Historien om oppdagelsen av fosfor

F osphorus ble oppdaget av den tyske alkymisten Hennig Brand.

H. Brand var en Hamburg-kjøpmann, gikk deretter konkurs, satte seg i gjeld og bestemte seg for å prøve lykken i alkymien for å forbedre sine saker. Etter å ha jobbet uten hell i lang tid, bestemte han seg for å lete etter «de vises stein». Først av alt bestemte Brand seg for å se etter dette mystiske stoffet i produktene til en levende organisme. Av en rekke grunner, hovedsakelig av mystisk karakter, valgte han urin til dette formålet. Etter å ha fordampet nesten til tørrhet, utsatte Brand det for sterk oppvarming, mens han observerte at det ble oppnådd et hvitt stoff, som brant med dannelse av hvit røyk.

Brand bestemte seg for å samle dette stoffet og begynte å varme den tørkede urinen uten luft. I 1669 ble verket hans kronet med en uventet oppdagelse: et særegent stoff ble dannet i replikken, som hadde en ekkel smak, en svak hvitløkslukt, så ut som voks, smeltet med lett oppvarming og frigjorde damper som glødet i mørket. Brand førte hånden over stoffet - fingrene begynte å gløde i mørket, kastet det i kokende vann - dampene ble til spektakulært skinnende stråler. Alt som kom i kontakt med det resulterende stoffet fikk evnen til selv-luminescens. Man kan tenke seg hvor stor forundring den mystisk sinnede Brand var, oppdratt om troen på «de vises stein».

Slik ble fosfor oppdaget. Merket kalte det Kaltes Feuer("kald ild"), noen ganger kaller det det kjærlig "min ild". Og selv om Brand ikke kunne produsere en eneste transformasjon av et uedelt metall til gull eller sølv ved hjelp av et nytt lysende stoff, ga den "kalde ilden" ham en veldig betydelig fordel.

Brand brukte meget smart den enorme interessen som ble forårsaket av oppdagelsen av fosfor blant den vitenskapelige verden og allmennheten. Han begynte å produsere fosfor i ganske betydelige mengder. Metoden for å skaffe det ble kledd av ham i strengeste hemmelighet, og ingen av de andre alkymistene kunne trenge inn i laboratoriet hans. Brand viste et nytt stoff for pengene og solgte det i små porsjoner til gullprisen og enda høyere. I 1730, dvs. 61 år etter funnet kostet en unse (31 g) fosfor 10,5 i London og 16 chervonetter i Amsterdam. Det er derfor ikke overraskende at mange skyndte seg å gjøre forskjellige eksperimenter for å prøve å avdekke Brands hemmelighet.

Den tyske kjemikeren, professor ved Wittenberg University Johann Kunkel (1630–1703) var spesielt interessert i fosfor. Under reisen møtte han vennen sin, kjemikeren Kraft fra Dresden, og overtalte ham til å kjøpe en hemmelighet fra Brand for å dra nytte av den. Kraft besøkte Brand, og han klarte å kjøpe hemmeligheten med å lage fosfor for 200 thaler 2 . Kunkel tjente imidlertid ikke noe på denne avtalen: Kraft delte ikke hemmeligheten han hadde mottatt med ham, men begynte å reise rundt på gårdsplassene til valgmennene, og viste, som Brand, fosfor for penger og tjente enorme summer på denne virksomheten.

Våren 1676 arrangerte Kraft en sesjon med eksperimenter med fosfor ved hoffet til kurfyrst Friedrich Wilhelm av Brandenburg. Klokken 21.00 den 24. april var alle stearinlysene i rommet slukket, og Kraft viste de tilstedeværende eksperimenter med «evig ild», uten å avsløre imidlertid metoden som dette magiske stoffet ble tilberedt på.

Våren året etter kom Kraft til hoffet til hertug Johann Friedrich i Hannover 3 , hvor den tyske filosofen og matematikeren G.W. Leibniz (1646–1716) på den tiden tjente som bibliotekar. Kraft arrangerte også en økt med eksperimenter med fosfor her, og viste spesielt to kolber som glødet som ildfluer. Leibniz var, i likhet med Kunkel, ekstremt interessert i det nye stoffet. På den første økten spurte han Kraft om ikke en stor del av dette stoffet ville klare å lyse opp hele rommet. Kraft var enig i at det var fullt mulig, men ville være upraktisk, siden prosessen med å tilberede stoffet er veldig komplisert.

Leibniz sine forsøk på å overtale Kraft til å selge hemmeligheten til hertugen mislyktes. Så dro Leibniz til Hamburg til Brand selv. Her klarte han å inngå en kontrakt mellom hertug Johann Friedrich og Brand, ifølge hvilken førstnevnte var forpliktet til å betale Brand 60 thalers for å avsløre hemmeligheten. Fra det tidspunktet inngikk Leibniz regelmessig korrespondanse med Brand.

Omtrent samtidig ankom I.I. Becher (1635-1682) Hamburg med det formål å lokke Brand til hertugen av Mecklenburg. Imidlertid ble Brand igjen fanget opp av Leibniz og ført til Hannover til hertug Johann Friedrich. Leibniz var helt overbevist om at Brand var svært nær å oppdage «de vises stein», og rådet derfor hertugen til ikke å la ham gå før han hadde fullført denne oppgaven. Brand ble imidlertid i Hannover i fem uker, forberedte ferske forsyninger av fosfor utenfor byen, viste ifølge kontrakten hemmeligheten bak produksjonen og dro.

Så forberedte Brand en betydelig mengde fosfor for fysikeren Christian Huygens, som studerte lysets natur, og sendte en forsyning av fosfor til Paris.

Brand var imidlertid svært misfornøyd med prisen Leibniz og hertug Johann Friedrich ga ham for å avsløre hemmeligheten bak fosforproduksjonen. Han sendte et sint brev til Leibniz, og klaget over at beløpet som ble mottatt ikke var nok engang til å forsørge familien hans i Hamburg og betale reiseutgifter. Lignende brev ble sendt til Leibniz og Brands kone, Margarita.

Brand var også misfornøyd med Kraft, som han uttrykte harme til i brev, og bebreidet ham for å ha videresolgt hemmeligheten for 1000 thaler til England. Kraft videresendte dette brevet til Leibniz, som rådet hertug Johann Friedrich til ikke å irritere Brand, for å betale ham mer sjenerøst for å ha avslørt hemmeligheten, i frykt for at forfatteren av oppdagelsen, i form av en hevnakt, ville dele oppskriften på å lage fosfor med noen andre. Leibniz sendte et beroligende brev til Brand selv.

Tilsynelatende fikk Brand en belønning, tk. i 1679 kom han igjen til Hannover og arbeidet der i to måneder, og fikk en ukelønn på 10 thaler med tilleggsbetaling for bord og reiseutgifter. Korrespondanse mellom Leibniz og Brand, å dømme etter brevene som ble oppbevart i Hannover-biblioteket, fortsatte til 1684.

La oss nå gå tilbake til Kunkel. Ifølge Leibniz lærte Kunkel gjennom Kraft oppskriften på å lage fosfor og satte i gang. Men hans første eksperimenter var mislykket. Han skrev brev etter brev til Brand, og klaget over at han hadde fått tilsendt en oppskrift som var svært uforståelig for en annen person. I et brev skrevet i 1676 fra Wittenberg, hvor Kunkel da bodde, spurte han Brand om detaljene i prosessen.

