Разведанные запасы Ф. р. в СССР (1976) составляли 10,3 млрд.
т(или 1,3 млрд.
тP
2O
5)
,в том числе апатитов 5,4 млрд.
т(0,6 млрд.
тP
2O
5), фосфоритов 4,9 млрд.
т(0,7 млрд.
тP
2O
5). Крупные месторождения Ф. р. известны в МНР (Хубсугульское), Вьетнаме (Лаокай), Китае.
Мировая годовая добыча Ф. р. составляла в 1974 110,8 млн.
т,в том числе в США 41,5 млн.
т,Марокко 19,7 млн.
т,Тунисе 3,9 млн.
т,Того 2,6 млн.
т,Сенегале 1,9 млн.
т,Иордании 1,6 млн.
т,ЮАР 1,5 млн.
т.
Лит.:Гиммельфарб Б. М., Закономерности размещения месторождений фосфоритов СССР и их генетическая классификация, М., 1965; Бушинский Г. И., Древние фосфориты Азии и их генезис, М., 1966: Арсеньев А. А., Вировлянский Г. М., Смирнов Ф. Л., Генетические типы промышленных месторождений апатита, М., 1971; Научные основы прогноза и поисков фосфоритов, М., 1975; Вещественный состав фосфоритных руд, М., 1975.
А. С. Соколов.
Фосфатный картель
Фосфа'тный карте'ль,см. в ст.
.
Фосфатшлаки
Фосфатшла'ки,щелочное
,побочный продукт при выплавке стали из чугуна при
.Тёмный тяжёлый порошок, нерастворим в воде, не слёживается. Содержит 16–19% P
2O
5в виде силикофосфата (4CaOЧP
2O
5ЧCaSiO
3) в усваиваемой растениями форме, 26–41% CaO, 4–12% MgO. Наиболее пригоден для кислых почв в качестве
под все с.-х. культуры. В СССР Ф. применяют на небольших площадях.
Фосфаты
Фосфа'ты,соли и эфиры фосфорных кислот. Из солей различают ортофосфаты и полимерные (или конденсированные) Ф. Последние делят на полифосфаты, имеющие линейное строение фосфат-анионов, метафосфаты с кольцеобразным (циклическим) фосфат-анионом и ультрафосфаты с сетчатой, разветвленной структурой фосфат-аниона. К Ф. относят также весьма стойкие соединения – фосфаты бора BPO
4и алюминия AlPO
4(хотя правильнее было бы считать их смешанными ангидридами P
2O
5и B
2O
3; P
2O
5и Al
2O
3).
Ортофосфаты – соли ортофосфорной кислоты H
3PO
4– известны одно-, двух- и трёхзамещённые. Однозамещённые ортофосфаты, содержащие анион H
2PO
4, растворимы в воде, из двух- и трёхзамещённых ортофосфатов, содержащих соответственно анионы HPO
4
2-и PO
4
3-, растворимы только соли щелочных металлов и аммония. Трёхзамещённые ортофосфаты, за исключением триаммоний фосфата (NH
4)
3PO
4Ч3H
2O, термически устойчивы; трикальцийфосфат заметно диссоциирует лишь при температурах выше 2000 °С (диссоциация улучшается под вакуумом): Ca
3(PO
4)
2= 3CaO + P
2O
5. При нагревании одно- и двухзамещённых ортофосфатов происходит их дегидратация с выделением структурной воды и образованием полимерных (линейных или кольцевых) фосфатов по схеме:
(
n-2) MeH
2PO
4(2Me
2HPO
4(Me
n + 2P
n
O
3
n+ 1+ (
n-1) H
2O
(где
n– степень полимеризации).
Все встречающиеся в природе соединения фосфора представляют собой ортофосфаты (см.
)
.В промышленности растворимые в воде ортофосфаты получают по следующей схеме: 1) производство из природных Ф. (главным образом
) ортофосфорной кислоты (см.
