Sejarah Penemuan Pengubahsuaian Alotropik Fosforus Sejarah penemuan pengubahsuaian alotropik fosforus V.A. Krasitsky. Bagaimana fosforus ditemui

Ada kemungkinan bahawa fosforus dalam bentuk unsurnya diperoleh seawal abad ke-12. Ahli alkimia Arab Alchid Behil ketika menyuling air kencing dengan tanah liat dan kapur, ini dibuktikan dengan manuskrip alkimia kuno yang disimpan di Perpustakaan Paris. Walau bagaimanapun, penemuan fosforus biasanya dikaitkan dengan peniaga Hamburg yang muflis, Hennig Brand. Usahawan itu mengamalkan alkimia untuk mendapatkan batu ahli falsafah dan elixir belia, dengan bantuannya dia dapat dengan mudah memperbaiki keadaan kewangannya.

Tetapi sebenarnya, sejak zaman purba, bahan yang mampu bersinar dalam gelap dipanggil fosfor dengan tangan ringan orang Yunani kuno, kerana bagi mereka perkataan ini bermaksud "pembawa cahaya". Ngomong-ngomong, mereka memanggil planet Venus Phosphorus atau Lucifer, tetapi hanya pada waktu pagi; pada waktu petang ia mempunyai nama yang berbeza.

Dalam sejarah penerbitan rahsia mendapatkan fosforus, abad ke-17 menjadi peristiwa penting. Sebagai contoh, pembuat kasut V. Kagaorolo, yang terlibat dalam alkimia, memutuskan bahawa mineral yang dipanggil "barit" boleh ditukar menjadi emas (atau menjadi batu ahli falsafah, yang akan membantu menyelesaikan masalah yang sama, dan pada masa yang sama menyelesaikan masalah dengan kesihatan dan keremajaan abadi). Dengan mengkalsinasi barit dengan arang batu dan minyak, dia memperoleh apa yang dipanggil "fosforus Bolognese", yang bersinar dalam gelap untuk beberapa waktu.

Di Saxony, Baldwin, seorang pegawai kehakiman berpangkat rendah (seperti mandor volost kami) atas sebab tertentu mula bereksperimen dengan kapur dan asid nitrik (namun, jelas sebabnya: dia seorang ahli alkimia). Setelah mengkalsinkan produk interaksi bahan-bahan, dia mendapati cahaya dalam retort - ia adalah kalsium nitrat anhidrat, yang dipanggil "fosforus Baldwin".

Tetapi rakaman halaman paling terang dalam sejarah ini dimulakan oleh Honnig Brand, yang patut dibincangkan dengan lebih terperinci, kerana Lavoisier yang hebat pun menulis tentangnya maklumat ringkas selepas bertemu pada tahun 1678. Pada masa mudanya, dia adalah seorang askar, kemudian mengaku dirinya seorang doktor, tidak dibebani dengan pendidikan perubatan. Perkahwinan dengan seorang wanita kaya membolehkan dia mula hidup besar dan terlibat dalam perdagangan. Alkimia menarik H. Brand dengan rahsia mendapatkan emas.

Oh, betapa bersemangatnya dia tentang idea itu, apa usaha yang dia lakukan untuk melaksanakannya! Percaya bahawa bahan buangan manusia, "raja alam," boleh mengandungi apa yang dipanggil tenaga utama, penguji yang tidak kenal lelah mula menyuling air kencing manusia, boleh dikatakan, ke dalam skala industri: dalam berek askar dia mengumpul sejumlah satu tan! Dan dia menyejatkannya ke keadaan sirap (tidak sekali gus, sudah tentu!), Dan selepas penyulingan, dia sekali lagi menyuling "minyak air kencing" yang terhasil dan mengkalsinkannya untuk masa yang lama. Akibatnya, habuk putih muncul dalam retort, mendap ke bawah dan bercahaya, itulah sebabnya Brand memanggilnya "api sejuk" (kaltes Feuer). Orang-orang sezaman Brand memanggil bahan ini fosforus kerana keupayaannya untuk bersinar dalam gelap (Yunani kuno: jwsjoroV).

Pada tahun 1682, Brand menerbitkan hasil penyelidikannya, dan kini dianggap sebagai penemu unsur No. 15. Fosforus ialah unsur pertama yang penemuannya telah didokumenkan, dan penemunya diketahui.

Minat terhadap bahan baharu itu sangat besar, dan Brand mengambil kesempatan daripadanya - dia menunjukkan fosforus hanya untuk wang atau menukar kuantiti yang kecil dengan emas. Walaupun banyak usaha, pedagang Hamburg tidak dapat merealisasikan impiannya - untuk mendapatkan emas daripada plumbum menggunakan "api sejuk", dan oleh itu dia tidak lama lagi menjual resipi untuk mendapatkan bahan baru kepada Kraft tertentu dari Dresden dengan harga dua ratus thalers. Pemilik baru berjaya mengumpul kekayaan yang lebih besar daripada fosforus - dengan "api sejuk" dia mengembara ke seluruh Eropah dan menunjukkannya kepada saintis, orang berpangkat tinggi dan juga diraja, contohnya, Robert Boyle, Gottfried Leibniz, Charles II. Walaupun kaedah penyediaan fosforus disimpan dalam keyakinan yang paling ketat, pada tahun 1682 Robert Boyle berjaya mendapatkannya, tetapi dia juga melaporkan kaedahnya hanya pada mesyuarat tertutup Royal Society of London. Kaedah Boyle didedahkan kepada umum selepas kematiannya, pada tahun 1692.

Pada musim bunga tahun 1676, Kraft menganjurkan sesi eksperimen dengan fosforus di mahkamah Pemilih Frederick William dari Brandenburg. Pada jam 9 malam pada 24 April, semua lilin di dalam bilik telah dipadamkan, dan Kraft menunjukkan eksperimen yang ada dengan "nyala kekal", tanpa, bagaimanapun, mendedahkan kaedah bahan ajaib ini disediakan.