Til slutt oppnådde Kunkel suksess i eksperimentene sine, noe som endret Brands metode. Ved å tilsette litt sand til tørr urin før han destillerte den, mottok han fosfor og ... gjorde krav på oppdagelsens uavhengighet. Samme år, i juli, fortalte Kunkel om sine suksesser til sin venn, professor ved Wittenberg-universitetet Kaspar Kirchmeyer, som publiserte et verk om denne saken under tittelen "Permanent nattlampe, noen ganger glitrende, som lenge var søkt, nå funnet. " I denne artikkelen snakker Kirchmeyer om fosfor som en lenge kjent lysende stein, men bruker ikke selve begrepet "fosfor", åpenbart ennå ikke vant til den tiden.

I England, uavhengig av Brand, Kunkel og Kirchmeyer i 1680, ble fosfor oppnådd av R. Boyle (1627–1691). Boyle visste om fosfor fra samme Kraft. Allerede i mai 1677 ble fosfor demonstrert ved Royal Society of London. Sommeren samme år kom Kraft selv med fosfor til England. Boyle, ifølge sin egen beretning, besøkte Kraft og så fosfor i sin faste og flytende form. Som takk for den varme velkomsten antydet Kraft, da han tok farvel med Boyle, til ham at hovedstoffet i fosforet hans var noe iboende i menneskekroppen. Åpenbart var dette hintet nok til å gi en impuls til Boyles arbeid. Etter Krafts avgang begynte han å teste blod, bein, hår, urin, og i 1680 ble hans forsøk på å skaffe et lysende element kronet med suksess.

Boyle begynte å utnytte oppdagelsen sin i selskap med en assistent, tyske Gaukwitz. Etter Boyles død i 1691 lanserte Gaukwitz produksjonen av fosfor, og forbedret den i kommersiell skala. Ved å selge fosfor for tre pund sterling en unse og forsyne de vitenskapelige institusjonene og individuelle forskere i Europa med det, samlet Gaukwitz en enorm formue. For å etablere kommersielle forbindelser reiste han til Holland, Frankrike, Italia og Tyskland. I selve London grunnla Gaukwitz et farmasøytisk selskap som ble berømt i løpet av hans levetid. Det er merkelig at til tross for alle eksperimentene hans med fosfor, noen ganger veldig farlig, levde Gaukwitz til å være 80 år gammel, og overlevde sine tre sønner og alle menneskene som deltok i arbeidet knyttet til fosforens tidlige historie.

Siden oppdagelsen av fosfor av Kunkel og Boyle, har det raskt falt i pris som følge av oppfinnernes konkurranse. Til slutt begynte arvingene til oppfinnerne å gjøre alle kjent med hemmeligheten bak produksjonen for 10 thaler, samtidig som de senket prisen. I 1743 fant A.S. Marggraf en enda bedre måte å produsere fosfor fra urin og publiserte den umiddelbart, fordi. fiske er ikke lenger lønnsomt.

I Foreløpig produseres ikke fosfor noe sted etter Brand-Kunkel-Boyle-metoden, siden det er helt ulønnsomt. Av hensyn til historisk interesse gir vi likevel en beskrivelse av metoden deres.

Råtnende urin fordampes til en sirupsaktig tilstand. Den resulterende tykke massen blandes med tre ganger mengden hvit sand, plasseres i en retort utstyrt med en mottaker og varmes i 8 timer på jevn ild til de flyktige stoffene er fjernet, hvoretter oppvarmingen økes. Mottakeren er fylt med hvit damp, som deretter blir til blåaktig fast og lysende fosfor.

Fosfor fikk navnet sitt på grunn av egenskapen til å gløde i mørket (fra gresk - lysende). Blant noen russiske kjemikere var det et ønske om å gi elementet et rent russisk navn: "perle", "lettere", men disse navnene slo ikke rot.

Lavoisier, som et resultat av en detaljert studie av forbrenning av fosfor, var den første som gjenkjente det som et kjemisk element.

Tilstedeværelsen av fosfor i urinen ga kjemikere en grunn til å lete etter det i andre deler av dyrekroppen. I 1715 ble det funnet fosfor i hjernen. Den betydelige tilstedeværelsen av fosfor i den tjente som grunnlag for påstanden om at "uten fosfor er det ingen tanke." I 1769 fant Yu.G Gan fosfor i knoklene, og to år senere beviste K.V. Scheele at knoklene hovedsakelig består av kalsiumfosfat, og foreslo en metode for å få fosfor fra asken som ble igjen etter at bein ble brent. Til slutt, i 1788, viste M.G. Klaproth og J.L. Proust at kalsiumfosfat er et ekstremt utbredt mineral i naturen.

Den allotropiske modifikasjonen av fosfor - rødt fosfor - ble oppdaget i 1847 av A. Schretter. I et verk med tittelen «A New Allotropic State of Phosphorus» skriver Schretter at sollys endrer hvitt fosfor til rødt, og faktorer som fuktighet, atmosfærisk luft har ingen effekt. Schretter separerte det røde fosforet ved behandling med karbondisulfid. Han tilberedte også rødt fosfor ved å varme opp hvitt fosfor til en temperatur på omtrent 250 ° C i en inert gass. Samtidig ble det funnet at en ytterligere økning i temperaturen igjen fører til dannelsen av en hvit modifikasjon.

Det er veldig interessant at Schroetter var den første som spådde bruken av rødt fosfor i fyrstikkindustrien. På verdensutstillingen i Paris i 1855 ble det demonstrert rødt fosfor, allerede oppnådd av fabrikken.

Den russiske vitenskapsmannen A.A. Musin-Pushkin mottok i 1797 en ny modifikasjon av fosfor - fiolett fosfor. Denne oppdagelsen tilskrives feilaktig I.V. Gittorf, som, etter å ha gjentatt Musin-Pushkin-metoden nesten fullstendig, mottok fiolett fosfor først i 1853.

I 1934 utsatte professor P.W. Bridgman hvitt fosfor for et trykk på opptil 1100 atm. , gjorde det svart og fikk dermed en ny allotrop modifikasjon av elementet. Sammen med fargen har de fysiske og kjemiske egenskapene til fosfor endret seg: hvitt fosfor, for eksempel, antennes spontant i luft, og svart, som rødt, har ikke denne egenskapen.

1 Chervonets er en mynt laget av det fineste gull.

2 Thaler - en sølvmynt (~ 30 g).

3 By i Tyskland, sete for hertugene.

Struktur av svart fosfor

Mer enn tre hundre år skiller oss fra øyeblikket da Hamburg-alkymisten Genning Brand oppdaget et nytt grunnstoff -. I likhet med andre alkymister prøvde Brand å finne livseliksiren eller de vises stein, ved hjelp av hvilken de gamle blir yngre, de syke blir friske og de uverdige blir til. Ikke bekymring for folkets velferd, men egeninteressen ledet Brand. Dette er bevist av fakta fra historien til den eneste virkelige oppdagelsen gjort av denne alkymisten.

Under et av forsøkene fordampet han urin, blandet resten med kull, sand og fortsatte fordampningen. Snart dannet det seg et stoff i replikken som glødet i mørket. Riktignok ble kaltes Feuer (kald ild), eller "min ild", som Brand kalte det, ikke til eller endret utseendet til gamle mennesker, men at det resulterende stoffet glødet uten oppvarming var uvanlig og nytt.