)
;2) взаимодействие ортофосфорной кислоты с гидроокисями, аммиаком, хлоридами или карбонатами, например:
H
3PO
4+ MH
3= NH
4H
2PO
4
H
3PO
4+ KCl = KH
2PO
4– HCl
Труднорастворимые ортофосфаты тяжелых металлов (например, Ag, Cu) образуются в результате обменных реакций, например:
2Na
2HPO
4+ 3AgNO
3= Ag
3PO
4+ 3NaNO
3+ NaH
2PO
4
Полимерные Ф. различных структурных типов могут быть описаны формулами: линейные полифосфаты Me
n
+ 2P
n
O
3
n+ 1, или
кольцевые метафосфаты Me
n
P
n
O
3
n, или
(где
n– степень полимеризации).
Свойства полимерных Ф. зависят от характера катиона, строения фосфат-аниона, степени полимеризации, структуры фосфата и др. Так, например, растворимость линейных полифосфатов, как правило, падает с увеличением степени полимеризации, но может быть увеличена путём модифицирования полифосфатов, например изменением скорости охлаждения расплава.
Получают полимерные Ф. (линейные и кольцевые) в основном термической дегидратацией одно- и двухзамещённых ортофосфатов или нейтрализацией соответствующих поли- или мета- (циклических) фосфорных кислот:
H
n
+ 2P
n
O
3
n+ 1+
nNH
3= (NH
4)
n
H
2P
n
O
3
n+ 1
(иногда эти процессы совмещаются, как, например, при высокотемпературной аммонизации ортофосфорной кислоты для получения полифосфатов аммония). В промышленных масштабах эти способы используют для получения пиро-, триполифосфатов натрия (соответственно Na
4P
2O
7, Na
5P
3O
10) и в меньшей степени – калия, а также полимерных метафосфатов (натрий-фосфатные стекла, метафосфат калия и др.).
Из циклических метафосфатов наиболее изучены тримета-, тетрамета-, гексамета- и октаметафосфаты.
Ультрафосфаты – соединения общей формулы Me
nR
P
n
O
n
(5 +
R)/2, где R = Me
2O/P
2O
5, как правило, аморфные, стеклообразные вещества, гигроскопичные, легко гидролизующиеся на воздухе с образованием поли- и метафосфатов. Последние в присутствии большого количества воды могут гидролизоваться за счёт полного расщепления Р–О–Р-связей вплоть до ортофосфатов. Выделенные в кристаллическом виде ультрафосфаты кальция, магния, марганца и некоторых лантаноидов, как правило, не гигроскопичны. Ультрафосфаты образуются в результате термической дегидратации смеси ортофосфатов с фосфорными кислотами или с фосфорным ангидридом, т. е. при наличии условия
О < Me
2O/P
2O
5< 1.
Ф. кальция, аммония, калия и др. широко применяются в качестве
.В 70-е гг. 20 в. выросло производство кормовых фосфатов [например, обесфторенные Ф.,
,динатрийфосфат, фосфаты мочевины – H
3PO
4Ч(NH
2)
2CO и др.]. Ф. натрия и калия (особенно триполифосфаты) применяют в качестве компонентов жидких и порошкообразных
и
при буровых работах, в цементной, текстильной промышленности при подготовке шерсти, хлопка к белению и крашению. Ф. используют в пищевой промышленности в качестве рыхлителей теста, например (NH
4)
2HPO
4. Некотоpые Ф. (например, BPO
4) применяют в качестве
в реакциях органического синтеза. Ф. преимущественно щелочных металлов входят в состав эмалей, глазурей, стекол, огнестойких материалов (как
)
,а также мягких абразивов; они используются при
металлов (Mg, Fe, Zn). Кристаллы однозамещённых фосфатов калия, аммония применяются как
и
.Ф. используются в фармацевтической промышленности при изготовлении лекарственных препаратов (например, фосфакол, АТФ – аденозинтрифосфат и др.), зубных паст и порошков.
Л. В. Кубасова.
