Фосфор.Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота.
Фосфор (химический символ — P (свет несу, — светоносный).
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.
Фосфор входит в состав всех важнейших биологически важных соединений — фосфолипидов (являющихся основой биомембран), гидроксиапатита (основа костной ткани и зубов), содержится в животных тканях, входит в состав белков (казеин) и других важнейших органических соединений (АТФ, ДНК), является элементом жизни.
История
Картина Джозефа Райта «Алхимик, открывающий фосфор» (1771 год), предположительно описывающая открытие фосфора Хеннигом Брандом.
Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать философский камень. Он 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 начнёт испускать зловоние (из-за распада белков), 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 смеси белого песка и выпаренной мочи получились крупицы белого воскоподобного вещества, которое очень ярко горело и к тому же мерцало в темноте. Бранд назвал это вещество сначала «холодным огнём», а затем phosphorus mirabilis (лат. «чудотворный носитель света»). В древнегреческой мифологии имя Фосфор (или Эосфор, др.-греч. Φωσφρος) носил страж Утренней звезды.
Открытие фосфора Брандом стало первым открытием химического элемента со времён античности, но существуют данные, что фосфор умели получать ещё арабские алхимики в XII в. 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, а чуть позже Лавуазье доказал достоверное отношение фосфора к простым веществам.
Аморфную аллотропную модификацию фосфора — красный фосфор Pn — выделил, нагревая белый фосфор без доступа воздуха, А. Шрёттер в середине XIX в. В 1865 году Гитторф охлаждением красного фосфора в расплавленном свинце получил, как полагали, новую кристаллическую модификацию, которую назвали фиолетовой. Эта модификация была построена из группировок P8 и P9, связанных мостиковыми атомами фосфора в трубки. Однако в настоящее время считается, что фиолетовый фосфор — это крупнокристаллическая модификация красного.
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.
Элементарный фосфор
Первое свойство фосфора, которое человек поставил себе на службу, — это горючесть. Горючесть фосфора очень велика и зависит от аллотропической модификации.
Наиболее активен химически, ядовит и горюч белый («жёлтый») фосфор, потому он очень часто применяется (в зажигательных бомбах и пр.).
Красный фосфор — основная модификация, производимая и потребляемая промышленностью. Он с 1830 г. применяется в производстве спичек, взрывчатых веществ, зажигательных составов, различных видов топлива, а также противозадирных смазочных материалов, в качестве газопоглотителя в производстве ламп накаливания.
Биологическая роль соединений фосфора
Фосфор присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот, входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, коферментов, ферментов.
Кости человека состоят из гидроксилапатита 3Са3(РО4)2·Ca(OH)2, составляющего также основу и зубной эмали.
Основную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека и животных играет печень.
Обмен фосфорных соединений регулируется гормонами и витамином D. При недостатке фосфора в организме развиваются различные заболевания костей.
Суточная потребность в фосфоре составляет:
- для взрослых 1,0—2,0 г;
- для беременных и кормящих женщин 3—3,8 г;
- для детей и подростков 1,5—2,5 г.
При больших физических нагрузках потребность в фосфоре возрастает в 1,5—2 раза.
Усвоение происходит эффективнее при приёме фосфора вместе с кальцием в соотношении 3:2
Некоторые источники:
Продукт Содержание, мг/100 г
- Очищенное конопляное семя 1650
- Семена тыквы (ядра) 1233
- Семена подсолнечника (ядра) поджаренные 1158
- Семена мака 870
- Горчичный порошок 828
- Кунжут (очищенный) 774
- Семена дыни (ядра) 755
- Какао-порошок 734
- Твёрдый пармезан 694
- Семена подсолнечника (ядра) сушёные 660
- Сафлора семена (ядра) 644
- Семена льна 642
- Семена лотоса 626
- Сыр швейцарский нежирный 605
- Кешью сырые 593
- Орехи пили 575
- Амарантовая крупа 557
- Сыр гауда 546
- Овёс 523
- Грецкий орех чёрный 513
- Печень говяжья тушёная 497
- Фисташки сырые 490
- Миндаль 481
- Киноа 457
- Люпин, семена 440
- Карп 415
- Фасоль 407
- Арахис 397
- Сыр рокфор 392
- Мука из цельного зерна 357
- Печень куриная 297
- Вырезка свиная 286
- Желтоперый тунец 278
- Сгущённое молоко 253
- Яйцо 198
- Говядина 188
- Курятина 178
Токсикология соединений фосфора
Некоторые соединения фосфора (фосфин) очень ядовиты. Ввиду высокой (ЛД50 15—100 мг/кг) и чрезвычайно высокой (<15 мг/кг) ядовитости большинство фосфорорганических соединений (ФОС) используются в качестве пестицидов (инсектициды, акарициды, зооциды и т. д.) или боевых отравляющих веществ. Примером боевых отравляющих веществ являются зарин, зоман, табун, новичок, V-газы.