Denne egenskapen til det nye merkevaren var ikke sen til å utnytte. Han begynte å vise forskjellige privilegerte personer, og mottok gaver og penger fra dem. Det var ikke lett å holde på hemmeligheten med å skaffe fosfor, og snart solgte Brand det til Dresden-kjemikeren I. Kraft. Antallet fosfordemonstratorer økte da oppskriften for fremstillingen ble kjent for I. Kunkel og K. Kirchmeyer. I 1680, uavhengig av forgjengerne, ble et nytt element oppnådd av den berømte engelske fysikeren og kjemikeren Robert Boyle. Men Boyle døde snart, og hans student A. Hankwitz forrådte den rene vitenskapen og gjenopplivet «fosforspekulasjonene» igjen. Først i 1743 fant A. Markgraf en mer perfekt måte å skaffe fosfor på og publiserte sine data for generell informasjon. Denne begivenheten satte en stopper for merkevarevirksomheten og var begynnelsen på en seriøs studie av fosfor og dets forbindelser.

På det første, femti år lange stadiet i fosforhistorien, foruten Boyles oppdagelse, var bare én hendelse preget av vitenskapens historie: i 1715 etablerte Gensing tilstedeværelsen av fosfor i hjernevevet. Etter eksperimentene til Markgraf ble elementets historie, som mange år senere fikk tallet 15, historien til mange store funn.

Alt om fosfor

I 1769 beviste Yu. Gan at bein inneholder mye fosfor. det samme ble bekreftet to år senere av den kjente svenske kjemikeren K. Scheele, som foreslo en metode for å få fosfor fra asken som dannes under brenning av bein.

Noen år senere beviste J. L. Proust og M. Klaproth, som undersøkte forskjellige naturlige forbindelser, at det er vidt distribuert i jordskorpen, hovedsakelig i form av kalsiumfosfat.

Stor suksess i studiet av egenskapene til fosfor ble oppnådd på begynnelsen av 70-tallet av 1700-tallet. den store franske kjemikeren Antoine Laurent. Ved å brenne fosfor med andre stoffer i et lukket volum av luft, beviste han at fosfor er et uavhengig element, og luft har en kompleks sammensetning og består av minst to komponenter - oksygen og nitrogen. "På denne måten satte han for første gang på føttene all kjemi, som i sin flogistiske form sto på hodet." Så F. Engels skrev om verket i forordet til andre bind av Ka-pital.

I 1709 beviste Dondonald at fosforforbindelser er nødvendige for normal utvikling av planter.

I 1839 mottok en annen engelskmann, Lause, for første gang superfosfat - en fosforgjødsel som er lett fordøyelig planter.

I 1847 lærte den tyske kjemikeren Schretter, oppvarming uten tilgang til luft, en ny variant (allotrop modifikasjon) av element nr. 15 - , og allerede på 1900-tallet, i 1934, studerte den amerikanske fysikeren P. Bradzhyen effekten av høye trykk på forskjellig, isolert svart fosfor. Dette er de viktigste milepælene i historien til element #15. La oss nå se på hva som fulgte hver av disse oppdagelsene.

"I 1715 etablerte Gensing tilstedeværelsen av fosfor i hjernevevet ... I 1769 beviste Hahn at bein inneholder mye fosfor"

Fosforanalog av nitrogen

Selv om de fysiske og kjemiske egenskapene til disse elementene er svært forskjellige, har de. og generelt, spesielt, at begge disse elementene er helt nødvendige for dyr og planter. Akademiker A.E. Fersman kalte fosfor "et element av liv og tanke", men denne definisjonen kan neppe klassifiseres som litterær overdrivelse. Fosfor finnes bokstavelig talt i alle organer til grønne planter: i stilker, røtter, blader, men mest av alt i frukt og frø. Planter samler opp fosfor og leverer det til dyr.

Hos dyr er fosfor konsentrert hovedsakelig i skjelettet, muskler og nervevev.

Av humane matvarer er eggeplommen i kyllingegg spesielt rik på fosfor.

Menneskekroppen inneholder i gjennomsnitt ca. 1,5 kg element nr. 15. Av denne mengden er 1,4 kg i bein, ca. 130 g i musklene og 12 g i nerver og hjerne. Nesten alle de viktigste fysiologiske prosessene som forekommer i kroppen vår er assosiert med transformasjonen av fosfor-organiske stoffer. Fosfor er tilstede i bein hovedsakelig i form av kalsiumfosfat. Tannemalje er også en fosforforbindelse, som i sammensetning og krystallstruktur tilsvarer det viktigste fosformineralet apatitt Ca5(P04)3(F, Cl).

Naturligvis, som ethvert viktig element, lager fosfor en syklus i naturen. Planter tar det fra jorda, fra planter kommer dette elementet inn i organismer til mennesker og dyr. Fosfor kommer tilbake til jorda med ekskrementer og når lik råtner. Fosforbakterier omdanner organisk fosfor til uorganiske forbindelser.

Det fjernes imidlertid mye mer fosfor fra jorda per tidsenhet enn det kommer inn i jorda. Verdens høsting frakter nå bort mer enn 3 millioner tonn fosfor fra åkrene hvert år.

Naturligvis, for å oppnå bærekraftige avlinger, må dette fosforet returneres til jorda, og derfor er det ikke noe overraskende i det faktum at verdensproduksjonen av fosforittmalm nå er mye mer enn 100 millioner tonn per år.

"... Proust og Klaproth beviste at fosfor er vidt distribuert i jordskorpen, hovedsakelig i form av kalsiumfosfat"

I jordskorpen forekommer fosfor utelukkende i form av forbindelser. Dette er hovedsakelig tungtløselige salter av ortofosforsyre; Det vanligste kationen er et kalsiumion.

Fosfor utgjør 0,08 % av vekten av jordskorpen. Når det gjelder prevalens, rangerer den på 13. plass blant alle elementer. Fosfor finnes i minst 190 mineraler, hvorav de viktigste er: fluorapatitt Ca5(P04)3F, hydroksylapatitt Ca5(P04)3OH, fosforitt Cae(P04)2 med urenheter.

Fosfor er delt inn i primær og sekundær. Av de primære er apatitter spesielt vanlige, ofte funnet blant bergarter av magmatisk opprinnelse. Disse ble dannet på tidspunktet for dannelsen av jordskorpen.

I motsetning til apatitter forekommer fosforitter blant bergarter av sedimentær opprinnelse, dannet som et resultat av levende veseners død. Disse er sekundære.

I form av fosfider av jern, kobolt, nikkel, finnes fosfor i meteoritter. Selvfølgelig finnes dette vanlige elementet også i sjøvann (6 10-6%).

"Lavoisier beviste at fosfor er et uavhengig kjemisk grunnstoff ..."

Fosfor er et ikke-metall (det som tidligere ble kalt et metalloid) med middels aktivitet. Det er fem elektroner i den ytre bane av fosforatomet, og tre av dem er ikke sammenkoblet. Derfor kan den vise valensene 3-, 3+ og 5+.

For at fosfor skal vise 5+, er det nødvendig med noen handling på atomet, noe som vil gjøre de to parede elektronene i den siste bane til uparede.

Fosfor omtales ofte som et mangefasettert grunnstoff. Faktisk, under forskjellige forhold, oppfører den seg annerledes, og viser enten oksiderende eller reduserende egenskaper. Mangfoldet av fosfor er også dens evne til å være i flere allotropiske modifikasjoner.