Из эфиров фосфорных кислот наиболее известны одно-, двух- и трёхзамещённые ортофосфаты, соответственно ROP (O)(OH)
2, (RO)
2P (O) OH и (KO)
3PO (где R – алкил, арил или гетероциклический остаток). Получаются при взаимодействии POCl
3со спиртами:
POCl
3+ 3ROH ® (RO)
3PO
POCl
3+ 2ROH ® (RO)
2P (O) Cl
(RO)
2P (O) OH
и др. способами.
Применяются как
,
к маслам, экстрагенты и т.д. Некоторые органические Ф. (
,
) выполняют важные функции в живых организмах.
Э. Е. Нифантьев.
Лит.:Продан Е. А., Продан Л. И., Ермоленко Н. Ф., Триполифосфаты и их применение, Минск, 1969; см. также лит. при ст.
.
Фосфаты.
Фосфаты аммония
Фосфа'ты аммо'ния,аммониевые соли
,см. в ст.
.
Фосфаты калия
Фосфа'ты ка'лия,калиевые соли
,см. в ст.
.
Фосфаты кальция
Фосфа'ты ка'льция,кальциевые соли
,см. в ст.
.
Фосфаты кормовые
Фосфа'ты кормовы'е,минеральные подкормки для с.-х. животных, содержащие фосфор. Промышленность СССР выпускает для животноводства: дикальцийфосфат (кормовой
– содержит по ГОСТу Ca – не менее 16,6%, Р – 16,6%), трикальцийфосфат (Ca – не менее 32%, Р – 14,4%), обесфторенные кормовые фосфаты (Ca – до 35%, Р – 17%), костную муку (Ca – не менее 28,6%, Р – 13,4%) и костную золу, используемые при недостатке в рационах фосфора и кальция; диаммонийфосфат (Р – 23%, N – 20%) и динатрийфосфат (Р – 8,6%, Na – 13,1%) – при недостатке фосфора и избытке кальция. Количество Ф. к. в рационах зависит от возраста, массы и продуктивности животных. Например, суточные нормы кормового преципитата взрослому крупному рогатому скоту – 50–200
г,молодняку 20–100
г,трикальцийфосфата – 50–175
г,и 25–100
г.Скармливают Ф. к. в смеси с концентратами, силосом, жомом, измельченными корнеклубнеплодами.
Фосфаты натрия
Фосфа'ты на'трия,натриевые соли
,подробнее см. в ст.
.
Фосфаты природные
Фосфа'ты приро'дные,класс минералов солей ортофосфорной кислоты H
3PO
4, весьма разнообразных по составу. Включают около 180 минералов; ср. соли (например, ксенотим Y [PO
4],
) редки. В основном Ф. п. – сложные соединения с двумя и более катионами [Са
2 +, Fe
2 +, Fe
3 +, Al
3 +, (UO
2)
2 +, Cu
2 +,
Mn
2 +, Pb
2 +, Zn
2 +и др.], добавочными анионами (OH
-, Cl
-, F
-, O
2-, CO
3
2-) или молекулярной водой. Редко в их состав входят кислотные радикалы, такие, как [SiO
4]
2-, [SO
4]
2-, [ВО
3]
3-и др. Некоторые Ф. п. представляют собой кислые соли типа монетита CaHPO
4.
В основе кристаллических структур Ф. п. лежат «острова» изолированных тетраэдров [РO
4]
3-, связанные между собой солеобразующими катионами. По характеру пространственного расположения объединённых [РО
4]
3--тетраэдров и катионных полиэдров выделяют островные (преобладают), цепочечные, слоистые и каркасные Ф. п.
Ф. п. встречаются в виде массивных зернистых агрегатов, землистых масс,
,конкреции, корочек, реже огранённых кристаллов. Окраска самая разнообразная. Твердость по минералогической шкале от 2 (для многих водных Ф. п.) до 5–6; плотность 1700–7100
кг/м
3.
Ф. п. в основном рассеяны в горных породах; наиболее распространены и практически важны минералы группы
(являющиеся также составной частью
)
,вивианит (Fe
2 +, Fe
3 +) [РО
4]Ч8Н
2О, монацит, ксенотим, амблигонит LiAl [PO
4]Ч(F, OH),
,
,
и др.
