Возможно, что фосфор в элементарном виде был получен еще в 12 в. арабским алхимиком Алхид Бехилом при перегонке мочи с глиной и известью, об этом свидетельствует древний алхимический манускрипт, хранящийся в Парижской библиотеке. Однако открытие фосфора обычно приписывается разорившемуся гамбургскому купцу Хеннигу Бранду. Предприниматель занимался алхимией, чтобы получить философский камень и эликсир молодости, с помощью которых можно было бы легко поправить свое материальное положение.

Но вообще-то с древних времён вещества, способные светиться в темноте, называли фосфорами с лёгкой руки древних греков, поскольку у них это слово означало «светоносец». Между прочим, планету Венеру они называли Phosphorus или Lucifer, но исключительно поутру, по вечерам у неё было другое имя.

В истории обнародования секрета получения фосфора важной вехой стал XVII век. Например, сапожник В.Кагаороло, занимавшийся алхимией, решил, что минерал под названием «барит» можно превратить в золото (или в философский камень, который поможет решению той же задачи, а заодно решит вопросы со здоровьем и вечной молодостью). Прокалив барит с углем и маслом, он получил так называемый «болонский фосфор», светящийся в темноте некоторое время.

В Саксонии Балдуин, судейский чиновник невысокого ранга (как наш волостной старшина) отчего-то занялся экспериментами с мелом и азотной кислотой (впрочем, ясно, отчего: алхимик он был). Прокалив продукт взаимодействия ингредиентов, он обнаружил свечение в реторте, - то был безводный нитрат кальция, который получил название «фосфора Балдуина».

Но запись ярчайшей страницы в этой истории была начата Хённигом Брандом, о котором стоит рассказать поподробнее, ведь даже великий Лавуазье оставил о нём краткие сведения после знакомства в 1678 г. В юности он был солдатом, затем самопровозгласил себя врачом, не обременясь медицинским образованием. Женитьба на состоятельной женщине позволила начать жить на широкую ногу и заняться торговлей. Алхимия привлекла Х.Бранда тайной получения золота.

О, как он был увлечён идеей, какие усилия предпринимал для её воплощения! Полагая, что продукты жизнедеятельности человека, «царя природы», могут содержать так называемую первичную энергию, неутомимый экспериментатор занялся перегонкой человеческой мочи, можно сказать, в промышленных масштабах: в солдатских казармах он собрал её в общей сложности целую тонну! И выпаривал до сиропообразного состояния (не за один приём, понятное дело!), а после дистилляции снова перегонял полученное «уринное масло» и долго его прокаливал. В результате в реторте появилась белая пыль, оседавшая на дно и светившаяся, поэтому было названо Брандом «холодным огнем» (kaltes Feuer). Современники Бранда назвали это вещество фосфором из-за его способности светиться в темноте (др. греч. jwsjoroV).

В 1682 Бранд опубликовал результаты своих исследований, и сейчас он справедливо считается первооткрывателем элемента № 15. Фосфор явился первым элементом, открытие которого документально зафиксировано, и его первооткрыватель известен.

Интерес к новому веществу был грандиозный, и Бранд этим пользовался - он демонстрировал фосфор только за деньги или обменивал небольшие его количества на золото. Несмотря на многочисленные усилия, осуществить свою заветную мечту - получить золото из свинца с помощью «холодного огня» - гамбургский купец так и не смог, и поэтому вскоре он продал рецепт получения нового вещества некоему Крафту из Дрездена за двести талеров. Новому хозяину удалось сколотить на фосфоре значительно бóльшее состояние - с «холодным огнем» он разъезжал по всей Европе и демонстрировал его ученым, высокопоставленным и даже королевским особам, например, Роберту Бойлю, Готфриду Лейбницу, Карлу Второму. Хотя способ приготовления фосфора держался в строжайшем секрете, в 1682 его удалось получить Роберту Бойлю, но и он сообщил свою методику только на закрытом заседании Лондонского королевского общества. Способ Бойля был предан огласке уже после его смерти, в 1692.

Весной 1676 г. Крафт устроил сеанс опытов с фосфором при дворе курфюрста Фридриха Вильгельма Бранденбургского. В 9 часов вечера 24 апреля все свечи в помещении были погашены, и Крафт показал присутствующим эксперименты с «вечным огнем», не открыв, однако, метода, с помощью которого было приготовлено это волшебное вещество.

Весной следующего года Крафт приехал ко двору герцога Иоганна Фридриха в Ганновер3, где в это время в качестве библиотекаря служил немецкий философ и математик Г.В.Лейбниц (1646-1716). Крафт и здесь устроил сеанс опытов с фосфором, показав, в частности, две склянки, которые светились подобно светлячкам. Лейбница, как и Кункеля, чрезвычайно заинтересовало новое вещество. На первом сеансе он спросил Крафта, не будет ли в состоянии большой кусок этого вещества осветить целую комнату. Крафт согласился, что это вполне возможно, но будет непрактично, т. к. процесс приготовления вещества очень сложен.

Попытки Лейбница склонить Крафта к продаже секрета для герцога не удались. Тогда Лейбниц отправился в Гамбург к самому Бранду. Здесь ему удалось заключить между герцогом Иоганном Фридрихом и Брандом контракт, согласно которому первый был обязан уплатить Бранду 60 талеров за раскрытие секрета. С этого времени Лейбниц вступил в регулярную переписку с Брандом.

Примерно в то же время в Гамбург приехал И.И.Бехер (1635—1682) с целью сманить Бранда к герцогу Мекленбургскому. Однако Бранда снова перехватил Лейбниц и увез его в Ганновер к герцогу Иоганну Фридриху. Лейбниц был в полной уверенности, что Бранд очень близок к открытию «философского камня», и потому советовал герцогу не отпускать его, пока он не выполнит этой задачи. Бранд, однако, пробыл в Ганновере пять недель, приготовил вне города свежие запасы фосфора, показал, согласно договору, секрет производства и уехал.

