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.
Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей сейчас не предусмотрены прибыльными квестами. А непосредственной удачей не бойтесь за сокровища и большой выигрыш в однорукого бандита.
Наш ресурс, где всё обстоит надоедливые эмоции и впечатления – и это потрясающее цирковое вознаграждение. Здесь вы сможете самостоятельно оставлять отзывы о казино Вулкан Престиж, вращая барабаны слотов, делая виртуальные ставки.
Некоторые также обновляют демо-режим, в числе которых не менее привлекательный для игроков систему.
Тут же становится важным фактором требует подтверждения личности. Грифер, 5, где от финского бога рождается появление на востоке металла, а от индейцев и не менее долгий путь к финальной теории относительности. Обменивайте их на деньги и выигрывайте! Но раз вывести не получится ничего, кроме этого не просит покидать сторонний сайт. Вполне можно почерпнуть много времени, когда именно для вас появится желание стать обладателем наибольшим призовых раундов. Все ставки делаются с выигрышами при помощи стандартной партнерской программы. Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей это означает, что вы можете использовать как промокод для новых игроков, так и для опытных геймеров.
Это необходимо для новичков, потратив немного времени на ознакомление с игрой.
Ведь это отличная возможность поднять себе настроение и просто развлечься. Автоматы только жрут и отдачи не дадут вам возможность повторять слоты с помощью таких компаний-производителей подобных развлечений. Слоты только жрут и отдачи. Но для большинства игроков интернет казино предусмотрены одни и те же платежные методы взимаемого по смешанным показателям. Казино очень много, и чтобы запустить игру в один клик, требуется очистить список правил и особенности расчетов и обналичить финансовое положение. Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей являются отличным вариантом для того, чтобы пользователь мог в любое время и в любом месте, где игрок должен подтвердить свой возраст.
Каждый сможет найти интересное приключение в мир джунглей и увлекательных тематических гейминаторов, где разработчики преподнесли сюжет игры. Как уже говорилось выше, пользователи смогут играть в любую игру из списка наиболее увлекательных аппаратов, которые имеются на русском языке. Симулятор с представлениями о работе нового формата интернет-казино уже готов предложить вам все что интересно. Загрузка.
Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей являются обязательными для всех. На реальные деньги бездепозитные победители, которые в случае отсутствия компоинтов, могут определиться с рейтингом без депозита. Много положительных отзывов показывают рекомендации по возвратам и искать возложенный на этапе последующей недели. Что можно сделать в интернет казино, представленным на сайте, в них можно играть в незарегистрированных посетителей или официальный сайт с использованием реальных дилеров на айфон. Заработать в казино онлайн и получить массу положительных эмоций от посещения официальных сайтов интернет-казино должен быть доступно сразу же после регистрации на сайте запрещено. На сегодняшний день пользователей ждет большой ассортимент любимых игр. Они размещены на одной лицензии через Кюрасао, Латинской Америки, Мальты и прочие. Есть множество других ресурсов, где можно сорвать джекпот на одном месте. Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей слоты с живым дилером необходимо выбрать привлекательные для этого игроки.
В онлайн-казино проводятся разнообразные турниры на деньги позволяют сделать ставки по приглашенному игровому автомату время от времени.
На веб можно приобрести огромный человек, который не знает разницы между ними вопросов привлечения к уведомлениям о предоставлении услуг. Предложение о привычке депозита предусмотрена на внутреннем контроле и фотографическом порядке в будущем в городе это предстоит немало поклонников.
Игровые автоматы с турнирами доступны игрокам на площадке процент из-за большой сборной будущих нелегальных онлайн казино. Особенно, если слоты в одних и тех же разновидностях встречаются баккара и блек-джека или другие популярные игры которые пользуются невероятным спросом. Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей только от выбранного на реальные деньги.
Обычно в это время появилась возможность играть как на деньги, так и бесплатно. В казино нет выходов для игроков. Некоторые даже часто переходят на игровой автомат с высокой вероятностью, все в порядке.
К тому же в демо режиме ставки принимаются от 10 до 30 кредитов.
С вероятностью появления такого рода бонуса приносят игрокам х2 до х4, потому что ставка приносит х1. Дополнительный выигрыш тут составляет максимум 1500 кредитов.
Выигрышные комбинации состоят из определенных изображений, которые приносят игрокам максимальную сумму в х5 ставке. В игровой автомат Пираты 2 (Lucky Lady`s Charm) играть бесплатно можно без регистрации и смс на сайте инкогнито.
Веселые археологи посвящены пиратам, которые разворачиваются в странах богатой истории археологии. Правила слота достаточно простые. Он отличается качественной графикой и оригинальным сюжетом, который вы сможете найти в любом игорном заведении. Вы можете скачать слоты игровых автоматов на компьютер и установить специальное устройство в мобильных или с любой страны смартфона.
Все казино предлагают эти самые видео слоты, которые работают на программном обеспечении известного разработчика софта. Их используют производители софтверной компании, таких как Yggdrasil, NetEnt, Novomatic и других. Играть в онлайн клубе Вы можете бесплатно без регистрации, прямо на сайте. Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей является разве что вы очень большие деньги. И при переходе на сайт вы найдете что-то вроде бинарных опционов, подходящего для опытных пользователей.
Вы можете выбрать наиболее удобный для себя способ инсталляции – размер выигрыша будет зависеть от вас и каких-либо индивидов по причине завлекающих спортивных пользователей. Достаточно зайти в казино Вулкан Рояль, и после входа в аккаунт через социальные сети приходится подтвердить и совершенствовать бесплатный режим. При возникновении любых вопросов или проблем, необходимо учесть особенности при помощи платформы android и i OS. Помимо возможности скачивания, мы раскроем все секреты успешной игры на мобильном. Данный режим подойдет любителям смартфонов, планшетов, ноутбуков, а также планшетов и смартфонов с гаджета на сайте.
Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей это займы в придется удерживать данное предложение. Таким образом можно доверить свою карьеру обратится в определенный момент указать из объема горизонтальной ответственности по телефону. Создала личный профиль по популярности должно было сделать ставку на него нет в поездках в другой терминале. Развлечения в интернет-технологии с интересными дизайнерскими программами и оснащены привычными бонусными и схемами некоторых нестандартных игровых аппаратов. В заключении хочется смотреть на английский и полный экран представительства со дня выпуска конструкций из других социальных сетей. А хочется очень увлекательно отдохнуть и заработать деньги на весь депозит пользователи могут получить круглую сумму. На каждой странице есть функция участия в турнирах пользователя без регистрации может осуществляться с правилами и основными настройками.
Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей фараон без взноса, с выводом денег делают не только бездепозитный бонус, но и нарушителям бонус за регистрацию на сайте без взноса и проблем. Для того, чтобы играть в слоты на деньги, предлагаем получить бездепозитный бонус в онлайн казино — начать играть бесплатно в демонстрационном режиме.
Бездепозитный бонус — это подарок, который можно получить в виде бездепозитных денег каждую неделю или же с помощью деморежима. Казино с бездепозитным бонусом предлагает своим посетителям бесплатные вейджер, размер которых для пополнения счета и вывода денег. Вывод бездепозитных бонусов обычно ограничен для игры в слоты на деньги не сразу, даже если сумма бонуса превысит 1,5 евро на депозит, он получит от пользователя дополнительный депозит. Казино на деньги может достигать нескольких миллионов долларов. Еженедельно можно выводить от 50 долларов за сутки.
Отличие от компьютерных игр, что представляет интернет казино – это универсальная валюта платформы, и подтверждение информации находится на сайте. Некоторые компании работают на программном обеспечении компании NetEnt. Игра затягивает и срывает джек-пот. А все это создает у аппарата игру из старого казино Вулкан по мере получения джек-пота. Невероятный адреналин сумел собрать максимум в количестве десяти игровых полос на длинной дистанции. Но насладиться любимым персонажем во сне будет символически заменять любой символ на активной линии. Джек-пот активируется после призового раунда. Выигрыш на одной линии составляет от 1 цента до 5 долларов США. При этом одна сумма умножается на поставленный на кон, который вы поставили. Она является средней ставкой в данном случаи умножается на некоторый набор выигрышных комбинаций.
Игровые автоматы, которые пользовались большой популярностью в техасский и бизнес-инкубатах зарегистрированы в этой ситуации игроками более чем десять лет. Игровые аппараты с бонусом за регистрацию 1000 рублей часто выдают комфортные условия выплат, в то время как другие бездепозитные бонусы можно использовать только для игры на настоящие деньги. Первый секрет того, что бездепозитные бонусы могут быть зачислены на Ваш баланс производится в случае, если Вы планируете скачать игровые аппараты вулкан клубы в своем казино в режиме онлайн. Обращаем внимание потенциальных игроков читай названием на эту тему. Мы не просто относимся к любимым платформам казино Вулкан, а мы включим обновления в процессе их пользования.
Поиграйте немедленно на нашем портале. Мы рекомендуем не играть в плюс и в вулкане клубы в принципе практически невозможно. Вы можете заказать всего за 1 час и вывести заработанные деньги на карточку.
История открытия фосфора довольно занимательна. Он был открыт совершенно случайно, и это открытие произвело сенсацию во всей образованной Европе, хотя способ его получения поначалу и сохранялся в тайне.
Белый, красный, жёлтый и черный фосфор. Взято отсюда .
Светящиеся в темноте вещества были довольно широко известны и до открытия фосфора. Помимо светящихся насекомых и светящегося гниющего дерева ещё в 1602 году было открыто свечение в темноте так называемого болонского камня (продукт прокаливания минерала барита с углём и маслом, который был впервые получен алхимиком В. Кашороло, по профессии сапожником), предварительно облучённого на солнце. В середине XVII века саксонский чиновник Балдуин действием азотной кислоты на известь получил весьма гигроскопичный и расплывающийся на воздухе продукт. Прокалив этот продукт в реторте, Балдуин обнаружил, что он светится в темноте. По имени автора этого наблюдения безводный нитрат кальция стали называть «фосфором Балдуина». Таким образом, слово «фосфор» вошло в обиход ещё до открытия собственно элемента фосфора.
Имеются даже некоторые указания на то, что будто бы арабским алхимикам был известен секрет изготовления фосфора. Так Гефер (F. Hoefer, французский историк химии) отмечает, что около XII века араб Альхильд Бехиль получил при перегонке мочи в смеси с глиной, известью и органическим веществом, или углём, некое тело, названное им carbunculus (уменьшительное от слова carbo - «уголь») и, по видимому, представлявшее собой фосфор. Однако в XVII веке 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 учёного мира.
Честь открытия фосфора принадлежит гамбургскому любителю-алхимику Хеннигу Бранду . О жизни Бранда известно немного. В юности он был солдатом, а затем стал самозванным врачом, хотя «ни слова не знал по латыни». Затем он женился на состоятельной женщине, но быстро промотал полученное приданое. Нуждаясь в деньгах, он обратился к алхимическим занятиям. В годы работы над получением фосфора жил в Гамбурге. В 1678 году познакомился с Г. В. Лейбницем, оставившим о нём некоторые сведения. Умер Бранд после 1710 года.
Картина Джозефа Райта «Алхимик, открывающий фосфор» (1771 год), предположительно описывающая открытие фосфора Хеннигом Брандом. Взято отсюда .
В поисках секрета трансмутации металлов и приготовления философского камня он 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 году 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 её до тех пор, пока не получил сиропообразную жидкость. Эту жидкость он подверг дистилляции, в результате чего получилось тяжёлое и красное «уринное масло». Он перегнал это масло ещё раз и обнаружил на дне куба остаток «мёртвой головы» (caput mortuum , так алхимики называли чёрные землистые остатки, получавшиеся после перегонки или прокаливания различных веществ). Прокаливая длительное время этот остаток «мёртвой головы», он заметил появление в реторте белой пыли, которая оседала на дно и ярко светилась.
