O fosfore (zaujímavosti). Ako bol objavený fosfor

Fosfor ako dusík

Organickí chemici získali obrovské množstvo zlúčenín, ktoré zahŕňajú vodík a prvky druhého obdobia Periodická tabuľka- uhlík, dusík, kyslík. Nezaostávajú za nimi ani špecialisti v oblasti chémie organoprvkových zlúčenín, ktorí spravidla do zloženia klasickej organickej zlúčeniny zavádzajú substituenty obsahujúce prvky starších období, ako je kremík či fosfor. Substituenty organoprvkov nepochybne poskytujú zlúčeniny veľký rozsah prakticky užitočné vlastnosti Dnes je však známych málo príkladov heteroatómov pôsobiacich ako ťažšie analógy klasických C, N, O v heterocyklických aromatických systémoch. Výskumníci z ETH Zurich pridali do tohto zoznamu syntetizovanie fosforu obsahujúceho analógu kyseliny kyanurovej (Angewandte Chemie Int. Ed., 2017, 56, 5, 1356-1360, doi: 10.1002/anie.201610156).

Šesťčlenný heterocyklus, kyselina kyanurová - C 3 N 3 (OH) 3 a jej deriváty sa často používajú ako sieťovacie činidlá pre polyméry, ako aj na výrobu herbicídov, farbív a iných užitočných chemikálií. Výskumníci zo skupiny Hansjörga Grützmachera sú presvedčení, že fosfor obsahujúci analóg kyseliny kyanurovej C 3 P 3 (OH) 3 (aka trifosfabenzén alebo 2,4,6-tri(hydroxy)-1,3,5-trifosfinín) môže nájsť uplatnenie. v rovnakých oblastiach, ktoré sa stávajú základom pre syntézu polymérov obsahujúcich fosfor a možno aj ligandom pre komplexy prechodných kovov.

Kyselina kyanurová je jednou z prvých organických zlúčenín syntetizovaných v laboratóriu. V roku 1829 ho získal trimerizáciou kyseliny izokyanovej HNCO Friedrich Wöhler. Stalo sa tak len rok po tom, čo ten istý Wöhler syntetizoval močovinu z anorganických látok. Dnes je priemyselná metóda výroby kyseliny kyanurovej založená na pyrolýze močoviny a je taká jednoduchá a jej úloha je taká veľká, že chemici sa už dlho zaujímajú o jej ťažší analóg, v ktorom by boli nahradené všetky atómy dusíka. atómami fosforu. Pred Grützmacherom a jeho spoluautormi sa to však nikomu nepodarilo.

Výskumníci zo Švajčiarska (možno ako mnohí pred nimi) spočiatku verili, že fosfor obsahujúci analóg kyseliny kyanurovej možno získať trimerizáciou materskej zlúčeniny HPCO, ale všetky pokusy skončili neúspešne. Potom zmenili taktiku a pomocou pokusov a omylov zistili, že interakcia sodnej soli Na(OCP) a zlúčeniny organického bóru vedie k bórom substituovanému fosfaalkínu, ktorého trimerizáciou vzniká mnohogramové množstvo zlúčeniny s C3P. 3 krúžok. Ďalšie spracovanie medziproduktu obsahujúceho bór s terc-butanolom umožnilo získať cieľovú zlúčeninu C3P3(OH)3.

Jose Goicoechea z Oxfordskej univerzity, v ktorej skupine v roku 2013 prvýkrát získali fosforový analóg močoviny, H2PC(O)NH2 („Journal of the American Chemical Society“, 2013, 135, 51, 19131- 19134, doi: 10.1021/ ja4115693), vyhlasuje, že jeho kolegovia z Zürichu urobili prelom a určite budú mať veľa nasledovníkov.

Grützmacher a jeho kolegovia zatiaľ neplánujú komercializáciu analógu kyseliny kyanurovej s obsahom fosforu. Výskumníci chcú predovšetkým študovať možnosť využitia aromatického C 3 P 3 (OH) 3 a jeho derivátov obsahujúcich bór a kremík ako π-akceptorových ligandov a pokúsiť sa získať komplexy prechodných kovov.

FOSFOR PE

"Bez fosforu niet myslenia"

Obsiahnuté v ľudskom mozgovom tkanive a kostiach.

Superfosfát je súčasťou minerálneho hnojiva.

Pri výrobe zápaliek sa používa červený fosfor.

História objavu fosforu.

Staroveké knihy nám zachovali jednotlivé epizódy zo života vojaka na dôchodku a hamburského obchodníka. Jeho meno bolo Značka Hennig (okolo 1630-?). Jeho obchodné záležitosti nešli dobre a práve z tohto dôvodu sa snažil dostať z chudoby. Strašne ho deprimovala. A Brand sa rozhodol skúsiť šťastie v alchýmii. Navyše v 17. stor. na rozdiel od nášho 20. storočia. Bolo považované za celkom možné nájsť „kameň mudrcov“, ktorý dokáže premeniť základné kovy na zlato.

Značka Hennig

Značka už vykonala mnoho experimentov s rôzne látky, no nič užitočné sa mu nepodarilo. Jedného dňa sa rozhodol uskutočniť chemický experiment s močom. Odparil ju takmer do sucha a zvyšnú svetložltú zrazeninu zmiešal s uhlím a pieskom, pričom ju zohrieval v retorte bez prístupu vzduchu. Výsledkom bolo, že Brand dostal novú látku, ktorá mala úžasnú vlastnosť žiariť v tme.