Тогда же Бранд приготовил значительное количество фосфора для физика Христиана Гюйгенса, изучавшего природу света, и отослал запас фосфора в Париж.

Бранд, однако, был очень неудовлетворен той ценой, которую дали ему за раскрытие секрета производства фосфора Лейбниц и герцог Иоганн Фридрих. Он послал Лейбницу гневное письмо, в котором пожаловался, что полученной суммы не хватило даже для содержания его семьи в Гамбурге и оплаты путевых расходов. Аналогичные письма присылала Лейбницу и жена Бранда — Маргарита.

Недоволен был Бранд и Крафтом, которому в письмах высказывал обиду, упрекая его за то, что он перепродал секрет за 1000 талеров в Англию. Крафт переслал это письмо Лейбницу, который посоветовал герцогу Иоганну Фридриху не раздражать Бранда, оплатить ему раскрытие секрета более щедро, опасаясь, что автор открытия в виде акта мести сообщит рецепт изготовления фосфора еще кому-нибудь. Самому Бранду Лейбниц послал успокоительное письмо.

По-видимому, Бранд получил вознаграждение, т.к. в 1679 г. снова приехал в Ганновер и работал там два месяца, получая еженедельное жалованье в 10 талеров с дополнительной оплатой стола и дорожных расходов. Переписка Лейбница с Брандом, судя по письмам, хранящимся в Ганноверской библиотеке, продолжалась до 1684 г.

Вернемся теперь к Кункелю. Если верить Лейбницу, то Кункель узнал через Крафта рецепт изготовления фосфора и принялся за работу. Но первые его опыты были безуспешны. Он слал Бранду письмо за письмом, в которых жаловался, что ему был прислан очень непонятный для другого лица рецепт. В письме, написанном в 1676 г. из Виттенберга, где в это время жил Кункель, он спрашивал Бранда о деталях процесса.

В конце концов Кункель в своих опытах добился успеха, несколько видоизменив способ Бранда. Прибавив немного песка к сухой моче перед ее перегонкой, он получил фосфор и... заявил претензию на самостоятельность открытия. В этом же году, в июле, Кункель рассказал о своих успехах своему другу, профессору Виттенбергского университета Каспару Кирхмейеру, опубликовавшему по этому вопросу работу под заглавием «Постоянный ночной светильник, иногда сверкающий, который долго искали, ныне найденный». В этой статье Кирхмейер говорит о фосфоре как о давно известном светящемся камне, но не употребляет сам термин «фосфор», очевидно, еще к тому времени не привившийся.

В Англии независимо от Бранда, Кункеля и Кирхмейера в 1680 г. фосфор был получен Р.Бойлем (1627-1691). Бойль знал о фосфоре от того же Крафта. Еще в мае 1677 г. фосфор был продемонстрирован в Лондонском королевском обществе. Летом того же года и сам Крафт приехал с фосфором в Англию. Бойль, согласно его собственному рассказу, посетил Крафта и видел у него фосфор в твердом и жидком виде. В благодарность за радушный прием Крафт, прощаясь с Бойлем, намекнул ему, что главным веществом его фосфора было нечто, присущее человеческому телу. Очевидно, этого намека было достаточно, чтобы дать толчок работам Бойля. После отъезда Крафта он начал испытывать кровь, кости, волосы, мочу, и в 1680 г. его усилия получить светящийся элемент увенчались успехом.

Бойль начал эксплуатировать свое открытие в компании с ассистентом — немцем Гауквицем. После смерти Бойля в 1691 г. Гауквиц развернул производство фосфора, улучшив его, в коммерческом масштабе. Продавая фосфор по три фунта стерлингов за унцию и снабжая им научные учреждения и отдельных ученых Европы, Гауквиц нажил огромное состояние. Для установления коммерческих связей он совершил путешествие по Голландии, Франции, Италии и Германии. В самом Лондоне Гауквиц основал ставшую еще при его жизни знаменитой фармацевтическую фирму. Любопытно, что, несмотря на все свои эксперименты с фосфором, порой очень опасные, Гауквиц дожил до 80 лет, пережив трех своих сыновей и всех лиц, которые участвовали в работах, связанных с ранней историей фосфора.

Со времени получения фосфора Кункелем и Бойлем он быстро стал падать в цене в результате конкуренции изобретателей. В конце концов наследники изобретателей стали знакомить за 10 талеров с секретом его производства всех желающих, все время понижая цену. В 1743 г. А.С.Маргграф нашел еще лучший способ производства фосфора из мочи и немедленно опубликовал его, т.к. промысел уже перестал быть выгодным.

В настоящее время фосфор нигде не производится по методу Бранда-Кункеля-Бойля, поскольку он совершенно нерентабелен. Ради исторического интереса все же приведем описание их способа.

Гниющую мочу выпаривают до сиропообразного состояния. Намешивают получившуюся густую массу с трехкратным количеством белого песка, помещают в реторту, снабженную приемником, и нагревают в течение 8 ч на ровном огне до тех пор, пока не будут удалены летучие вещества, после этого усиливают нагревание. Приемник наполняется белыми парами, превращающимися затем в голубоватый твердый и светящийся фосфор.

Свое название фосфор получил благодаря свойству светиться в темноте (от греч. - светоносный). Среди некоторых русских химиков было стремление дать элементу чисто русское название: «самоцвет», «светлей», но эти названия не привились.

Лавуазье в результате подробного изучения горения фосфора первым признал его за химический элемент.

Наличие фосфора в моче дало повод химикам искать его и в других частях тела животных. В 1715 г. фосфор был найден в мозгу. Значительное в нем присутствие фосфора послужило основанием для утверждения, что «без фосфора нет мысли». В 1769 г. Ю.Г.Ган нашел фосфор в костях, а через два года К.В.Шееле доказал, что кости состоят главным образом из фосфата кальция, и предложил способ получения фосфора из золы, остающейся после сжигания костей. Наконец, в 1788 г. М.Г.Клапрот и Ж.Л.Пруст показали, что фосфат кальция - чрезвычайно широко распространенный в природе минерал.