Ф. п. образуются в основном в верхней части земной коры – на дне морей, озёр, в болотах, почвах и корах выветривания; в зоне окисления многих рудных месторождений. Но известны Ф. п. и магматического происхождения (апатит связан с щелочными изверженными породами; монацит, ксенотим – с пегматитами и гранитами); ряд Ф. п. встречается в качестве акцессорных минералов в гидротермальных жилах.
Ф. п. используются в качестве
(апатит и фосфорит). Более ограниченное применение имеют некоторые др. Ф. п.: вивианит – как дешёвая синяя краска и местное фосфорное удобрение, монацит – источник редких земель и тория, амблигонит – как литиевая руда, бирюза – в качестве ювелирного камня, и др.
Лит.:Годовиков А. А., Минералогия, М., 1975.
Г. П. Барсанов, А. И. Перельман.
Фосфен
Фосфе'н(от греч. phos – свет и phбino – показываю, обнаруживаю), зрительное ощущение, возникающее у человека без воздействия света на глаз. Ф. могут появляться самостоятельно в темноте и могут быть вызваны искусственно механическим нажатием на закрытый глаз, химическим воздействием на центральную нервную систему
,электрическим возбуждением
через прикладываемые к вискам электроды, а также путём непосредственного электрического возбуждения зрительных центров коры головного мозга. Цвет Ф. бывает синеватого, зеленоватого, желтоватого и оранжевого оттенков. Формы Ф. разнообразны. При Ф., вызванных возбуждением зрительных центров коры мозга, человек перестаёт видеть окружающее и видит лишь движущиеся пятна света, которые перемещаются в направлении взгляда. Возбуждение соседних областей коры вызывает появление Ф. геометрической формы и др. фигур. Слепые от рождения не видят Ф., а у ослепших они могут быть возбуждены. Поэтому ведутся поиски путей создания зрительных протезов с искусственным возбуждением Ф. Ф., появляющийся на свету, иногда смешивается с видимой картиной, что создаёт зрительные иллюзии. Яркие Ф. могут служить симптомом болезненного состояния организма.
Лит.:Лурия А. Р., Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга, М., 1962; Остер Г., Фосфены, «Наука и жизнь», 1971, № 4.
Н. А. Валюс.
Фосфиды
Фосфи'ды,соединения фосфора с металлами, а также с неметаллами, более электроположительными, чем фосфор (В, Si, As и т.п.). Ф. непереходных металлов, а также металлов подгруппы меди, имеющие состав Me
3P и Me
2P
5для щелочных металлов, Me
3P
2для щёлочноземельных, Me
3P и MeP
2для металлов подгруппы меди (где Me – металл), – ионные, солеподобные соединения. Ф. щелочных и щёлочноземельных металлов легко разлагаются водой и разбавленными кислотами с выделением
.Ф. щёлочноземельных металлов и металлов подгруппы меди термически неустойчивы; при относительно высоких содержаниях фосфора эти Ф. обладают полупроводниковыми свойствами. Ф. переходных металлов (например, CrP, MoP, TiP и др.), в том числе лантаноидов и актиноидов (LaP, PuP, U
3P
4и др.), химически устойчивы, не разлагаются водой и разбавленными кислотами; по физическим свойствам близки либо к полупроводникам (UP, NbP, MnP и др.), либо к металлам (TiP, ZrP и др.). Ф. бора, алюминия, индия представляют собой ковалентные соединения, тугоплавкие, обладающие полупроводниковыми свойствами. Имеются среди Ф. летучие молекулярные соединения (например, соединения с серой, селеном, теллуром).
Ф. образуются в результате синтеза из элементов при температурах 600–1200 °С в вакууме или в атмосфере инертных газов; при взаимодействии фосфина с металлами и неметаллами или с их окислами; в результате обменных реакций фосфина с галогенидами или сульфидами (например, B
2S
3+ 2PH
3= 2BP + 3H
2S); при восстановлении фосфатов металлов углеродом при высоких температурах.