Tak bol v roku 1669 objavený fosfor, ktorý hrá mimoriadne dôležitú úlohu v živej prírode: v rastlinnom svete, v tele zvierat a ľudí.

Šťastný vedec neváhal využiť nezvyčajnú vlastnosť novej látky a začal ušľachtilým ľuďom za pomerne vysokú odmenu predvádzať svietiaci fosfor. Všetko, čo prišlo do kontaktu s fosforom, získalo schopnosť žiariť. Stačilo pomazať prsty, vlasy či predmety fosforom a tie sa mihali tajomným modrobielym svetlom. Nábožensky a mysticky zmýšľajúci bohatí ľudia tej doby boli ohromení Brandovými rôznymi manipuláciami s touto „božskou“ substanciou. Šikovne využil obrovský záujem vedcov a širokej verejnosti o fosfor a začal ho predávať za cenu, ktorá dokonca prevyšovala cenu zlata. X. Brand vyrábal fosfor vo veľkých množstvách a spôsob jeho získavania držal v najprísnejšej tajnosti. Nikto z ostatných alchymistov nemohol preniknúť do jeho laboratória, a preto mnohí z nich začali horúčkovito vykonávať rôzne experimenty, snažiac sa odhaliť tajomstvo výroby fosforu.

"Will-o'-the-wisps"

Počas rozkladu zlúčenín bohatých na fosfor organického pôvoduČasto sa tvoria plynné a kvapalné látky. Niekedy môžete pozorovať uvoľňovanie plynu s vôňou zhnitých rýb - fosforovodík alebo fosfín, PH3. Súčasne s fosfínom vzniká ďalší produkt - difosfín, P2H4, ktorý je kvapalinou. Pary difosfínu sa samovznietia a zapália plynný fosfín. To vysvetľuje výskyt takzvaných „will-o’-the-wisps“ na miestach, ako sú cintoríny a močiare. „Will-o’-the-wisps“ a iné prípady žiary fosforu a jeho zlúčenín vyvolali u mnohých ľudí poverčivý strach, ktorí nepoznali podstatu týchto javov.To si o práci s plynným fosforom spomína akademik S.I. Volfkovich: „Fosfor sa vyrábal v elektrickej peci inštalovanej na Moskovskej univerzite na Mokhovaya Street. Keďže sa u nás vtedy tieto pokusy robili po prvý raz, neurobil som opatrenia, ktoré sú potrebné pri práci s plynným fosforom - jedovatým, samozápalným a žeravým modrastým prvkom. Počas mnohých hodín práce v elektrickej peci časť uvoľneného plynného fosforu tak nasýtila moje oblečenie a dokonca aj topánky, že keď som v noci kráčal z univerzity po tmavých, vtedy neosvetlených uliciach Moskvy, moje oblečenie vyžarovalo modrastý lesk. a spod mojich topánok (keď som ich šúchal o chodník) šľahali iskry. Zakaždým sa za mnou zhromaždil dav, medzi ktorým bolo napriek mojim vysvetleniam veľa ľudí, ktorí vo mne videli „novoobjaveného“ zástupcu iného sveta. Čoskoro sa medzi obyvateľmi ulice Mokhovaya a v celej Moskve začali z úst do úst prenášať fantastické príbehy o žiarivom mníchovi...“(http://www.alhimikov.net/phosfor/otkrytie.html)

Hádanky o fosfore.

1) Biely sa bojí vzduchu, očervenel, aby prežil.

1. Každý ma spoznajte!

Žiarim v tme noci.

Môžem vyzerať inak:

Ak je biela jedovatá,

Ak mám červenú farbu,

Potom som v bezpečí!

1. Ja som ten svetelný prvok.

O chvíľu ti zapálim zápalku.

Spália ma – a pod vodou

Môj oxid sa stane kyselinou.

Z histórie zápasov

Vynálezcom prvých fosforových zápaliek bol devätnásťročný Francúz Charles Soria. V roku 1831 mladý experimentátor pridal do zmesi bertholletovú soľ a síru, aby oslabil jej výbušné vlastnosti. biely fosfor. Tento nápad sa ukázal ako mimoriadne úspešný, pretože úlomky namazané výslednou kompozíciou sa pri trení ľahko vznietili. Teplota vznietenia takýchto zápaliek je relatívne nízka - 30 ° C. Mladý S. Soria sa pokúsil získať patent na svoj vynález, ale, žiaľ, sa ukázalo, že je to oveľa ťažšie ako vytvoriť prvé fosforové zápalky. Za patent bolo potrebné zaplatiť príliš veľa veľkú sumu, a S. Soria také peniaze nemala. O rok neskôr opäť vytvoril fosforové zápalky nemecký chemik J. Kammerer.

Dlhá cesta maternicového dozrievania prvého zápasu sa teda skončila a zrodila sa v rukách niekoľkých vynálezcov naraz. Osud však rád odovzdal vavríny prvenstva v tomto objave Jacobovi Friedrichovi Kammererovi (1796-1857) a zachoval rok 1832 pre potomkov ako rok zrodu zápaliek, najväčšieho objavu 19. zohralo významnú úlohu v dejinách rozvoja ľudskej kultúry.

