Історія відкриття фосфору

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фомсфор (P) -- хімічний елемент 5-ї групи (згідно із застарілою класифікацією -- головної підгрупи п'ятої групи) третього періоду періодичної системи; неметал; атомний номер 15. Ат. маса 30,97376. Один з найпоширеніших елементів земної кори: 0,08-0,09% її маси. У вільному стані не зустрічається через високу хімічну активність. У природі відомий один стабільний ізотоп - ³¹Р. Відомі оксиди фосфору P₂O₅, P₂O₃. Пероксид P₂O₆. Карбід РС₃. Утворює близько 190 мінералів, найважливішими з яких є апатит Ca₅(PO₄)₃(F, Cl, OH), фосфорит та інші. Фосфор міститься у всіх частинах зелених рослин, ще більше його в плодах і насінні (див. фосфоліпіди). Міститься в тканинах тварин, входить до складу білків та інших найважливіших органічних сполук (АТФ, ДНК), є біогенним елементом.

Історія

Фосфор відкритий гамбурзьким алхіміком Геннігом Брандом у 1669 році. Подібно до інших алхіміків, Бранд намагався відшукати еліксир життя або філософський камінь, а отримав речовину, яка світиться. Цим відкриттям Бранд не збагатився і продав спосіб отримання Даніелю Крафту (Johann Daniel Kraft), який заробив на цьому маєток. Трохи згодом фосфор отримав інший німецький хімік -- Йоганн Кункель. Незалежно від Бранда і Кункеля фосфор отримав Роберт Бойль, який описав його в статті «Спосіб приготування фосфору з людської сечі», датованій 14 жовтня 1680 та опублікованій 1693. Удосконалений спосіб отримання фосфору був опублікований 1743 Андреасом Маргграфом. Існують дані, що фосфор вміли отримувати арабські алхіміки у XII столітті.

Те, що фосфор -- проста речовина, довів Антуан Лавуазьє.

Поширення в природі

Фосфор досить поширений елемент (0,08% маси земної кори). Концентрація у морській воді 0,07 мг/л^[1]. В природі він зустрічається винятково у зв'язаному стані. Найважливішими природними сполуками фосфору є мінерали фосфорит Са₃(PO₄)₂ і апатит, який у своєму складі містить, крім Са₃(PO₄)₂, CaP₂ або CaCl₂.

Багаті родовища апатиту є на Кольському півострові, а також у південному Казахстані (гори Каратау), наУралі, в Естонії, Ленінградській і Московській областях Російської Федерації, в Україні і в інших місцях.

Фосфор є також постійною складовою частиною живих організмів -- рослин і тварин. Особливо значні його кількості містяться в кістках тварин (і людини) у виглядіфосфату кальцію Са₃(PO₄)₂. Крім того, фосфор входить до складу нуклеїнових кислот та білків. Але найбільше фосфору міститься...

Фізичні властивості

Фосфор має кілька аллотропних модифікацій - білий, червоний, чорний, коричневий, фіолетовий фосфор та ін Перші три з названих найбільш вивчені. фосфор хімічний нестача організм

Білий фосфор - безбарвна, з жовтуватим відтінком кристалічна речовина, що світиться в темряві. Його щільністю 1,83 г / см ^3. Не розчиняється у воді, добре розчиняється в сірковуглеці. Має характерний часниковий запах. Температура плавлення 44 ° С, температура самозаймання 40 ° С. Щоб захистити білий фосфор від окислення, його зберігають під водою в темряві (на світлі йде перетворення в червоний фосфор). На холоді білий фосфор крихкий, при температурах вище 15 ° С стає м'яким і ріжеться ножем. Білий фосфор отруйний і дає труднозаживающие опіки.

Червоний фосфор - порошкоподібною речовиною темно-червоного кольору без запаху, у воді і сірковуглеці не розчиняється, не світиться. Температура займання 260 ° С, щільність 2,3 г / см ^3. Червоний фосфор є сумішшю декількох аллотропних модифікацій, що відрізняються кольором (від червоного до фіолетового). Властивості червоного фосфору залежать від умов його отримання. Не отруйний.

Чорний фосфор за зовнішнім виглядом схожий на графіт, жирний на дотик, володіє напівпровідниковими властивостями. Щільність 2,7 г / см ^3.