Pada musim bunga tahun berikutnya, Kraft tiba di mahkamah Duke Johann Friedrich di Hanover,3 di mana pada masa itu ahli falsafah dan matematik Jerman G. W. Leibniz (1646-1716) berkhidmat sebagai pustakawan. Di sini juga, Kraft mengadakan sesi eksperimen dengan fosforus, menunjukkan, khususnya, dua botol yang bersinar seperti kelip-kelip. Leibniz, seperti Kunkel, sangat berminat dengan bahan baharu itu. Pada sesi pertama, dia bertanya kepada Kraft sama ada sekeping besar bahan ini akan dapat menerangi seluruh bilik. Kraft bersetuju bahawa ini agak mungkin, tetapi ia akan menjadi tidak praktikal kerana proses penyediaan bahan itu sangat kompleks.

Percubaan Leibniz untuk memujuk Kraft untuk menjual rahsia kepada Duke gagal. Kemudian Leibniz pergi ke Hamburg untuk melihat sendiri Brand. Di sini dia berjaya menyimpulkan kontrak antara Duke Johann Friedrich dan Brand, yang menurutnya bekas itu diwajibkan membayar Brand 60 thalers kerana mendedahkan rahsia itu. Mulai masa ini, Leibniz mengadakan surat-menyurat tetap dengan Brand.

Sekitar masa yang sama, I.I. Becher (1635-1682) tiba di Hamburg dengan matlamat untuk memikat Brand kepada Duke of Mecklenburg. Walau bagaimanapun, Branda sekali lagi dipintas oleh Leibniz dan dibawa ke Hanover kepada Duke Johann Friedrich. Leibniz yakin sepenuhnya bahawa Brand sangat hampir untuk menemui "batu ahli falsafah", dan oleh itu menasihatkan Duke untuk tidak melepaskannya sehingga dia menyelesaikan tugas ini. Jenama, bagaimanapun, tinggal di Hanover selama lima minggu, menyediakan bekalan segar fosforus di luar bandar, menunjukkan, mengikut perjanjian, rahsia pengeluaran dan pergi.

Kemudian Brand bersedia jumlah yang ketara fosforus untuk ahli fizik Christiaan Huygens, yang mengkaji sifat cahaya, dan menghantar bekalan fosforus ke Paris.

Brand, bagaimanapun, sangat tidak berpuas hati dengan harga yang Leibniz dan Duke Johann Friedrich berikan kepadanya kerana mendedahkan rahsia pengeluaran fosforus. Dia menghantar surat marah kepada Leibniz di mana dia mengadu bahawa jumlah yang diterima tidak mencukupi untuk menyara keluarganya di Hamburg dan membayar perbelanjaan perjalanan. Surat yang sama telah dihantar kepada Leibniz dan isteri Brand, Margarita.

Brand juga tidak berpuas hati dengan Kraft, yang menyatakan kemarahannya dalam surat, mencelanya kerana menjual semula rahsia untuk 1000 thalers kepada England. Kraft memajukan surat ini kepada Leibniz, yang menasihatkan Duke Johann Friedrich supaya tidak menggusarkan Brand, tetapi membayarnya dengan lebih murah hati kerana mendedahkan rahsia itu, takut bahawa pengarang penemuan itu, sebagai tindakan membalas dendam, akan memberitahu resipi untuk membuat fosforus kepada orang lain. Leibniz menghantar surat yang meyakinkan kepada Brand sendiri.

Rupa-rupanya, Brand menerima ganjaran, kerana. pada tahun 1679 dia sekali lagi datang ke Hanover dan bekerja di sana selama dua bulan, menerima gaji mingguan 10 thalers dengan bayaran tambahan untuk perbelanjaan makan dan perjalanan. Surat-menyurat Leibniz dengan Brand, berdasarkan surat yang disimpan di Perpustakaan Hanover, berterusan sehingga 1684.

Marilah kita kembali ke Kunkel. Jika anda percaya Leibniz, maka Kunkel belajar melalui Kraft resipi untuk membuat fosforus dan mula berfungsi. Tetapi percubaan pertamanya tidak berjaya. Dia menghantar surat demi surat Jenama, di mana dia mengadu bahawa dia telah dihantar resipi yang sangat tidak dapat difahami oleh orang lain. Dalam surat yang ditulis pada tahun 1676 dari Wittenberg, tempat Kunkel tinggal pada masa itu, dia bertanya kepada Brand mengenai butiran proses itu.

Pada akhirnya, Kunkel mencapai kejayaan dalam eksperimennya, mengubah sedikit kaedah Brand. Dengan menambahkan sedikit pasir untuk mengeringkan air kencing sebelum menyulingnya, dia memperoleh fosforus dan... menuntut penemuan bebas. Pada tahun yang sama, pada bulan Julai, Kunkel memberitahu rakannya, profesor di Universiti Wittenberg Caspar Kirchmeyer, tentang kejayaannya, yang menerbitkan karya mengenai isu ini bertajuk "Lampu malam kekal, kadang-kadang berkilauan, yang dicari untuk masa yang lama. , kini ditemui.” Dalam artikel ini, Kirchmeyer bercakap tentang fosforus sebagai batu bercahaya yang telah lama diketahui, tetapi tidak menggunakan istilah "fosforus" itu sendiri, yang jelas belum diterima pakai pada masa itu.

Di England, secara bebas daripada Brand, Kunkel dan Kirchmeyer, fosforus diperoleh pada tahun 1680 oleh R. Boyle (1627-1691). Boyle tahu tentang fosforus dari Kraft yang sama. Seawal Mei 1677, fosforus telah ditunjukkan di Royal Society of London. Pada musim panas tahun yang sama, Kraft sendiri datang ke England dengan fosforus. Boyle, mengikut ceritanya sendiri, melawat Craft dan melihat fosforus dalam simpanannya dalam bentuk pepejal dan cecair. Sebagai rasa terima kasih atas sambutan hangat, Kraft, mengucapkan selamat tinggal kepada Boyle, membayangkan kepadanya bahawa bahan utama fosforusnya adalah sesuatu yang wujud dalam tubuh manusia. Nampaknya petunjuk ini sudah cukup untuk memulakan kerja Boyle. Selepas Kraft pergi, dia mula menguji darah, tulang, rambut, air kencing, dan pada tahun 1680 usahanya untuk mendapatkan unsur bercahaya telah dinobatkan dengan kejayaan.