Mnoho ľudí sa snažilo získať vavríny objaviteľov zápaliek, no história nám medzi všetkými uchádzačmi zachovala meno J. Kammerer. Prvé fosforové zápalky boli privezené do Ruska z Hamburgu v roku 1836 a predávali sa za veľmi vysokú cenu - jeden strieborný rubeľ za sto. Existujú návrhy, že náš veľký básnik A.S. Pushkin používal takéto fosforové zápalky v poslednom roku svojho života pri práci pri sviečkach počas dlhých zimných večerov.

Petrohradská mládež, samozrejme, neváhala na plesoch a v módnych salónoch predvádzať fosforové zápalky a v ničom sa nepripúšťala západná Európa. Je len škoda, že A.S. Pushkin nemal čas venovať zápalkám jedinú poetickú líniu - úžasný a veľmi dôležitý vynález, taký užitočný a známy, že ani nemyslíme na zložitý osud vzhľadu zápaliek. . Zdá sa nám, že zápasy boli vždy Vedľa nás. Ale v skutočnosti prvá domáca továreň na zápalky bola postavená v Petrohrade až v roku 1837.

Uplynulo niečo viac ako 150 rokov odvtedy, čo obyvatelia ruského štátu dostali prvé domáce zápalky a uvedomujúc si dôležitosť tohto vynálezu, veľmi rýchlo spustili výrobu zápaliek.

V roku 1842 bolo len v provincii St. Petersburg 9 tovární na zápalky, ktoré denne vyrábali 10 miliónov zápaliek. Cena zápaliek prudko klesla a nepresiahla 3-5 kopejok. meď na 100 kusov. Spôsob výroby zápaliek sa ukázal byť taký jednoduchý, že v Rusku do polovice 19. začala nadobúdať charakter remeselného priemyslu. Takže v rokoch 1843-1844. Zistilo sa, že zápalky sa vyrábajú doma vo významných množstvách.

Vyrábali ich v najodľahlejších kútoch Ruska podnikaví roľníci, čím sa skrývali pred daňami. Avšak vysoko horľavý charakter fosforu viedol k veľkým požiarom. Mnohé dediny a dediny doslova vyhoreli do tla.

Vinníkom týchto katastrof sa ukázal byť biely fosfor, ktorý je vysoko horľavý. Počas prepravy sa zápalky často vznietili v dôsledku trenia. Po ceste zápasových vlakov plápolali obrovské ohne a rozzúrené kone s horiacimi vozmi prinášali veľa problémov.

V roku 1848 nasledoval najvyšší cisársky dekrét podpísaný Mikulášom I., ktorý povoľoval výrobu zápalných zápaliek len v hlavných mestách a zápalky museli byť balené v plechovkách po 1000 kusoch. V dekréte sa ďalej uvádzalo: „Chceli by sme venovať mimoriadnu pozornosť extrémnemu rozšíreniu používania zápalných zápaliek, dohodli sme sa, že počas požiarov, ktoré sa vyskytli v tomto roku, spotrebovali v niektorých mestách viac ako 12 000 000 rubľov. striebro filistínskeho majetku, podpaľači veľmi často páchali svoj zločin zápalkami.“

Navyše, biely fosfor je jednou z najtoxickejších látok.

Preto prácu v zápalkárňach sprevádzali o vážna choroba, nazývaná fosforová nekróza, postihujúca čeľuste, t.j. bunkovej smrti, ako aj ťažký zápal a krvácanie ďasien.

Pomerne rýchlo sa však našlo riešenie a bolo možné nahradiť biely fosfor červeným, objaveným v roku 1848. Na rozdiel od bieleho je tento druh fosforu úplne neškodný. Do zápalkovej hmoty bol zavedený červený fosfor. Očakávania sa však nenaplnili. Zápalky svietili veľmi slabo. Predaj nenašli. Výrobcovia, ktorí začali s výrobou, skrachovali.

Do polovice 19. storočia bolo vyrobených mnoho vynikajúcich vynálezov, ale výroba obyčajnej zápalky nemohla nájsť uspokojivé riešenie.

Problém bol vyriešený v roku 1855 vo Švédsku. Bezpečnostné zápalky boli predstavené v tom istom roku na medzinárodnej výstave v Paríži a získali zlatú medailu. Od tohto momentu začali takzvané švédske zápasy svoj triumfálny pochod po celom svete. ich Hlavná prednosť spočívalo v tom, že sa pri trení o akýkoľvek tvrdý povrch nezapálili. Švédska zápalka bola zapálená iba vtedy, ak bola otretá bočný povrch krabice pokryté špeciálnou hmotou.

Tak sa „bezpečný oheň“ vo švédskych zápalkách zrodil z veľkolepého spojenia trecej sily a chemickej reakcie.