Аллотропное видоизменение фосфора - красный фосфор - было открыто в 1847 г. А.Шреттером. В работе, носящей заглавие «Новое аллотропное состояние фосфора», Шреттер пишет, что солнечный свет изменяет белый фосфор на красный, а такие факторы, как сырость, атмосферный воздух, никакого воздействия не оказывают. Красный фосфор Шреттер отделил обработкой сероуглеродом. Красный фосфор был приготовлен им также с помощью нагревания белого до температуры около 250 °С в инертном газе. В то же время было установлено, что дальнейшее повышение температуры снова ведет к образованию белой модификации.

Весьма интересно, что Шреттер первым же предсказал использование красного фосфора в спичечной отрасли промышленности. На Всемирной парижской выставке в 1855 г. демонстрировался красный фосфор, полученный уже заводским путем.

Русский ученый А.А.Мусин-Пушкин в 1797 г. получил новую модификацию фосфора - фиолетовый фосфор. Это открытие ошибочно приписывается И.В.Гитторфу, который, повторив почти полностью методику Мусина-Пушкина, получил фиолетовый фосфор лишь в 1853 г.

В 1934 г. профессор П.У.Бриджмен, подвергая белый фосфор давлению до 1100 атм, превратил его в черный и таким образом получил новое аллотропное видоизменение элемента. Вместе с цветом изменились физические и химические свойства фосфора: белый фосфор, например, на воздухе самовозгорается, а черный, подобно красному, не обладает этим свойством.

Фосфор был открыт в 1669 г. алхимиком Брандтом, когда он в поисках "философского камня" сильно нагревал сухой остаток мочи с углем без доступа воздуха. Выделенное вещество светилось на воздухе и затем загоралось. За это свойство Брандт дал ему название "фосфор", т.е. носящий свет ("светоносец").

После открытия еще сто лет фосфор был редким и дорогим веществом, т.к. содержание в моче его ничтожно мало, а добывание сложно. И лишь после 1771 г., когда шведский химик Шееле разработал способ получение фосфора из костей, стало возможным получение его в значительных количествах.

Особенности фосфора

Второй типический элемент типический элемент в пятой группе является неметаллом. Наивысшая степень окисления, которую может проявлять фосфор, равна +5. Соединения, содержащие фосфор в степени окисления меньшей, чем +5 проявляют себя как восстановители. В то же время соединения фосфора +5 в растворах окислителями не являются. Кислородные соединения фосфора более устойчивы, чем таковые азота. Водородные же соединения менее стабильны.

Природные соединения и получение фосфора

По распространенности в земной коре фосфор опережает азот, серу и хлор. В отличие от азота фосфор встречается в природе только в виде соединений. Наиболее важные минералы фосфора - апатит Са5Х(РО4)3 (Х - фтор, реже хлор и гидрооксильная группа) и фосфорит основой которого является Са3(РО4)2. Кроме того, фосфор входит в состав некоторых белковых веществ и содержится в растениях и организмах животных и человека.

Из природного фосфорсодержащего сырья свободный фосфор получают высокотемпературным восстановлением (1500 град.С) коксом в присутствии песка. Последний связывает оксид кальция в шлак - силикат кальция. В случае восстановления фосфорита суммарная реакция может быть представлена уравнением:

Са3(РО4)2 + 5С + 3SiО2 = СаSiО3 + 5СО + Р2

Образующийся угарный газ и парообразный фосфор поступают в холодильник с водой, где происходит конденсация с образованием твердого белого фосфора.

Физические и химические свойства

Ниже 1000 град.С пары фосфора содержат четырехатомные молекулы Р4, имеющие форму тетраэдра. При более высоких температурах происходит термическая диссоциация и в смеси возрастает содержание двухатомных молекул Р2. Распад последних на атомы фосфора наступает выше 2500 град.С.

Белая модификация фосфора, получающаяся при конденсации паров, имеет молекулярную кристаллическую решетку, в узлах которой дислоцированы молекулы Р4. Из-за слабости межмолекулярных сил белый фосфор летуч, легкоплавок, режется ножом и растворяется в неполярных растворителях, например в сероуглероде. Белый фосфор весьма реакционноспособное вещество. Он энергично взаимодействует с кислородом, галогенами, серой и металлами. Окисление фосфора на воздухе сопровождается разогреванием и свечением. Поэтому белый фосфор хранят под водой, с которой он не реагирует. Белый фосфор очень токсичен.

При длительном хранении, а также при нагревании белый фосфор переходит в красную модификацию. Красный фосфор представляет собой полимерное вещество, нерастворимое в сероуглероде, менее токсичное, чем белый фосфор. Окисляется красный фосфор труднее белого, не светится в темноте и воспламеняется лишь при 250 град.С.

Наиболее стабильной модификацией фосфора является черный фосфор. Его получают аллотропным превращением белого фосфора при температуре 220 град.С и давлении 1200 МПа. По внешнему виду он напоминает графит. Кристаллическая структура черного фосфора слоистая, состоящая из гофрированных слоев. Как и в красном фосфоре, здесь каждый атом фосфора связан ковалентными связями с тремя соседями. Расстояние между атомами фосфора 0,387 нм. Белый и красный фосфор - диэлектрики, а черный фосфор - полупроводник с шириной запрещенной зоны 0,33 эВ. В химическом отношении черный фосфор наименее реакционноспособен, воспламеняется лишь при нагревании выше 400 град.С.

Окислительную функцию проявляет фосфор при взаимодействии с металлами: 3Са + 2Р = Са3Р2

Как восстановитель фосфор выступает в реакциях с активными неметаллами - галогенами, кислородом, серой, а также с сильными окислителями:

2Р + 3S = Р2S3 2Р + 5S = Р2S5

С кислородом и хлором взаимодействует аналогично.

