Фосфор – несущий свет
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Для нормальной жизнедеятельности растения требуются минеральные питательные вещества: химические соединения азота, калия, фосфора, железа, кальция и многие другие. Эти вещества растения берут из почвы и воздуха. Больше всего им необходимы три химических элемента: фосфор, азот и калий. Об одном из них, фосфоре мы рассказываем сегодня.
У нашего героя очень интересная биография. О ней стоит рассказать поподробнее. По извилистым, порой призрачным и обманчивым путям шел человек к знаниям. Одним из великих заблуждений человеческой мысли было древнее убеждение в том, что все вещества можно химическим путем превратить одно в другое. Казалось, особенно годились для этого металлы. Изменения их цвета, блеска и других физических свойств при сплавлении друг с другом наводили уже древних индийцев, египтян и китайцев на мысли о безграничных превращениях веществ. Одним из наглядных и убедительных примеров этого было получение бронзы. Красная медь и белое олово давали сплав, похожий на золото!
И вот на берегах Нила, в древнем египетском городе Александрии, в первые века нашей эры зарождается таинственная «наука» о превращении металлов друг в друга, «искусство» делать самый драгоценный металл — золото. Позднее арабы назвали эту «науку» алхимией.
Много веков алхимики старались найти способ превращать неблагородные металлы в золото. Теперь мы знаем, что эти попытки не могли увенчаться успехом. Ведь золото, медь или ртуть — простые вещества и превратить их друг в друга химическим путем нельзя. Но то, что мы знаем теперь, было неизвестно в прошлом. Алхимики были убеждены, что превращение меди в золото — дело вполне возможное. Надо только найти «философский камень», который, по мнению средневековых ученых, обладает самыми изумительными свойствами: превращает в золото любой неблагородный металл, излечивает самые страшные болезни, возвращает людям молодость и даже дарит бессмертие! Алхимики верят, что могущество этого чудодейственного вещества безгранично. Они дают ему различные пышные названия: «Великий магистерий», «Пятая эссенция», «Эликсир мудрецов», «Универсал», «Великая панацея»…
— Но такого вещества не может быть! — скажете вы.— Как можно серьезно верить в его существование?!
Конечно, такого вещества быть не может. И тем не менее прежде верили, что «философский камень» существует. Верили же когда-то в то, что Земля держится на трех китах, верили в «край света», до которого будто бы добирались отдельные смельчаки. Почему же в таком случае нельзя было поверить и в такой сказочный «камень». И алхимики искали «Великую панацею» от всех бед, пытаясь получить ее искусственным путем в своих лабораториях. Поискам этого вещества были отданы когда-то тысячи жизней, века времени!
Неудачи не смущали «делателей золота». Почти все они были твердо убеждены в том, что всесильный «философский камень» существует в природе. Они даже представляли себе это чудесное вещество. В древних алхимических сочинениях можно, например, прочесть, что «философский камень» должен быть красным веществом, немного прозрачным, гибким. И еще: он обязан светиться в темноте.
Замкнувшись на многие годы в своей лаборатории, втайне от всех седовласые алхимики на тысячу ладов растворяли, выпаривали, прокаливали бесчисленные порошки и металлы. Упорно искали они неуловимое. Какие только вещества не применяли они для того, чтобы приготовить этот «камень»! Тут были и металлы, и их соединения, и каменный уголь, и «небесные камни» — метеориты, и роса, отвары разных растений, и многое, многое другое.
Алхимия была закономерным явлением своего времени — времени натурального хозяйства, застоя мысли. Она возникла из начатков химии древних и просуществовала до XVII века. Новое время потребовало развития настоящей химии, близкой к практическим запросам жизни. Но иные из алхимических «секретов» она поставила себе на службу.
Алхимики не нашли того, чего найти было невозможно. Но нельзя сказать, что они не дали ничего положительного. В мусоре нелепейших суеверий отыскивались и зерна истины. Ведь алхимиками были изучены подробно свойства ряда веществ, найдены новые, описаны многие химические реакции. И одним из открытых ими веществ был фосфор.
Это случилось в 1669 году. Немецкий алхимик Брандт решил взять для получения золотородящего «камня»… мочу. Он налил ее в реторту и стал подогревать. Когда жидкость испарилась досуха, на дне реторты (химический сосуд особой формы с изогнутым длинным и узким горлом) остался черный осадок. Брандт решил прокалить его на огне. И тут на внутренних стенках горлышка реторты стало накапливаться белое вещество, похожее на воск. Оно светилось. Потрясенный алхимик решил, что осуществил, наконец, мечту своей жизни, получил «Философский камень»!