Boyle mula mengeksploitasi penemuannya bersama seorang pembantu, Gaukwitz Jerman. Selepas kematian Boyle pada tahun 1691, Gaukwitz membangunkan pengeluaran fosforus, memperbaikinya, pada skala komersial. Menjual fosforus pada harga tiga paun sterling setiap auns dan membekalkannya kepada institusi saintifik dan saintis individu di Eropah, Gaukwitz memperoleh kekayaan yang besar. Untuk mewujudkan hubungan komersial, dia mengembara melalui Belanda, Perancis, Itali dan Jerman. Di London sendiri, Gaukwitz mengasaskan sebuah syarikat farmaseutikal yang menjadi terkenal semasa hayatnya. Adalah aneh bahawa, walaupun semua eksperimennya dengan fosforus, kadang-kadang sangat berbahaya, Gaukwitz hidup hingga 80 tahun, hidup lebih lama daripada tiga anak lelakinya dan semua orang yang mengambil bahagian dalam kerja yang berkaitan dengan sejarah awal fosforus.

Sejak penemuan fosforus oleh Kunkel dan Boyle, ia dengan cepat mula jatuh harga akibat persaingan antara pencipta. Pada akhirnya, pewaris pencipta mula memperkenalkan rahsia pengeluarannya kepada semua orang untuk 10 thaler, sepanjang masa menurunkan harga. Pada tahun 1743, A.S. Marggraff menemui lebih banyak lagi Cara yang paling baik pengeluaran fosforus daripada air kencing dan segera menerbitkannya, kerana. memancing telah tidak lagi menguntungkan.

Pada masa ini, fosforus tidak dihasilkan di mana-mana menggunakan kaedah Brand-Kunkel-Boyle, kerana ia sama sekali tidak menguntungkan. Demi kepentingan sejarah, kami masih akan memberikan penerangan tentang kaedah mereka.

Air kencing yang membusuk disejat ke keadaan sirap. Campurkan jisim tebal yang terhasil dengan tiga kali ganda jumlahnya Pasir Putih, letakkan dalam retort yang dilengkapi dengan penerima dan panaskan selama 8 jam dengan api yang sekata sehingga bahan meruap dikeluarkan, selepas itu pemanasan ditingkatkan. Penerima diisi dengan wap putih, yang kemudiannya bertukar menjadi fosforus pepejal dan bercahaya kebiruan.

Fosforus mendapat namanya kerana sifatnya yang bersinar dalam gelap (dari bahasa Yunani - luminiferous). Di antara beberapa ahli kimia Rusia terdapat keinginan untuk memberikan unsur tulen nama Rusia: “permata”, “pemerah api”, tetapi nama-nama ini tidak menarik perhatian.

Lavoisier, hasil kajian terperinci tentang pembakaran fosforus, adalah yang pertama mengenalinya sebagai unsur kimia.

Kehadiran fosforus dalam air kencing memberi alasan kepada ahli kimia untuk mencarinya di bahagian lain badan haiwan itu. Pada tahun 1715, fosforus ditemui di dalam otak. Kehadiran fosforus yang ketara di dalamnya menjadi asas untuk pernyataan bahawa "tanpa fosforus tidak ada pemikiran." Pada tahun 1769, Yu.G. Gan menemui fosforus dalam tulang, dan dua tahun kemudian, K.V. Scheele membuktikan bahawa tulang terdiri terutamanya daripada kalsium fosfat, dan mencadangkan kaedah untuk mendapatkan fosforus daripada abu yang tinggal selepas tulang terbakar. Akhirnya, pada tahun 1788, M. G. Klaproth dan J. L. Proust menunjukkan bahawa kalsium fosfat adalah mineral yang sangat meluas dalam alam semula jadi.

Pengubahsuaian alotropik fosforus - fosforus merah - ditemui pada tahun 1847 oleh A. Schrötter. Dalam makalah bertajuk "A New Allotropic State of Phosphorus," Schrötter menulis itu cahaya matahari menukar fosforus putih kepada merah, dan faktor seperti kelembapan, udara atmosfera, tiada kesan. Schrötter mengasingkan fosforus merah dengan merawatnya dengan karbon disulfida. Dia juga menyediakan fosforus merah dengan memanaskan fosforus putih pada suhu kira-kira 250 ° C dalam gas lengai. Pada masa yang sama, didapati bahawa peningkatan suhu lagi membawa kepada pembentukan pengubahsuaian putih.

Sangat menarik bahawa Schrötter adalah orang pertama yang meramalkan penggunaan fosforus merah dalam industri perlawanan. Di Pameran Dunia Paris pada tahun 1855, fosforus merah, yang telah dihasilkan di kilang, telah ditunjukkan.

Saintis Rusia A.A. Musin-Pushkin pada tahun 1797 menerima pengubahsuaian baru fosforus - fosforus ungu. Penemuan ini tersilap dikaitkan dengan I.V. Hittorf, yang, setelah mengulang hampir sepenuhnya kaedah Musin-Pushkin, memperoleh fosforus ungu hanya pada tahun 1853.

Pada tahun 1934, Profesor P. W. Bridgeman, menundukkan fosforus putih kepada tekanan sehingga 1100 atm, mengubahnya menjadi hitam dan dengan itu memperoleh pengubahsuaian alotropik baharu bagi unsur tersebut. Bersama dengan warna, fizikal dan Sifat kimia fosforus: fosforus putih, sebagai contoh, menyala secara spontan di udara, tetapi hitam, seperti merah, tidak mempunyai sifat ini.

Baca lebih lanjut mengenai sifat fosforus, penggunaannya, dsb. anda boleh membaca, sebagai contoh,

DALAM bilik gelap atau di jalanan pada waktu malam, cuba eksperimen mudah ini. Tidak terlalu keras, supaya mancis tidak menyala, sapukan pada kotak mancis. Anda akan melihat bahawa laluan bercahaya dari perlawanan akan kelihatan pada parut untuk seketika. Ini bersinar fosforus putih. Tetapi semua orang yang mengingati pelajaran kimia sekolah Menengah, boleh berkata: "Maafkan saya, merah, bukan putih, fosforus digunakan dalam penghasilan mancis." Betul! Tiada fosforus putih dalam parut kotak mancis; terdapat fosforus merah, yang, akibat tindak balas yang berlaku antara fosforus merah yang terletak di permukaan kotak mancis dan garam berthollet yang terkandung dalam kepala mancis, menjadi panas pada masa ini. geseran dan bertukar menjadi putih dalam jumlah yang sedikit.

Fosforus boleh wujud dalam beberapa bentuk, atau, seperti yang mereka katakan, dalam beberapa pengubahsuaian.