Р + 5НNО3 = Н3РО4 + 5NО2 + Н2О

В растворах щелочей при нагревании белый фосфор диспропорционирует:

8Р + 3Ва(ОН)2 + 6Н2О = 2РН3 + 3Ва(Н2РО2)2

Химический оксид фосфора (+3) имеет кислотную природу:

Р2О3 + 3Н2О = 2Н3РО3

Фосфористая кислота - бесцветные легкоплавкие хорошо растворимые в воде кристаллы. По химическому строению она представляет собой искаженный тетраэдр, в центре которого находится атом фосфора с sр3 - гибридными орбиталями, а вершины заняты двумя гидроксогруппами и атомами водорода и кислорода. Атом водорода, непосредственно соединенный с фосфором, не способен к замещению, а потому фосфористая кислота максимум двухосновна и нередко ее изображают формулой Н2[НРО3]. Фосфористая кислота - кислота средней силы. Соли ее - фосфиты получают взаимодействием Р2О3 со щелочами:

Р2О3 + 4NаОН = 2Nа2НРО3 + Н2О

Фосфиты щелочных металлов и кальция легко растворимы в воде.

При нагревании фосфористая кислота диспропорционирует:

4Н3РО3 = РН3 + 3Н3РО4

Фосфористая кислота окисляется многими окислителями, в том числе галогенами, например:

Н3РО3 + Сl2 + Н2О = Н3РО4 + 2НСl

Получают обычно фосфористую кислоту гидролизом тригалогенидов фосфора:

РГ3 + 3Н2О = Н3РО3 + 3НГ

При нагревании однозамещенных фосфитов получаются соли пирофосфористой (дифосфористой) кислоты - пирофосфиты:

2NаН2РО3 = Nа2Н2Р2О5 + Н2О

Пирофосфиты при кипячении с водой гидролизуются:

Nа2Н2Р2О5 + 3Н2О = 2NаОН + 2Н3РО3

Сама пирофосфористая кислота Н4Р2О5 (пентаоксодифосфорная), как и фосфористая, только двухосновна и сравнительно малоустойчива.

Известна еще одна кислота фосфора (+3) - плохо изученная полимерная метафосфористая кислота (НРО2)n.

Наиболее характерен для фосфора оксид Р2О5 - пентаоксид дифосфора. Это белое твердое вещество, которое легко может быть получено и в стеклообразном состоянии. В парообразном состоянии молекулы оксида фосфора (+5) имеют состав Р4О10. Твердый Р2О5 имеет несколько модификаций. Одна из форм оксида фосфора (+5) имеет молекулярную структуру с молекулами Р4О10 в узлах решетки. По внешнему виду эта модификация напоминает лед. Она обладает небольшой плотностью, легко переходит в пар, хорошо растворяется в воде и реакционноспособна. Р2О5 - сильнейший дегидратирующий реагент. По интенсивности осушающего действия он намного превосходит такие поглотители влаги, как СаСl2, NаОН, Н2SО4 и др. При гидратации Р2О5 сначала образуется метафосфорная кислота:

Р2О5 + Н2О = 2НРО3

дальнейшая гидратация которой последовательно приводит к пирофосфорной и ортофосфорной кислоте:

2НРО3 + Н2О = Н4Р2О7 и Н4Р2О7 + Н2О = 2Н3РО4

Очерк общей истории химии [От древнейших времен до начала XIX в.] Фигуровский Николай Александрович

ОТКРЫТИЕ ФОСФОРА

ОТКРЫТИЕ ФОСФОРА

Как мы видели, химия в XVII в. переживала переходную эпоху. В умах большинства химиков в эту эпоху удивительно уживались новые передовые материалистические взгляды и старые алхимические верования. Переход химиков на новые позиции «научной химии» происходил весьма медленно и болезненно. Пережитки и традиции средневековья были настолько сильны, что даже вполне, казалось бы, очевидные новые факты и обобщения, публиковавшиеся отдельными исследователями, не укладывались в сознание химиков. Лишь отдельным ученым, таким как Майов и Бойль, удавалось подняться до уровня идей новой химии и решительно отказаться от некоторых верований прошлого. Большинство же химиков иатрохимической школы продолжало трактовать вновь возникающие проблемы со старых позиций и объяснять открываемые явления с точки зрения учений и мнений философов далекого прошлого.

Для характеристики состояния химических знаний в XVII в. весьма показательна история открытия фосфора. Сделанное совершенно случайно, это открытие вызвало сенсацию во всей образованной Европе. Оно содействовало подрыву алхимических верований в трансмутацию металлов и другие чудеса и явилось одним из важных событий, завершающих историю алхимии.

Светящиеся в темноте вещества были довольно широко известны и до открытия фосфора. Помимо светящихся насекомых и светящегося гниющего дерева еще в 1602 г. было открыто свечение в темноте так называемого болонского камня, предварительно облученного на солнце. В середине XVII в. саксонский чиновник Балдуин получил действием азотной кислоты на известь продукт, весьма гигроскопичный и расплывающийся на воздухе. Прокалив этот продукт в реторте, Балдуин обнаружил, что он светится в темноте. По имени автора этого наблюдения безводный нитрат кальция стали называть «фосфором Балдуина» (42). Таким образом, слово «фосфор» было известно еще до открытия элемента фосфора.

Имеются даже некоторые указания на то, что будто бы арабским алхимикам был известен секрет изготовления фосфора. Так, Гефер (43) отмечает, что около XII в. араб Альхильд Бехиль получил при перегонке мочи в смеси с глиной, известью и органическим веществом, или углем, некое тело, названное им carbunculus (уменьшительное от слова carbo - «уголь») и, по-видимому, представлявшее собой фосфор. Однако в XVII в. едва ли кто-либо мог знать об этих опытах Бехиля. Во всяком случае, открытие фосфора с его удивительными и необъяснимыми в то время свойствами явилось полной неожиданностью для ученого мира.