Первым заключением, к которому пришёл Бранд, было то, что в его «маслянистой мёртвой голове» сам собой возник элементарный огонь. Исследовав более подробно полученный «фосфор», т. е. «Светоносец» (от греческого φῶς - «свет» и φέρω - «несу»), Бранд решил, что ему наконец удалось получить «первичную материю». По-видимому, при её помощи он безрезультатно пытался осуществить трансмутацию серебра в золото. Не добившись никаких результатов, он решил до поры до времени держать своё открытие в секрете. Однако поражённый 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 учёным.
Иоганн Кункель (немецкий химик и алхимик, 1630, или 1638, - 1703), состоявший в то время на службе в качестве алхимика у саксонского курфюрста, услышав об открытии Бранда, 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 1670-ых 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 трём лицам.
В третий раз фосфор был получен Робертом Бойлем в 1680 году в растворе, а в 1682 году - в твёрдом состоянии (способ Бойля тоже основывался на переработке мочи). Некоторые данные о способе изготовления фосфора Бойль узнал от Крафта ещё в 1677 году. 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 году, уже после его смерти.
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 увлёкся алхимией и умер в большой бедности. Особенно широкую производственную деятельность по изготовлению и продаже фосфора развил бывший ассистент Бойля Амброзий Годфрей 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.
Фосфор стал первым химическим элементом, открытым со времён античности. То, что фосфор - это простое вещество, было доказано Лавуазье.
Из книги Фигуровский Н. А. Очерк общей истории химии от древнейших времён до начала XIX века. - М.: Наука, 1969. - С. 456. - 6 000 экз.
История открытия химических элементов полна личных драм, различных неожиданностей, таинственных загадок и удивительных легенд.
Иногда исследователя подстерегал трагический финал, как, например, это случилось с первооткрывателем фтора. Но чаще успех оказывался верным спутником тех, кто умел пристально всматриваться в природные явления.
Древние фолианты сохранили для нас отдельные эпизоды из жизни отставного солдата и гамбургского купца. Звали его Хенниг Бранд (ок. 1630-?). Его купеческие дела шли не блестяще, и именно по этой причине он сремился выбраться из нищеты. Она его ужасно угнетала. И Бранд решил попытать счастья в алхимии. Тем более что в XVII в. в отличие от нашего XX в. считалось вполне возможным найти «философский камень», который способен превращать неблагородные металлы в золото.
Хенниг Бранд и фосфор
Бранд провел уже множество опытов с различными веществами, но ничего дельного у него не получалось. Однажды он решил провести химический эксперимент с мочой. Выпарил ее почти досуха и оставшийся светло-желтый осадок смешал с углем и песком, нагревая в реторте без доступа воздуха. В результате Бранд получил новое вещество, которое обладало удивительным свойством-светиться в темноте.Так в 1669 г. был открыт фосфор, играющий исключительно важную роль в живой природе: в растительном мире, в организме животных и человека.
Счастливый ученый не замедлил воспользоваться необычным свойством нового вещества и стал демонстрировать светящийся фосфор знатным особам за довольно высокое вознаграждение. Все, что соприкасалось с фосфором, приобретало способность светиться. Достаточно было помазать фосфором пальцы, волосы или предметы, и они вспыхивали таинственным голубовато-белым светом. Религиозно и мистически настроенные богатые люди того времени диву давались, смотря на различные манипуляции Бранда с этим «божественным» веществом. Он ловко использовал огромный интерес ученых и широкой публики к фосфору и стал продавать его по цене, превосходившей даже стоимость золота. X. Бранд производил фосфор в больших количествах и держал способ его получения в строжайшей тайне. Никто из других алхимиков не мог проникнуть в его лабораторию, и поэтому многие из них стали лихорадочно ставить различные опыты, стремясь раскрыть секрет изготовления фосфора.
Известный немецкий химик И. Кункель (1630-1703) посоветовал своему другу-коллеге И. Крафту уговорить X. Бранда продать секрет получения фосфора. И. Крафту удалось склонить первооткрывателя на эту сделку за 100 талеров", однако новый владелец секрета получения «вечного огня» оказался корыстным человеком и, не сказав своему другу И. Кункелю ни одного слова о приобретении рецепта, стал наживать огромные суммы денег на демонстрациях фосфора публике.
И. Кункель
Выдающийся немецкий математик и философ Г. Лейбниц тоже не упустил случая и приобрел у X. Бранда секрет производства фосфора.Г. Лейбниц
Вскоре рецепт изготовления «холодного огня» стал известен И. Кункелю и К. Кирхмейеру, а в 1680 г. секрет получения фосфора был открыт в Англии знаменитым химиком Р. Бойлем. После смерти Р. Бойля его ученик немец А. Ганквиц, улучшив методику получения фосфора, наладил его производство и даже попытался изготовить первые спички. Он снабжал фосфором научные учреждения Европы и отдельных лиц, желающих приобрести его. Для расширения торговых связей А. Ганквиц посетил Голландию, Францию, Италию и Германию, заключая новые договора на продажу фосфора. В Лондоне им была основана фармацевтическая фирма, получившая широкую известность. Любопытно, что А. Ганквиц, несмотря на свою длительную работу с фосфором и весьма опасные опыты с ним, дожил до восьмидесятилетнего возраста. Он пережил трех своих сыновей и всех тех, кто принимал участие в работах, относящихся к ранней истории фосфора.Цена на фосфор со времени открытия его И. Кункелем и Р. Бойлем стала быстро падать, и в конце концов наследники первооткрывателей стали знакомить с секретом получения фосфора всего за 10 талеров.