Наибольшее значение имеет применение ряда Ф. (InP, GaP) в качестве
.Ф. цинка используется как яд для борьбы с грызунами. Ф. вводят в состав некоторых сплавов цветных металлов (например, фосфористых бронз) для раскисления и улучшения антифрикционных свойств. Склонность некоторых Ф. разлагаться с выделением самовоспламеняющихся на воздухе фосфинов используется в пиротехнике для приготовления сигнальных средств.
Лит.см. при ст.
.
Л. В. Кубасова.
Фосфин
Фосфи'н,фосфористый водород, гидрид фосфора, PH
3. Ф. – бесцветный газ с запахом гнилой рыбы; плотность 1,55 г/л,
t
пл
–133,8 °С,
t
кип– 87,8 °С, при 25 °С и 0,1
Мн/м
2(1
кгс/см
2)
1 объём воды растворяет около 0,25 объёма PH
3. При нагревании разлагается на фосфор и водород. По химическим свойствам несколько подобен аммиаку; образует соли фосфония PH
4I. PH
3– сильный восстановитель. На воздухе воспламеняется при температуре свыше 100 °С, а в присутствии небольших количеств паров дифосфина самовозгорается с образованием белого дыма – пятиокиси фосфора. Смесь РНз с кислородом взрывается (реакция идёт по цепному механизму).
PH
3(с примесью паров P
2H
4) получают взаимодействием фосфида кальция Ca
3P
2с водой; нагреванием белого фосфора с раствором едкой щёлочи (т. о. он получен впервые в 1783 франц. химиком Ф. Жанжамбром); термическим разложением фосфористой или фосфорноватистой кислот; взаимодействием щелочей с галогенидами фосфония. PH
3всегда образуется при электротермическом получении белого фосфора из фосфатов.
PH
3чрезвычайно токсичен; первая помощь при отравлениях – свежий воздух, искусственное дыхание.
Существует самовоспламеняющийся т. н. жидкий Ф. – дифосфин, P
2H
4(
t
кип56 °С), и твёрдый Ф. неустановленного строения. Об органических Ф. см.
.
Фосфиты
Фосфи'ты,соли и эфиры фосфористой кислоты H
3PO
3. Соли бывают однозамещённые (например, NaH
2PO
3Ч2,5H
2O) и двухзамещённые (например, Na
2HPO
3Ч5H
2O). Большинство из них, кроме Ф. щелочных металлов, труднорастворимы в воде. При прокаливании Ф. распадаются на соответствующие
и производные фосфора низших степеней окисления вплоть до фосфина PH
3. Ф. в водных растворах окисляются галогенами, солями ртути (например, HgCl
2) до фосфатов. Образуются при нейтрализации фосфористой кислоты гидроокисями. Применяют как восстановители в неорганических синтезах. Ф. свинца – светостабилизатор в производстве поливинилхлорида.
Эфиры фосфористой кислоты бывают одно-, двух- и трёхзамещённые, соответственно ROP (O) HOH, (RO)2P (O) H, (KO)
3P. Получаются при взаимодействии трёххлористого фосфора со спиртами или алкоголятами:
PCl
3+ 3ROH ® (RO)
2P (O)
HPCl
3+ 3RONa ® (RO)
3P
Используются как
и масел и как полупродукты синтеза фосфорорганических соединений.
Лит.см. при ст.
.
Фосфоглюкомутаза
Фосфоглюкомута'за,фермент класса трансфераз, играющий важную роль в углеводном обмене. Катализирует кажущийся внутримолекулярный перенос фосфата при образовании глюкозо-6-фосфата из глюкозо-1-фосфата в процессе
– в реакции, следующей за фосфоролизом гликогена: глюкозо-1-фосфат + глюкозо-1,6-дифосфат фосфоглюкомутаза Ы глюкозо-1,6-дифосфат + глюкозо-6-фосфат
.