Fosfor putih- bahan hablur pepejal, dan dalam bentuk tulen kimianya, hablur fosforus putih tidak berwarna sepenuhnya, telus dan membiaskan cahaya dengan baik. Dalam cahaya mereka cepat menjadi kuning dan kehilangan ketelusan mereka. Oleh itu, dalam keadaan biasa, fosforus adalah sangat serupa dalam penampilan dengan lilin, tetapi lebih berat (ketumpatan fosforus putih ialah 1.84). Fosforus rapuh dalam keadaan sejuk, tetapi pada suhu bilik ia agak lembut dan mudah dipotong dengan pisau. Pada 44°C fosforus putih cair, dan pada 280.5°C ia mendidih. Fosforus putih, teroksida oleh oksigen di udara, bersinar dalam gelap dan mudah menyala apabila dipanaskan sedikit, contohnya dari geseran.

Suhu penyalaan fosforus kering dan tulen adalah hampir dengan suhu badan manusia. Oleh itu, ia disimpan hanya di bawah air. Pertama perang Dunia fosforus putih digunakan sebagai bahan pembakar dalam peluru artileri, bom udara, bom tangan, dan peluru.

Fosfor merah, berbeza dengan putih, atau kuning, seperti yang kadang-kadang dipanggil, tidak beracun, tidak teroksida di udara, tidak bersinar dalam gelap, tidak larut dalam karbon disulfida dan menyala hanya pada 260 ° C. Fosforus merah diperoleh daripada fosforus putih dengan pemanasan berpanjangan tanpa akses udara pada 250-300°C.

Sejarah penemuan fosforus

Lukisan Joseph Wright "The Alchemist Discovering Phosphorus" kononnya menggambarkan penemuan Hennig Brand tentang fosforus

Dalam mencari elixir belia dan percubaan untuk mendapatkan emas, ahli alkimia abad ke-17 Genning Brand dari Hamburg cuba membuat "batu ahli falsafah" daripada air kencing. Untuk tujuan ini dia menyejat sejumlah besar ia dan sisa sirap yang diperolehi selepas penyejatan tertakluk kepada pengkalsinan kuat dalam campuran dengan pasir dan arang tanpa akses udara.

Akibatnya, Jenama menerima bahan dengan sifat luar biasa: ia bersinar dalam gelap; dibuang ke dalam air mendidih, ia mengeluarkan wap yang menyala di udara, melepaskan asap putih tebal yang larut dalam air untuk membentuk asid.

Terdapat minat yang besar dalam bahan baru itu, dan Brand berharap untuk membuat keuntungan yang besar daripada penemuannya: bukan untuk sia-sia dia adalah bekas saudagar Hamburg. Mengekalkan kaedah pembuatan dalam keyakinan yang paling ketat, Brand menunjukkan bahan baharu untuk wang, dan menjualnya kepada mereka yang menginginkannya dalam bahagian kecil hanya untuk emas tulen. Selepas beberapa lama, Brand juga menjual rahsia membuat fosforus kepada ahli kimia Dresden Kraft, yang, seperti Brand, mula mengembara di sekitar istana orang berpengaruh, menunjukkan fosforus untuk wang, membuat kekayaan yang besar.

Keajaiban dengan cahaya dan penyalaan fosforus

Selepas penemuan fosforus, keupayaannya untuk bersinar dalam gelap sekali lagi digunakan, tetapi untuk tujuan yang berbeza. Kali ini, wakil kultus agama mula berdagang dalam fosforus. Resipi untuk menggunakan fosforus sangat pelbagai. Sebagai contoh, sejumlah kecil fosforus putih telah ditambah kepada lilin atau parafin yang telah dicairkan tetapi sudah pekat. Campuran yang terhasil digunakan untuk membentuk pensel, yang digunakan untuk menulis di dinding gereja dan ikon. Pada waktu malam, "prasasti misteri" kelihatan. Fosforus, perlahan-lahan mengoksida, bercahaya, dan parafin, melindunginya daripada pengoksidaan pesat, meningkatkan tempoh fenomena.

Fosforus putih dibubarkan dalam benzena atau karbon disulfida. Penyelesaian yang terhasil digunakan untuk melembapkan sumbu lilin atau lampu. Selepas pelarut tersejat, fosforus putih menyala, dan sumbu dinyalakan daripadanya. Ini adalah bagaimana "keajaiban" yang dipanggil "penyalaan diri lilin" telah dibuat.

Will-o'-the-wisps di paya dan tanah perkuburan

Satu daripada sambungan yang menarik Fosforus adalah fosfin gas, keunikannya ialah ia sangat mudah terbakar di udara. Sifat fosfin ini menerangkan rupa paya, will-o'-the-wisp, atau lampu kubur. Terdapat benar-benar kebakaran di paya dan kubur segar. Ini bukan fantasi atau fiksyen. Pada malam yang hangat, gelap, cahaya kebiruan pucat, berkelip-kelip samar kadang-kadang diperhatikan pada kubur segar. Ia adalah fosfin yang "terbakar." Fosfin terbentuk semasa pereputan organisma tumbuhan dan haiwan yang mati.

Tidak seperti kebanyakan unsur, ia hanya terdiri daripada satu isotop 31 P. B tindak balas nuklear Beberapa isotop radioaktif jangka pendek bagi unsur No. 15 telah disintesis. Salah satu daripadanya, fosforus-30, ternyata merupakan isotop pertama yang diperoleh secara buatan. Ini diperoleh pada tahun 1934 oleh Frederic dan Irene Joliot-Curie dengan menyinari aluminium dengan zarah alfa. Fosforus-30 mempunyai separuh hayat 2.55 minit dan, apabila ia mereput, mengeluarkan positron ("elektron positif"). Enam isotop radioaktif fosforus kini diketahui. Yang paling lama hidup ini, 33 P, mempunyai separuh hayat 25 hari. Isotop fosforus digunakan terutamanya dalam penyelidikan biologi.