В шестидесятых годах XVII в. гамбургский любитель-алхимик Хенниг Бранд (44) в поисках секрета трансмутации металлов и приготовления философского камня подвергал обработке (выпариванию, дистилляции, прокаливанию и пр.) самые разнообразные продукты, исходя из предположения, что продукты жизнедеятельности высшего на земле существа - человека - могут содержать «первичную материю». В 1669 г. он занялся перегонкой человеческой мочи в надежде получить жидкость, при помощи которой можно серебро превратить в золото. Бранд собрал около тонны мочи (из солдатских казарм) и выпаривал ее до тех пор, пока не получил сиропообразную жидкость. Эту жидкость он подверг дистилляции, в результате чего получилось тяжелое и красное «уринное масло». Он перегнал это масло еще раз и обнаружил на дне куба остаток «мертвой головы» (caput mortuum). Прокаливая длительное время этот остаток «мертвой головы», он заметил появление в реторте белой пыли, которая оседала на дно и ярко светилась.

Первым заключением, к которому пришел Бранд, было то, что в его «маслянистой мертвой голове» сам собой возник элементарный огонь. Исследовав более подробно полученный «фосфор», т. е. «Светоносец» (от греческого??? - «свет» и???? - «несу»), Бранд решил, что ему наконец удалось получить «первичную материю», обладающую столь необычайными свойствами. По-видимому, при помощи этой «материи» он безрезультатно пытался осуществить трансмутацию серебра в золото. Получив новые порции фосфора, Бранд продолжил свои опыты. Не добившись никаких результатов при попытках получить золото, он решил до поры до времени держать свое открытие в секрете. Однако пораженный удивительными свойствами фосфора, он не смог удержаться от рассказов о чудодейственном веществе некоторым своим знакомым, и через несколько лет сведения о фосфоре и его необычных свойствах стали известны многим алхимикам и ученым.

Иоганн Кункель, состоявший в то время на службе в качестве алхимика у саксонского курфюрста, услышав об открытии фосфора Брандом, попросил своего сослуживца, врача Иоганна Даниила Крафта (1624–1697), отправлявшегося по какому-то делу в Гамбург, подробнее разузнать об этом открытии. Крафт разыскал Бранда и уговорил его продать секрет изготовления фосфора (за сравнительно небольшую сумму - 200 талеров), с условием, что Крафт никому, в частности Кункелю, не сообщит о способе изготовления фосфора. Получив по способу Бранда некоторое количество фосфора, Крафт отправился в путешествие по Европе и Америке, где с большим успехом демонстрировал при дворах королей, князей, вельмож и богачей различные опыты с фосфором.

Кункелю, однако, удалось кое-что выяснить о способе изготовления фосфора (он узнал от Бранда, что фосфор получен из мочи) и в середине семидесятых годов алхимик принялся за работу. Вскоре ему удалось получить фосфор способом, несколько отличавшимся от способа Бранда. В отличие от Бранда, Кункель стремился широко рекламировать фосфор. Свойства фосфора были подробно описаны Кункелем (1678 г.) и его друзьями в нескольких трактатах. Однако о способе изготовления фосфора в этих трактатах не сообщалось ни слова. Он продолжал оставаться секретом, известным только трем лицам.

В третий раз фосфор был получен Р. Бойлем в 1680 г. в растворе, а в 1682 г. - в твердом состоянии. Некоторые данные о способе изготовления фосфора Бойль узнал от Крафта еще в 1677 г. Так же как и Кункель, Бойль описал свойства фосфора в нескольких статьях (1682 г.), но способ его изготовления сообщил лишь Лондонскому королевскому обществу в закрытом пакете. Описание способа Бойля было опубликовано лишь в 1694 г., уже после его смерти.

Открытие фосфора вызвало широкий интерес в среде ученых различных специальностей. Появились многочисленные описания свойств этого удивлявшего всех вещества. В Англии помимо Бойля фосфором заинтересовался Р. Гук и другие ученые. В Парижской академии наук с докладом о свойствах фосфора выступил известный немецкий физик Е. В. Чирнгауз (1651–1708), узнавший некоторые подробности о фосфоре и путях его получения от Г. В. Лейбница, оставившего ряд данных по истории открытия фосфора.

В Германии фосфором заинтересовались не только алхимики и иатрохимики, но и некоторые серьезные ученые, и среди них Ф. Генкель, И. Бехер и др. Однако подавляющее большинство ученых того времени не столько интересовалось подробным исследованием химических свойств нового вещества, сколько главным образом его способностью светиться и самовоспламеняться на воздухе. Обсуждался вопрос и о том, в каком отношении фосфор находится к элементу - огню. Конечно, было немало попыток использовать фосфор для алхимических целей.

Отношение химиков различных направлений и школ к открытию фосфора показывает, насколько живучими во второй половине XVII в. оставались алхимические традиции в деятельности химиков. Правда, новая социально-экономическая обстановка (развитие торгового и промышленного капитализма) сказалась на психологии алхимиков. Те из них, которым удавалось в результате собственных изысканий или другим путем добиться успеха в овладевании секретом изготовления каких-либо веществ, суливших выгоды, охотно оставляли свои алхимические занятия и превращались в своего рода кустарей-производителей таких веществ. Так, Крафт и Кункель, изготовлявшие и публично демонстрировавшие фосфор, сделались богачами. Правда, Крафт после своих успешных путешествий по странам Европы с лекциями и демонстрациями свойств фосфора под влиянием амстердамских алхимиков увлекся алхимией и умер в большой бедности (45). Особенно широкую производственную деятельность по изготовлению и продаже фосфора развил бывший ассистент Бойля А. Г. Хенквиц (1660–1740), который в течение 40 или 50 лет, после того как узнал в лаборатории Бойля секрет получения фосфора, монопольно поставлял его в страны Европы по весьма высокой цене. Унция фосфора (31,1 г) стоила в то время в Голландии 16 дукатов (46).

Другим алхимиком того времени, оставившим поиски философского камня, может служить адепт Иоганн Фридрих Беттгер (1685–1719) (47), узнавший около 1705 г. от Е. В. Чирнгауза (известного своими оптическими работами) секрет изготовления китайского фарфора. Беттгер немедленно переключился на новую область деятельности, сулившую большие выгоды, и стал основателем Майссенской фарфоровой мануфактуры.

