АЗОТ І ФОСФОР БЕЗЖИТТЄВИЙ І ЖИТТЯ

АЗОТ І ФОСФОР

БЕЗЖИТТЄВИЙ І ЖИТТЯ
Азот був відкритий англійським природодослідником Даніелем Резерфордом у 1772 р. Учений досліджував повітря ізольованого від атмосфери дзвона, в якому, проживши трохи, гинула миша.
...Найпершу характеристику дано азоту з суто негативного боку. Навряд чи якому іншому елементу «не пощастило» з назвою так, як азоту. «Азотикон» по-грецькому означає «безжиттєвий». Німці назвали його ще категоричніше «задушлива речовина». Безжиттєвий, задушливий... А тим часом життя і азот нероздільні. «Життя це спосіб існування білкових тіл», сказав Ф. Енгельс, а без азоту білка немає.
Уся величезна маса рослин і живих організмів на Землі складається в основному з чотирьох елементів, про які можна сказати чотиривіршем Шіллера:
Чотири елементи,
Зливаючись в одно,
Дають життя
І будують світ.
Ці чотири елементи вуглець, водень, кисень і азот. Хімічна інертність ось чому зобов'язаний азот своєю назвою. При кімнатній температурі він сполучається тільки з літієм: молекула азоту складається з двох атомів, які зв'язані дуже міцно. Щоб із ста молекул азоту п'ять одночасно розпались на атоми, потрібна температура 3500° С, а щоб у 40 молекулах розірвати зв'язок атомів, потрібна колосальна температура (8000°С). Зрозуміло, що у звичайних умовах азот не реагує з киснем і воднем.
З підвищенням температури і при малому вмісті кисню азот стає значно активнішим. Він завдає багато клопоту металургам, які видаляють його із сплаву в шлак, добавляючи титан, який жадібно сполучається з азотом.
У ЗЕМНІЙ КОРІ, АТМОСФЕРІ, НА ДАЛЕКИХ ПЛАНЕТАХ
Основна маса азоту міститься в атмосфері. На кожний квадратний метр земної поверхні припадає 8 т атмосферного азоту; така кількість здатна забезпечити живлення рослин більш як на мільйон років.
У земній корі його кількість ледве досягає 0,4% за масою. І це «е дивно. Адже азот інертний. Дивно інше: звідки він узявся у зв'язаному стані? Щодо цього існує багато теорій. За однією з них, азот реагував з іншими елементами в далеку геологічну епоху, коли Земля була розплавленою в'язкою масою, вкритою тоненькою твердою кірочкою, яку то тут, то там проривали потужні фонтани пари й газів. Розплавлені метали реагували з азотом, утворюючи нітриди.
Можливо, азот фіксувався трохи пізніше, коли поверхня Землі ховалась під жаркою і вологою атмосферою, в якій виблискували одночасно тисячі блискавок незвичайної сили. Вони і сполучали азот з киснем, а потужні зливи приносили на Землю азотну кислоту, яка, просочуючись, реагувала з металами і утворювала азотнокислі солі.
Азот міститься і за межами земної атмосфери у вигляді сполук. Англійські вчені Бернал та Мессі припускають, що, коли не на Землі, то на великих планетах сонячної системи Урані та Юпітері, в атмосфері яких е аміак, може зустрічатись «металічний» амоній, який утворює «рудні жили» у товщі планет. У звичайних умовах вільний амоній аналог калію і натрію за хімічними властивостями добути не вдається, бо він негайно розкладається на аміак і водень.
Учені підрахували, що при температурі, близькій до абсолютного нуля, і тиску близько 250 тис. ат «металічний» амоній стійкий і рівновага 2NН3 + Н2 =2NН4 зсувається вправо. Такі умови існують на далеких і холодних планетах Сонячної системи.
Сонячна атмосфера містить азот у формі нейтральних та іонізованих атомів; спектральні лінії азоту виявлено в кометах і туманностях.
Живі організми містять цей елемент у досить великій кількості: 1 10% від загальної маси сухої речовини.13 EMBED PBrush 1415




