Фо́сфор (от др.-греч. φῶς — свет и φέρω — несу; φωσφόρος — светоносный; лат. Phosphorus) — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) третьего периода периодической системы Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 15. Элемент входит в группу пниктогенов. Фосфор — один из распространённых элементов земной коры: его содержание составляет 0,08—0,09 % её массы. Концентрация в морской воде 0,07 мг/л. В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), фосфорит и другие. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений — фосфолипидов. Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений (АТФ, ДНК), является элементом жизни.
Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать философский камень, а получил светящееся вещество. Бранд сфокусировался на опытах с человеческой мочой, так как полагал, что она, обладая золотистым цветом, может содержать золото или нечто нужное для его добычи. Первоначально его способ заключался в том, что сначала моча отстаивалась в течение нескольких дней, пока не исчезнет неприятный запах, а затем кипятилась до клейкого состояния. Нагревая эту пасту до высоких температур и доводя до появления пузырьков, он надеялся, что, сконденсировавшись, они будут содержать золото. После нескольких часов интенсивных кипячений получались крупицы белого воскоподобного вещества, которое очень ярко горело и к тому же мерцало в темноте. Бранд назвал это вещество phosphorus mirabilis (лат. «чудотворный носитель света»). Открытие фосфора Брандом стало первым открытием нового элемента со времён античности.
Картина Джозефа Райта «Алхимик, открывающий фосфор» (1771 год), предположительно описывающая открытие фосфора Хеннигом Брандом.
Несколько позже фосфор был получен другим немецким химиком — Иоганном Кункелем.
Независимо от Бранда и Кункеля фосфор был получен Р. Бойлем, описавшим его в статье «Способ приготовления фосфора из человеческой мочи», датированной 14 октября 1680 года и опубликованной в 1693 году.
Более усовершенствованный способ получения фосфора был опубликован в 1743 году Андреасом Маргграфом.
Существуют данные, что фосфор умели получать ещё арабские алхимики в XII в.
То, что фосфор — простое вещество, доказал Лавуазье.
Физические и химические свойства
Элементарный фосфор при нормальных условиях существует в виде нескольких устойчивых аллотропических модификаций. Все существующие аллотропные модификации фосфора пока (2016 г.) до конца не изучены. Традиционно различают четыре его модификации: зеленовато-белый, красный, чёрный и металлический фосфор. Иногда их ещё называют главными аллотропными модификациями, подразумевая при этом, что все остальные описываемые модификации являются смесью этих четырёх. При стандартных условиях устойчивы только три аллотропических модификации фосфора (например, белый фосфор термодинамически неустойчив (квазистационарное состояние) и переходит со временем при нормальных условиях в красный фосфор). В условиях сверхвысоких давлений термодинамически устойчива металлическая форма элемента. Все модификации различаются по цвету, плотности и другим физическим и химическим характеристикам, особенно по химической активности. При переходе состояния вещества в более термодинамически устойчивую модификацию снижается химическая активность, например, при последовательном превращении белого фосфора в красный, потом красного в чёрный (металлический).
Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность снижается. Белый фосфор в воздухе при окислении кислородом воздуха при комнатной температуре излучает видимый свет, свечение обусловлено фотоэмиссионной реакцией окисления фосфора.
В жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800 °С фосфор состоит из молекул Р4. При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: Р4 = 2Р2. При температуре выше 2000 °С молекулы распадаются на атомы.
Применение
Фосфор является важнейшим биогенным элементом и в то же время находит очень широкое применение в промышленности. Красный фосфор применяют в производстве спичек. Его вместе с тонко измельчённым стеклом и клеем наносят на боковую поверхность коробки. При трении спичечной головки, в состав которой входят хлорат калия и сера, происходит воспламенение.
Пожалуй, первое свойство фосфора, которое человек поставил себе на службу, — это горючесть. Горючесть фосфора очень велика и зависит от аллотропической модификации.
Фосфор (в виде фосфатов) — один из трёх важнейших биогенных элементов, участвует в синтезе АТФ. Большая часть производимой фосфорной кислоты идёт на получение фосфорных удобрений — суперфосфата, преципитата, аммофоски и др.
Фосфаты широко используются:
в качестве комплексообразователей (средства для умягчения воды),
в составе пассиваторов поверхности металлов (защита от коррозии, например, т. н. состав «мажеф»).
Способность фосфатов формировать прочную трёхмерную полимерную сетку используется для изготовления фосфатных и алюмофосфатных связок.
Стихи о фосфоре
Фосфор – неметалл он важный,
Он в костях хранится наших.
В удобрениях отрада.
И на списке должен быть.
Слишком даже аллотропен
Бывает красным порошком.
Есть белый “парафин”
И черный “графит”.
Образует он фосфаты.
Кислоту ортофосфорную.
Даже есть металл-фосфор.
Если давление сменить.
Он бывает и токсичен,
Так что осторожней с ним.
Красный, белый – смерть обитель.
Не берите в руки их.
*****
Познакомьтесь все со мной!
Я свечусь во тьме ночной.
Разным быть могу на вид:
Белый Фосфор – ядовит,
Если я по цвету красный,
Это Фосфор безопасный!
*****
Есть фосфор белый, черный, красный –
Три аллотропных формы есть.
Вот белый: это яд опасный.
Слегка нагреешь – вспыхнет весь.
Элемент был назван «светоносным»
За то, что в полной темноте
Свет испускает белый фосфор,
В воздушной находясь среде.
Известен людям фосфор красный,
Ведь спички зажигают все.
В составе смеси безопасной
Он есть на каждом коробке.
Запомним: в спичечной головке
Смесь серы с солью Бертолле.
Мы чиркнем спичкой о коробку,
И вмиг окажемся в тепле:
6P + 5KCLO3 = 3P2O5 + 5KCl.
В природе мы в свободном виде,
Конечно, фосфор не найдем.
Можно извлечь из фосфорита (Ca3(PO4)2)
Его химическим путем.
Фосфат и уголь измельчают,
Добавив кварцевый песок.
В печах смесь сильно нагревают,
Используя электроток:
Ca3(PO4)2 + 5С + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2P + 5CO2
Шаркунова Н.
*****
Мечтая раздобыть свой философский камень,
Способный приоткрыть златые ворота,
Алхимик Бранд увидел синий пламень
И фосфором нарек его тогда.
Он “элементом мысли” будет назван,
Плодоношенье трав определит.
И даст начало удобреньям разным:
Природный фосфорит и апатит.
Двуликий фосфор: миф о нем развеян.
Он даст завесы дым – лишь только тронь.
Или в компании с стеклом и клеем
На спичке в коробке смирит огонь.
Недогибченко О.
*****
Коль с буквы Б начнём мы слово,
Оно откроет нам пролив
И будет каждому не ново,
Кто в атлас смотрит, терпелив.
Лишь Б на Ф мы заменили,
И появился неметалл.
Из глаз собаки Баскервилей
Он искры яркие метал.
(Босфор, фосфор)