Из книги Географические открытия автора Хворостухина Светлана Александровна

Из книги Когда? автора Шур Яков Исидорович

Важное открытие На плоской равнине Двуречья нет ни гор, ни холмов - во все стороны открыт широкий простор. И почти всегда прозрачно-ясные ночи позволяли жрецам без помех наблюдать небесные светила.Алмазной россыпью искрится звездный шатер над Землей. Все звезды движутся

Из книги Ленин. Книга 1 автора Волкогонов Дмитрий Антонович

Открытие марксизма Чем пленил Владимира Ульянова марксизм? Почему чтение широкого спектра различной экономической, философской и социологической литературы в конце концов задержало его взгляд и мысль именно на марксистской литературе? Здесь могут быть разные

автора Гумилев Лев Николаевич

ОТКРЫТИЕ СИБИРИ Вторая дата хуннской предыстории, нащупанная археологами, - приблизительно 1200 г. до н. э. Около этой даты, как уже отмечалось, совершился первый переход южных кочевников через пустыню Гоби; с того времени пустыня стала проходимой, и хунны освоили оба ее

Из книги История народа хунну автора Гумилев Лев Николаевич

ОТКРЫТИЕ ЕВРОПЫ История китайских географических открытий сложна и интересна. Мир открывался не только с запада, но и с востока, и имя путешественника Чжан Цяня должно стоять в одном ряду с именами Геродота и Страбона.До возвышения династии Хань и в начале ее правления

Из книги Политика: История территориальных захва­тов. XV-XX века: Сочинения автора Тарле Евгений Викторович

Из книги СССР в осаде автора Уткин Анатолий Иванович

Открытие конференции Итак, дворец «Цецилиенгоф», первая пленарная сессия конференции, названной «Терминал». Конференция проходила в построенном в псевдотюдоровском стиле двухэтажном особняке, похожим на большой загородный английский дом. Пятнадцать кресел окружали

Из книги Краткий курс сталинизма автора Борев Юрий Борисович

ОТКРЫТИЕ НОВОЙ ЭРЫ Писатель Л. ко дню рождения Сталина предложил начать новое летосчисление от дня рождения Иосифа

Из книги Путь Феникса [Тайны забытой цивилизации] автора Элфорд Алан

«Открытие уст» Самой загадочной среди этих обрядов являлась церемония «открытия уст». Чтобы понять символику, надо снова обратиться к событиям «изначального времени». Формула «Зеп тепе» означала, впрочем, не только «изначальное время», но также «предков», «нос корабля»,

Из книги Неведомая Африка автора Непомнящий Николай Николаевич

Открытие Наскальная живопись известна очень давно. Первым ее, без сомнения, открыл немецкий исследователь Генрих Барт, работавший в Сахаре между 1849 и 1855 годом. Кроме того, многие путешественники возвращались из своих странствий с многочисленными записями, собрание

Из книги Украина: история автора Субтельный Орест

Открытие Юга Извечное продвижение восточных славян на юг, в богатые черноземные области Причерноморья - постоянный фактор истории Украины. И вот к концу XVIII в., в основном благодаря усилиям имперского правительства, цель раз и навсегда была достигнута. Отныне вся южная

Из книги Последние дни инков автора Маккуарри Ким

1. ОТКРЫТИЕ 24 июля, 1911 г.Сухопарый тридцатипятилетний американский исследователь Хирам Бингхем совершил достаточно непростое восхождение по крутому восточному склону Анд, следуя за своим проводником-крестьянином. Бингхем решил сделать небольшую передышку; он снял

Из книги Нюрнбергский процесс, сборник материалов автора Горшенин Константин Петрович

ОТКРЫТИЕ НЮРНБЕРГСКОГО ПРОЦЕССА, ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ РЕЧИ ГЛАВНЫХ ОБВИНИТЕЛЕЙ ОТКРЫТИЕ ПРОЦЕССА ПЕРВОЕ СУДЕБНОЕ ЗАСЕДАНИЕ МЕЖДУНАРОДНОГО ВОЕННОГО ТРИБУНАЛАСудебное заседание Международного Военного Трибунала происходило во дворце юстиции в г. Нюрнберге, Германия (зона

Из книги Александр II. Весна России автора Каррер д’Анкосс Элен

Открытие Европы Едва закончив бороздить просторы родины, наследник отправился по европейским маршрутам. Это было очень долгое путешествие: Александр сел на борт русского корабля «Геркулес» 29 мая 1838 г., а в Россию вернулся только в конце июня 1839. Первый пункт - Швеция,

Из книги Загадки Финикии автора Волков Александр Викторович

1. ОТКРЫТИЕ ФИНИКИИ 1.1. Что было до «Жизни Иисуса»? Современные историки довольно поздно открыли для себя Финикию. Ее письменность была непонятна до середины ХVIII века, пока не удалось прочесть двуязычную греко-финикийскую надпись, найденную на Мальте. Археологическое же

Из книги Мифы и загадки нашей истории автора Малышев Владимир

«Открытие» из США Петр Ильич родился на Урале, жил в Москве, в Клину, в Петербурге, где окончил училище правоведения, а затем и Консерваторию. В Петербурге состоялось становление Чайковского как композитора, и были впервые исполнены многие замечательные произведения,

Фосфор - важная составляющая живой и неживой природы. Он находится в недрах Земли, воде и в нашем организме, а академик Ферсман даже прозвал его «элементом жизни и мысли». Несмотря на свою полезность, белый фосфор может быть чрезвычайно опасен и ядовит. Давайте же поговорим подробнее о его характеристиках.

Открытие элемента

История открытия фосфора началась с алхимии. Начиная с XV века европейские ученые жаждали отыскать философский камень или же «великий эликсир», при помощи которого удастся превращать любые металлы в золото.

