Fosfors

Vēsture

Iespējams, ka fosforu mācēja iegūt jau arābu alķīmiķi 12. gadsimtā, tomēr tiek uzskatīts, ka fosforu pirmais atklājis Hamburgas alķīmiķis Henigs Brands (Hennig Brand(t)) 1669. gadā — ieguvis jaunu spīdošu vielu filozofu akmens meklējumu gaitā. Nedaudz vēlāk fosforu ieguvis cits vācu alķīmiķis — Johans Kunkels (Johannes Kunckel).
Neatkarīgi no Branda un Kunkela fosforu ieguvis Roberts Boils, kurš to 1680. gadā aprakstījis rakstā "Fosfora pagatavošanas paņēmiens no cilvēka urīna" (raksts publicēts 1693. gadā).
Antuāns Lavuazjē pirmais pierādījis, ka fosfors ir vienkārša viela.

Atrašanās dabā

Dabā fosfors sastopams fosfātu veidā. Visizplatītākie fosfora minerāli ir fosforīts Ca₃(PO₄)₂, hidroksilapatīts Ca₅(PO₄)₃(OH) un fluorapatīts Ca₅(PO₄)₃F.
Zemes garozā ir 0,04% fosfora pēc atomu skaita. Fosforam ir tikai viens dabiskais izotops — fosfors-31, bet ir iegūti vairāki mākslīgi, radioaktīvi izotopi.

Bioloģiskā nozīme

Fosfors pieder pie biogēnajiem elementiem. Neorganiskie fosfora savienojumi (hidroksilapatīti) ir nozīmīga kaulu un zobu sastāvdaļa. Fosforskābes atlikums ir daudzu dabasvielu, piemēram, dezoksiribonukleīnskābes, sastāvā. Daudzi bioloģiskie procesi notiek, piedaloties fosfātiem (sk. adenozīntrifosforskābe). Sarežģīti fosfororganiskie savienojumi ietilpst nervu šūnu sastāvā. Fosfors piedalās visu vielu maiņā, tas nepieciešams nervu sistēmas normālai darbībai, sirds muskuļiem un citur.
Cilvēks fosforu uzņem galvenokārt ar gaļu un tās produktiem, sieru, maizi. Vidēji diennaktī jāuzņem apmēram 1 g fosfora (precīzu datu nav). Fosfora vielmaiņa ir cieši saistīta ar kalcija vielmaiņu — Ca un P ieteicams uzņemt attiecībā 1:1,0—1,2. Ja fosforu uzņem lielākos daudzumos (virs 2 g dienā), tas pastiprina vēdera izeju, jo izdalās ar fekālijām — zarnās tiek uzsūkts tikai tik daudz fosfora savienojumu, cik organismam ir nepieciešams. Fosfora trūkums cilvēkam praktiski netiek novērots (tā varētu nepietikt hroniskiem alkoholiķiem un slimniekiem ar ļaundabīgiem audzējiem). Cilvēkiem, kuri lieto daudz alumīnija hidroksīdu saturošu kuņģa sulas samazināšanas līdzekļu, var samazināties rezerves fosfora daudzums. Ja lieto dabisku uzturu, fosforu drīzāk var uzņemt par daudz, nekā par maz.
Fosfors ir īpaši vajadzīgs dzīvnieku skeleta attīstībai. Skeleta attīstības traucējumi ir novēroti ne tikai tad, ja trūkst fosfora, bet arī, ja fosfora un kalcija daudzuma attiecība ir nepareiza. Ja uzturā kalcijs ir krietni lielākā daudzumā, nekā fosfors, var rasties rahīts. Rahīts veidojas arī no D vitamīna trūkuma, kas, savukārt, izraisa kalcija un fosfora vielmaiņas traucējumus.

Dabas piesārņojums ar fosforu

Fosfors ir daudzu mazgāšanas līdzekļu sastāvā (fosfātus tiem pievieno ūdens mīkstināšanas nolūkā). Izlietotie mazgāšanas līdzekļi iekļūst ūdenskrātuvēs un tajos esošais fosfors veicina to aizaugšanu (eitrofikāciju).
Samērā liels baltā fosfora daudzums nokļuvis Baltijas jūrā Latvijas rietumu piekrastes tuvumā padomju militāristu neapdomīgas rīcības rezultātā (spridzinot apgaismošanas bumbas Papes poligonā, kā arī, aprokot kāpās neizmantoto bumbu saturu). Tā kā ūdenī ilgu laiku pabijis baltais fosfors izskatās ļoti līdzīgs dzintaram, cilvēki var kļūdīties un paņemt šo vielu rokās vai ielikt kabatā. Nokļūstot siltumā, fosfors aizdegas, izraisot smagus nelaimes gadījumus. Tādi gadījumi notiek gandrīz katru gadu. Viltus dzintaru no īstā dabas veidojuma bieži nevar atšķirt pat speciālisti un arī viņiem ir gadījušies nepatīkami starpgadījumi. Nav noteiktas pazīmes, pēc kā nespeciālistam jūrmalā atšķirt fosforu no dzintara, jo pēc skata bīstamā viela un dzintars ir ļoti līdzīgi. Speciālisti uzskata, ka ūdenī stāvējis baltais fosfors nav tik caurspīdīgs kā dzintars un ir mazliet pelēcīgā krāsā.

Ķīmiskās īpašības

Fosfors pēc savas atoma uzbūves ir slāpekļa analogs, tomēr fosfora ķīmijai ir arī būtiskas atšķirības, jo fosforam valences orbitāles ir arī d orbitāles, tādēļ tam iespējama ne tikai sp³, bet arī sp³d hibridizācija. Fosfora atomu brīvās d orbitāles var saistīt citu atomu nedalītos elektronu pārus.
Fosfors var būt kā oksidētājs, tā reducētājs. Fosforu viegli oksidē halogēni, skābeklis, sērs. Atkarībā no oksidētāja daudzuma veidojas trīsvērtīgā fosfora (ja oksidētājs ir mazākumā) vai piecvērtīgā fosfora (ja oksidētājs pārākumā) savienojumi — fosfora oksīdi, hlorīdi, sulfīdi. Gaisā baltais fosfors uzliesmo jau 50 °C temperatūrā, sarkanais — virs 250 °C, bet melnais — tikai virs 400 °C.
Reaģējot ar metāliem, fosfors darbojas kā oksidētājs un veido fosfīdus.
Sārmainos ūdens šķīdumos fosfors disproporcionējas.

Izmantošana

Sarkano fosforu izmanto sērkociņu ražošanā.
Fosfora savienojumi ir svarīga minerālmēslu sastāvdaļa. Tos lieto arī plastmasu rūpniecībā. Vairāki fosfororganiskie savienojumi ir stipri indīgi un tos lieto kā kaujas vielas, insekticīdus un herbicīdus.
Cinka fosfāts ietilpst fosfātcementu sastāvā, ko lieto zobu plombēšanai. Fosfora sāļus kopā ar kalcija un D vitamīna preparātiem izmanto medicīnā rahīta ārstēšanai.