениям алхимиков, философский камень должен был светиться. Фосфор, естественно, не превращал неблагородных металлов в золото, не дарил бессмертия, но оказался веществом чрезвычайно важным.

В живых организмах фосфор присутствует в костях, мышцах, в мозговой ткани и нервах. В организме взрослого человека содержится около 4,5 кг фосфора. Почти все важнейшие физиологические процессы связаны с превращением фосфорсодержащих веществ.

Различные аллотропические модификации фосфора: белый, красный, черный фосфор. Тело человека содержит в среднем около 4,5 кг фосфора, чаще всего в соединении с кальцием. Из этого количества около 4,4 кг приходится на кости, около 130 г-на мышцы и 12 г-на нервы и мозг. Медленное окисление паров белого фосфора сопровождается свечением. С этим его свойством связана фантастическая история, описанная Конан Дойлем в повести 'Собака Баскервилей'. Хотя если бы действительно пасть собаки была намазана белым фосфором, то животное погибло бы. На воздухе белый фосфор способен самовоспламеняться. Этим свойством не раз пользовалась церковь при организации 'чуда самовозгорания' свечей

Фосфор - элемент достаточно распространенный в природе: 9,3 · 10^-2% от общей массы земной коры. Главнейшие минералы фосфора-фосфорит Са₃(РO₄)₂ и апатиты: фторапатит 3Са₃(РO₄)₂ · CaF₂ и гидроксоапатит 3Са₃(РO₄)₂ · Са(ОН)₂. Минерал апатит назван так (от греческого "апате" - "обман") потому, что его цвет не всегда одинаков и в прошлом его часто принимали за другие минералы. Богатейшие месторождения апатита на Кольском полуострове (Хибины) открыты в 20-х гг. XX в. под руководством выдающегося советского геохимика академика А. Е. Ферсмана.

Природный фосфор состоит лишь из одного стабильного изотопа - фосфор - 31. Однако еще в 1934 г. Фредерик и Ирен Жолио-Кюри получили фосфор-30. Это был вообще самый первый радиоактивный изотоп, полученный искусственным путем. В наши дни известно шесть радиоактивных изотопов фосфора. Некоторые из них применяются в качестве "меченых атомов" при биологических исследованиях (см. Изотопы).

Фосфор дает многочисленные аллотропические модификации - белый, красный, коричневый, черный, фиолетовый фосфор (см. Аллотропия). Белый фосфор получается при быстром охлаждении паров фосфора. В чистом виде он похож на воск, но из-за примесей бывает желтоватым.

Белый фосфор - химически активное вещество. Оно очень ядовито и дает труднозаживающие ожоги.

При нагревании до 250-300°С без доступа воздуха белый фосфор превращается в красный порошок - другую известнейшую аллотропическую модификацию.

Белый фосфор непосредственно соединяется со многими металлами, кислородом, галогенами, серой. Красный фосфор химически менее активен, черный фосфор с трудом вступает в реакции.

Фосфор - неметалл. В соединениях он обычно проявляет степени окисления +5, +3 и -3; намного реже +1, +2, +4. Отсюда многообразие его соединений.

Применение фосфора весьма разнообразно. Довольно много красного фосфора тратится на изготовление спичек. Соединения фосфора входят в состав минеральных удобрений. Фосфорные удобрения нужны злакам, техническим культурам, плодовым деревьям. Мировая добыча фосфоритной руды уже превысила 100 млн. т в год, причем в большинстве стран ощущается нехватка этого элемента плодородия.

Первое фосфорное минеральное удобрение - простой суперфосфат, смесь дигидрофосфата и сульфата кальция Са(Н₂РO₄)₂ · 2CaSO₄, - впервые получено английским химиком Лаузом в 1839 г.

Содержание фосфора в удобрениях исчисляют в процентах оксида фосфора (V) Р₂O₅. В обычном суперфосфате его сравнительно немного -14-20%. Двойной суперфосфат, получаемый при действии на фосфат кальция ортофосфорной кислотой - Са₃(РO₄)₂ + 4Н₃РO₄ = 2Са (Н₂РO₄)₂, значительно более концентрированное фосфорное удобрение. В нем 40-50% Р₂O₅.

Для промышленности минеральных удобрений важны минералы фосфора - гидроксоапатит и фосфорит, представляющие собой тот же ортофосфат кальция Са₃(РO₄)₂ с многочисленными, иногда трудноудаляемыми примесями. В состав фосфорсодержащих минералов нередко входят уран, литий, редкоземельные и многие другие ценные металлы, поэтому комплексная переработка фосфорного сырья стала насущной проблемой для промышленности развитых стран.

Из искусственно полученных соединений фосфора особо важное значение приобрели тиофос, хлорофос и другие фосфорорганические инсектициды, действие которых чаще всего заключается в блокировании жизненно важных ферментов.

Фосфорорганические соединения разных классов широко используют в сельском хозяйстве и технике. Их применяют для экстракции ценных металлов, для стабилизации пластмасс и придания им негорючести, для получения некоторых лекарств. Они служат также пластификаторами, поверхностно-активными веществами, катализаторами некоторых химических реакций.

Белый фосфор и его соединения высотоксичны, поэтому его обычно хранят под водой или в герметически закрытой металлической таре.

При работе с фосфором следует строго соблюдать правила техники безопасности.