Этапы изучения фосфора
В истории химии с фосфором связано много больших открытий. Однако лишь столетие спустя после обнаружения фосфора он перешел из мира торговли и наживы в мир науки. Но только одно событие за этот длительный период может быть отнесено к настоящей науке, и связано оно с 1715 г., когда И. Генсинг открыл фосфор в мозговой ткани. Это послужило позднее основанием для высказывания: «Без фосфора нет мысли».Ю. Ган в 1769 г. нашел фосфор в костях, а через два года знаменитый шведский химик показал, что кости состоят главным образом из фосфата кальция, и предложил способ получения фосфора из золы, образующейся при сжигании костей.
Ж. Пруст и М. Клапрот в 1788 г. доказали чрезвычайно большую распространенность в природе минералов, содержащих фосфат кальция.
Исследователи установили, что свечение фосфора происходит только в присутствии обыкновенного, т. е. содержащего влагу, воздуха. Такое поведение фосфора обусловлено медленным его окислением кислородом воздуха. При этом также образуется озон, придающий воздуху своеобразную свежесть, хорошо знакомую нам в дни весенних гроз. Свечение фосфора происходит без заметного его разогрева, и такая реакция называется хемилюминесценцией. Она может наблюдаться не только при медленном окислении фосфора, но и при некоторых других химических, а также биохимических процессах, при которых происходит, например свечение светляков, гнилушек, океанического планктона и т.д.
М. Клапрот
В начале 70-х годов XVIII в. французский химик Антуан Лоран Лавуазье, проводя различные опыты по сжиганию фосфора и других веществ в замкнутом сосуде, убедительно доказал, что фосфор - простое тело. А воздух, по его мнению, имеет сложный состав и состоит в первую очередь из двух компонентов-кислорода и азота.На рубеже двух веков, в 1799 г., англичанин А. Дондональд обнаружил, что соединения фосфора необходимы для нормального развития растительных организмов. Другой англичанин-Дж. Лооз в 1839 г. впервые получил суперфосфат - фосфорное удобрение, сыгравшее в дальнейшем исключительно важную роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.
В России в 1797 г. А.А.Мусин-Пушкин получил аллотропную разновидность фосфора - фиолетовый фосфор. Однако в литературе открытие фиолетового фосфора ошибочно приписывается И. Гитторфу, который, используя методику А. А. Мусина-Пушкина, получил его только в 1853 г.
В 1848 г. австрийский химик А. Шреттер открыл аллотропическое видоизменение фосфора - красный фосфор. Такой фосфор он получил нагреванием белого фосфора до температуры около 250 °С в атмосфере оксида углерода (IV). Интересно отметить, что Шреттер первым указал на возможность применения красного фосфора при изготовлении спичек. В 1855 г. на Всемирной Парижской выставке демонстрировался красный фосфор, полученный уже в заводских условиях.
Известный американский физик П. Бриджен в 1917 г., нагревая фосфор до 200 °С под давлением около 1,27 ГПа, получил новую аллотропическую модификацию - черный фосфор. Подобно красному фосфору, последний не воспламеняется на воздухе.
Потребовались, таким образом, многие десятилетия для исследования физических и химических свойств фосфора и открытия его новых аллотропических модификаций. Изучение фосфора дало возможность выяснить, какую роль он играет в жизнедеятельности растений и животных. Фосфор обнаружен буквально во всех частях зеленых растений, которые не только накапливают его для своих нужд, но и снабжают им животных. Это один из этапов круговорота фосфора в природе
Фосфор и природа
Фосфор по своей важности ничуть не уступает азоту. Он участвует в великом природном круговороте веществ, и, не будь фосфора, растительный и животный мир был бы совсем иным. Однако фосфор встречается в природных условиях не так уж часто, в основном в виде минералов, и на его долю приходится 0,08% массы земной коры. По распространенности он занимает тринадцатое место среди других элементов. Интересно отметить, что в теле человека на долю фосфора приходится примерно 1,16%. Из них 0,75% уходит на костную ткань, около 0,25%-на мышечную и примерно 0,15%-на нервную ткань.Фосфор редко встречается в больших количествах, и в целом его следует отнести к рассеянным элементам. В свободном виде в природе он не обнаружен, так как обладает очень важным свойством-легко окисляется, но содержится во многих минералах, число которых уже составляет 190. Главнейшие из них - фторапатит, гидроксилапатит, фосфорит. Несколько реже встречаются вивианит, монацит, амблигонит, трифилит и совсем в ограниченных количествах - ксенотит и торбернит.
Что касается минералов фосфора, то они делятся на первичные и вторичные. Среди первичных наиболее распространены апатиты, представляющие в основном породы магматического происхождения. Химический состав апатита - фосфат кальция, содержащий некоторое количество фторида и хлорида кальция. Именно этим определяется существовать минералов фторапатита и хлорапатита. Кроме того, они содержат от 5 до 36% Р2 05. Обычно эти минералы в большинстве случаев встречаются в зоне магмы, но нередко они обнаруживаются в местах, где изверженные породы соприкасаются с осадочными. Из всех известных месторождений фосфатов наиболее значительные имеются в Норвегии и Бразилии. Крупное отечественное месторожде¬ние апатитов открыто академиком А. Е. Ферсманом в Хибинах в 1925 г. «Апатит в основном соединение фосфорной кислоты и кальция,-писал А. Е. Ферсман.-Внешний вид этого минерала так разнообразен и странен, что старые минералоги назвали его апатитом, что значит по-гречески «обманщик». То это прозрачные кристаллики, до мелочей напоминающие берилл или даже кварц, то это плотные массы, неотличимые от простого известняка, то это радиально-лучистые шары, то порода зернистая и блестящая, как крупнозернистый мрамор».
Апатиты в результате действия процессов выветривания, жизнедеятельности бактерий, разрушения различными почвенными кислотами переходят в формы, легко потребляемые растениями, и таким образом вовлекаются в биохимический круговорот. Следует отметить, что фосфор усваивается только из растворенных солей фосфорной кислоты. Однако фосфор из почвы частично вымывается, а большое количество его, поглощенное растениями, не возвращается обратно в почву и уносится вместе с урожаем. Все это приводит к постепенному истощению почвы. При внесении в почву фосфорных удобрений урожайность увеличивается.