PERMULAAN INDUSTRI SUPERPHOSPHATE. Pertama di dunia pengeluaran industri superfosfat telah dianjurkan pada tahun 1842 di England. Di Rusia, perusahaan serupa muncul pada tahun 1868 dan 1871. Sebelum revolusi, hanya enam loji superfosfat dibina di negara kita, jumlah produktiviti mereka tidak melebihi 50 ribu tan setahun. Semasa Perang Dunia Pertama, campur tangan asing dan perang saudara empat daripada enam loji gagal, dan pada tahun 1918 hanya 2.8 ribu tan superfosfat dihasilkan di negara kita. Dan hanya 20 tahun kemudian, pada tahun 1938, untuk pengeluaran baja fosfat Kesatuan Soviet menduduki tempat pertama di Eropah dan kedua di dunia. Kini bahagian negara kita dalam pengeluaran dunia baja fosfat dan baja fosfat adalah kira-kira satu perempat.

TESTIMONI D. N. PRYANISHNIKOV. “...Tidak kira betapa betul baja disimpan dan digunakan, ia tidak dapat mengembalikan ke tanah apa yang tidak terkandung di dalamnya, iaitu, sebahagian besar fosforus yang diasingkan dari ladang dalam bijirin yang dijual, tulang haiwan, susu, dll.; Oleh itu, tanah secara beransur-ansur tetapi tetap kehilangan fosforusnya (atau sekurang-kurangnya bahagiannya yang boleh dihadam), dan melebihi had tertentu, fosforus jatuh ke dalam kedudukan "faktor minimum" yang paling kurang diperolehi. hasil tuaian yang baik, seperti yang dinyatakan dengan betul oleh Liebig.” (Dari artikel "Mengenai kepentingan fosfat untuk pertanian kita dan meluaskan kemungkinan penggunaan langsung fosfat", 1924).

APATIT KAWASAN KUtub. Pada tahun 1926, A.E. Fersman dan rakan-rakannya menemui rizab apatit yang besar di Semenanjung Kola. Bertahun-tahun kemudian, Ahli Akademik A.E. Fersman menulis tentang deposit ini: "... apatit berkilauan hijau dengan nepheline kelabu membentuk dinding berterusan sepanjang 100 m. Tali pinggang tundra Khibiny yang indah ini membentang sejauh 25 km, membengkok di sekelilingnya dalam cincin. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa bijih apatit masuk jauh walaupun di bawah permukaan lautan, dan kira-kira dua bilion tan mineral yang paling berharga ini telah terkumpul di sini di Pergunungan Khibiny, yang tidak ada tandingannya di mana-mana di dunia" ("Entertaining Mineralogy", 1937 Atas dasar deposit ini, sebuah loji perlombongan dan kimia "Apatit" dinamakan sempena. S. M. Kirov. Sejurus sebelum perang, satu lagi deposit bahan mentah fosforus yang sangat besar ditemui - fosforus Kapa-Tay di Kazakhstan. Fosfat juga terdapat di kawasan lain di negara kita, khususnya di rantau Moscow. Tetapi bahan mentah terbaik untuk pengeluaran baja fosfat masih berasal dari apatit "tali pinggang tundra Khibiny."

MACAM MANA NAMPAK APATITE. Mari kita beralih lagi kepada "Minerologi Menghiburkan". "Apatit adalah kalsium fosfat, tetapi penampilan ia sangat pelbagai dan pelik sehinggakan ahli mineralogi lama memanggilnya apatite, yang bermaksud "penipu" dalam bahasa Yunani: kadang-kadang ini adalah kristal telus, mengingatkan beryl atau bahkan kuarza, kadang-kadang ia adalah jisim padat yang tidak dapat dibezakan daripada batu kapur mudah. , kadangkala ia adalah bola sinaran jejari, kemudian batu itu berbutir dan berkilat, seperti marmar berbutir kasar.”

SIAPA YANG PERTAMA? Ahli sejarah Perancis F. Gefer mendakwa bahawa pendapat yang diterima umum bahawa fosforus pertama kali diperoleh oleh ahli alkimia G. Brand pada tahun 1669 adalah tidak betul. Menurutnya, mereka dapat memperoleh fosforus pada abad ke-12. Ahli alkimia Arab, dan teknologi mereka untuk mendapatkan fosforus adalah sama seperti Brand: menyejat air kencing dan memanaskan sisa kering dengan arang batu dan pasir. Jika ya, maka manusia sudah biasa dengan unsur No. 15 selama hampir 800 tahun.

MERAH DAN UNGU. Pengubahsuaian fosforus yang paling terkenal adalah putih dan merah, kedua-duanya digunakan dalam industri. Varieti lain unsur No. 15 - ungu, coklat, fosforus hitam - hanya boleh didapati di makmal. Tetapi fosforus ungu diketahui orang lebih awal daripada fosforus merah. Saintis Rusia A. A. Musin-Pushkin pertama kali memperolehnya pada tahun 1797. Dalam beberapa buku anda boleh menemui kenyataan bahawa fosforus merah dan ungu adalah satu dan sama. Tetapi jenis ini berbeza bukan sahaja dalam warna. Hablur fosforus ungu lebih besar. Fosforus merah diperoleh dengan memanaskan fosforus putih dalam isipadu tertutup sudah pada 250°C, dan ungu - hanya pada 500°C.

"SI BAHAGI YANG BERCAHAYA." Dari memoir Ahli Akademik S.I. Volfkovich: "Fosforus diperoleh dalam ketuhar elektrik, dipasang di Universiti Moscow di Mokhovaya Street. Oleh kerana eksperimen ini dijalankan buat kali pertama di negara kita pada masa itu, saya tidak mengambil langkah berjaga-jaga yang perlu apabila bekerja dengan fosforus gas - unsur kebiruan yang beracun, menyala sendiri dan bercahaya. Selama berjam-jam bekerja di relau elektrik, sebahagian daripada gas fosforus yang dilepaskan begitu tepu pada pakaian saya dan juga kasut saya sehingga apabila saya berjalan dari universiti pada waktu malam di sepanjang jalan Moscow yang gelap dan tidak bercahaya, pakaian saya memancarkan cahaya kebiruan, dan dari bawah kasut saya (apabila menggosoknya) di kaki lima) percikan api telah disambar.

Setiap kali orang ramai berkumpul di belakang saya, di antaranya, walaupun penjelasan saya, terdapat ramai orang yang melihat dalam diri saya seorang wakil yang "baru muncul" dunia lain. Tidak lama kemudian, di kalangan penduduk daerah Mokhovaya dan di seluruh Moscow, cerita-cerita hebat tentang "bhikkhu bercahaya" mula disebarkan dari mulut ke mulut...

