Фосфор
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 (см. Алхимия). 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.
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 ЗСа3(РO4)2•CaF2 и гидроксоапатит ЗСа3(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 А. Е. Ферсмана.
Природный фосфор состоит лишь из одного стабильного изотопа — фосфора-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; 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 Ca(H2PO4)2•2CaSO4 — впервые получено английским химиком Лаузом в 1839 г.
Содержание фосфора в удобрениях исчисляют в процентах оксида фосфора (V) Р2О5. В обычном суперфосфате его сравнительно немного— 14—20%. Двойной суперфосфат, получаемый при действии на фосфат кальция ортофосфорной кислотой — Са3(РO4)2+4Н3РO4=ЗСа(Н3РO4)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 высокотоксичны, поэтому его обычно хранят под водой или в герметически закрытой металлической таре.
При работе с фосфором следует строго соблюдать правила техники безопасности.