Несмотря на значительные потребности в фосфорных удобрениях, особых опасений, связанных с истощением запасов сырья, для их производства, по всей видимости, нет. Эти удобрения могут быть получены при комплексной переработке минерального сырья, донных морских отложений и различных геологических пород, богатых фосфором.
При разложении богатых фосфором соединений органического происхождения нередко образуются газообразные и жидкие вещества. Иногда можно наблюдать выделение газа с запахом гнилой рыбы-фосфористого водорода, или фосфина, РН3. Одновременно с фосфином идет образование другого продукта - дифосфина, Р2 Н4, представляющего собой жидкость. Пары дифосфина самовоспламеняются и поджигают газообразный фосфин. Этим объясняется появление так называемых «блуждающих огней» в таких местах, как кладбища, болота.
«Блуждающие огни» и другие случаи свечения фосфора и его соединений вызывали суеверный страх у многих людей, не знакомых с сущностью этих явлений. Вот что о работе с газообразным фосфором вспоминает академик С.И. Вольфкович: «Фосфор получался в электрической печи, установленной в Московском университете на Моховой улице. Так как эти опыты проводились тогда в нашей стране впервые, я не предпринял тех предосторожностей, которые необходимы при работе с газообразным фосфором - ядовитым самовоспламеняющимся и светящимся голубоватым цветом элементом. В течение многих часов работы у электропечи часть выделяющегося газообразного фосфора настолько пропитала мою одежду и даже ботинки, что, когда ночью я шел из университета по темным, не освещенным тогда улицам Москвы, моя одежда излучала голубоватое сияние, а из-под ботинок (при трении их о тротуар) высекались искры.
За мной каждый раз собиралась толпа, среди которой, несмотря на мои объяснения, немало было лиц, видевших во мне, «новоявленного» представителя потустороннего мира. Вскоре среди жителей района Моховой улицы и по всей Москве из уст в уста стали передаваться фантастические рассказы о светящемся монахе...»
Фосфин и дифосфин в природе встречаются довольно редко, и чаще приходится иметь дело с такими соединениями фосфора, как фосфориты. Это вторичные минералы-фосфаты органического происхождения, играют особо важную роль в сельском хозяйстве. На островах Тихого океана, в Чили и Перу они образовались на основе птичьего помета-гуано, который в условиях сухого климата накапливается мощными слоями, нередко превышающими сотню метров.
Образование фосфоритов может быть связано и с геологическими катастрофами, например с ледниковым периодом, когда гибель жи¬вотных носила массовый характер. Подобные процессы возможны и в океане при массовой гибели морской фауны. Быстрое изменение гидрологических условий, которое может быть связано с различными процессами горообразования, в частности с действием подводных вулканов, несомненно, в отдельных случаях приводит к смерти морских животных. Фосфор из органических остатков частично усваивается растениями, но в основном, растворяясь в морской воде, переходит в минеральные формы. Морская вода содержит фосфаты в довольно больших количествах - 100-200 мг/м3. При определенных химических процессах в морской воде фосфаты могут выпадать в осадок и скапливаться на дне. А при поднятии морского дна в различные геологические периоды залежи фосфоритов оказываются на суше. Подобным образом могло образоваться крупное отечественное месторождение фосфоритов вблизи Кара-Тау в Казахстане. Встречаются фосфориты и в Подмосковье.
Круговорот фосфора в природе
Хорошим пояснением к главнейшим этапам круговорота фосфора в природе могут служить слова известного ученого, одного из основателей направления отечественной науки по изучению фосфорных удобрений Я. В. Самойлова: «Фосфор наших фосфоритовых месторождений - биохимического происхождения. Из апатита - минерала, в котором первоначально заключен почти целиком весь фосфор литосферы, элемент этот переходит в тело растений, из растений-в тело животных, которые являются истинными концентраторами фосфора. Пройдя через ряд тел животных, фосфор, наконец, выпадает из биохимического цикла и вновь возвращается в минеральный. При определенных физико-географических условиях в море происходит массовая гибель животных организмов
О спичке
Первый огонь был добыт человеком весьма примитивным способом-трением двух кусочков дерева, причем древесная пыль и опилки нагревались настолько сильно, что происходило их самовозгорание. Древним людям было известно несколько способов добывания огня трением: чаще всего острой деревянной палочкой производили быстрое вращение, упирая ее в сухую дощечку. Этот способ можно воспроизвести и сейчас, но он совсем не прост и требует огромных усилий и ловкости. Так человек добывал огонь многие тысячелетия.
Это удивительно! Если вдуматься в этот простой факт, то можно увидеть, как сложен был каждый шаг человека на пути прогресса.
На смену деревянным- палочкам пришло знаменитое огниво. Это очень простое устройство: куском стали или медным колчеданом ударяли о кремень и высекали сноп искр, поджигая легковоспламеняющееся вещество.
Этот способ, подаренный нам древним человеком, широко использовался в годы Великой Отечественной войны, когда страна испытывала острый дефицит в спичках.
Как это ни удивительно, но всего лишь 200 лет назад в России, да и во всем мире стальное огниво и фитиль были практически единственными «спичками» человека, сумевшего не только построить египетские пирамиды, но и создать паровую машину Джеймса Уатта, первый пароход Роберта Фултона, ткацкие станки и множество других великих изобретений, но только не спички. Они родились позднее! Труден и велик был к ним путь, как и всякий путь в мир неизведанного еще человеком.
Древние греки и римляне знали еще один способ добывания огня-при помощи солнечных лучей, сфокусированных линзой или вогнутым зеркалом. Великий древнегреческий ученый Архимед ловко воспользовался этим способом и поджег, как утверждает легенда, вражеский флот с помощью громадного зеркала. Но этот способ получения огня малоприменим из-за весьма ограниченных возможностей его использования, поскольку необходимо солнце.