KEAJAIBAN TANPA KEAJAIBAN. Gereja telah berulang kali menggunakan fosforus putih untuk menipu orang percaya. Sekurang-kurangnya dua jenis "mukjizat" diketahui di mana bahan ini terlibat. Keajaiban satu: lilin yang menyala dengan sendirinya. Ini dilakukan seperti ini: larutan fosforus dalam karbon disulfida digunakan pada sumbu, pelarut menguap agak cepat, dan butiran fosforus yang tinggal pada sumbu dioksidakan oleh oksigen atmosfera dan menyala secara spontan. Keajaiban kedua: inskripsi "ilahi" berkelip di dinding. Penyelesaian yang sama, tindak balas yang sama. Sekiranya penyelesaiannya cukup tepu, prasasti mula-mula bersinar, kemudian berkelip dan hilang.

ORGANOPOSFORUS DAN KEHIDUPAN. Banyak jilid telah ditulis mengenai peranan sebatian organophosphorus dalam tindak balas biokimia yang paling penting dalam badan. Dalam mana-mana buku teks biokimia, bahan-bahan ini bukan sahaja disebut berkali-kali, tetapi juga diterangkan secara terperinci. Tanpa sebatian organophosphorus, proses metabolisme karbohidrat dalam tisu otak tidak dapat berlaku. Enzim fosforilase yang mengandungi fosforus menggalakkan bukan sahaja pemecahan, tetapi juga sintesis polisakarida dalam otak. Dalam proses pengoksidaan karbohidrat dalam tisu otak, nukleotida diphosphopyridine dan fosfat bukan organik memainkan peranan penting. Satu lagi proses penting - penguncupan otot disokong oleh tenaga yang dikeluarkan semasa tindak balas yang melibatkan adenosin fosfat. Apabila otot mengecut, molekul adenosin trifosfat (ATP) terurai kepada adenosin difosfat dan asid fosfat tak organik. Ini membebaskan banyak tenaga (8-11 kcal/mol). TENTANG peranan penting Bahan-bahan ini juga dibuktikan oleh fakta bahawa tahap ATP yang berterusan sentiasa dikekalkan dalam tisu otot.

Menjelang pertengahan 1677, khabar angin tentang penemuan luar biasa yang dibuat di Jerman sampai kepada British: "Seorang Daniel Kraft dari Hamburg memperoleh bahan yang secara spontan menyala dan bersinar sama rata dalam gelap." Robert Boyle (1627-1691) adalah salah seorang yang pertama di England untuk mengetahui tentang perkara ini. Bukunya "The Skeptical Chemist" jelas menunjukkan bahawa Boyle sangat mengutamakan penerangan kuantitatif mereka yang ketat daripada penerangan kualitatif proses. Pada tahun 1662, dalam risalah bertajuk "Dalam Pertahanan Doktrin Keanjalan dan Berat Udara," Boyle menerbitkan undang-undang yang berkaitan tekanan dengan isipadu gas, yang kini biasa kepada semua pelajar sekolah. Walau bagaimanapun, di sebalik semua ini, Boyle sangat tertarik dengan alkimia. Dia adalah salah seorang daripada ramai yang terpesona dengan impian "batu ahli falsafah" - bahan misteri yang kononnya mampu mengubah logam asas menjadi emas. Di samping itu, Boyle dan saintis lain sangat tertarik dengan idea "fosforat" - objek yang bersinar dalam gelap. Ini adalah "will-o'-the-wisps" ( ignis fatuus), yang secara khianat memikat pengembara ke dalam paya, dan banyak makhluk hidup - kelip-kelip, plankton bercahaya dan bakteria saprofit pemancar cahaya yang memakan tisu tumbuhan dan haiwan yang mereput.

Pada musim luruh tahun 1677 raja Inggeris Charles II, sendiri seorang ahli alkimia amatur, menjemput Craft ke London untuk berdemonstrasi sifat yang menakjubkan fosforus baru. Pada petang 15 September, Craft dan peralatan alkimianya tiba di Ranelagh House di Pall Mall di London, tempat Robert Boyle telah mengumpulkan ahli-ahli Royal Society. Kisah Boyle sendiri tentang apa yang mereka lihat telah dipelihara: “...Tingkap-tingkap ditutup dengan bidai kayu, dan lilin sebelum ini telah dibawa ke bilik sebelah; kekal dalam kegelapan, kami dapat menikmati fenomena berikut. Mula-mula, Kraft mengambil dari begnya sfera kaca yang diisi dengan ampaian sesuatu pepejal di dalam air - bahan itu tidak lebih daripada dua atau tiga sudu teh - dan, bagaimanapun, ia menerangi seluruh sfera, supaya ia kelihatan seperti bola meriam, yang , setelah bercahaya merah panas, dikeluarkan dari ketuhar. Apabila Craft menggoncangkan bolanya, cahaya itu bertambah lebih, dan kilatan individu dapat dilihat. Apabila mereka menggoncangkan bekas lain dan nektar yang terkandung di dalamnya, asap timbul, yang hampir memenuhi kapal itu, dan sesuatu seperti kilat kilat, sangat jarang, kelihatan dengan jelas, yang mengejutkan saya. Tetapi kemudian Kraft mengeluarkan segumpal fosforus pepejal, yang, seperti yang diisytiharkannya, telah bersinar selama dua tahun tanpa rehat! Kraft mengambil bahan pepejal yang paling kecil dan memecahkannya menjadi kepingan yang sangat kecil sehingga saya mengira dua puluh atau tiga puluh daripadanya, kemudian menaburkannya dalam keadaan tidak teratur di atas permaidani, dan di sana, untuk mengagumi kami, mereka berkilauan dengan sangat terang dan, lebih-lebih lagi, berkelip. seperti bintang, tetapi, mujurlah, tidak membahayakan permaidani Turki yang mahal. Kemudian Kraft menggosok permukaan fosforus dengan jarinya, melukis huruf bercahaya pada sekeping kertas supaya ia berkelip-kelip yang tidak menyenangkan dalam kegelapan, kemudian melumurkan fosforus pada mukanya. Bau timbul dari kertas yang mengingatkan saya pada sulfur dan timun pada masa yang sama...”