В XVII веке алхимик Хенниг Бранд решил, что путь к «магическому реактиву» лежит через мочу. Она жёлтая, а, значит, содержит золото или как-то с ним связана. Ученый старательно собирал материал, отстаивал его, а затем перегонял его. Вместо золота он получил белое вещество, которое светилось в темноте и неплохо горело.

Открытие Бранд назвал «холодным огнем». Позже получать фосфор подобным способом додумался ирландский алхимик Роберт Бойль и немец Андреас Магграф. Последний также добавлял в мочу уголь, песок и минерал фосгенит. Впоследствии вещество назвали phosphorus mirabilis, что переводилось как «чудотворный носитель света».

Светоносный элемент

Открытие фосфора стало настоящей сенсацией среди алхимиков. Одни то и дело пытались выкупить у Бранда секрет получения вещества, другие пробовали дойти до этого самостоятельно. В XVIII веке было доказано, что элемент содержится в костных останках организмов, и вскоре открылось несколько заводов по его производству.

Французский физик Лавуазье доказал, что фосфор является простым веществом. В таблице Менделеева он стоит под номером 15. Вместе с азотом, сурьмой, мышьяком и висмутом он относится к группе пниктидов и характеризуется как неметалл.

Элемент довольно распространенный в природе. В процентном соотношении в массе земной коры он занимает 13 место. Фосфор активно взаимодействует с кислородом и не встречается в свободном виде. Он существует в составе многочисленных минералов (больше 190), таких как фосфориты, апатиты и т.д.

Белый фосфор

Фосфор существует в виде нескольких форм или аллотропных модификаций. Они отличаются друг от друга плотностью, цветом и химическими свойствами. Обычно выделяют четыре главные формы: белый, черный, красный и металлический фосфор. Другие модификация представляют собой только смесь из вышеперечисленных.

Белый фосфор очень неустойчив. При нормальных условиях на свету он быстро переходит в красный, а высокое давление превращает его в черный. Его атомы расположены в виде тетраэдра. Он обладает кристаллической молекулярной решеткой, с формулой молекулы Р4.

Выделяю также жёлтый фосфор. Это не ещё одна модификация вещества, а название неочищенного белого фосфора. Он может иметь как светлый, так и темно-бурый оттенок и характеризуется сильной ядовитостью.

Свойства белого фосфора

По консистенции и внешнему виду вещество напоминает воск. Оно обладает чесночным запахом и жирное на ощупь. Фосфор мягкий (без особых усилий его можно разрезать ножом) и деформируется. После очищения становится бесцветным. Его прозрачные кристаллы радужно переливаются на солнце и похожи на алмазы.

Он плавится при 44 градусах. Активность вещества проявляется даже при комнатной температуре. Основная характеристика фосфора - его способность к хемилюминесценции или свечению. Окисляясь на воздухе, он излучает бело-зеленый свет, а со временем самовоспламеняется.

Вещество практически не растворяется в воде, но может гореть в ней при длительном контакте с кислородом. Оно хорошо растворяется в органических растворителях, например, в сероуглероде, жидком парафине и бензоле.

Применение фосфора

Человек «приручил» фосфор как в мирных, так и в военных целях. Вещество используют для производства фосфорной кислоты, которую применяют для удобрений. Раньше она широко использовалась для окраски шерсти, изготовления фоточувствительных эмульсий.

Белый фосфор применяется не очень широко. Основная его ценность в горючести. Так, вещество используют для зажигательных боеприпасов. Этот вид оружия был актуален во время обеих Мировых воин. Его применяли в войне в Газе в 2009 году, а также в Ираке в 2016 году.

Красный фосфор используется более широко. Из него делают топливо, смазочные материалы, взрывчатые вещества и головки спичек. Различные соединения фосфора используют в промышленности в средствах для смягчения воды, добавляют в пассиваторные средства, чтобы защитить металл от коррозии.

Содержание в организме и влияние на человека

Фосфор является одним из жизненно необходимых элементов для нас. В виде соединений с кальцием он присутствует в зубах и скелете, придавая костям твердость и прочность. Элемент присутствует в соединениях АТФ и ДНК. Он имеет важнейшее значение для деятельности мозга. Находясь в нервных клетках, он способствует передаче нервных импульсов.

Фосфор содержится в мышечной ткани. Он участвует в процессе преобразования энергии из белков, жиров и углеводов, поступающих в организм. Элемент поддерживает кислотно-щелочной баланс в клетках, осуществляется их деление. Он способствует метаболизму, крайне необходим во время роста организма и его восстановления.

Вместе с тем, фосфор может быть опасен. Сам по себе белый фосфор является очень токсичным. Доза выше 50 миллиграмм приводит к летальному исходу. Отравление фосфором сопровождается рвотой, головной и желудочной болью. Попадание вещества на кожу вызывает ожоги, которые заживают очень медленно и болезненно.

Избыток фосфора в организме приводит к ломкости костей, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, появлению кровотечений, анемии. От перенасыщения фосфором страдают также печень и система пищеварения.

Обычно датой открытия фосфора считается 1669 г., однако имеются некоторые указания, что он был известен и ранее. Гефер, например, сообщает, что в алхимическом манускрипте из сборника, хранящегося в Парижской библиотеке, говорится о том, что еще около ХII в. некто Алхид Бехиль получил при перегонке мочи с глиной и известью вещество, названное им "эскарбукль". Может быть, зто и был фосфор, составляющий большой секрет алхимиков. Во всяком случае известно, что в поисках философского камня алхимики подвергали перегонке и другим операциям всевозможные материалы, втомчисле мочу, зкскременты, кости и т. д. С древних времен фосфорами называли вещества, способные светиться в темноте. В XVII в. был известен болонский фосфор - камень, найденный в горах вблизи Болоньи; после обжига на углях камень приобретал способность светиться. Описывается также "фосфор Балдуина", приготовленный волостным старшиной алдуином из прокаленной смеси мела и азотной кислоты. Свечение подобных веществ вызывало крайнее удивление и почиталось чудом.