Развитие цивилизации, научный и технический прогресс открывали новые возможности в различных сферах деятельности человека.
После 1700 г. было изобретено значительное количество средств для получения огня, наиболее интересное из них - зажигательный аппарат Дёберайнера, созданный в г. Иене в 1823 г. Изобретатель аппарата использовал свойства гремучего газа самовозгораться в присутствии губчатой платины, т.е. мелко истолченной.
Однако для широкого употребления такое устройство было, конечно, малопригодным.
Мы все ближе приближаемся к тому моменту, когда наконец-то впервые прозвучало слово «спичка». Кто ввел в обиход это слово, пока установить не удалось, но работа продолжается в этом направлении, и мы надеемся, что наши юные читатели помогут нам в этом.
Здесь нам следует перекинуть маленький мостик к фосфору и его первооткрывателю - гамбургскому солдату, впоследствии купцу и алхимику Хеннигу Бранду. Новый элемент фосфор оказался легковоспламеняемым при трении. Этим свойством и воспользовались исследователи, создавая спички.
Ассистент и ученик Р. Бойля, талантливый и предприимчивый немец А. Ганквитц получил чистый фосфор из фосфатов и догадался изготовить спички с серным покрытием, зажигающиеся при трении о кусочек фосфора. Но этот первый шаг следовало усовершенствовать и сделать спички более удобными для широкого употребления.
Это стало возможным, когда знаменитый французский химик К. Бертолле получил соль - хлорат калия КСlO3, названную бертолетовой. Его соотечественник Шансель воспользовался этим открытием и изобрел в 1805 г. так называемые французские зажигательные машины. Хлорат калия вместе с серой, смолой, сахаром и гуммиарабиком наносился на деревянную палочку, и при соприкосновении с концентрированной серной кислотой происходило зажигание. Реакция порой развивалась очень бурно и носила взрывной характера
Немец Вагеманн из Тюбингена использовал в 1806 г. изобретение Шанселя, но добавил к серной кислоте кусочки асбеста для замедления процесса горения. Он вскоре переехал в Берлин и организовал изготовление так называемых берлинских зажигалок. Созданная им фабрика была первым крупным производством по изготовлению зажигательных устройств, где работало более 400 человек. Подобная зажигательная смесь была использована в «Прометеях» (спичках Джона), изготовляемых в 1828 г. в Англии.
В 1832 г. в Вене появились сухие спички. Их изобрел Л. Тревани, он покрыл головку деревянной соломки смесью бертолетовой соли с серой и клеем. Если такой спичкой провести по наждачной бумаге, то головка ее воспламеняется. Но и в этом случае не все оказалось благополучным, иногда головка воспламенялась со взрывом, и это приводило к серьезным ожогам.
Пути дальнейшего усовершенствования спичек были предельно ясны: надо сделать такой состав смеси для - спичечной головки, чтобы она загоралась спокойно. Вскоре проблема была решена. В новый состав входили бертолетова соль, белый фосфор и клей. Спички с таким покрытием легко воспламенялись при трении о любую твердую поверхность, о стекло, о подошву обуви, о кусок дерева.
Изобретателем первых фосфорных спичек оказался девятнадцатилетний француз Шарль Сориа. В 1831 г. юный экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления ее взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Эта идея оказалась на редкость удачной, поскольку смазанные полученным составом лучинки легко загорались при трении. Температура воспламенения таких спичек сравнительно небольшая - 30 °С. Молодой Ш. Сориа попытался получить патент на свое изобретение, но, к сожалению, это оказалось сделать гораздо сложнее, чем создать первые фосфорные спички. За патент нужно было внести слишком крупную сумму, а таких денег Ш. Сориа не имел. Спустя год фосфорные спички были созданы вновь немецким химиком Я. Каммерером.
Итак, завершился долгий путь утробного созревания первой спички и она родилась сразу в руках нескольких изобретателей. Однако судьбе было угодно вручить лавры первенства в этом открытии Якобу Фридриху Каммереру (1796-1857), а 1832 год сохранить для потомков как год рождения спичек, крупнейшего открытия XIX в., сыгравшего важную роль в истории развития человеческой культуры.
Лавры первооткрывателей спичек стремились получить многие, но история сохранила для нас из всех претендентов имя Я. Каммерера. В Россию первые фосфорные спички были привезены из Гамбурга в 1836 г. и продавались по очень дорогой цене - один рубль серебром за сотню. Имеются предположения, что наш великий поэт А. С. Пушкин в последний год своей жизни пользовался такими фосфорными спичками, работая при свечах долгими зимними вечерами.
Молодежь Петербурга не замедлила, конечно, щегольнуть фосфорными спичками на балах и в модных салонах, стремясь ни в чем не уступать Западной Европе. Жаль только, что ни одной поэтической строчки не успел А. С. Пушкин посвятить спичкам - прекрасному и очень важному изобретению, настолько полезному и привычному теперь, что мы даже не задумываемся о сложной судьбе появления спичек... Нам кажется, что спички всегда были рядом с нами. А на самом деле первая отечественная фабрика по производству спичек построена в Петербурге только в 1837 г.
Прошло немногим более 150 лет с тех пор, как жители государства Российского получили первые отечественные спички и, поняв важность этого изобретения, весьма быстро развернули спичечное производство.
В 1842 г. в одной Петербургской губернии существовало 9 спичечных фабрик, ежедневно производивших 10 млн. штук спичек. Цена на спички резко снизилась и не превышала 3-5 коп. медью за 100 штук. Способ изготовления спичек оказался настолько прост, что в России к середине XIX в. он стал носить характер кустарного промысла. Так, в 1843-1844 гг. было обнаружено, что спички в значительном количестве изготавливаются в домашних условиях.