Beberapa hari kemudian, Kraft menunjukkan penyalaan fosforus. Dia membungkus sekeping kecil itu, diambil dari botol air, dalam kertas, yang tidak lama kemudian terbakar. Sekeping lagi fosforus segera membakar timbunan serbuk mesiu. Boyle sangat kagum dengan ini, dan dia ingin segera menjalankan eksperimennya sendiri dengan bahan misteri itu. Apabila diminta untuk meninggalkan sampel fosforus, Kraft menolak, dan apabila ditanya tentang asal usulnya, dia hanya berkata bahawa ia dibuat "daripada beberapa terbitan tubuh manusia."

Boyle memutuskan bahawa fosforus kemungkinan besar diperoleh daripada air kencing: cecair kuning sentiasa mencetuskan imaginasi ahli alkimia, yang menganggap bahawa ia mengandungi bahan utama emas. Dia mengarahkan pembantunya Daniel Bilger untuk mengumpul jumlah air kencing yang luar biasa dan menyejat air daripadanya. Malangnya, tiada bahan bercahaya dalam sisa pepejal. Kemudian diputuskan untuk menjalankan eksperimen dengan satu lagi "turunan tubuh manusia" - kandungan cesspool. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, hasil yang diingini tidak diperolehi. Boyle bekerja selama dua tahun untuk membongkar rahsia mendapatkan fosforus daripada air kencing dan, pada akhirnya, dia berjaya memperoleh bahan bercahaya. Dalam satu daripada banyak eksperimen, seorang lagi pembantu, Ambrose Godfrey Hankwitz Jerman (1660-1741), memanaskan campuran sisa air kencing dan pasir pepejal, menyebabkan retort itu pecah. Boyle, datang untuk melihat serpihan, menemui cahaya mereka.

Lebih daripada tiga ratus tahun memisahkan kita dari saat ahli kimia Hamburg Genning Brand menemui unsur baharu - . Seperti ahli alkimia lain, Brand cuba mencari elixir kehidupan atau batu ahli falsafah, dengan bantuan orang tua menjadi lebih muda, orang sakit pulih, dan orang hina berubah menjadi... Bukan mementingkan kebajikan orang, tetapi kepentingan diri yang membimbing Brand. Ini dibuktikan dengan fakta dari sejarah satu-satunya penemuan sebenar yang dibuat oleh ahli alkimia ini.

Semasa salah satu eksperimen, dia menyejat air kencing, mencampurkan sisa dengan arang batu dan pasir dan meneruskan penyejatan. Tidak lama kemudian bahan terbentuk dalam retort yang bersinar dalam gelap. Benar, kaltes Feuer ( api sejuk), atau "api saya," seperti yang dipanggil Brand, tidak berubah menjadi atau mengubah rupa orang lama, tetapi hakikat bahawa bahan yang terhasil bersinar tanpa pemanasan adalah luar biasa dan baharu.

Jenama pantas memanfaatkan hartanah baharu ini. Dia mula menunjukkan pelbagai orang yang mempunyai keistimewaan, menerima hadiah dan wang daripada mereka. Tidak mudah untuk menyimpan rahsia mendapatkan fosforus, dan Brand tidak lama kemudian menjualnya kepada ahli kimia Dresden I. Kraft. Bilangan penunjuk perasaan fosforus meningkat apabila resipi untuk pengeluarannya diketahui oleh I. Kunkel dan K. Kirchmeyer. Pada tahun 1680, tanpa mengira pendahulunya, unsur baru telah diperoleh oleh ahli fizik dan kimia Inggeris terkenal Robert Boyle. Tetapi Boyle tidak lama kemudian meninggal dunia, dan pelajarnya A. Gankwitz mengkhianati sains tulen dan sekali lagi menghidupkan semula "spekulasi fosforus." Hanya pada tahun 1743 A. Markgraf menemui kaedah yang lebih maju untuk menghasilkan fosforus dan menerbitkan datanya untuk maklumat awam. Peristiwa ini menamatkan perniagaan Brand dan bertindak sebagai permulaan kajian serius terhadap fosforus dan sebatiannya.

Pada peringkat pertama, lima puluh tahun sejarah fosforus, selain penemuan Boyle, hanya satu peristiwa yang ditandai oleh sejarah sains: pada tahun 1715, Gensing menubuhkan kehadiran fosforus dalam tisu otak. Selepas eksperimen Markgrave, sejarah unsur, yang bertahun-tahun kemudiannya memperoleh nombor 15, menjadi sejarah banyak penemuan hebat.

Kronologi penemuan ini

Pada tahun 1769, Yu. Gan membuktikan bahawa tulang mengandungi banyak fosforus. perkara yang sama telah disahkan dua tahun kemudian oleh ahli kimia Sweden terkenal K. Scheele, yang mencadangkan kaedah untuk mendapatkan fosforus daripada abu yang terbentuk semasa pemanggangan tulang.

Beberapa tahun kemudian, J. L. Proust dan M. Klaproth, mengkaji pelbagai sebatian semula jadi, membuktikan bahawa ia tersebar luas di kerak bumi, terutamanya dalam bentuk kalsium fosfat.

Beliau mencapai kejayaan besar dalam mengkaji sifat fosforus pada awal 70-an abad ke-18. ahli kimia Perancis yang hebat Antoine Laurent. Dengan membakar fosforus dengan bahan lain dalam isipadu udara tertutup, dia membuktikan bahawa fosforus adalah unsur bebas, dan udara mempunyai komposisi kompleks dan terdiri daripada sekurang-kurangnya dua komponen - oksigen dan nitrogen. "Dengan cara ini, buat pertama kalinya, dia meletakkan semua kimia di atas kakinya, yang dalam bentuk phlogistiknya berdiri di atas kepalanya." Beginilah cara F. Engels menulis tentang karya itu dalam kata pengantar jilid kedua Ka-pitala.”

Pada tahun 1709, Dondonald membuktikan bahawa sebatian fosforus diperlukan untuk perkembangan normal tumbuhan.

Pada tahun 1839, seorang lagi lelaki Inggeris, Laws, adalah yang pertama mendapatkan superfosfat - baja fosforus yang mudah dihadam. tumbuhan.

Pada tahun 1847, ahli kimia Jerman Schrötter, memanaskan tanpa akses udara, belajar variasi baru(pengubahsuaian alotropik) unsur No. 15 -, dan sudah pada abad ke-20, pada tahun 1934, ahli fizik Amerika P. Bradjen, mengkaji pengaruh tekanan tinggi pada yang berbeza, diasingkan serupa dengan fosforus hitam. Ini adalah peristiwa penting dalam sejarah unsur No. 15. Sekarang mari kita jejaki apa yang mengikuti setiap penemuan ini.