Den kanskje mest kjente modifikasjonen av element nummer 15 er myk, som voks, hvit eller gul fosfor. Det var Brand som oppdaget det, og takket være dets egenskaper fikk elementet navnet sitt: på gresk betyr "fosfor" lysende, lysende. Det hvite fosformolekylet består av fire atomer arrangert i form av et tetraeder. Tetthet 1,83, smeltepunkt 44,1 ° C. giftig, lett oksidert. Løselig i karbondisulfid, flytende ammoniakk og SO2, benzen, eter. Nesten uløselig i vann.

Når den varmes opp uten tilgang til luft over 250 ° C, blir den rød. Dette er allerede en polymer, men ikke en veldig ordnet struktur. Reaktiviteten til rødt fosfor er mye mindre enn hvitt. Det lyser ikke i mørket, løses ikke opp i karbondisulfid og er ikke giftig. Dens tetthet er mye større, strukturen er finkornet.

"...Ja! Det var en hund, diger, beksvart. Men ingen av oss dødelige har noen gang sett en slik hund. Flammer skjøt ut av den åpne munnen hennes, gnister fløy fra øynene hennes, flimrende ild strømmet over snuten og nakken hennes. I ingens betente hjerne kunne et syn mer forferdelig, mer ekkelt enn denne helvetes skapningen som hoppet ut av tåken mot oss ... En forferdelig hund, på størrelse med en ung løvinne. Dens enorme maw glødet fortsatt av blåaktige flammer, dens dyptliggende ville øyne sirklet i flammer.

Jeg rørte ved dette lysende hodet og tok hånden vekk og så at fingrene mine også glødet i mørket. Fosfor, sa jeg.

Lært? Arthur Conan Doyle. "The Hound of the Baskervilles".

Dette er den dårlige historien som element #15 var involvert i.

Nok en dårlig historie

Mer enn tre hundre år skiller oss fra øyeblikket da Hamburg-alkymisten Genning Brand oppdaget et nytt grunnstoff - fosfor. Som andre alkymister prøvde Brand å finne livseliksiren eller de vises stein, ved hjelp av denne blir gamle mennesker yngre, syke blir friske og uedle metaller blir til gull. Ikke bekymring for folkets velferd, men egeninteressen ledet Brand. Dette er bevist av fakta fra historien til den eneste virkelige oppdagelsen gjort av ham.

Under et av forsøkene fordampet han urin, blandet resten med kull, sand og fortsatte fordampningen. Snart dannet det seg et stoff i replikken som glødet i mørket. Riktignok gjorde kaltes Feuer (kald ild), eller "min ild", som Brand kalte det, ikke bly til gull og endret ikke utseendet til gamle mennesker, men det faktum at det resulterende stoffet glødet uten oppvarming var uvanlig og nytt .

Brand var ikke sen med å utnytte denne egenskapen til det nye stoffet. Han begynte å vise fosfor til forskjellige privilegerte personer, og mottok gaver og penger fra dem. Det var ikke lett å holde på hemmeligheten med å skaffe fosfor, og snart solgte Brand det til Dresden-kjemikeren I. Kraf. Antallet fosfordemonstratorer økte da oppskriften for fremstillingen ble kjent for I. Kunkel og K. Kirchmeyer. I 1680, uavhengig av forgjengerne, ble et nytt element oppnådd av den berømte engelske fysikeren og kjemikeren Robert Boyle. Men Boyle døde snart, og hans student A. Hankwitz forrådte den rene vitenskapen og gjenopplivet «fosforspekulasjonene» igjen. Først i 1743 fant A. Markgraf en mer perfekt måte å skaffe fosfor på og publiserte sine data for generell informasjon. Denne begivenheten satte en stopper for merkevarevirksomheten og var begynnelsen på en seriøs studie av fosfor og dets forbindelser.

Kronologi av disse funnene

I 1769 beviste Yu. Gan at bein inneholder mye fosfor. Det samme ble bekreftet to år senere av den kjente svenske kjemikeren K. Scheele, som foreslo en metode for å få fosfor fra asken som dannes under brenning av bein.

Noen år senere ble J.L. Proust og M. Klaproth, som undersøkte forskjellige naturlige forbindelser, beviste at fosfor er vidt distribuert i jordskorpen, hovedsakelig i form av kalsiumfosfat.

Stor suksess i studiet av egenskapene til fosfor ble oppnådd på begynnelsen av 70-tallet av 1700-tallet. den store franske kjemikeren Antoine Laurent Lavoisier. Ved å brenne fosfor med andre stoffer i et lukket luftvolum, beviste Lavoisier at fosfor er et uavhengig element, og luft har en kompleks sammensetning og består av minst to komponenter - oksygen og nitrogen. "På denne måten satte han for første gang på føttene all kjemi, som i sin flogistiske form sto på hodet." Så F. Engels skrev om Lavoisiers verk i forordet til det andre bindet av Kapitalen.

I 1799 beviste Dondonald at fosforforbindelser er nødvendige for normal utvikling av planter.

I 1839 var en annen engelskmann, Lause, den første som fikk tak i superfosfat, en fosforgjødsel som lett absorberes av planter.

I 1847 fikk den tyske kjemikeren Schretter, ved å varme opp hvitt fosfor uten tilgang til luft, en ny variant (allotrop modifikasjon) av grunnstoff nr. 15 – rødt fosfor, og allerede på 1900-tallet, i 1934, fikk den amerikanske fysikeren P. Bridgman. , studerer effekten av høyt trykk på forskjellige stoffer, isolert svart fosfor som ligner på grafitt. Dette er milepælene i historien til element #15. La oss nå se på hva som fulgte hver av disse oppdagelsene.

"I 1715 etablerte Gensing tilstedeværelsen av fosfor i hjernevevet ... I 1769 beviste Hahn at bein inneholder mye fosfor."

Fosfor er en analog av nitrogen. Selv om de fysiske og kjemiske egenskapene til disse grunnstoffene er svært forskjellige, har de også det spesielt til felles at begge disse grunnstoffene er helt nødvendige for dyr og planter. Akademiker A.E. Fersman kalte fosfor "elementet av liv og tanke", og denne definisjonen kan vanskelig klassifiseres som litterær overdrivelse. Fosfor finnes bokstavelig talt i alle organer til grønne planter: i stilker, røtter, blader, men mest av alt i frukt og frø. Planter samler opp fosfor og leverer det til dyr.

Hos dyr er fosfor konsentrert hovedsakelig i skjelettet, muskler og nervevev.

Av humane matvarer er eggeplommen i kyllingegg spesielt rik på fosfor.

Menneskekroppen inneholder i gjennomsnitt ca 1,5 kg grunnstoff nr. 15. Av denne mengden er 1,4 kg i beinene, ca 130 g i musklene og 12 g i nerver og hjerne. Nesten alle de viktigste fysiologiske prosessene som forekommer i kroppen vår er assosiert med transformasjonen av organofosforstoffer. Fosfor er tilstede i bein hovedsakelig i form av kalsiumfosfat. Tannemalje er også en fosforforbindelse, som i sammensetning og krystallstruktur tilsvarer det viktigste fosformineralet apatitt Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl).

Det fjernes imidlertid mye mer fosfor fra jorda per tidsenhet enn det kommer inn i jorda. Verdens høsting frakter nå bort mer enn 3 millioner tonn fosfor fra åkrene hvert år.