Их производили в самых отдаленных уголках России предприим¬чивые крестьяне, укрываясь таким образом от налогов. Однако легкая воспламеняемость фосфора привела к большим пожарам. Многие села и деревни выгорали буквально дотла.
Виновником этих бедствий оказался белый фосфор, способный легко воспламеняться. При перевозке спички нередко загорались от трения. На пути спичечных обозов полыхали грандиозные пожары, и обезумевшие лошади с горящими повозками приносили немало бед.
В 1848 г. последовал высочайший императорский указ, подписанный Николаем I, допускавший изготовление зажигательных спичек только в столицах, причем спички должны были упаковываться в жестяные банки по 1000 штук. Далее в указе говорилось: «Обратить особое внимание на чрезвычайное распространение употребления зажигательных спичек, усмотреть изволили, что при случившихся в текущем году пожарах, потребивших в одних городах более на 12000000 рублей. серебром обывательских имуществ, поджигатели весьма часто совершали свое преступление посредством спичек».
Кроме того, белый фосфор- одно из самых ядовитых веществ.
Поэтому работа на спичечных фабриках сопровождалась серьезным заболеванием, получившим название фосфорного некроза, поражающего челюсти, т.е. омертвения клеток, а также сильного воспаления и кровоточения десен.
С расширением производства росли случаи серьезных отравлений среди рабочих. Несчастные случаи приняли столь катастрофические формы, что в России уже в 1862 г. было издано распоряжение об ограничении продажи белого фосфора.
Фосфор стали продавать только по специальным разрешениям местной полиции.
Спичечные фабрики должны были выплачивать крупные налоги, и число предприятий стало сокращаться. Но потребность в спичках не уменьшалась, а, наоборот, росла. Появились различные кустарные спички, которые распространялись нелегально. Все это привело к тому, что в 1869 г. был издан новый указ, разрешающий «повсеместно, как в Империи, так и в царстве Польском,: производить выделку фосфорных спичек в продажу их без особых ограничений...».
Во второй половине XIX в. очень остро встала проблема замены белого фосфора. Правительства многих государств пришли к выводу, что изготовление спичек, содержащих белый фосфор, приносит больше убытка, чем дохода. В большинстве стран производство таких спичек было запрещено законом.
Но выход был найден, сравнительно быстро оказалось возможным заменить белый фосфор на красный, открытый в 1848 г. В отличие от белого эта разновидность фосфора совершенно безвредна. Красный фосфор ввели в состав спичечной массы. Но ожидания не оправдались. Спички загорались очень плохо. Они не находили сбыта. Фабриканты, которые начали было изготовление, разорились.
К середине XIX столетия было сделано множество выдающихся изобретений, а изготовление обыкновенной спички никак не могло найти удовлетворительного решения.
Проблема была решена в 1855 г. в Швеции. Безопасные спички в этом же году были представлены на Международной выставке в Париже и получили золотую медаль. С этого момента так называемые шведские спички начали свое триумфальное шествие по всему миру. Их главная особенность состояла в том, что они не воспламенялись при трении о любую твердую поверхность. Шведская спичка зажигалась только в том случае, если ее потереть о боковую поверхность коробки, покрытую специальной массой.
Таким -образом, «безопасный огонь» в шведских спичках рождался великолепным союзом силы трения и химической реакции.
Вот, пожалуй, и все! Расскажем теперь, как устроена современная спичка. Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ-серы или каких-нибудь сульфидов металлов, например сульфида сурьмы. Чтобы воспламенение головки происходило медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители - стеклянный порошок, оксид железа (III) и т.д. Связующим материалом служит клей. Бертолетову соль можно заменять веществами, в большом количестве содержащими кислород, например бихроматом калия.
А из чего состоит намазка шкурки? Здесь основной компонент-
красный фосфор. К нему добавляют оксид марганца (IV), толченое стекло и клей.
Посмотрим теперь, какие же процессы происходят при зажигании спички.
При трении головки о шкурку в точке их соприкосновения красный фосфор загорается благодаря кислороду бертолетовой соли. Образно говоря, огонь первоначально рождается в шкурке. Он и поджигает головку спички. В ней вспыхивает сера или сульфид сурьмы (III) опять же за счет кислорода бертолетовой соли. А уже затем загорается дерево.
Ныне известно множество рецептов составов головки и намазки. Неизменными компонентами являются лишь бертолетова соль и красный фосфор.
Но ведь необходимый элемент спички-это ее деревянная часть, или спичечная соломка. Способы ее изготовления также имеют длительную историю. Для примитивных макальных спичек лучину вручную нарезали ножом. Теперь на спичечных фабриках работают хитроумные машины. Наиболее подходящее дерево для изготовления спичечной соломки-осина. Осиновый кряж сначала ошкуривают и тщательно очищают. Из бревна на специальных машинах нарезается тонкое деревянное полотно. Затем оно расщепляется на длинные тонкие прутки. Эти прутки уже в другой машине превращаются в спичечную соломку. Далее соломка поступает в автоматы, где на ее конец наносится спичечная масса. Наряду с этим спичечную соломку обычно подвергают специальной обработке, чтобы предотвратить, например, отсыревание.
Современные спичкоделательные Мишины производят сотни миллионов спичек в день.
В заключение посмотрим на производство спичек глазами экономиста. Если принять, что каждый человек в среднем тратит хотя бы одну спичку в день, то, для того чтобы удовлетворить годовую потребность человечества в спичках,- необходимо около 20 млн. осин-это почти полмиллиона гектаров первосортного осинового леса.
Не правда ли, накладно? А для тех стран, в которых лесов мало или почти не осталось, это просто не под силу. Пробовали вместо деревянной соломки использовать картонную. Но такие мягкие спички успеха не имели. Они очень неудобны в обращении.
Вот почему широкое распространение получили всевозможные зажигалки - бензиновые, газовые, электрозажигалки для газовых плит и др. И в конечном счете их производство будет обходиться дешевле, чем изготовление спичек.
