Фосфор – несучий світло
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Для нормальної життєдіяльності рослини потрібні мінеральні поживні речовини: хімічні сполуки азоту, калію, фосфору, заліза, кальцію і багато інших. Ці речовини рослини беруть з ґрунту і повітря. Найбільше їм необхідні три хімічних елемента: фосфор, азот і калій. Про один з них, фосфор ми розповідаємо сьогодні.
У нашого героя дуже цікава біографія. Про неї варто розповісти детальніше. Звивистими, часом примарними та оманливими шляхами йшла людина до знань. Одною з великих помилок людської думки було древнє переконання в тому, що всі речовини можна хімічним шляхом перетворити одну в іншу. Здавалося, особливо годилися для цього метали. Зміни їх кольору, блиску та інших фізичних властивостей при сплаві один з одним наводили вже стародавніх індійців, єгиптян і китайців на думки про безмежні перетворення речовин. Одним з наочних і переконливих прикладів цього було отримання бронзи. Червона мідь і біле олово давали сплав, схожий на золото!
І ось на берегах Нілу, в стародавньому єгипетському місті Олександрії, в перші століття нашої ери зароджується таємнича «наука» про перетворення металів один в одного, «мистецтво» робити найдорогоцінніший метал – золото. Пізніше араби назвали цю «науку» алхімією.
Багато століть алхіміки намагалися знайти спосіб перетворювати неблагородні метали в золото. Тепер ми знаємо, що ці спроби не могли увінчатися успіхом. Адже золото, мідь або ртуть – прості речовини і перетворити їх один в одного хімічним шляхом не можна. Але те, що ми знаємо тепер, було невідомо в минулому. Алхіміки були переконані, що перетворення міді в золото – справа цілком можлива. Треба тільки знайти «філософський камінь», який, на думку середньовічних вчених, володіє самими дивовижними властивостями: перетворює на золото будь-який нешляхетний метал, виліковує найстрашніші хвороби, повертає людям молодість і навіть дарує безсмертя! Алхіміки вірять, що могутність цієї чудодійної речовини безмежна. Вони дають їй різні пишні назви: «Великий Магістер», «П’ята есенція», «Еліксир мудреців», «Універсал», «Велика панацея»…
– Але такої речовини не може бути! – Скажете ви. – Як можна серйозно вірити в її існування?!
Звичайно, такої речовини бути не може. І проте перш вірили, що «філософський камінь» існує. Вірили ж колись у те, що Земля тримається на трьох китах, вірили в «край світу», до якого нібито добиралися окремі сміливці. Чому ж у такому разі не можна було повірити і в такий казковий «камінь». І алхіміки шукали «Велику панацею» від усіх бід, намагаючись отримати її штучним шляхом у своїх лабораторіях. Пошукам цієї речовини були віддані колись тисячі життів, століття часу!
Невдачі не бентежили «дільців золота». Майже всі вони були твердо переконані в тому, що всесильний «філософський камінь» існує в природі. Вони навіть уявляли собі цю чудову речовину. В древніх алхімічних творах можна, наприклад, прочитати, що «філософський камінь» повинен бути червоною речовиною, трохи прозорим, гнучким. І ще: він зобов’язаний світитися в темряві.
Замкнувшись на багато років у своїй лабораторії, потай від усіх сивочолі алхіміки на тисячу ладів розчиняли, випарювали, прокалювали незліченні порошки і метали. Наполегливо шукали вони невловиме. Які тільки речовини не застосовували вони для того, щоб приготувати цей «камінь»! Тут були і метали, і їх сполуки, і кам’яне вугілля, і «небесне каміння» – метеорити, і роса, відвари різних рослин, і багато, багато іншого.
Алхімія була закономірним явищем свого часу – часу натурального господарства, застою думки. Вона виникла з початків хімії древніх і проіснувала до XVII століття. Новий час зажадав розвитку справжньої хімії, близької до практичних запитів життя. Але деякі з алхімічних «секретів» вона поставила собі на службу.
Алхіміки не знайшли того, чого знайти було неможливо. Але не можна сказати, що вони не дали нічого позитивного. У смітті найбезглуздіших забобонів відшукувалися і зерна істини. Адже алхіміками були детально вивчені властивості ряду речовин, знайдено нові, описані багато хімічних реакцій. І одною з відкритих ними речовин був фосфор.
Це трапилося в 1669 році. Німецький алхімік Брандт вирішив взяти для отримання золоторододного «каменю» … сечу. Він налив її в реторту і став підігрівати. Коли рідина випарувалася насухо, на дні реторти (хімічній посудині особливої форми із зігнутим довгим і вузьким горлом) залишився чорний осад. Брандт вирішив прожарити його на вогні. І тут на внутрішніх стінках горлечка реторти стала накопичуватися біла речовина, схожа на віск. Вона світилася. Вражений алхімік вирішив, що здійснив, нарешті, мрію свого життя, отримав «Філософський камінь»!