Naturligvis, for å oppnå bærekraftige avlinger, må dette fosforet tilbakeføres til jorda, og derfor er det ikke noe overraskende i det faktum at verdensproduksjonen av fosforittmalm nå er mer enn 100 millioner tonn per år.

"... Proust og Klaproth beviste at fosfor er vidt distribuert i jordskorpen, hovedsakelig i form av kalsiumfosfat."

I jordskorpen forekommer fosfor utelukkende i form av forbindelser. Dette er hovedsakelig tungtløselige salter av ortofosforsyre; den vanligste kationen er kalsiumnon.

Fosfor utgjør 0,08 % av vekten av jordskorpen. Når det gjelder prevalens, rangerer den på 13. plass blant alle elementer. Fosfor finnes i minst 190 mineraler, hvorav de viktigste er: fluorapatitt - Ca 5 (PO 4) 3 F, hydroksylapatitt Ca 5 (PO 4) 3 OH, fosforitt Ca 3 (PO 4) 2 med urenheter.

Mindre vanlig er vivianitt Fe 3 (РO 4) 2 8Н 2 O, monazitt (Се, La) PO 4 , amblygonitt LaAl (PO 4) F, triphylite Li (Fe, Mn) PO 4 og enda sjeldnere xenotime YPO 4 og torbernitt Сu (UO 2) 2 [PO 4] 2 12H 2 O.

Fosformineraler er delt inn i primær og sekundær. Av de primære er apatitter spesielt vanlige, ofte funnet blant bergarter av magmatisk opprinnelse. Disse mineralene ble dannet på tidspunktet for dannelsen av jordskorpen.

I motsetning til apatitter forekommer fosforitter blant bergarter av sedimentær opprinnelse, dannet som et resultat av levende veseners død. Dette er sekundære mineraler.

I form av fosfider av jern, kobolt, nikkel, finnes fosfor i meteoritter. Dette vanlige elementet finnes selvfølgelig også i sjøvann (6 10 -6%).

"Lavoisier beviste at fosfor er et uavhengig kjemisk grunnstoff ..."

For at fosfor skal vise en valens på 5+, er en viss handling på atomet nødvendig, noe som vil gjøre to parrede elektroner i den siste bane til uparrede.

Den kanskje mest kjente modifikasjonen av element nr. 15 er myk, som voks, hvit eller gul fosfor. Det var Brand som oppdaget det, og takket være dets egenskaper fikk elementet navnet sitt: på gresk betyr "fosfor" lysende, lysende. Det hvite fosformolekylet består av fire atomer arrangert i form av et tetraeder. Tetthet 1,83, smeltepunkt 44,1°C. Hvitt fosfor er giftig og oksideres lett. Løselig i karbondisulfid, flytende ammoniakk og SO 2, benzen, eter. Nesten uløselig i vann.

Når det varmes opp i fravær av luft over 250°C, blir hvitt fosfor rødt. Dette er allerede en polymer, men ikke en veldig ordnet struktur. Reaktiviteten til rødt fosfor er mye mindre enn hvitt. Det lyser ikke i mørket, oppløses ikke i karbondisulfid, er ikke giftig (Inneholder alltid små mengder hvitt fosfor, som et resultat av at det kan være giftig.). Dens tetthet er mye større, strukturen er finkornet.

Mindre kjent er andre, enda mer høymolekylære modifikasjoner av fosfor - fiolett, brun og svart, som skiller seg fra hverandre i molekylvekt og graden av rekkefølge av makromolekyler. Svart fosfor, først oppnådd av P. Bridgman under forhold med høyt trykk (200 tusen atm. ved en temperatur på 200 ° C), minner mer om grafitt enn hvitt eller rødt fosfor. Disse modifikasjonene er laboratorieeksotiske og, i motsetning til hvitt og rødt fosfor, har de ennå ikke funnet praktisk anvendelse.

Forresten, om anvendelsene av elementært fosfor; hovedforbrukerne er produksjon av fyrstikker, metallurgi og kjemisk industri. I den siste tiden ble en del av det resulterende elementære fosforet brukt på militære virksomheter; det ble brukt til å tilberede røyk og brennende komposisjoner.

Metallurger streber vanligvis etter å kvitte seg med fosforurenheter i metallet - det forverrer de mekaniske egenskapene, men noen ganger introduseres fosfor bevisst i legeringer. Dette gjøres når det er nødvendig at metallet, når det er størknet, utvider seg litt og nøyaktig oppfatter konturene av formen. Fosfor er også mye brukt i kjemi. En del av det går til fremstilling av fosforklorider, som er nødvendige i syntesen av visse organiske preparater; trinnet for produksjon av elementært fosfor er også i noen teknologiske ordninger for produksjon av konsentrert fosforgjødsel.

Nå om forbindelsene.

Fosforsyreanhydrid P 2 O 5 er et utmerket tørkemiddel, som grådig absorberer vann fra luften og andre stoffer. Innholdet av P 2 O 5 er hovedkriteriet for verdien av all fosfatgjødsel.

Fosforsyrer, primært ortofosforsyre H 3 PO 4 , brukes i den ordinære kjemiske industrien. Salter av fosforsyrer er først og fremst fosfatgjødsel (det er en spesiell diskusjon om dem) og alkalimetallfosfater som er nødvendige for produksjon av vaskemidler.

Fosforhalogenider (hovedsakelig PCl 3 og PCl 5 klorider) brukes i den organiske synteseindustrien.

Av forbindelser av fosfor med hydrogen er fosfin PH 3 den mest kjente - en svært giftig fargeløs gass med hvitløkslukt.

Blant fosforforbindelser hører et spesielt sted til organofosforforbindelser. De fleste av dem er biologisk aktive. Derfor brukes noen organofosforforbindelser som medisiner, andre - som skadedyrkontrollmidler.

En uavhengig klasse av stoffer var fosfonitrilklorider - forbindelser av fosfor med nitrogen og klor. Fosfonitrilkloridmonomer er i stand til å polymerisere. Med en økning i molekylvekt endres egenskapene til stoffer i denne klassen, spesielt reduseres deres løselighet i organiske væsker merkbart. Når molekylvekten til polymeren når flere tusen, oppnås et gummilignende stoff - den eneste gummien så langt, som ikke inneholder karbon i det hele tatt. Ytterligere vekst i molekylvekt fører til dannelse av faste plastlignende stoffer. "Karbonfri gummi" har betydelig varmebestandighet: den begynner å bryte ned først ved 350 °C.

"I 1839 fikk engelskmannen Lause første gang superfosfat - en fosforgjødsel som lett absorberes av planter."

For at planter skal absorbere fosfor, må det være i sammensetningen av en løselig forbindelse. For å oppnå disse forbindelsene blandes kalsiumfosfat og svovelsyre i slike proporsjoner at det er to gram molekyler syre per gram molekyl fosfat. Som et resultat av interaksjonen dannes sulfat og løselig kalsiumdihydrogenfosfat: Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 → 2CaSO 4 + Ca (H 2 PO 4) 2. Blandingen av disse to saltene er kjent som superfosfat. I denne blandingen er kalsiumsulfat fra agrokjemiens synspunkt ballast, men det er vanligvis ikke separert, siden denne operasjonen er kostbar og øker kostnadene for gjødsel betydelig. Enkelt superfosfat inneholder kun 14 ... 20 % P 2 O 5.

En mer konsentrert fosfatgjødsel er dobbelt superfosfat. Det oppnås ved å reagere kalsiumfosfat med fosforsyre:

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

Dobbelt superfosfat inneholder 40...50% Р 2 O 5 . Faktisk ville det være mer riktig å kalle det trippel: det er tre ganger rikere på fosfor enn enkelt superfosfat.