РОДОВІД ФОСФОРУ
Майже 300 років відділяють нас від того моменту, коли гамбурзький алхімік Геннінг Бранд відкрив новий елемент фосфор. Подібно до інших алхіміків Бранд намагався відшукати елексир життя або філософський камінь, з допомогою яких старі молодіють, хворі одужують, а неблагородні метали перетворюються в золото. Не турбота про людське благо, а користь керувала Брандом. Про це свідчать факти з історії єдиного справжнього відкриття, яке він зробив.
Під час одного з дослідів він випарив сечу, змішав залишок з вугіллям, піском і продовжив випарювання. Незабаром у реторті утворилась речовина, яка світилася в темряві. Правда, Каїіез Реиег (холодний вогонь), або «мій вогонь», як Бранд його називав, не перетворював свинець у золото і не змінював вигляду старих людей, але те, шо добута речовина світилась без підігрівання, було незвичайним і новим.
Цією властивістю нової речовини Бранд поспішив скористатися. Він почав показувати фосфор різним привілейованим особам, одержуючи від них подарунки і гроші. Зберігати таємницю добування фосфору було нелегко, і незабаром Бракд продав її дрезденському хімікові І. Крафту. Кількість демонстраторів фосфору збільшилась, коли рецепт його виготовлення став відомий І. Кункелю і К. Кірхмейєру. У 1680 р. незалежно від попередників новий елемет добув знаменитий англійський фізик і хімік Роберт Бойль. Проте незабаром Бойль помер, а його учень А. Танк-віц зрадив чисту науку і знову відродив «фосфорну спекуляцію». Лише в 1743 р. А. Марграф відшукав досконаліший спосіб добування фосфору і опублікував свої дані для всіх. Ця подія поклала кінець брандів-ському бізнесу і була початком серйозного вивчення фосфору та його сполук.
На першому п'ятдесятирічному етапі історії фосфору, крім відкриття Р. Бойля, лише одна подія відмічена історією науки: у 1715 р. Генсінг встановив наявність фосфору в мозковій тканині. Після дослідів А. Марграфа історія елемента, якому через багато років присвоїли номер 15, стала історією багатьох великих відкриттів.
...Фосфор аналог азоту. Хоч фізичні і хімічні властивості цих елементів дуже відмінні, є у них і спільне, зокрема те, що обидва вони абсолютно необхідні тваринам і рослинам. Академік О. Є. Ферсман називав фосфор «елементом життя 1 мислення», і це означення навряд чи можна віднести до категорії літературних перебільшень. Фосфор виявлено буквально в усіх органах зелених рослин: у стеблах, корінні, листі, але найбільше його у плодах і насінні. Рослини нагромаджують фосфор і постачають ним тварин. В організмі тварин фосфор зосереджений головним чином у скелеті, м'язах та нервовій тканині. З продуктів людського харчування особливо багатий на фосфор жовток курячих яєць.
Тіло людини містить у середньому близько 1,5 кг елемента № 15. З цієї кількості 1,4 кг припадає на кістки, близько 130 г на м'язи і 12 г на нерви і мозок. Майже всі найважливіші фізіологічні процеси, що відбуваються в нашому організмі, зв'язані з перетворенням фосфорорганічних речовин. До складу кісток фосфор входить головним чином у вигляді фосфату кальцію. Зубна емаль це теж сполука фосфору, яка за складом і кристалічною будовою відповідає найважливішому мінералу фосфору апатиту Са5(РО4)3(Р, СІ).
Природно, що, як і всякий життєвонеобхідний елемент, фосфор здійснює в природі кругообіг. З ґрунту його беруть рослини, від рослин цей елемент потрапляє в організми людини і тварин. У грунт фосфор повертається з екскрементами і під час гниття трупів. Фосфоробактерії переводять органічний фосфор у неорганічні сполуки.
Проте за одиницю часу з грунту виноситься значно більше фосфору, ніж надходить його назад. Світовий урожай зараз щороку виносить з полів понад 3 млн. т фосфору. Природно, що для одержання стійких урожаїв цей фосфор має бути повернений у грунт, і тому немає нічого дивного в тому, що світовий видобуток фосфоритів досяг у 1964 р. 58,5 млн. т.
У земній корі фосфор зустрічається виключно у вигляді сполук. Це головним чином малорозчинні солі ортофосфорної кислоти, катіоном найчастіше є іон кальцію. На частку фосфору припадає 0,08% маси земної кори. Щодо поширеності йому належить 13-те місце серед усіх елементів. Фосфор міститься не менш як у 190 мінералах, з яких найголовніші:
фторапатит Са5(РО4)3Р,
гідроксил апатит Са5(РО4)зОН,
фосфорит Са3(РО4)2
Рідше зустрічається вівіаніт Fе3 (РO4)2 8Н 2О,
монацит (Се, Lа)РО4,
амблігоніт LіА1(РО4)F,
трифіліт Li(Fе, Мn)РО4
іще рідше ксенотим YРО4 і
торберніт Сu(UО2)2[РО4]2 12Н2О.
Мінерали фосфору поділяються на первинні і вторинні. З первинних особливо поширені апатити, які часто зустрічаються серед порід магматичного походження. Ці мінерали утворилися в момент становлення земної кори. На відміну від апатитів фосфорити залягають серед порід осадового походження, які утворилися в результаті відмирання живих істот. Це вторинні мінерали.
У вигляді фосфідів заліза, кобальту, нікелю фосфор зустрічається в метеоритах. Звичайно, цей поширений елемент є і в морській воді в кількості 6- 10-6%.


15