Povedzme si to terazako funguje moderný zápas. Hmota zápalkovej hlavičky pozostáva zo 60% bertholitovej soli, ako aj horľavých látok - síry alebo niektorých sulfidov kovov, ako je sulfid antimónový. Aby sa hlava zapálila pomaly a rovnomerne, bez výbuchu, do hmoty sa pridávajú takzvané plnivá - sklenený prášok, oxid železitý atď. Spojovacím materiálom je lepidlo. Bertholletovu soľ možno nahradiť látkami, v veľké množstvá obsahujúce kyslík, napríklad dvojchróman draselný. Z čoho pozostáva kožný povlak? Hlavnou zložkou je tu červený fosfor. Pridáva sa k nemu oxid mangánu (IV), drvené sklo a lepidlo. (http://www.alhimikov.net/phosfor/otkrytie.html)

Aplikácia fosforu

Za dátum objavu fosforu sa zvyčajne považuje rok 1669, ale existujú náznaky, že bol známy skôr. Gepher napríklad uvádza, že alchymistický rukopis zo zbierky uloženej v Parížskej knižnici uvádza, že okolo 12. stor. istý Alchid Bekhil získal destiláciou moču s hlinou a vápnom látku, ktorú nazval „escarbucle“. Možno to bol fosfor, ktorý bol veľkým tajomstvom alchymistov. V každom prípade je známe, že pri hľadaní kameňa mudrcov alchymisti podrobili všetky druhy materiálov destilácii a iným operáciám, vrátane moču, exkrementov, kostí atď.

Od dávnych čias sa fosfor nazýval látky, ktoré môžu svietiť v tme. V 17. storočí Známy bol boloňský fosfor – kameň nájdený v horách neďaleko Bologne; Po vypálení na uhlie získal kameň schopnosť žiariť. Opísaný je aj „Baldwinov fosfor“, ktorý pripravil volostný majster Alduin z kalcinovanej zmesi kriedy a kyseliny dusičnej. Žiara takýchto látok spôsobila extrémne prekvapenie a považovala sa za zázrak.

V roku 1669 hamburský amatérsky alchymista Brand, skrachovaný obchodník, ktorý sníval o zlepšení svojich záležitostí pomocou alchýmie, spracoval širokú škálu produktov. S teóriou, že fyziologické produkty by mohli obsahovať „prvotnú hmotu“, o ktorej sa predpokladá, že je základom kameňa mudrcov, sa Brand začal zaujímať o ľudský moč.

Ach, aký bol pre túto myšlienku nadšený, aké úsilie vynaložil na jej realizáciu! Vo viere, že odpadové produkty človeka, „kráľa prírody“, môžu obsahovať takzvanú primárnu energiu, začal neúnavný experimentátor destilovať ľudský moč, dalo by sa povedať, v priemyselnom meradle: v kasárňach vojakov nazbieral z tony! A odparil ho do sirupovitého stavu (samozrejme nie naraz!) a po destilácii výsledný „močový olej“ opäť destiloval a dlho kalcinoval. V dôsledku toho sa v retorte objavil biely prach, ktorý sa usadil na dne a žiaril, a preto to Brand nazval „studený oheň“ (kaltes Feuer). Brandovi súčasníci nazývali túto látku fosfor kvôli jej schopnosti svietiť v tme (staroveká gréčtina: jwsjoroV).

V roku 1682 Brand zverejnil výsledky svojho výskumu a dnes je právom považovaný za objaviteľa prvku č.15. Fosfor bol prvým prvkom, ktorého objav bol zdokumentovaný a jeho objaviteľ je známy.

Záujem o novú látku bol enormný a Brand to využil – fosfor demonštroval len za peniaze alebo ho menil v malých množstvách za zlato. Napriek početnému úsiliu sa hamburskému obchodníkovi nepodarilo uskutočniť svoj drahocenný sen - získať zlato z olova pomocou „studeného ohňa“, a preto recept na získanie novej látky čoskoro predal istému Kraftovi z Drážďan za dvesto toárov. Novému majiteľovi sa podarilo nahromadiť oveľa väčší majetok z fosforu – so „studeným ohňom“ cestoval po Európe a predvádzal to vedcom, vysokopostaveným ľuďom a dokonca aj kráľovským rodinám, napríklad Robertovi Boyleovi, Gottfriedovi Leibnizovi, Karolovi II. Hoci bol spôsob prípravy fosforu držaný v najprísnejšej tajnosti, v roku 1682 sa ho podarilo získať Robertovi Boyleovi, no aj ten o svojom postupe informoval až na uzavretom zasadnutí Kráľovskej spoločnosti v Londýne. Boylova metóda bola zverejnená po jeho smrti v roku 1692.

Na jar roku 1676 zorganizoval Kraft pokusy s fosforom na dvore kurfirsta Fridricha Viliama z Brandenburgu. 24. apríla o 21:00 všetky sviečky v miestnosti zhasli a Kraft prítomným predviedol pokusy s „večným plameňom“, avšak bez toho, aby prezradil spôsob prípravy tejto magickej látky.

na jar ďalší rok Kraft sa dostal na dvor vojvodu Johanna Friedricha v Hannoveri3, kde v tom čase pôsobil ako knihovník nemecký filozof a matematik G. W. Leibniz (1646-1716). Aj tu usporiadal Kraft pokusy s fosforom a ukázal najmä dve fľaše, ktoré žiarili ako svetlušky. Leibniz, podobne ako Kunkel, sa o novú látku mimoriadne zaujímal. Na prvom sedení sa Krafta spýtal, či by veľký kus tejto látky dokázal osvetliť celú miestnosť. Kraft súhlasil, že je to celkom možné, ale bolo by to nepraktické, pretože proces prípravy látky je veľmi komplikovaný.

Kto mal toto? Mal som.

Leibnizove pokusy presvedčiť Krafta, aby predal tajomstvo vojvodovi, zlyhal. Potom odišiel Leibniz do Hamburgu za samotným Brandom. Tu sa mu podarilo uzavrieť zmluvu medzi vojvodom Johannom Friedrichom a Brandom, podľa ktorej bol prvý z nich povinný zaplatiť Brandovi 60 tolárov za odhalenie tajomstva. Od tohto času Leibniz pravidelne korešpondoval s Brandom.