Фосфат в этой реакции переносится из положения 1 в одной молекуле глюкозы в положение 6 др. молекулы; при этом глюкозо-1,6-дифосфат является коферментом реакции, требующей присутствия ионов Mg
2 +и протекающей следующим образом: фосфорилированная форма Ф. передаёт фосфат в положение 6 глюкозо-1-фосфата с образованием глюкозо-1,6-дифосфата. Оказавшаяся дефосфорилированной Ф. принимает на себя фосфатную группу, стоящую при первом углеродном атоме глюкозо-1,6-дифосфата. Так образуется глюкозо-6-фосфат, а фермент переходит вновь в фосфорилированную форму. Глюкозо-1,6-дифосфат может образоваться также путём киназной реакции: глюкозо-1-фосфат + АТФ (глюкозо-1,6-дифосфат + АДФ.
Ф. широко распространена в растительных, животных и микробных клетках; локализована в цитоплазме. Получена из различных источников в высокоочищенном виде и представляет собой белок с молекулярной массой 60 000 – 112 000. В клетках одного организма Ф. может присутствовать в виде различных, но обладающих близкой активностью белков –
.Характерные наборы изоферментов Ф. обнаружены в эритроцитах, печени, почках, мышцах и плаценте человека. Ф. содержит необходимый для каталитической активности остаток
.
В. В. Зуевский.
Фосфоенолпировиноградная кислота
Фосфоенолпировиногра'дная кислота',2-фосфогидроксиакриловая кислота, 2-фосфогидроксипропеновая кислота,
, важный промежуточный продукт обмена веществ животных, растений и микроорганизмов. Образуется в процессе
из
2-фосфоглицериновой кислоты в результате отщепления молекулы воды от последней под действием фермента енолазы, а также из щавелево-уксусной кислоты при её декарбоксилировании, сопровождающемся переносом фосфорильной группы (-H
2PO
3) от нуклеозидтрифосфатов к образующейся
.В водных растворах Ф. к. легко гидролизуется с образованием фосфорной и пировиноградной кислот. Ф. к. участвует в биосинтезе аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая образуется при переносе фосфорильной группы от Ф. к. к аденозиндифосфорной кислоте в результате реакции, катализируемой ферментом пируваткиназой. В живых клетках Ф. к. присутствует в ионизированной форме, называемой фосфоенолпируватом.
Фосфолипиды
Фосфолипи'ды,фосфатиды, сложные липиды, отличительным признаком которых является присутствие в молекулах остатка фосфорной кислоты. В состав Ф. входят также глицерин (или аминоспирт
)
,жирные кислоты, альдегиды и азотистые соединения (холин, этаноламин, серин). Важнейшие представители Ф. – глицерофосфатиды [фосфатидилхолин (
)
,фосфатидилэтаноламин (устаревшее название –
)
,фосфатидилсерин, фосфатидилинозит, кардиолипин] и фосфосфинголипиды – сфингомиелины. Каждый класс Ф. объединяет множество однотипных молекул, содержащих различные жирные кислоты или альдегиды. При этом ненасыщенные жирные кислоты преимущественно находятся при 2-м углеродном атоме молекулы глицерина (формулы см. в ст.
)
.
Ф. широко распространены в природе. В качестве основных структурных компонентов они входят в состав клеточных мембран животных, растений и микроорганизмов, определяя их строение и проницаемость, а также активность ряда локализованных в мембранах ферментов. С белками Ф. образуют липопротеиновые комплексы. Различным биологическим мембранам присущ определённый состав Ф. Так, кардиолипин – специфический митохондриальный Ф.; сфингомиелин присутствует в основном в плазматических мембранах. В мембранах микроорганизмов всегда содержится фосфатидилглицерин и редко лецитин (в отличие от клеток животных).
Состав Ф. некоторых органов изменяется при старении и ряде патологических состояний организма (атеросклероз, злокачественные новообразования).
Для разделения и установления строения Ф. используют различные виды хроматографии, химический и ферментативный (с помощью фосфолипаз) гидролиз, физические методы исследования (масс-спектрометрия, ИК-спектрометрия, ядерный магнитный резонанс и др.).
Помимо Ф., известны также фосфонолипиды, в которых атом фосфора связан с азотистым основанием (холином и этаноламином) ковалентной Р-С-связью. Эти соединения обнаружены у ряда моллюсков и бактерий.