Функції

Одна з речовин, яка бере активну участь у формуванні кісткової системи, -- це фосфор. Крім впливу на ріст кісток і зубів, фосфор допомагає правильному росту клітин і нормальній роботі нирок, бере участь у процесі засвоєння вітамінів і перетворення їжі в життєву енергію. Діяльність центральної нервової системи також багато в чому залежить від фосфору, тому що процеси перетворення його в організмі безпосередньо пов'язані з обміном речовин, із засвоєнням жирів і білків. У кістках, м'язах, нервовій системі і клітинах мозку людини міститься близько 1 кг фосфору (цифра приблизна, тому що все залежить від типу харчування). Разом із кальцієм фосфор є основою кісткової тканини. Добовою нормою Фосфору для дорослої людини є 1-1,5г. Потреба в ньому збільшується при фізичному навантаженні, вагітності (до 3г), годуванні грудьми (до 3,8г). Можна сказати, що практично всі процеси життєдіяльності пов'язані зі вмістом фосфору в організмі, тому що його сполуки постачають організм енергією, яка використовується у м'язових скороченнях, проявах нервових імпульсів, біосинтезі інших органічних речовин, а також у надходженні речовин та їхніх сполук у клітини. Таким чином, фосфор бере участь у всіх обмінних процесах організму, отже обійтися без нього просто

Вживайте, правильно поєднуючи

Продукти, які містять фосфор: бобові (горох, квасоля), кукурудза, дріжджі, сир, висівки, молоко та молочні продукти, сухофрукти, часник, горіхи, насіння гарбуза та соняшнику, гриби, яєчний жовток, риба (скумбрія, сардини, форель), ікра (горбуші, кети, осетрових), субпродукти (печінка, нирки, серце тощо), м'ясо, домашня птиця. Проте недостатньо знати і вживати в їжу продукти, які містять фосфор. Важливо розуміти, що він засвоюється лише в правильному поєднанні з кальцієм, тому слід вибирати продукти з таким поєднанням або комбінувати їх належним чином. Наприклад, найоптимальніше поєднання цих речовин міститься в жирному сирі й фундуку, прийнятне -- в буряках, моркві, капусті. Найбільший вміст фосфору -- в ікрі осетрових, яловичій печінці, волоських горіхах, квасолі, вівсяній, пшоняній та гречаній крупах. Продукти, в яких кальцій із фосфором у найменших поєднаннях: пшоно, свинина, картопля, томати, яблука. Кальцій міститься практично у всіх продуктах, особливо багато -- в молочних. Найконцентрованіший кальцієвмісний продукт -- це твердий сир (у 100 г -- денна доза кальцію).

Нестача фосфору в організмі

Навіть незначна нестача фосфору в організмі може призвести до остеопорозу кісткових тканин, помітного зниження інтелектуальних даних і загальної працездатності. Це проявляється у втраті короткочасної пам'яті, частих проявах слабкості, сонливості й головному болю. У людини з дефіцитом макроелемента може зникнути інтерес до життя, до нових знань. Якщо вчасно не поповнити запасу фосфору, симптоми стануть ще тривожнішими: з'явиться біль у кістках, людина стомлюватиметься навіть після незначних навантажень, потім з'явиться тривожність і необґрунтована дратівливість. Також можуть бути перебої в диханні, періодичне оніміння та тремтіння кінцівок.

Надмір фосфору в організмі

Якщо харчування людини погано збалансовано і в раціоні переважають м'ясні та рибні продукти -- виникає надмір фосфору. Це відбувається внаслідок того, що засвоєння цього макроелемента безпосередньо пов'язане з кількістю кальцію, який потрапляє в організм із їжею. Якщо співвідношення кальцію до фосфору 1:1,5, тоді ці речовини створюють потрібні для життєдіяльності людини нерозчинні сполуки, які сприяють нормальному перебігу процесів в організмі. У разі порушення такого співвідношення фосфор починає накопичуватися і не виводиться із тканин і кісток, що призводить до порушення роботи нирок, нервової системи і кісткових тканин. Одночасно гальмується всмоктування кальцію, сповільнюється утворення вітаміну D, порушуються функції паращитоподібних залоз. У нирках можуть утворитися камені, а також з'явиться загроза залізодефіцитної анемії та захворювань судин. Якщо кількість фосфору перевищує рівень кальцію в їжі більш як удвічі, то утворюються розчинні солі, які витягуються кров'ю із кісткової тканини. Кальцій надходить у стінки кровоносних судин, що зумовлює їх ламкість. Труднощі дотримання такого співвідношення (1:1,5) зумовлені тим, що більшість широко вживаних продуктів значно багатші фосфором, ніж кальцієм. Негативний вплив на засвоєння кальцію чинять фітин і щавлева кислота, які містяться в деяких рослинних продуктах. Ці сполуки утворюють з кальцієм нерозчинні солі. Багато щавлевої кислоти в щавлі, шпинаті, ревені тощо.