Približne v rovnakom čase prišiel do Hamburgu I.I. Becher (1635-1682) s cieľom prilákať Branda k vojvodovi z Mecklenburgu. Branda však opäť zachytil Leibniz a odviezol do Hannoveru k vojvodovi Johannovi Friedrichovi. Leibniz si bol úplne istý, že Brand je veľmi blízko k objaveniu „kameňa mudrcov“, a preto vojvodovi poradil, aby ho nepustil, kým túto úlohu nesplní. Brand sa však v Hannoveri zdržal päť týždňov, mimo mesta pripravil čerstvé zásoby fosforu, podľa dohody ukázal výrobné tajomstvo a odišiel.

Brand zároveň pripravil značné množstvo fosforu pre fyzika Christiaana Huygensa, ktorý študoval podstatu svetla, a poslal zásobu fosforu do Paríža.

Brand však bol veľmi nespokojný s cenou, ktorú mu dali Leibniz a vojvoda Johann Friedrich za odhalenie tajomstva výroby fosforu. Poslal Leibnizovi nahnevaný list, v ktorom sa sťažoval, že prijatá suma nestačí ani na to, aby uživil jeho rodinu v Hamburgu a zaplatil cestovné náklady. Podobné listy boli zaslané Leibnizovi a Brandovej manželke Margarite.

Brand bol nespokojný aj s Kraftom, ktorému v listoch vyjadroval nevôľu a vyčítal mu, že tajomstvo ďalej predal za 1000 tolárov do Anglicka. Kraft poslal tento list Leibnizovi, ktorý odporučil vojvodovi Johannovi Friedrichovi, aby nedráždil Branda, ale aby mu zaplatil štedrejšie za odhalenie tajomstva, pretože sa obával, že autor objavu ako akt pomsty prezradí recept na výrobu fosforu niekto iný. Leibniz poslal upokojujúci list samotnému Brandovi.

Brand zrejme dostal odmenu, pretože. v roku 1679 opäť prišiel do Hannoveru a pracoval tam dva mesiace, pričom dostával týždenný plat 10 talárov s príplatkom za stravu a cestovné náklady. Leibnizova korešpondencia s Brandom, súdiac podľa listov uložených v hannoverskej knižnici, pokračovala až do roku 1684.

Vráťme sa teraz ku Kunkelovi. Ak veríte Leibnizovi, potom sa Kunkel prostredníctvom Krafta naučil recept na výrobu fosforu a pustil sa do práce. Ale jeho prvé experimenty boli neúspešné. Posielal Brandovi list za listom, v ktorom sa sťažoval, že mu poslali recept, ktorý bol pre inú osobu veľmi nezrozumiteľný. V liste napísanom v roku 1676 z Wittenbergu, kde Kunkel v tom čase žil, sa Branda pýtal na podrobnosti procesu.

Nakoniec Kunkel dosiahol úspech vo svojich experimentoch a mierne upravil Brandovu metódu. Pridaním trochy piesku do suchého moču pred jeho destiláciou získal fosfor a... vzniesol nárok na nezávislý objav. V tom istom roku, v júli, Kunkel o svojich úspechoch porozprával svojmu priateľovi, profesorovi z Wittenbergskej univerzity Casparovi Kirchmeyerovi, ktorý o tejto problematike vydal prácu s názvom „Trvalá nočná lampa, niekedy iskrivá, ktorá sa dlho hľadala , teraz nájdený.” Kirchmeyer v tomto článku hovorí o fosfore ako o dlho známom svetelnom kameni, ale nepoužíva samotný výraz „fosfor“, ktorý do tej doby zjavne ešte nebol prijatý.

V Anglicku nezávisle od Branda, Kunkela a Kirchmeyera získal fosfor v roku 1680 R. Boyle (1627-1691). Boyle vedel o fosfore od toho istého Krafta. Už v máji 1677 bol fosfor demonštrovaný na Royal Society of London. V lete toho istého roku prišiel do Anglicka s fosforom aj samotný Kraft. Boyle podľa svojho vlastného príbehu navštívil Craft a uvidel fosfor v jeho držbe v pevnej a tekutej forme. Ako vďačnosť za srdečné privítanie mu Kraft, ktorý sa lúčil s Boylom, naznačil, že hlavnou zložkou jeho fosforu je niečo vlastné ľudskému telu. Tento náznak zrejme stačil na naštartovanie Boyleovej práce. Po Kraftovom odchode začal testovať krv, kosti, vlasy, moč a v roku 1680 bolo jeho úsilie o získanie svetelného prvku korunované úspechom.

Boyle začal svoj objav využívať v spoločnosti asistenta, Nemca Gaukwitza. Po Boylovej smrti v roku 1691 Gaukwitz rozvinul produkciu fosforu a zlepšil ju v komerčnom meradle. Predajom fosforu za tri libry šterlingov za uncu a jeho dodávaním vedeckým inštitúciám a jednotlivým vedcom v Európe Gaukwitz zarobil obrovské bohatstvo. Aby nadviazal obchodné spojenia, precestoval Holandsko, Francúzsko, Taliansko a Nemecko. V samotnom Londýne Gaukwitz založil farmaceutickú spoločnosť, ktorá sa preslávila už za jeho života. Je zvláštne, že napriek všetkým svojim experimentom s fosforom, niekedy veľmi nebezpečným, sa Gaukwitz dožil 80 rokov, prežil svojich troch synov a všetkých ľudí, ktorí sa podieľali na prácach súvisiacich s raná história fosfor.