Лит.:Ленинджер А., Биохимия, пер. с англ., М., 1974; Form and function of phospholipids, 2 ed., Amst. – L. – N. Y., 1973.
Э. В. Дятловицкая.
Фосфопротеиды
Фосфопротеи'ды,фосфопротеины, сложные белки, в состав которых входит фосфорильная группа, присоединённая к аминокислотным остаткам полипептидной цепи белка. Обычно фосфорильная группа (–PO
3
2-) присоединена к молекулам Ф. через остатки аминокислот
или
;в митохондриях животных тканей обнаружены Ф., в которых фосфорильная группа присоединена к белку через имидазольное кольцо
.Перенос фосфорильного остатка на белок катализируется ферментом протеинкиназой из группы
,донором фосфата при этом служит молекула аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Под действием щёлочи происходит неферментативное отщепление фосфорильной группы; к влиянию кислот Ф. сравнительно устойчивы. К Ф. относятся:
– один из основных белков молока, овальбумин и вителлин – белки куриного яйца, фосфорилированные модификации
,ферменты РНК-полимеразы, некоторые фосфотрансферазы, фосфатазы и др. Ф. широко распространены в живых организмах, участвуя в обмене веществ, регуляции ядерной активности клетки, транспорте ионов и окислительных процессах в
.
Лит.:Лисовская Н. П., Ливанова Н. Б., Фосфопротеины, М., 1960.
В. В. Зуевский.
Фосфор
Фо'сфор(лат. Phosphorus), Р, химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 15, атомная масса 30,97376, неметалл. Природный Ф. состоит из одного стабильного изотопа
31P; получено шесть искусственных радиоактивных изотопов:
28P (
T
1
/2= 6,27
сек)
,
29P (
T
1
/2= 4,45 сек);
30P (
T
1
/2= 2,55
мин)
,
31P (
T
1
/2= 14,22
сут)
,
32P (
T
1
/2= 25
сут)
,
33P (
T
1
/2= 12,5
сек)
.Наибольшее значение имеет
32P
,обладающий значительной энергией b-излучения и применяемый в химических и биохимических исследованиях в качестве меченого атома.
Историческая справка. По некоторым литературным данным, способ получения Ф. был известен ещё араб. алхимикам 12 в. Но общепринятой датой открытия Ф. считается 1669, когда Х. Бранд (Германия) при прокаливании с песком сухого остатка от выпаривания мочи и последующей перегонкой без доступа воздуха получил светящееся в темноте вещество, названное сначала «холодным огнем», а позднее Ф. от греч. phosphуros – светоносный. Вскоре способ получения Ф. стал известен нем. химикам – И. Крафту, И. Кункелю; в 1682 об этом способе было опубликовано. В 1743 А. С.
разработал следующий способ получения Ф.: смесь хлорида свинца с мочой выпаривалась досуха и нагревалась до прекращения выделения летучих продуктов; остаток смешивали с древесным углём в порошке и подвергали перегонке в глиняной реторте; пары Ф. конденсировались в приёмнике с водой. Наиболее простой метод получения Ф. прокаливанием костяной золы с углём был предложен лишь в 1771 К.
.Элементарную природу Ф. установил А.
.Во 2-й половине 19 в. возникло промышленное производство Ф. из фосфоритов в ретортных печах; в начале 20 в. они были заменены электрическими печами.
Распространение в природе. Среднее содержание Ф. в земной коре (кларк) – 9,3Ч10
-2% по массе; в средних горных породах 1,6Ч10
-1, в основных породах 1,4Ч10
-1, меньше в гранитах и др. кислых изверженных породах – 7Ч10
-2и ещё меньше в ультраосновных породах (мантии) – 1,7Ч10
-2%; в осадочных горных породах от 1,7Ч10
-2(песчаники) до 4Ч10
-2% (карбонатные породы). Ф. принимает участие в магматических процессах и энергично мигрирует в биосфере. С обоими процессами связаны его крупные накопления, образующие промышленные месторождения
и
(см.