"Pada tahun 1715, Gensing mewujudkan kehadiran fosforus dalam tisu otak... Pada tahun 1769, Hahn membuktikan bahawa tulang mengandungi banyak fosforus"

Fosforus adalah analog nitrogen

Walaupun sifat fizikal dan kimia unsur-unsur ini sangat berbeza, ia mempunyai. dan perkara umum, khususnya, ialah kedua-dua unsur ini amat diperlukan untuk haiwan dan tumbuhan. Ahli akademik A.E. Fersman memanggil fosforus sebagai "unsur kehidupan dan pemikiran," tetapi takrifan ini hampir tidak boleh diklasifikasikan sebagai keterlaluan sastera. Fosforus ditemui secara literal dalam semua organ tumbuhan hijau: batang, akar, daun, tetapi kebanyakannya dalam buah-buahan dan biji. Tumbuhan mengumpul fosforus dan membekalkannya kepada haiwan.

Pada haiwan, fosforus tertumpu terutamanya dalam rangka, otot dan tisu saraf.

Antara produk makanan manusia, kuning telur ayam terutamanya kaya dengan fosforus.

Tubuh manusia mengandungi purata kira-kira 1.5 kg unsur No. 15. Daripada jumlah ini, 1.4 kg adalah dalam tulang, kira-kira 130 g dalam otot dan 12 g dalam saraf dan otak. Hampir semua proses fisiologi yang paling penting yang berlaku dalam badan kita dikaitkan dengan transformasi bahan organophosphorus. Fosforus terdapat dalam tulang terutamanya dalam bentuk kalsium fosfat. Enamel gigi juga merupakan sebatian fosforus, yang dalam komposisi dan struktur kristal sepadan dengan mineral fosforus yang paling penting, apatit Ca5(P04)3(F, Cl).

Sememangnya, seperti mana-mana vital elemen yang diperlukan, fosforus membuat kitaran dalam alam semula jadi. Tumbuhan mengambilnya dari tanah, dan dari tumbuhan unsur ini memasuki tubuh manusia dan haiwan. Fosforus kembali ke tanah dengan najis dan apabila mayat reput. Fosforobacteria menukarkan fosforus organik kepada sebatian tak organik.

Walau bagaimanapun, setiap unit masa, lebih banyak fosforus dikeluarkan dari tanah daripada memasuki tanah. Tuai dunia kini setiap tahun mengeluarkan lebih daripada 3 juta tan fosforus dari ladang.

Sememangnya, untuk mendapatkan hasil yang mampan, fosforus ini mesti dikembalikan ke tanah, dan oleh itu tidak menghairankan bahawa pengeluaran batu fosfat dunia kini jauh lebih daripada 100 juta tan setahun.

"... Proust dan Klaproth membuktikan bahawa fosforus tersebar secara meluas dalam kerak bumi, terutamanya dalam bentuk kalsium fosfat"

Dalam kerak bumi, fosforus berlaku secara eksklusif dalam bentuk sebatian. Ini terutamanya adalah garam asid ortofosforik yang tidak larut; Kation yang paling kerap ialah ion kalsium.

Fosforus menyumbang 0.08% daripada berat kerak bumi. Dari segi kelaziman, ia menduduki tempat ke-13 di antara semua elemen. Fosforus terkandung dalam sekurang-kurangnya 190 mineral, yang paling penting ialah: fluorapatite Ca5(P04)3F, hidroksilapatit Ca5(P04)3OH, fosforit Cae(P04)2 dengan bendasing.

Fosforus dibahagikan kepada primer dan sekunder. Antara yang utama, apatit adalah sangat biasa, sering dijumpai di kalangan batuan asal igneus. Ini terbentuk pada masa pembentukan kerak bumi.

Tidak seperti apatit, fosforit berlaku di antara batuan asal sedimen, terbentuk akibat kematian makhluk hidup. Ini adalah sekunder.

Fosforus ditemui dalam meteorit dalam bentuk besi, kobalt, dan nikel fosfida. Sudah tentu, unsur biasa ini juga terdapat dalam air laut (6 10-6%).

"Lavoisier membuktikan bahawa fosforus adalah unsur kimia bebas..."

Fosforus ialah bukan logam (yang sebelum ini dipanggil metaloid) aktiviti sederhana. Orbit luar atom fosforus mengandungi lima elektron, tiga daripadanya tidak berpasangan. Oleh itu, ia boleh mempamerkan valens 3-, 3+ dan 5+.

Untuk fosforus mempamerkan 5+, beberapa kesan pada atom diperlukan, yang akan mengubah dua elektron berpasangan pada orbit terakhir menjadi tidak berpasangan.

Fosforus sering dipanggil unsur pelbagai rupa. Sesungguhnya, dalam keadaan yang berbeza ia berkelakuan berbeza, menunjukkan sama ada sifat oksidatif atau pengurangan. Fleksibiliti fosforus juga termasuk keupayaannya untuk wujud dalam beberapa pengubahsuaian alotropik.

Mungkin pengubahsuaian unsur No. 15 yang paling terkenal ialah fosforus lembut, berlilin, putih atau kuning. Ia adalah Jenama yang menemuinya, dan terima kasih kepada sifatnya unsur itu menerima namanya: dalam bahasa Yunani "fosforus" bermaksud bercahaya, bercahaya. Molekul fosforus putih terdiri daripada empat atom yang tersusun dalam bentuk tetrahedron. Ketumpatan 1.83, takat lebur 44.1° C. beracun, mudah teroksida. Larut dalam karbon disulfida, ammonia cecair dan SO2, benzena, eter. Hampir tidak larut dalam air.

Apabila dipanaskan tanpa akses kepada udara melebihi 250° C, ia bertukar menjadi merah. Ini sudah menjadi polimer, tetapi bukan struktur yang sangat teratur. Kereaktifan fosforus merah adalah jauh lebih rendah daripada fosforus putih. Ia tidak bersinar dalam gelap, tidak larut dalam karbon disulfida, dan tidak beracun. Ketumpatannya jauh lebih besar, strukturnya berhablur halus.