Od objavenia fosforu Kunkelom a Boylom začala rýchlo klesať jeho cena v dôsledku konkurencie medzi vynálezcami. Nakoniec dedičia vynálezcov začali všetkým zasväcovať tajomstvo jeho výroby za 10 toliarov, pričom cenu neustále znižovali. V roku 1743 našiel A.S Marggraff viac Najlepšia cesta produkciu fosforu z moču a hneď to zverejnil, lebo. rybolov prestal byť ziskový.

V súčasnosti sa fosfor nevyrába nikde metódou Brand-Kunkel-Boyle, pretože je úplne nerentabilná. Kvôli historickému záujmu ešte uvedieme popis ich metódy.

Hnijúci moč sa odparí do sirupovitého stavu. Výslednú hustú hmotu zmiešajte s trojnásobným množstvom bieleho piesku, vložte ju do retorty vybavenej prijímačom a zahrievajte 8 hodín pri rovnomernom teple, kým sa neodstránia prchavé látky, potom sa zahrievanie zvýši. Prijímač je naplnený bielymi parami, ktoré sa potom menia na modrastý pevný a svietiaci fosfor.

Fosfor dostal svoje meno vďaka svojej vlastnosti žiariť v tme (z gréčtiny - svietiaci). Medzi niektorými ruskými chemikmi bola túžba dať tomuto prvku čistý Ruské meno: “drahokam”, “ľahší”, no tieto názvy sa neuchytili.

Lavoisier, ako výsledok podrobného štúdia spaľovania fosforu, bol prvý, kto ho rozpoznal ako chemický prvok.

Prítomnosť fosforu v moči dala chemikom dôvod hľadať ho v iných častiach tela zvieraťa. V roku 1715 sa v mozgu našiel fosfor. Významná prítomnosť fosforu v ňom slúžila ako základ pre vyhlásenie, že „bez fosforu niet myslenia“. V roku 1769 Yu.Gan našiel fosfor v kostiach a o dva roky neskôr K.V. Scheele dokázal, že kosti pozostávajú hlavne z fosforečnanu vápenatého, a navrhol spôsob získavania fosforu z popola, ktorý zostal po spálení kostí. Napokon v roku 1788 M. G. Klaproth a J. L. Proust ukázali, že fosforečnan vápenatý je v prírode mimoriadne rozšírený minerál.

Alotropickú modifikáciu fosforu - červený fosfor - objavil v roku 1847 A. Schrötter. V práci s názvom „Nový alotropický stav fosforu“ ​​Schrötter píše, že slnečné svetlo mení biely fosfor na červený a faktory ako vlhkosť a atmosférický vzduch nemajú žiadny vplyv. Schrötter oddelil červený fosfor spracovaním so sírouhlíkom. Pripravil aj červený fosfor zahrievaním bieleho fosforu na teplotu asi 250 °C v inertnom plyne. Zároveň sa zistilo, že ďalšie zvýšenie teploty opäť vedie k tvorbe bielej modifikácie.

Je veľmi zaujímavé, že Schrötter ako prvý predpovedal využitie červeného fosforu v zápalkárskom priemysle. Na svetovej výstave v Paríži v roku 1855 bol demonštrovaný červený fosfor, vyrábaný už v továrni.

Ruský vedec A.A. Musin-Pushkin dostal v roku 1797 novú modifikáciu fosforu - fialový fosfor. Tento objav sa mylne pripisuje I. V. Hittorfovi, ktorý po takmer úplnom zopakovaní Musin-Pushkinovej metódy získal fialový fosfor až v roku 1853.

V roku 1934 profesor P. W. Bridgeman, ktorý podrobil biely fosfor tlaku až 1100 atm, zmenil ho na čierny a získal tak novú alotropickú modifikáciu prvku. Spolu s farbou sa zmenili aj fyzikálne a chemické vlastnosti fosforu: biely fosfor sa napríklad na vzduchu samovoľne zapáli, no čierny fosfor, podobne ako červený, túto vlastnosť nemá.

zdrojov

Fosfor je dôležitou zložkou živej a neživej prírode. Nachádza sa v hlbinách Zeme, vo vode a v našich telách a akademik Fersman ho dokonca nazval „prvkom života a myslenia“. Napriek svojej užitočnosti môže byť biely fosfor mimoriadne nebezpečný a jedovatý. Povedzme si podrobnejšie o jeho vlastnostiach.

Otvorenie prvku

História objavu fosforu začala alchýmiou. Už od 15. storočia európski vedci túžia nájsť kameň mudrcov alebo „veľký elixír“, pomocou ktorého dokážu premeniť akýkoľvek kov na zlato.

V 17. storočí sa alchymista Hennig Brand rozhodol, že cesta k „magickému činidlu“ vedie cez moč. Je žltá, čo znamená, že obsahuje zlato alebo je s ním nejako spojená. Vedec starostlivo zhromaždil materiál, bránil ho a potom ho destiloval. Namiesto zlata dostal bielu hmotu, ktorá v tme svietila a dobre horela.