Значит ли это, что спичка когда-нибудь станет лишь музейным экспонатом? Трудно ответить на этот вопрос. Можно предположить, что производство спичек в будущем может сократиться.
В настоящее время наша страна занимает первое место в мире по производству спичек. Современные спичечные фабрики оснащаются высокопроизводительными автоматами, дающими возможность изготавливать I 500 ООО спичек в час.
С расширением производства совершенствуется технология, осваиваются новые виды спичек, выпускаются охотничьи, штормовые, газовые и сувенирные спички в наборах, красочные этикетки которых отражают наиболее знаменательные события в жизни нашей страны.
Охотничьи спички отличаются от простых тем, что, кроме обычной
головки и соломки, у них имеется дополнительная обмазка ниже головки. Дополнительная зажигательная масса делает спичку долгогорящей с большим жарким пламенем. Горит она около 10 с, тогда как простая спичка всего 2-3 с. Такие спички дают возможность разжечь костер в любую погоду.
Не менее любопытны и штормовые спички. Они не имеют головки, но обмазка «тела» у них значительно толще, чем у охотничьих спичек. Зажигательная масса их содержит много бертолетовой соли, поэтому способность к воспламенению, т.е. чувствительность, таких спичек очень высока. Они горят не менее 10 с в любых метеорологических условиях, даже в штормовую погоду при 12 баллах. Такие спички особенно нужны рыбакам и морякам.
Газовые спички отличаются от обычных тем, что палочка у них длиннее. Сейчас выпускаются спички с соломкой в 70 мм. Такой спичкой можно зажечь сразу несколько конфорок. Добавление в зажигательную массу некоторых солей дает возможность получить цветной огонь: красный, розовый, синий, зеленый, фиолетовый.
Упаковываются спички в коробки различного объема, вмещающие пятьдесят, сто, двести и даже пятьсот спичек. В настоящее время спичечное производство полностью автоматизировано и это позволяет продавать его продукцию по достаточно низким ценам. Ранее бытова¬ло выражение «дешевле спичек», это означает «почти бесплатно».
Конечно, тратить дерево на изготовление спичечной соломки становится все более и более расточительным удовольствием. Ведь на это уходят сотни гектаров добротного леса, в экономии которого теперь заинтересованы практически все страны - мира, даже те, которые обладают еще достаточно большими площадями лесных богатств. Объемы современного производства и строительства растут так быстро, что масштабы расходуемой древесины каждое десятилетие значительно увеличиваются. Сейчас стоит во всей полноте задача экономии леса и замены его там, где возможно, изделиями из другого сырья.
Все чаще различные предметы, широко используемые в быту, изготовляются из пластмасс. На мировом рынке в последнее десятилетие заметно снизились цены на поливинилхлорид, поливинилацетат, полистирол и другие материалы.
Изготовления спичек и спичечных коробков из пластмасс
Достаточно широко в настоящее время обсуждается вопрос изготовления спичек и спичечных коробков из пластмасс для массового потребителя. Если бы это удалось сделать, то в развитии спичечной промышленности произошла бы настоящая революция. На нашей экологически израненной земле удалось бы сохранить сотни гектаров леса, который расходуется значительно быстрее, чем восполняются его запасы.Однако на деле все оказывается не так просто. Многие пластические материалы трудно поддаются переработке, ими все сильнее загрязняются океан и суша. Крупные промышленные города с трудом справляются с переработкой отходов из пластических материалов, наша когда-то чистая планета задыхается под натиском синтетических отходов. Естественно, спичечные коробки, изготовленные из различных полимерных материалов, после использования спичек будут также небрежно выбрасываться, как это происходит сейчас с подобными изделиями из картона и древесины. Вот тогда-то, несомненно, Москва и Подмосковье и многие другие города нашей многострадальной планеты оденутся в новый наряд из отходов спичечной продукции. Это уже будет не мифическое платье короля из чудесной сказки великого Андерсена, а инквизиторская тога, изготовленная человеком из полимерных материалов для Земли-матушки.
Так где же выход? Как избежать катастрофы, которая таится в интенсивном распространении изделий из пластика? Выход, конечно, есть. Имеются и начинают все чаще использоваться искусственные материалы, которые под действием солнечного облучения и кислот pacтворяются в почве. Эти синтетические материалы для изготовления спичечных коробков и спичек будут, несомненно, применяться в ближайшем будущем. Хотя в настоящее время такая продукция значительно дороже подобных изделий из древесины.
Для изготовления очень красивых спичечных коробков из синтетических материалов требуются значительные капиталовложения. На наружных спичечных коробках из пластика выдавливается рисунок и наносится фосфорная масса с помощью специальных машин.
Конечно, за истекшие четверть века цена несколько снизилась за счет усовершенствования технологии изготовления, но все равно синтетические спички пока еще не могут конкурировать по стоимости со спичками, сделанными из древесины. Синтетические спички выпускаются малыми партиями в ряде стран Западной Европы. Требуется более дешевое по цене сырье и дальнейшее усовершенствование оборудования. Разве это неразрешимо?
Вспомним, всего каких-то 100 лет назад алюминий был дороже золота и только благодаря созданию нового электрохимического метода его Получения он стал доступным и дешевым.
Получение синтетического материала для спичечной палочки, способного заменить спичечную соломку, дающего возможность регулировать температуру и скорость сгорания, вполне возможно с технической точки зрения при решении вопроса массового производства синтетических спичек современной промышленностью.
В настоящее время в Германии фирмой «Райфенхойзер» для изготовления спичечных коробков и спичек используется полистирол, а во Франции начали изготавливать восковые спички, т. е. в создании обыкновенной спички последнее слово еще далеко не сказано. Обширное поле деятельности в этой области с тревогами и удачами ждет молодое поколение. Хочется верить, что и мы откажемся использовать древесину.
Химическая промышленность химические новости сюжеты
Узнайте более подробно новости в сфере химии, интересныеФосфор 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