)
.Ф. – исключительно важный
,он накапливается многими организмами. С биогенной миграцией связаны многие процессы концентрации Ф. в земной коре. Из вод Ф. легко осаждается в виде нерастворимых минералов или захватывается живым веществом. Поэтому в морской воде лишь 7Ч10
-6% Ф. Известно около 180 минералов Ф., в основном – это различные фосфаты, из которых наиболее распространены фосфаты кальция (см.
)
. Физические свойства. Элементарный Ф. существует в виде нескольких аллотропических модификаций, главная из которых – белая, красная и чёрная. Белый Ф. – воскообразное, прозрачное вещество с характерным запахом, образуется при конденсации паров Ф. Белый Ф. в присутствии примесей – следов красного Ф., мышьяка, железа и т.п. – окрашен в жёлтый цвет, поэтому товарный белый Ф. называется жёлтым. Существуют две формы белого Ф.: a- и b-форма. a-модификация представляет собой кристаллы кубической системы (
а= 18,5
); плотность 1,828
г/см
3,
t
пл44,1 °С,
t
кип280,5 °C, теплота плавления 2,5
кдж/мольP
4(0,6
ккал/мольP
4), теплота испарения 58,6
кдж/мольР
4(14,0
ккал/мольP
4)
,давление пара при 25 °С 5,7
н/м
2(0,043
мм рт. ст.)
.Коэффициент линейного расширения в интервале температур от 0 до 44 °С равен 12,4Ч10
-4
,теплопроводность 0,56
вт/(
мЧК) [1,1346Ч10
-3
кал/(
смЧ
секЧ°С)] при 25 °С. По электрическим свойствам «белый Ф. близок к диэлектрикам: ширина запрещенной зоны около 2,1
эв,удельное электросопротивление 1,54Ч10
11
омЧ
см,диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость – 0,86Ч10
-6. Твёрдость по Бринеллю 6
Мн/м
2(0,6
кгс/мм
2)
.a-форма белого Ф. хорошо растворяется в сероуглероде, хуже – в жидком аммиаке, бензоле, четырёххлористом углероде и др. При – 76,9 °С и давлении 0,1
Мн/м
2(1
кгс/см
2) a-форма переходит в низкотемпературную b-форму (плотность 1,88
г/см
3)
.С повышением давления до 1200
Мн/м
2(12 тыс.
кгс/см
2) переход происходит при 64,5 °С. b-форма – кристаллы с двойным лучепреломлением, их структура окончательно не установлена. Белый Ф. ядовит: на воздухе при температуре около 40 °С самовоспламеняется, поэтому его следует хранить под водой (растворимость в воде при 25 °С 3,3Ч10
-4%)
.Нагреванием белого Ф. без доступа воздуха при 250–300 °С в течение нескольких часов получают красный Ф. Переход экзотермичен, ускоряется ультрафиолетовыми лучами, а также примесями (иод, натрий, селен). Обычный товарный красный Ф. практически полностью аморфен; имеет цвет от тёмно-коричневого до фиолетового. При длительном нагревании, необратимо может переходить в одну из кристаллических форм (триклинную, кубическую и др.) с различными свойствами: плотностью от 2,0 до 2,4
г/см
3
, t
плот 585 до 610 °С при давлении в несколько десятков атмосфер, температурой возгонки от 416 до 423 °С, удельным электросопротивлением от 10
9до 10
14
омЧ
см.Красный Ф. на воздухе не самовоспламеняется; вплоть до температуры 240–250 °С, но самовоспламеняется при трении или ударе; нерастворим в воде, а также в бензоле, сероуглероде и др., растворим в трибромиде Ф. При температуре возгонки красный Ф. превращается в пар, при охлаждении которого образуется в основном белый Ф.
При нагревании белого Ф. до 200–220 °С под давлением (1,2–1,7)Ч10
3
Мн/м
2
[(12–17)Ч10
3
кгс/см
2] образуется чёрный Ф. Это превращение можно осуществить без давления, но в присутствии ртути и небольшого количества кристаллов чёрного Ф.