Brand nazval objav „studeným ohňom“. Neskôr prišli írsky alchymista Robert Boyle a Nemec Andreas Maggraf s myšlienkou získať fosfor podobným spôsobom. Ten do moču pridal aj uhlie, piesok a minerál fosgenit. Následne bola látka nazvaná phosphorus mirabilis, čo v preklade znamená „zázračný nosič svetla“.

Svetelný prvok

Objav fosforu sa stal medzi alchymistami skutočnou senzáciou. Niektorí sa každú chvíľu pokúšali kúpiť tajomstvo získania látky od Branda, iní sa tam pokúšali dostať na vlastnú päsť. V 18. storočí sa dokázalo, že prvok je obsiahnutý v kostných zvyškoch organizmov a čoskoro bolo otvorených niekoľko tovární na jeho výrobu.

Francúzsky fyzik Lavoisier dokázal, že fosfor je jednoduchá látka. V periodickej tabuľke má číslo 15. Spolu s dusíkom, antimónom, arzénom a bizmutom patrí do skupiny pniktidov a je charakterizovaný ako nekov.

Prvok je v prírode celkom bežný. IN percentá v hmotnosti zemskej kôry jej patrí 13. miesto. Fosfor aktívne interaguje s kyslíkom a nenachádza sa vo voľnej forme. Existuje v mnohých mineráloch (viac ako 190), ako sú fosfority, apatity atď.

Biely fosfor

Fosfor existuje v niekoľkých formách alebo alotropoch. Líšia sa od seba hustotou, farbou a chemické vlastnosti. Zvyčajne existujú štyri hlavné formy: biely, čierny, červený a kovový fosfor. Ostatné modifikácie sú len zmesou vyššie uvedených.

Biely fosfor je veľmi nestabilný. Za normálnych svetelných podmienok sa rýchlo zmení na červenú a vysoký tlak sfarbí to na čierno. Jeho atómy sú usporiadané do tvaru štvorstenu. Má kryštalickú molekulovú mriežku s molekulovým vzorcom P4.

Zvýrazňujem aj žltý fosfor. Nejde o ďalšiu modifikáciu látky, ale o názov nerafinovaného bieleho fosforu. Môže mať svetlo alebo tmavo hnedý odtieň a vyznačuje sa silnou toxicitou.

Vlastnosti bieleho fosforu

Podľa konzistencie a vzhľad látka pripomína vosk. Má cesnakovú vôňu a je mastný na dotyk. Mäkký fosfor (bez osobitné úsilie môže sa rezať nožom) a deformuje sa. Po očistení sa stáva bezfarebným. Jeho priehľadné kryštály sa na slnku dúhovo trblietajú a vyzerajú ako diamanty.

Topí sa pri 44 stupňoch. Aktivita látky sa prejavuje už pri izbovej teplote. Hlavnou charakteristikou fosforu je jeho schopnosť chemiluminiscencie alebo žiaru. Oxiduje na vzduchu, vydáva bielo-zelené svetlo a po čase sa samovoľne vznieti.

Látka je prakticky nerozpustná vo vode, ale pri dlhšom kontakte s kyslíkom v nej môže horieť. Dobre sa rozpúšťa v organických rozpúšťadlách, ako je sírouhlík, tekutý parafín a benzén.

Aplikácia fosforu

Človek „skrotil“ fosfor na mierové aj vojenské účely. Látka sa používa na výrobu kyseliny fosforečnej, ktorá sa používa na výrobu hnojív. Predtým bol široko používaný na farbenie vlny a výrobu fotosenzitívnych emulzií.

Biely fosfor nie je široko používaný. Jeho hlavnou hodnotou je horľavosť. Látka sa teda používa na zápalné strelivo. Tento typ zbrane bol relevantný počas oboch svetových vojen. Bol použitý vo vojne v Gaze v roku 2009, ako aj v Iraku v roku 2016.

Červený fosfor sa používa vo väčšej miere. Používa sa na výrobu paliva, mazív, výbušnín a hlavičiek zápaliek. Rôzne zlúčeniny fosforu sa používajú v priemysle v zmäkčovačoch vody a pridávajú sa do pasivačných činidiel na ochranu kovu pred koróziou.

Obsah v tele a účinok na človeka

Fosfor je pre nás jedným z životne dôležitých prvkov. Vo forme zlúčenín s vápnikom je prítomný v zuboch a kostre, dodáva kostiam tvrdosť a pevnosť. Prvok je prítomný v zlúčeninách ATP a DNA. Je nevyhnutný pre funkciu mozgu. Byť in nervové bunky, podporuje prenos nervových vzruchov.

Fosfor sa nachádza v svalové tkanivo. Podieľa sa na procese premeny energie z bielkovín, tukov a sacharidov vstupujúcich do tela. Prvok udržiava acidobázickú rovnováhu v bunkách a dochádza k ich deleniu. Podporuje metabolizmus a je nevyhnutný pri raste a regenerácii tela.

Fosfor však môže byť nebezpečný. Samotný biely fosfor je veľmi toxický. Dávky nad 50 miligramov sú smrteľné. Otravu fosforom sprevádza vracanie, bolesť hlavy a žalúdka. Kontakt látky s pokožkou spôsobuje popáleniny, ktoré sa hoja veľmi pomaly a bolestivo.

Nadbytok fosforu v tele vedie k krehkosti kostí, výskytu srdcovo-cievne ochorenia, vzhľad krvácania, anémia. Presýtením fosforom trpí aj pečeň a tráviaci systém.

