Фосфор – элемент периодической системы химических элементов, имеющий атомный номер 15 и химический символ P. Он был впервые открыт ученым шведским алхимиком и фармацевтом Х. Брандом в 1669 году. Этот открытий имело огромное значение и привело к развитию науки и технологий, связанных с применением фосфора.
История открытия фосфора уникальна и связана с человеческими ошибками, страстью к познанию и неутомимым исследовательским умом Х. Бранда. В процессе экспериментов он пытался создать «философский камень» – мифический предмет, который, согласно легенде, мог превращать обычные металлы в золото. В ходе своих исследований, Бранд наткнулся на нечто необычное – фосфор, сам по себе огненно светящийся и испускающий огонь при контакте с воздухом.
Единственный до сих пор известный способ добычи фосфора – это его получение из минералов фосфатов, таких как апатит. Существуют также различные методы синтеза фосфора в химической лаборатории. Один из самых распространенных методов – это приготовление его из костей. При этом кости подвергаются обработке и превращаются в фосфаты, из которых путем целого ряда химических реакций получают фосфор в виде белого порошка. Затем этот порошок проходит ряд этапов режущего с сожжения, с помощью которых он превращается в крупки или гранулы фосфора, используемого в различных областях человеческой деятельности.
История открытия фосфора
Однако, первоначально фосфор не был открыт как отдельный элемент. Сначала он был получен в виде белого фосфора, но в те времена его особые свойства были неизвестны ученым.
Историю открытия фосфора можно связать с именем алхимика и аптекаря Глава Брандта, который в 1669 году экспериментально получил белый фосфор при обогащении собственной мочой.
В 1772 году шведский фармацевт Карл Вильгельм Шелье открыл метод коммерческого производства белого фосфора, который в основном изготавливался из костей животных. С этого момента эта форма фосфора стала широко использоваться в различных отраслях промышленности.
Однако, процесс получения белого фосфора был опасен и сопровождался высокой степенью риска. В 1848 году немецкий химик Генрих Бренд получил красный фосфор, который оказался более безопасным и имел широкое применение в производстве спичек.
Помимо белого и красного фосфора, еще существуют различные модификации фосфора, каждая из которых обладает уникальными свойствами и находит свое применение в различных отраслях науки и техники.
Открытие и изучение свойств фосфора в начале 17 века
В начале 17 века немецкий алхимик Георг Франц Кунц попытался получить «непорченное золото» из человеческой мочи и кости. С помощью своих экспериментов он обнаружил новый элемент, который позднее стал известен как фосфор.
Многие ученые из разных стран начали интересоваться фосфором и его свойствами. В 1669 году немецкий ученый Генрих Брандт первым обозначил фосфор как самостоятельный элемент. Он получил фосфор из мочи, которую он высушил и затем нагрел до высокой температуры. Это позволило ему извлечь фосфор в виде белых фосфорных стружек.
Фосфор оказался очень реактивным элементом, он горел при контакте с воздухом и плавился даже при низких температурах. Благодаря этим свойствам, фосфор был широко использован в начале 17 века в производстве фосфорных соединений, особенно для приготовления светящихся красок.
- В ходе дальнейших исследований было обнаружено, что фосфор является не только ярким и горящим элементом, но и важным химическим элементом для живых организмов.
- Фосфор является одним из ключевых компонентов ДНК и РНК, а также основной составляющей энергоснабжения клеток в виде аденозинтрифосфата (АТФ).
- Со временем были разработаны различные методы синтеза фосфора, включая экстракцию из костной муки и фосфатных руд.
Изучение фосфора и его свойств играет важную роль в различных областях, включая биологию, химию и материаловедение. С каждым годом ученые открывают все новые аспекты и применения фосфора, что способствует развитию науки и технологии.
Методы синтеза фосфора
Термический метод
Первоначально фосфор получали преимущественно из костей животных, а также из мочи. Однако с изобретением способа промышленного производства фосфора в 1845 году французским химиком Анри-Жозефом Даффаром он стал доступным для массового использования.
Термический метод синтеза фосфора заключается в нагреве фосфатной руды с углем или коксом в печи. В результате этой реакции образуется фосфид кальция, который затем обрабатывается соляной кислотой, чтобы получить фосфористую кислоту. Из фосфористой кислоты через промежуточные стадии и упаривание можно получить окончательный продукт — желтый и красный фосфор.
Электролитический метод
В 19 веке был разработан электролитический метод синтеза фосфора, использующий электролиз фосфатного раствора. При этом методе фосфатная руда растворяется в кислой среде и подвергается электролизу. В результате на аноде осаждается элементарный фосфор, который затем извлекается и чистится.
Химический метод
К химическим методам синтеза фосфора относится также метод Гильбера-Майо, при котором фосфаты обрабатываются аммиаком и хлоридами. Этот метод позволяет получать фосфор с высокой степенью очистки.
Выбор метода синтеза фосфора зависит от целей и требований производства. Каждый из описанных методов имеет свои преимущества и недостатки, а также способен обеспечить достаточное количество фосфора для различных применений.
Синтез фосфора из руд и органических соединений
Синтез фосфора из руд проводится в несколько этапов. Сначала руда подвергается обработке с помощью серной кислоты, чтобы из нее получить фосфорную кислоту. Затем фосфорная кислота подвергается обработке углем или кремнием, чтобы получить оксид фосфора. И оксид фосфора в конечном итоге может быть восстановлен до элементарного фосфора, который используется в различных отраслях промышленности.
Синтез фосфора из органических соединений также имеет большое значение. Наиболее распространенным методом является гидролиз фосфатов, которые образуются в живых организмах. Фосфаты могут быть гидролизованы с помощью щелочей или кислот, чтобы получить фосфорные кислоты или соединения, содержащие фосфор.
Различные органические реакции также могут быть использованы для синтеза фосфора. Например, приготовление трифенилфосфина включает реакцию три-бромдифенилфосфина с металлическим магнием. Эта реакция основана на замещении брома атомов фосфора металлом и на фосфоровой миграции.
Таким образом, синтез фосфора может быть осуществлен как из руд, так и из органических соединений. Различные методы и реакции позволяют получить фосфор в различных формах и соединениях, что открывает широкие перспективы его применения в различных областях науки и промышленности.