В 1669 г. гамбургский алхимик-любитель Бранд, разорившийся купец, мечтавший с помощью алхимии поправить свои дела, подвергал обработке самые разнообразные продукты. Предполагая, что физиологические продукты могут содержать "первичную материю", считавшуюся основой философского камня, Бранд заинтересовался человеческой мочой.

Он собрал около тонны мочи из солдатских казарм и выпаривал ее до образования сиропообразной жидкости. Эту жидкость он вновь дистиллировал и получил тяжелое красное "уринное масло". Перегнав это масло еще раз, он обнаружил на дне реторты остаток "мертвой головы" (Caput mortuum), казалось бы ни к чему непригодной. Однако, прокаливая этот остаток длительное время, он заметил, что в реторте появилась белая пыль, которая медленно оседала на дно реторты и явственно светилась. Бранд решил, что ему удалось извлечь из "маслянистой мертвой головы" элементарный огонь, и он с еще большим рвением продолжил опыты. Превратить этот "огонь" в золото ему, конечно, не удалось, но он все же держал в строгом секрете свое открытие фосфора (от греч.- свет и "несу", т.е. светоносца). Однако о секрете Бранда узнал некто Кункель, служивший в то время алхимиком и тайным камердинером у саксонского курфюрста. Кункель попросил своего сослуживца Крафта, отправлявшегося в Гамбург, выведать у Бранда какие-либо сведения о фосфоре. Крафт, однако, сам решил воспользоваться секретом Бранда. Он купил у него секрет за 200 талеров и, изготовив достаточное количество фосфора, отправился в путешествие по Европе, где с большим успехом демонстрировал перед знатными особами свечение фосфора. В частности, в Англии он показывал фосфор королю Карлу II и ученому Бойлю. Тем временем Кункелю удалось самому приготовить фосфор способом, близким к способу Бранда, и в отличие от последнего он широко рекламировал фосфор, умалчивая, однако, о секрете его изготовления. В 1680 г. независимо от предшественников новый элемент был получен знаменитым английским физиком и химиком Робертом Бойлем, который, так же как и Кункель, опубликовал данные о свойствах фосфора, но о способе его получения сообщил в закрытом пакете лишь Лондонскому королевскому обществу (это сообщение было опубликовано только через 12 лет, уже после смерти Бойля), а ученик Бойся - А. Ганквиц изменил чистой науке и вновь возродил «фосфорную спекуляцию» в виде широкой производственной деятельности по изготовлению этого вещества: 50 лет он широко торговал фосфором по весьма высокой цене. В Голландии, например, унция (31,1 г) фосфора стоила в то время 16 дукатов. По поводу природы фосфора высказывались самые фантастические предположения. В XVIII в. фосфором занимались многие крупные ученые и среди них Маргграф, усовершенствовавший способ получения фосфора из мочи путем добавления к последней хлорида свинца (1743).

В 1777 г. Шееле установил наличие фосфора в костях и рогах животных в виде фосфорной кислоты, связанной с известью. Некоторые авторы, впрочем, приписывают это открытие другому шведскому химику Гану, однако именно Шееле разработал способ получения фосфора из костей. Элементарным веществом фосфор был признан Лавуазье на основе его известных опытов по сжиганию фосфора в кислороде. В таблице простых тел Лавуазье поместил фосфор во второй группе простых тел, неметаллических, окисляющихся и дающих кислоты. С XIX в. фосфор получил широкое применение главным образом в виде солей, используемых для удобрения почв.

Итак, более трехсот лет отделяют нас от того момента, когда гамбургский алхимик Геннинг Бранд открыл новый элемент - фосфор. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать эликсир жизни или философский камень, с помощью которых старики молодеют, больные выздоравливают, а неблагородные металлы превращаются в золото. Не забота о благе людском, а корысть руководила Брандом. Об этом свидетельствуют факты из истории единственного настоящего открытия, сделанного им. На первом, пятидесятилетнем этапе истории фосфора, кроме открытия Бойля, лишь одно событие отмечено историей науки: в 1715 г. Генсинг установил наличие фосфора в мозговой ткани. После опытов Маркграфа история элемента, приобретшего много лет спустя номер 15, стала историей многих больших открытий.

Хронология открытий, связанных с фосфором

В 1715 году Генсинг установил наличие фосфора в мозговой ткани...

В 1743 году немецкий химик, почетный член Санкт-Петербургской Академии наук А.С. Маргграф разработал новый способ получения фосфора.

В 1769 году Ю.Ган доказал, что в костях содержится много фосфора. То же самое подтвердил через два года шведский химик К.Шееле, предложивший способ получения фосфора из золы, образующейся при обжиге костей. Ещё несколькими годами позже Ж.Л.Пруст и М.Клапрот, исследуя различные природные соединения, доказали, что фосфор широко распространён в земной коре, главным образом в виде фосфата кальция.

1797 году в России А.А.Мусин-Пушкин получил аллотропную разновидность фосфора - фиолетовый фосфор. Однако в литературе открытие фосфора ошибочно приписывается И.Гитторфу, который, используя методику А.А.Мусина-Пушкина, получил его только в 1853 году.

В 1799 году Дондональд доказал, что соединения фосфора необходимы для нормального развития растений.

В 1839 году другой англичанин, Лауз, впервые получил суперфосфат - фосфорное удобрение, легко усвояемое растениями.

В 1842 годув Англии было организовано первое в мире промышленное производство суперфосфата. В России такие производства появились в 1868 и 1871 годах.

В 1848 году австрийский химик А.Шрёттер открыл аллотропическое видоизменение фосфора - красный фосфор. Этот фосфор он получил нагреванием белого фосфора до температуры 250 градусов в атмосфере СО (оксида углерода два). Интересно отметить, что А.Шрёттер первый указал на

возможность применения красного фосфора при изготовлении спичек.

В 1926 Году А.Е.Ферсманом и его сотрудниками были открыты огромные запасы апатиты на Кольском полуострове.

В 1934 году , американский физик П.Бриджмен, изучая влияние высоких давлений на разные вещества, выделил похожий на графит черный фосфор.