Довго, з усіма пересторогами, приховував щасливець таємницю свого відкриття. Марно намагалися інші алхіміки проникнути в заповітний підвал Брандта в Гамбурзі. Камінь, що світиться холодним спокійним світлом, справив на всіх величезне враження. Майже ніхто не сумнівався в тому, що це і є чудовий «філософський камінь» алхіміків.
Однак спроби володарів світлого каменю отримати з його допомогою золото або срібло з неблагородних металів, звичайно, залишилися марними. Як виявилося, це була звичайна речовина – всім відомий тепер хімічний елемент фосфор. Слово «фосфор» і означає «несучий світло».
НА ШЛЯХУ ДО ВІДОМОСТІ
Десятки років не видавали алхіміки секрету отримання світоносного елемента. Але й потім, коли з фосфору був знятий покрив таємничості, він ще довгий час не знаходив застосування в житті.
Минуло майже двісті років, поки вчені розкрили чудову таємницю цього елемента – його величезне значення в живій природі. Лише тоді він був оцінений по достоїнству і став одним з найважливіших хімічних речовин в хімії.
В наш час фосфор отримують в електричних печах. Сировиною служать природні мінерали – апатити і фосфорити. При цьому елементарний фосфор, що виділяється у вигляді пари, відводиться під воду; тут він охолоджується і перетворюється спочатку в рідину, а потім у тверде тіло, білий фосфор, дуже небезпечну і надзвичайно отруйну речовину. Він легко ріжеться ножем. На повітрі такий фосфор швидко окислюється і займається, тому його тримають під водою.
Якщо білий фосфор нагрівати без доступу повітря, він перетворюється в інший свій різновид – в червоний фосфор – порошок червоно-бурого кольору. Його вже можна тримати на повітрі. Білий і червоний фосфор – аллотропії, тобто речовини, що мають один і той же хімічний склад, але різні хімічні і фізичні властивості. Таких аллотропій наука знає чимало – близько трьохсот. Відомі, наприклад, аллотропічні зміни олова – біле і сіре олово: всі знають аллотропії вуглецю – вугілля, графіт і алмаз. (Різниця у властивостях аллотропій пояснюється тим, що атоми у них розташовуються по-різному).
Як червоний, так і білий фосфор знаходять тепер широке застосування. Червоний фосфор необхідний для виробництва сірників. На бічних стінках сірникової коробки наноситься суміш, до складу якої входить цей аллотроп фосфору. Застосовується він також в піротехніці для отримання різних сигнальних вогнів і в кольоровій металургії. Білий аллотроп фосфору використовується у військовій справі: їм заповнюють запальні бомби і снаряди; застосовується він і для створення димових завіс. Крім того, білий фосфор входить до складу багатьох самосвітних фарб.
Значення фосфору та його сполук збільшується з кожним роком. Зараз вже можна нарахувати більше ста галузей господарства, де використовується цей світлий елемент. Наприклад, деякі фосфорні сполуки дають дуже міцні, стійкі покриття металів. Сполуки фосфору використовуються в керамічній та текстильній промисловості, застосовуються у виробництві різних харчових продуктів, особливо мінеральних вод.
В останні роки стрімко і плідно розвивається хімія фосфорорганічних сполук, які увійшли в сім’ю отрутохімікатів і стали грозою шкідників полів. Так, речовина тиофос є єдиним засобом для знищення щитівок і борошнистих червців, шкідників плодових і цитрусових культур. Вона безвідмовно знищує кліщів, попелиць і гусениць. Інший фосфорорганічний препарат – метафос – краще всіх знищує злісного шкідника зернових – клопа-черепашку.
Є у нових фосфорних сполук і інше «відомство» – медицина. Справа в тому, що серед них знайшлися прекрасні ліки. Хіміками отриманий, наприклад, препарат фосфорбін, який допомагає при лікуванні тяжкого захворювання очей – глаукоми. Інше з’єднання виявилося чудовим засобом проти стригучого лишаю, який, як відомо, майже не піддавався лікуванню
ЕЛЕМЕНТ ЖИТТЯ І ДУМКИ
Так по справедливості називають 15-й елемент таблиці Менделєєва – фосфор. Його потребують всі тварини, всі рослини. Чи знаєте ви, скільки фосфору містить наш організм? Близько відсотка. Він знаходиться в кістках і в м’язах, в крові і в мозковій тканині. Нормальний розвиток організму більшою мірою залежить від того, наскільки організм забезпечується фосфором. Якщо фосфору надходить мало, вся життєдіяльність організму порушується.
Колись в Петербурзі був проведений цікавий дослід. В рибні ставки додавалися фосфорні добрива. Це посилило розвиток у воді найдрібніших водоростей та інших мікроскопічних організмів, що привело до посиленого розмноження риб. При цьому риби стали вдвічі більшими.
Особливо важливе значення має фосфор у розвитку кісткових клітин і в роботі мозку. Встановлено, що в кістках і в мозку тварин містяться великі кількості цього хімічного елемента. Ось чому для видужуючих людей і для людей, зайнятих розумовою діяльністю, рекомендують приймати ліки, що містять фосфор. При недоліку його в людини слабшає пам’ять.
Автор: В. Мезенцев.