Noen ganger brukes CaHPO 4 2H 2 O-utfelling som en fosforgjødsel, som oppnås ved å reagere fosforsyre med hydroksid eller kalsiumkarbonat:

Ca (OH) 2 + H 3 PO 4 → CaHPO 4 2H 2 O.

2CaCO 3 + 2H 3 RO 4 → 2CaHPO 4 2H 2 O + 2CO 2.

Denne gjødselen inneholder 30...35 % P 2 O 5 .

Med de utforskede reservene av fosforråvarer i vårt land, så vel som i hele verden, er situasjonen ikke helt gunstig. Akademiker S.I. Volfkovich fra talerstolen til IX Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry uttalte:

"Hvis råstoffbasen til nitrogenindustrien - luften, hav, vann og naturgass - ikke begrenser omfanget av nybygg, og forekomstene av kaliumsalter som er undersøkt til dags dato sikrer utviklingen av produksjonen av kaliumgjødsel i mer enn et årtusen , så vil reservene av innenlandske fosforråvarer som er studert til dags dato, med de planlagte store volumene av gjødselproduksjon bare vare noen få tiår.»

Dette betyr slett ikke at hungersnød truer menneskeheten og avlingene vil avta år for år. Det er reserver. Mye ekstra fosfor kan oppnås fra den komplekse prosesseringen av mineralske råvarer, marine bunnsedimenter og mer detaljert geologisk leting. Følgelig har vi ingen spesielle grunner for pessimisme, spesielt siden USSR rangerer først i verden når det gjelder registrerte reserver av fosfatmalm. Vi har de største forekomstene av apatitt på Kolahalvøya og fosforitter i Sør-Kasakhstan og en rekke andre steder.

Men det er nødvendig nå å lete etter nye forekomster, å utvikle metoder for å få fosfatgjødsel fra dårligere malmer. Dette er nødvendig for fremtiden, fordi fosfor – «et element av liv og tanke» – alltid vil være nødvendig for menneskeheten.

Isotoper av fosfor

Naturlig fosfor, i motsetning til det overveldende flertallet av grunnstoffene, består av kun én isotop 31 P. Flere kortlivede radioaktive isotoper av grunnstoff nr. 15 har blitt syntetisert i kjernefysiske reaksjoner. En av dem, fosfor-30, var generelt den første isotopen som ble oppnådd kunstig. Dette ble oppnådd i 1934 av Frederic og Irene Joliot-Curie ved å bestråle aluminium med alfapartikler. Fosfor-30 har en halveringstid på 2,55 minutter og henfaller til å avgi positroner ("positive elektroner"). Seks radioaktive isotoper av fosfor er nå kjent. Den lengstlevende av dem, 33 P, har en halveringstid på 25 dager. Isotoper av fosfor brukes hovedsakelig i biologisk forskning.

Start av superfosfatindustrien

Verdens første industrielle produksjon av superfosfat ble organisert i 1842 i England. I Russland dukket lignende virksomheter opp i 1868 og 1871. Før revolusjonen ble det bare bygget seks superfosfatanlegg i vårt land, deres totale produktivitet oversteg ikke 50 tusen tonn per år. I løpet av årene med første verdenskrig, utenlandsk intervensjon og borgerkrig gikk fire av seks anlegg ut av drift, og i 1918 ble det produsert bare 2,8 tusen tonn superfosfat i vårt land. Og bare 20 år senere, i 1938, i produksjonen av fosfatgjødsel, tok Sovjetunionen førsteplassen i Europa og andreplassen i verden. Nå er andelen av landet vårt i verdensproduksjonen av fosfatstein og fosfatgjødsel omtrent en fjerdedel.

Vitner D.N. Pryanishnikov

«... Uansett hvor riktig gjødsel lagres og tilføres, kan den ikke tilbakeføre til jorden det den ikke inneholder selv, d.v.s. en stor andel av fosfor fremmedgjort fra økonomien i solgt korn, dyrebein, melk, etc.; dermed mister jorda gradvis, men jevnt, sin fosfor (eller i det minste sin assimilerbare del), og utover en viss grense, faller fosfor inn i posisjonen til den "minimumsfaktoren" som mangler mest for en god høsting, som ganske riktig ble bemerket Liebig." (Fra artikkelen "Om fosfatenes betydning for vårt jordbruk og om utvidelse av muligheten for direkte bruk av fosforitter", 1924).

Apati i Arktis

I 1926 A.E. Fersman og hans samarbeidspartnere oppdaget enorme reserver av apatitt på Kolahalvøya. Mange år senere ble akademiker A.E. Fersman skrev om denne forekomsten: "... dekreterer glitrende apatitt med grå nefelin danner en solid vegg på 100 m. Dette fantastiske beltet til Khibiny-tundraen strekker seg 25 km, bøyes rundt dem i en ring. Studier har vist at apatittmalm går dypt til og med under havoverflaten, og omtrent to milliarder tonn av disse mest verdifulle mineralene har blitt samlet opp her i Khibiny, uten sidestykke noe sted i verden.» ("Underholdende mineralogi", 1937.) På grunnlag av denne forekomsten ble gruve- og kjemiske anlegget "Apatit" bygget. CM. Kirov. Kort tid før krigen ble det oppdaget en annen svært stor forekomst av fosforråvarer – Kara-Tau-fosforitter i Kasakhstan. Det er også fosforitter i andre regioner i landet vårt, spesielt i Moskva-regionen. Men det beste råmaterialet for produksjon av fosfatgjødsel er fortsatt levert av apatitten "beltet til Khibiny-tundraen".

Hvordan ser apatitt ut?

La oss igjen gå til Underholdende mineralogi. "Apatitt er kalsiumfosfat, men utseendet er så variert og merkelig at det ikke var for ingenting at de gamle mineralogene kalte det apatitt, som betyr "bedrager" på gresk: enten er disse gjennomsiktige krystaller, til minste detalj som ligner beryl eller til og med kvarts, eller disse er tette masser , som ikke kan skilles fra enkel kalkstein, da er disse radielt strålende kuler, så er bergarten granulær og skinnende, som grovkornet marmor.

Hvem er den første?

Den franske historikeren F. Gefer hevder at den allment aksepterte oppfatningen om at fosfor først ble oppnådd av alkymisten G. Brand i 1669 er feil. Ifølge ham ble fosfor oppnådd allerede på 1100-tallet. Arabiske alkymister, og deres teknologi for å skaffe fosfor var den samme som Brand: å fordampe urin og varme opp den tørre resten med kull og sand. I så fall har menneskeheten vært kjent med element #15 i nesten 800 år.

Rød og lilla

De mest kjente modifikasjonene av fosfor er hvite og røde, som begge brukes i industrien. Andre varianter av grunnstoff nr. 15 – lilla, brunt, svart fosfor – finnes kun i laboratorier. Men lilla fosfor ble kjent for folk mye tidligere enn rødt. Den russiske vitenskapsmannen A.A. Musin-Pushkin mottok det først tilbake i 1797. I noen bøker kan du finne utsagnet om at rødt og lilla fosfor er ett og det samme. Men disse variantene er ikke bare forskjellige i farge. Fiolette fosforkrystaller er større. Rødt fosfor oppnås ved å varme opp hvitt i et lukket volum allerede ved 250 °C, og fiolett - bare ved 500 °C.