Долго, со всеми предосторожностями, скрывал счастливец тайну своего открытия. Тщетно пытались другие алхимики проникнуть в заветный подвал Брандта в Гамбурге. Камень, светящийся холодным спокойным светом, произвел на всех огромное впечатление. Почти никто не сомневался в том, что это и есть чудесный «философский камень» алхимиков.
Однако попытки обладателей светящегося камня получить с его помощью золото или серебро из неблагородных металлов, конечно, остались тщетными. Как оказалось, это было обычное вещество — всем известный теперь химический элемент фосфор. Слово «фосфор» и значит «несущий свет».
НА ПУТИ К ИЗВЕСТНОСТИ
Десятки лет не выдавали алхимики секрета получения светоносного элемента. Но и затем, когда с фосфора был снят покров таинственности, он еще долгое время не находил применения в жизни.
Прошло почти двести лет, пока ученые раскрыли замечательную тайну этого элемента — его огромное значение в живой природе. Лишь тогда он был оценен по достоинству и стал одним из важнейших химических веществ в химии.
В наше время фосфор получают в электрических печах. Сырьем служат природные минералы — апатиты и фосфориты. При этом элементарный фосфор, выделяющийся в виде паров, отводится под воду; здесь он охлаждается и превращается сначала в жидкость, а затем в твердое тело, белый фосфор, очень опасное и чрезвычайно ядовитое вещество. Он легко режется ножом. На воздухе такой фосфор быстро окисляется и самовоспламеняется, поэтому его держат под водой.
Если белый фосфор нагревать без доступа воздуха, он превращается в другую свою разновидность — в красный фосфор — порошок красно-бурого цвета. Его уже можно держать на воздухе. Белый и красный фосфор — аллотропы, т. е. вещества, имеющие один и тот же химический состав, но различные химические и физические свойства. Таких аллотропов наука знает немало — около трехсот. Известны, например, аллотропические изменения олова — белое и серое олово: все знают аллотропы углерода — уголь, графит и алмаз. (Различие в свойствах аллотропов объясняется тем, что атомы у них располагаются по-разному).
Как красный, так и белый фосфор находят теперь широкое применение. Красный фосфор необходим для производства спичек. На боковых стенках спичечной коробки наносится смесь, в состав которой входит этот аллотроп фосфора. Применяется он также в пиротехнике для получения различных сигнальных огней и в цветной металлургии. Белый аллотроп фосфора используется в военном деле: им заполняют зажигательные бомбы и снаряды; применяется он и для создания дымовых завес. Кроме того, белый фосфор входит в состав многих самосветящихся красок.
Значение фосфора и его соединений увеличивается с каждым годом. Сейчас уже можно насчитать более ста отраслей хозяйства, где используется этот светящийся элемент. Например, некоторые фосфорные соединения дают очень прочные, устойчивые покрытия металлов. Соединения фосфора используются в керамической и текстильной промышленности, применяются в производстве различных пищевых продуктов, в особенности минеральных вод.
В последние годы стремительно и плодотворно развивается химия фосфорорганических соединений, которые вошли в семью ядохимикатов и стали грозой вредителей полей. Так, вещество тиофос является единственным средством для уничтожения щитовок и мучнистых червецов, вредителей плодовых и цитрусовых культур. Он безотказно уничтожает клещей, тлей и гусениц. Другой фосфорорганический препарат — метафос — лучше всех уничтожает злостного вредителя зерновых — клопа-черепашку.
Есть у новых фосфорных соединений и другое «ведомство» — медицина. Дело в том, что среди них нашлись прекрасные лекарства. Химиками получен, например, препарат фосфорбин, который помогает при лечении тяжелого заболевания глаз — глаукомы. Другое соединение оказалось замечательным средством против стригущего лишая, который, как известно, почти не поддавался излечению
ЭЛЕМЕНТ ЖИЗНИ И МЫСЛИ
Так по справедливости называют 15-й элемент таблицы Менделеева — фосфор. В нем нуждаются все животные, все растения. Знаете ли вы, сколько фосфора содержит наш организм? Около процента. Он находится в костях и в мышцах, в крови и в мозговой ткани. Нормальное развитие организма в большей степени зависит от того, насколько организм обеспечивается фосфором. Если фосфора поступает мало, вся жизнедеятельность организма нарушается.
Когда-то в Петербурге был проведен интересный опыт. В рыбные пруды добавлялись фосфорные удобрения. Это усилило развитие в воде мельчайших водорослей и других микроскопических организмов, что привело к усиленному размножению рыб. При этом рыбы стали вдвое крупнее.
Особенно важное значение имеет фосфор в развитии костных клеток и в работе мозга. Установлено, что в костях и в мозгу животных содержатся большие количества этого химического элемента. Вот почему для выздоравливающих людей и для людей, занятых умственной деятельностью, рекомендуют принимать лекарства, содержащие фосфор. При недостатке его у человека слабеет память.
Автор: В. Мезенцев.