Смертельна доза фосфору для людини 0,05-0,15 г.Попадая на шкіру, фосфор займається і за рахунок утворюється фосфорної кислоти веде до сильних опіків шкіри з повільним загоєнням.

Гострі отруєння зустрічаються при нещасних випадках, при прийомі фосфору всередину. Симптоматологія гострого отруєння: болі в животі, шлунково-кишкові розлади, ослаблення серцевої діяльності, зниження температури тіла, жовтяниця; крововиливи; у сечі - білок, циліндри, кров. На розтині - жирове переродження внутрішніх органів, особливо печінки, нирок та серця. Хронічні отруєння можуть виникати при попаданні фосфору в організм інгаляційним шляхом та per os. При цьому характерно: болі в зубах або щелепах, зниження апетиту, розлад травлення, падіння ваги тіла, підвищення ламкості кісток, остеопороз, омертвіння щелеп; уражається слизова оболонка рота, органів дихання, серцево-судинна і нервова системи, змінюється склад крові.

Профілактика: заміна, де тільки можливо, фосфору іншими речовинами. При одержанні та застосуванні фосфору необхідна повна герметизація виробничих процесів з пристроєм ефективної вентиляції. Рекомендується дотримання заходів особистої гігієни: ретельне миття обличчя та рук; догляд за порожниною рота і зубами; раз у 6 міс.- медичні огляди працюючих. Для профілактики хронічних отруєнь фосфором рекомендується аскорбінова кислота, препарати кальцію, вітамін D. ГДК жовтого фосфору - 0,03 мг/м³ повітря.

Перша допомога і лікування: при гострому отруєнні фосфором через рот - часті повторні промивання шлунка 0,2% розчином перманганату калію або 0,1% розчином сульфату міді, сольове проносне; повторні очисні клізми; лужне пиття (2% розчин соди; боржом); слизові відвари. Внутрішньовенно - 40% розчин глюкози (20-30 мл) з аскорбіновою кислотою (300 мг); 10% розчин хлористого кальцію (5 - 10 мл). Рекомендується застосування вітамінів (С, В6, В12,рибофлавіну, фолієвої та нікотинової кислот). При важких формах - АКТГ, кортизон. В якості протиотрути 2-3 рази через півгодини - 1% розчин сульфату міді (по 1 стіл. л. на прийом). При хронічному отруєнні - симптоматична терапія.

При опіках шкіри - негайно гасити палаючий фосфор водою або піском; обпечене місце обробити 5% розчином сульфату міді, змащувати риб'ячим жиром.

Значення фосфору для дитячого організму

Починаючи з народження, діти повинні отримувати потрібний комплекс вітамінів і корисних речовин для правильної «побудови» складної структури організму. Так, у формуванні кісткової тканини -- кісток і зубів -- важливу роль відіграє фосфор. Під час росту дитячий організм повинен отримувати кальцій із фосфором у співвідношенні 1:1,7. Саме таке поєднання -- у полуницях і волоських горіхах. Крім цього, жири, вітамін D, фітин та його похідні сприяють швидшому всмоктуванню фосфору, тому вони також важливі в харчуванні дітей. До 65% фосфору виводиться з сечею, тому важливо стежити за постійним надходженням цього макроелемента в дитячий організм. Так само важливий розвиток нервової системи і клітин головного мозку, кровоносної та інших систем організму, в розвитку яких безпосередню участь беруть сполуки фосфору. Тому ще раз наголосимо на важливості цього макроелемента для повноцінного функціонування та розвитку дитячого організму. При цьому важливо врахувати всі особливості дитячого харчування і збалансувати раціон таким чином, щоб усі потрібні для росту і розвитку речовини були в дитячому меню постійно.