"Den lysende munken"

Fra memoarene til akademiker S.I. Volfkovich: "Fosfor ble oppnådd i en elektrisk ovn installert ved Moskva-universitetet på Mokhovaya-gaten. Siden disse eksperimentene da ble utført i vårt land for første gang, tok jeg ikke de forholdsreglene som er nødvendige når jeg arbeider med gassformig fosfor - et giftig, selvantennende og lysende blåaktig element. I løpet av mange timers arbeid ved den elektriske ovnen, gjennomvåte en del av det frigjorte gassformige fosforet klærne og til og med skoene mine så mye at når jeg gikk fra universitetet om natten langs de mørke, da ubelyste gatene i Moskva, ga klærne mine en blåaktig glød, og fra under skoene mine (når jeg gni dem på fortauet) ble det avfyrt gnister.

Hver gang samlet det seg en folkemengde bak meg, blant dem, til tross for mine forklaringer, var det ganske mange mennesker som så i meg en "nyoppstått" representant for den andre verden. Snart, blant innbyggerne i Mokhovaya-distriktet og i hele Moskva, begynte fantastiske historier om den "lysende munken" å gå fra munn til munn ...

Mirakler uten mirakler

Kirken har gjentatte ganger brukt hvitt fosfor for å lure de troende. Det er minst to typer "mirakler" som dette stoffet er involvert i. Det første mirakelet: et lys som lyser av seg selv. Dette gjøres som følger: en løsning av fosfor i karbondisulfid påføres veken, løsningsmidlet fordamper ganske raskt, og fosforkornene som er igjen på veken oksideres av atmosfærisk oksygen og antennes spontant. Det andre miraklet: "guddommelige" inskripsjoner som blinker på veggene. Samme løsning, samme reaksjoner. Hvis løsningen er tilstrekkelig mettet, lyser først inskripsjonene, og blinker deretter og forsvinner.

Organofosfor og liv

Mange bind er skrevet om rollen til organofosforforbindelser i de viktigste biokjemiske reaksjonene i kroppen. I enhver lærebok i biokjemi er disse stoffene ikke bare nevnt mange ganger, men også beskrevet i detalj. Uten organofosforforbindelser kunne ikke prosessen med karbohydratmetabolisme i hjernevevet fortsette. Det fosforholdige enzymet fosforylase bidrar ikke bare til nedbrytningen, men også til syntesen av polysakkarider i hjernen. Difosfopyridin nukleotid og uorganisk fosfat spiller en viktig rolle i prosessen med karbohydratoksidasjon i hjernevevet. En annen viktig prosess - muskelsammentrekning støttes av energien som frigjøres under reaksjoner som involverer adenosinfosfater. Når muskelen trekker seg sammen, brytes adenosintrifosfat (ATP) molekylet ned til adenosindifosfat og uorganisk fosforsyre. I dette tilfellet frigjøres mye energi (8 ... 11 kcal / mol). Den viktige rollen til disse stoffene er også bevist av det faktum at et konstant nivå av ATP alltid opprettholdes i muskelvev.

12.10.2015

Historien om oppdagelsen av fosfor er ganske fascinerende og interessant. I følge hovedversjonen ble dette stoffet oppnådd som et resultat av søket etter "de vises stein". Med hans hjelp ønsket en konkursrammet kjøpmann, Henning Brand, å ordne opp i sine økonomiske vanskeligheter. Han mente at hovedstoffet kan finnes nettopp i menneskets fysiologiske produkter. Så i eksperimentene hans, som startet i 1669, kom menneskelig urin inn i den.

Etter å ha samlet flere tonn av dette produktet i soldatenes brakker, fordampet han det i lang tid, som et resultat av at en væske som ligner på sirup ble oppnådd. Fortynnet det igjen med vann, avslørte han den såkalte "urinoljen". Deretter begynte neste destillasjon å felle ut. I løpet av forsøket fant han ut at hvis det utsettes for langvarig kalsinering, blir bunnfallet til hvitt lysende støv.

Kjøpmannen bestemte at han hadde oppdaget elementær ild, som kunne bli til gull i fremtiden, så han bestemte seg for å holde oppdagelsen strengest fortrolig. Han viste pulveret til folk utelukkende for penger, og solgte det i minimale mengder til en pris ofte høyere enn gull. Brand ga navnet til det opprinnelig oppnådde stoffet kald Brann eller bålet mitt, heretter navnet fosfor avledet fra de greske ordene lys Og jeg bærer.

Naturligvis prøvde mange å gjenta opplevelsen hans. Alkymisten Kunkel overtalte sin venn Kraft til å kjøpe hemmeligheten fra kjøpmannen. Han lyktes, bare han viste seg å være mye mer utspekulert, og la oppskriften på å lage fosfor hos ham. I fremtiden reiste han også rundt i byene, og viste eksperimenter med pulver utelukkende for penger, og tjente en ganske stor formue på dette.

I England ble det samtidig, helt uavhengig av alle, oppdaget fosfor av alkymisten Boyle. Denne oppfinnelsen ble angivelig foranlediget av Kraft selv, som kom til London i 1677 med demonstrasjonsforestillinger. Han var henrykt over å bli mottatt, og etter å ha forlatt ga han Boyle ledetråd ved å si at det opprinnelige stoffet han hentet fosforet fra var det menneskekroppen besitter. Etter å ha undersøkt blod, deretter bein og så videre, førte Boyles eksperimenter til suksess, fikk han et lysende element.

Etter hans død fortsatte hans beundrer Gankwitz å motta fosfor. Han forbedret metoden noe og prøvde til og med å lage et skinn av fyrstikker. Hans stormfulle aktivitet gjorde det mulig å inngå de mest lønnsomme avtalene med kjente vitenskapelige institusjoner over hele Europa. Takket være ham ble det også åpnet et farmasøytisk selskap i London. Til tross for hans farlige fosforforsøk, levde Gankwitz til å være 80 år gammel, og overlevde barna og mange av hans arbeidere.

På 1700-tallet begynte mange å være engasjert i produksjonen av dette elementet. Forskeren Marggraf forenklet metoden ved å tilsette blyklorid i urinen, Scheele var den første som fikk fosfor fra bein og horn til dyr. Fra den tiden falt prisen på fosfor mer og mer hvert år, ettersom konkurransen stadig økte, og deretter begynte slektningene til oppfinnerne å selge oppskriften helt.

Selv om ovennevnte regnes som hovedversjonen av funnet, er det en antagelse om at fosfor ble utvunnet allerede på 1100-tallet. Angivelig mottok en viss vitenskapsmann Behil, etter å ha destillert urin med leire, et bestemt stoff. Kanskje var det allerede da fosfor. Det er også referanser fra 1600-tallet til Bolognese-steinen som ble funnet i nærheten av Bologna, som under avfyringen fikk evnen til å gløde.

Fosfor ble oppdaget i 1669 av alkymisten Brandt, da han på jakt etter «de vises stein» kraftig varmet opp den tørre resten av urin med kull uten lufttilgang. Det isolerte stoffet glødet i luft og antente deretter. For denne eiendommen ga Brandt ham navnet "fosfor", d.v.s. lysbærer ("lysbærer").

Etter funnet i ytterligere hundre år var fosfor et sjeldent og dyrt stoff, pga. innholdet i urinen er ubetydelig, og det er vanskelig å få det. Og først etter 1771, da den svenske kjemikeren Scheele utviklet en metode for å få fosfor fra bein, ble det mulig å få tak i det i betydelige mengder.