V polovici roku 1677 sa k Britom dostali chýry o pozoruhodnom objave v Nemecku: „Istý Daniel Kraft z Hamburgu získal látku, ktorá sa spontánne vznieti a v tme rovnomerne žiari.“ Robert Boyle (1627-1691) bol jedným z prvých v Anglicku, ktorý sa o tom dozvedel. Jeho kniha „The Skeptical Chemist“ jasne ukázala, že Boyle výrazne uprednostňuje ich striktný popis pred kvalitatívnym popisom procesov. kvantitatívne charakteristiky. V roku 1662 v pojednaní s názvom „Na obranu doktríny o pružnosti a hmotnosti vzduchu“ Boyle publikoval zákon týkajúci sa tlaku a objemu plynu, ktorý dnes poznajú všetci školáci. Napriek tomu všetkému bol však Boyle neodvolateľne fascinovaný alchýmiou. Bol jedným z mnohých, ktorých fascinoval sen o „kamene mudrcov“ – záhadnej látke, ktorá údajne dokázala premeniť obyčajné kovy na zlato. Okrem toho boli Boyle a ďalší vedci vážne fascinovaní myšlienkou "fosforátov" - objektov, ktoré svietia v tme. Toto sú "will-o'-the-wisps" ( ignis fatuus), ktoré zradne lákajú cestovateľov do močiarov, a mnoho živých tvorov - svetlušky, svietiaci planktón a svetlo vyžarujúce saprofytické baktérie, ktoré sa živia rozkladajúcimi sa rastlinnými a živočíšnymi tkanivami.

Na jeseň roku 1677 pozval anglický kráľ Karol II., sám amatérsky alchymista, Crafta do Londýna, aby demonštroval úžasné vlastnosti nový fosfor. Večer 15. septembra Craft a jeho alchymistické nástroje dorazili do Ranelagh House na Pall Mall v Londýne, kde Robert Boyle zhromaždil členov Kráľovskej spoločnosti. Zachoval sa Boylov vlastný príbeh o tom, čo videli: „...Okná boli zatvorené drevenými okenicami a sviečky boli predtým prenesené do vedľajšej miestnosti; zostali sme v tme a mohli sme si vychutnať nasledujúci jav. Kraft vybral z vrecka sklenenú guľu naplnenú suspenziou niečoho. Vo vode nebolo viac ako dve alebo tri čajové lyžičky pevnej látky, a predsa osvetlila celú guľu, takže vyzerala ako delová guľa, ktorá bola rozpálený, bol odstránený z pece, keď Kraft zatriasol guľou, žiara sa ešte zvýšila a bolo možné vidieť jednotlivé záblesky, ale keď zatriasli druhou nádobou a nektárom v nej obsiahnutým, vznikol dym, ktorý sa takmer úplne naplnil. nádoba a niečo ako blesk, veľmi zriedkavý, bolo jasne vidieť, čo ma milo prekvapilo, potom Kraft vytiahol pevnú hrudku fosforu, ktorá, ako vyhlásil, žiarila dva roky bez prestávky vzal najmenšiu pevnú látku a rozbil ju na kúsky také malé, že som ich napočítal dvadsať alebo tridsať, potom som ich neporiadne rozhádzal po koberci a tam sa na náš obdiv veľmi jasne trblietali a navyše trblietali ako hviezdy , ale, našťastie, neuškodilo drahému tureckému kobercu. Potom Kraft prstom pošúchal povrch fosforu, na papier nakreslil svietiace písmená tak, aby sa v tme zlovestne mihali, a potom si fosfor rozmazal po tvári. Z papiera stúpala vôňa, ktorá mi pripomínala síru a uhorky zároveň...“

O niekoľko dní neskôr Kraft demonštroval zapálenie fosforu. Malý kúsok z nej, vybratý z fľaše s vodou, zabalil do papiera, ktorý sa čoskoro vznietil. Ďalší kúsok fosforu okamžite podpálil hromadu pušného prachu. Na Boyla to hlboko zapôsobilo a chcel okamžite uskutočniť svoje vlastné experimenty so záhadnou látkou. Keď ho požiadali, aby nechal vzorku fosforu, Kraft odmietol a keď sa ho opýtali na jeho pôvod, povedal len, že bol vyrobený „z nejakého derivátu ľudského tela“.

Boyle usúdil, že fosfor sa s najväčšou pravdepodobnosťou získava z moču: žltá tekutina vždy podnecovala predstavivosť alchymistov, ktorí predpokladali, že obsahuje primárne zlato. Nariadil svojmu asistentovi Danielovi Bilgerovi, aby nazbieral neskutočné množstvo moču a odparil z neho vodu. Žiaľ, v pevnom zvyšku nebola žiadna svietiaca látka. Potom sa rozhodlo uskutočniť experimenty s ďalším „derivátom ľudského tela“ - obsahom žúmp. V tomto prípade sa však nedosiahol požadovaný výsledok. Boyle dva roky pracoval na odhalení tajomstva získavania fosforu z moču a nakoniec sa mu podarilo získať svietiacu látku. V jednom z mnohých experimentov ďalší asistent, Nemec Ambrose Godfrey Hankwitz (1660-1741), zahrial zmes tuhého zvyškov moču a piesku, čo spôsobilo prasknutie retorty. Boyle, ktorý sa prišiel pozrieť na úlomky, objavil ich žiaru.