Вхід

З рослинною і тваринною їжею фосфор у вигляді органічних сполук - фосфопротеідів, фосфатидів - надходить в організм людини, де залучається в безперервний обмін. Відщеплення фосфорної кислоти від органічних сполук відбувається вже в шлунку. Фосфорна кислота тут частково утворює розчинні солі калію, натрію і кальцію. Значна її частина при переході з кишкового каналу у кров ворітної вени вже в самій кишкової стінки знову утворює органічні сполуки.

Транспорт

У крові фосфор знаходиться у вигляді органічних і неорганічних сполук. Кількість неорганічних солей фосфорної кислоти в крові здорових людей майже стабільно. У дітей вміст неорганічних фосфорних сполук у крові вище, ніж у дорослих (у середньому у дітей 5 мг%, у дорослих - 2,5-3,5 мг%).

Перетворення і розподіл

Головним "депо" органічних фосфорних сполук є м'язова і кісткова тканини. У плазмі крові при фізіологічних рН фосфор на 80% представлений двовалентних і на 20% одновалентних аніоном фосфорної кислоти. Фосфор входить до складу коферментів, нуклеїнових кислот, фосфопротеинов, фосфоліпідів. Разом з кальцієм фосфор утворює апатити - основу кісткової тканини.

Вихід

Виділення фосфорних сполук з організму відбувається через кишечник і нирки. У нормі за добу виділяється від 1,5 до 1,75 мг Ця втрата може бути відшкодована при щоденному надходженні фосфору в кількості від 1,6 до 2,0 мг

Висновок

І на завершення хотілося б сказати біологічне значення фосфору. Фосфор є складовою частиною тканин організмів людини, тварин і рослин. В організмі людини більша частина фосфору пов'язана з кальцієм. Для побудови скелета дитині потрібно стільки ж фосфору, скільки і кальцію. Крім кісток, фосфор міститься в нервовій та мозкової тканинах, крові, молоці. У рослинах, як і у тварин, фосфор входить до складу білків.

З фосфору, що надходить в організм людини з їжею, головним чином з яйцями, м'ясом, молоком і хлібом, будується АТФ - аденозинтрифосфорная кислота, яка служить збирачем і носієм енергії, а також нуклеїнові кислоти - ДНК і РНК, що здійснюють передачу спадкових властивостей організму. Найбільш інтенсивно АТФ витрачається в активно працюючих органах тіла: у печінці, м'язах, мозку.Недарма знаменитий мінералог, один з основоположників науки геохімії, академік А. Е. Ферсман назвав фосфор "елементом життя і думки».

Як було зазначено, фосфор існує в природі у вигляді з'єднань, що містяться в грунті (або розчинених у природних водах). З грунту фосфор витягується рослинами, а тварини отримують фосфор з рослинною їжею. Після відмирання рослинних і тваринних організмів фосфор знову переходить в грунт. Так здійснюється кругообіг фосфору в природі.

Бібліографічний список

1. Ахметов Н.С. Хімія 9 клас: навч. для загальноосвіт. навч. закладів. - 2-е вид. - М.: Просвещение, 1999. - 175 с.: Іл.

2. Габрієлян О.С. Хімія 9 клас: навч. для загальноосвіт. навч. закладів. - 4-е вид. - М.: Дрофа, 2001. - 224 с.: Іл.

3. Габрієлян О.С. Хімія 8-9 класи: метод. посібник. - 4-е вид. - М.: Дрофа, 2001. - 128 с.

4. Єрошин Д.П., Шишкін Е.А. Методика рішення задач з хімії: навч. посібник. - М.: Просвещение, 1989. - 176 с.: Іл.

5. Кременчуцька М. Хімія: Довідник школяра. - М.: філол. т-во «СЛОВО»: ТОВ «Изд-во АСТ», 2001. - 478 с.

6. Кріцман В.А. Книга для читання з неорганічної хімії. - М.: Просвещение, 1986. - 273 с.

Размещено на Allbest.ru