Funksjoner av fosfor

Det andre typiske elementet, det typiske elementet i den femte gruppen, er et ikke-metall. Den høyeste oksidasjonstilstanden som fosfor kan utvise er +5. Forbindelser som inneholder fosfor i en oksidasjonstilstand mindre enn +5 fungerer som reduksjonsmidler. Samtidig er fosfor +5-forbindelser i løsninger ikke oksidasjonsmidler. Oksygenforbindelsene til fosfor er mer stabile enn de av nitrogen. Hydrogenforbindelser er mindre stabile.

Naturlige forbindelser og oppnå fosfor

Når det gjelder utbredelse i jordskorpen, er fosfor foran nitrogen, svovel og klor. I motsetning til nitrogen, forekommer fosfor i naturen bare i form av forbindelser. De viktigste mineralene av fosfor er apatitt Ca5X (PO4) 3 (X er fluor, sjeldnere klor og en hydroksidgruppe) og fosforitt, som er grunnlaget for Ca3 (PO4) 2. I tillegg er fosfor en del av noen proteinstoffer og finnes i planter og organismer hos dyr og mennesker.

Fra naturlige fosforholdige råvarer oppnås fritt fosfor ved høytemperaturreduksjon (1500 grader C) med koks i nærvær av sand. Sistnevnte binder kalsiumoksid til slagg - kalsiumsilikat. I tilfelle av reduksjon av fosforitt, kan den totale reaksjonen representeres av ligningen:

Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = CaSiO3 + 5CO + P2

Det resulterende karbonmonoksidet og dampformige fosfor kommer inn i kjøleskapet med vann, hvor kondens oppstår for å danne fast hvitt fosfor.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Under 1000 grader C, inneholder fosfordamp fireatomiske P4-molekyler som har form av et tetraeder. Ved høyere temperaturer oppstår termisk dissosiasjon og innholdet av diatomiske P2-molekyler i blandingen øker. Nedbrytningen av sistnevnte til fosforatomer skjer over 2500 grader C.

Den hvite modifikasjonen av fosfor som følge av dampkondensasjon har et molekylært krystallgitter, i knutepunktene som P4-molekyler er forskjøvet. På grunn av svakheten til intermolekylære krefter er hvitt fosfor flyktig, smeltbart, kuttet med en kniv og oppløst i ikke-polare løsningsmidler, som karbondisulfid. Hvitt fosfor er et svært reaktivt stoff. Den reagerer kraftig med oksygen, halogener, svovel og metaller. Oksidasjon av fosfor i luft er ledsaget av oppvarming og glød. Derfor lagres hvitt fosfor under vann, som det ikke reagerer med. Hvitt fosfor er svært giftig.

Under langtidslagring, så vel som ved oppvarming, blir hvitt fosfor til en rød modifikasjon. Rødt fosfor er et polymert stoff, uløselig i karbondisulfid, mindre giftig enn hvitt fosfor. Rødt fosfor oksideres vanskeligere enn hvitt, lyser ikke i mørket og antennes kun ved 250 grader C.

Den mest stabile modifikasjonen av fosfor er svart fosfor. Det oppnås ved allotropisk transformasjon av hvitt fosfor ved en temperatur på 220 grader C og et trykk på 1200 MPa. Utseendemessig ligner den grafitt. Krystallstrukturen til svart fosfor er lagdelt, bestående av korrugerte lag. Som i rødt fosfor er hvert fosforatom her bundet av kovalente bindinger med tre naboer. Avstanden mellom fosforatomer er 0,387 nm. Hvitt og rødt fosfor er dielektrikum, mens svart fosfor er en halvleder med et båndgap på 0,33 eV. Kjemisk sett er svart fosfor det minst reaktive; det antennes bare når det varmes opp over 400 grader C.

Fosfor har en oksiderende funksjon når det interagerer med metaller: 3Ca + 2P = Ca3P2

Som et reduksjonsmiddel virker fosfor i reaksjoner med aktive ikke-metaller - halogener, oksygen, svovel, så vel som med sterke oksidasjonsmidler:

2P + 3S = P2S3 2P + 5S = P2S5

Det samhandler på samme måte med oksygen og klor.

P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O

I alkaliske løsninger, når de oppvarmes, er hvitt fosfor uforholdsmessig:

8Р + 3Ва(ОН)2 + 6Н2О = 2РН3 + 3Ва(Н2Р2)2

Kjemisk fosforoksid (+3) er sur i naturen:

P2O3 + 3H2O = 2H3RO3

Fosforsyre - fargeløse, smeltbare, vannløselige krystaller. I henhold til dens kjemiske struktur er det et forvrengt tetraeder, i midten av hvilket det er et fosforatom med sp3 hybridorbitaler, og toppunktene er okkupert av to hydroxogrupper og hydrogen- og oksygenatomer. Et hydrogenatom direkte koblet til fosfor er ikke i stand til å substituere, og derfor er fosforsyre på det meste dibasisk og er ofte representert med formelen H2[HPO3]. Fosforsyre er en middels sterk syre. Dens salter - fosfitter oppnås ved interaksjon av P2O3 med alkalier:

P2O3 + 4NaOH = 2Na2HPO3 + H2O

Fosfitter av alkalimetaller og kalsium er lett løselige i vann.

Ved oppvarming blir fosforsyre uforholdsmessig:

4H3PO3 = PH3 + 3H3RO4

Fosforsyre oksideres av mange oksidasjonsmidler, inkludert halogener, for eksempel:

H3PO3 + Cl2 + H2O = H3RO4 + 2HCl

Fosforsyre oppnås vanligvis ved hydrolyse av fosfortrihalogenider:

RG3 + 3H2O = H3RO3 + 3NG

Når monosubstituerte fosfitter oppvarmes, oppnås salter av pyrofosforsyre (difosforsyre) - pyrofosfitter:

2NaH2P03 = Na2H2P2O5 + H2O

Pyrofosfitter hydrolyseres når de kokes med vann:

Na2H2P2O5 + 3H2O = 2NaOH + 2H3PO3

Pyrofosforsyre H4P2O5 (pentaoksodifosforsyre) er i seg selv, som fosfor, bare dibasisk og relativt ustabil.

En annen fosforsyre (+3) er kjent - en dårlig studert polymer metafosforsyre (HPO2) n.

P2O5-oksid, difosforpentoksid, er mest karakteristisk for fosfor. Det er et hvitt fast stoff som lett kan oppnås i glassaktig tilstand. I damptilstand har molekylene av fosforoksid (+5) sammensetningen P4O10. Solid P2O5 har flere modifikasjoner. En av formene for fosforoksid (+5) har en molekylstruktur med P4O10-molekyler på gitterstedene. Utseendemessig ligner denne modifikasjonen is. Den har lav tetthet, går lett over i damp, er svært løselig i vann og reaktiv. P2O5 er det sterkeste dehydreringsmidlet. Når det gjelder intensiteten av tørkeeffekten, er den mye bedre enn slike fuktighetsabsorberende midler som CaCl2, NaOH, H2SO4, etc. Når P2O5 er hydrert, dannes det først metafosforsyre:

P2O5 + H2O = 2HPO3

ytterligere hydrering som suksessivt fører til pyrofosforsyre og ortofosforsyre:

2HPO3 + H2O = H4P2O7 og H4P2O7 + H2O = 2H3PO4