ФОС проявляют свойства веществ нервно-паралитического действия. Ядовитость фосфорорганических соединений обусловлена ингибированием фермента ацетилхолинэстеразы, вследствие чего развивается головная боль, тошнота, головокружение, сужение зрачков (миоз), затруднение дыхания (одышка), возникает слюнотечение, понижается артериальное давление, возникают конвульсии, проявляется паралитическое воздействие, кома, и как следствие может быстро возникнуть летальный исход.
Эффективным антидотом при отравлении ФОС является атропин.
Справка:
Введение атропина в организм сопровождается уменьшением секреции слюнных, желудочных, бронхиальных, потовых желёз (последние получают симпатическую холинергическую иннервацию), поджелудочной железы, учащением сердечных сокращений (вследствие уменьшения тормозящего действия на сердце блуждающего нерва), понижением тонуса гладкомышечных органов (бронхи, органы брюшной полости и др.).
Действие атропина выражено сильнее при повышенном тонусе блуждающего нерва.
Под влиянием атропина происходит сильное расширение зрачков.
Мидриатический эффект зависит от расслабления волокон круговой мышцы радужной оболочки, которая иннервируется парасимпатическими волокнами. Одновременно с расширением зрачка в связи с нарушением оттока жидкости из камер возможно повышение внутриглазного давления. Расслабление ресничной мышцы цилиарного тела ведёт к параличу аккомодации.
Атропин проникает через гематоэнцефалический барьер и оказывает сложное влияние на ЦНС.
Он имеет центральное холинолитическое действие и вызывает у больных паркинсонизмом уменьшение дрожания и мышечного напряжения.
Он, однако, недостаточно эффективен; вместе с тем его сильное влияние на периферические м-холинорецепторы приводит к ряду осложнений (сухость во рту, сердцебиение и др.), затрудняющих его длительное применение для этих целей.
В больших дозах атропин стимулирует кору головного мозга и может вызвать двигательное и психическое возбуждение, сильное беспокойство, судороги, галлюцинаторные явления.
Роль фосфора в электролитном дисбалансе
Фосфор является важной составной частью тканей организма и задействован во множестве механизмов.
Фосфор главный анион внутриклеточной жидкости.
Приблизительно 85 % всего фосфора в организме находится в костях и зубах, 14 % в мягких тканях и менее 1 % во внеклеточной жидкости. Запасы фосфора в клетках большие и поэтому при определённых острых состояниях он способен перемещаться внутрь клетки и из неё, вызывая значительные изменения концентрации фосфора в плазме крови.
Суточная потребность человека в фосфоре 1,3 грамм.
- 100 грамм семечек тыквы содержат 168 % от дневной нормы фосфора и 155 % от дневной нормы магния.
- Относительно много фосфора содержится в рыбе, хлебе и мясе — около 250, 200 и 180 мг% соответственно.
- Еще больше содержится в фасоли, горохе — 480 и 330 мг %.
- Овсяная, перловая и ячневая крупа содержат 320—350 мг%.
Усвояемость фосфора обычно составляет 50—90 %.
Фосфор содержащийся в растительных продуктах усваивается хуже, поскольку находится в виде трудно усвояемой фитиновой кислоты.
Для правильного питания нужно учитывать соотношение фосфора с кальцием.
Оптимальным считается соотношение кальция и фосфора 1:1,5. При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, при избытке кальция развиться мочекаменная болезнь.
При увеличении потери фосфора с мочой, снижении абсорбции в ЖКТ или повышенного потребления клетками может возникнуть гипофосфатемия.
Тяжёлый дефицит фосфора наблюдается при алкоголизме, рвоте и диарее, гипервентиляции.
У больных гипофосфатемией могут наблюдаться судороги, спутанность сознания, кома, боль в груди из-за плохой оксигенации миокарда, мышечные боли, повышенная чувствительность к инфекциям, онемение, покалывание в кончиках пальцев и крайней плоти полового члена..
При почечной недостаточности из-за неспособности почек экскретировать повышенное количество фосфора развивается гиперфосфатемия.
При повышении уровня фосфора нередко отмечается падение уровня кальция, что может привести к гипокальциемии.
Симптомами гиперфосфатемии являются .
- анорексия,
- тошнота,
- мышечная слабость,
- тетания,
- тахикардия,
- гиперрефлексия.