Fosfor, 1669 yılında simyacı Brandt tarafından "filozof taşı" arayışındayken, idrarın kuru kalıntısını havaya erişimi olmayan kömürle güçlü bir şekilde ısıttığında keşfedildi. İzole edilen madde havada parladı ve ardından alev aldı. Brandt bu özelliğe "fosfor" adını verdi; ışık taşıyıcısı ("ışık taşıyıcısı").
Fosfor, keşfinden sonra bir yüzyıl daha nadir ve pahalı bir madde olarak kaldı, çünkü... idrardaki içeriği ihmal edilebilir düzeydedir ve elde edilmesi zordur. İsveçli kimyager Scheele'nin kemiklerden fosfor elde etmek için bir yöntem geliştirmesi ancak 1771'den sonra önemli miktarlarda elde edilmesi mümkün hale geldi.
Fosforun özellikleri
Beşinci gruptaki ikinci tipik element metal olmayan bir elementtir. Fosforun sergileyebileceği en yüksek oksidasyon durumu +5'tir. +5'ten daha düşük bir oksidasyon durumunda fosfor içeren bileşikler, indirgeyici maddeler olarak işlev görür. Aynı zamanda çözeltilerdeki +5 fosfor bileşikleri oksitleyici ajan değildir. Fosforun oksijen bileşikleri nitrojeninkinden daha kararlıdır. Hidrojen bileşikleri daha az kararlıdır.
Doğal bileşikler ve fosfor üretimi
Fosfor yerkabuğunda nitrojen, kükürt ve klordan daha fazla bulunur. Azottan farklı olarak fosfor doğada yalnızca bileşikler halinde bulunur. En önemli fosfor mineralleri apatit Ca5X(PO4)3 (X, flor, daha az sıklıkla klor ve bir hidroksil grubudur) ve temeli Ca3(PO4)2 olan fosforittir. Ayrıca fosfor bazı protein maddelerinin bir parçasıdır ve bitkilerde, hayvan ve insan organizmalarında bulunur.
Serbest fosfor, doğal fosfor içeren hammaddelerin, kum varlığında kok ile yüksek sıcaklıkta (1500 derece C) indirgenmesiyle elde edilir. İkincisi, kalsiyum oksidi cüruf - kalsiyum silikata bağlar. Fosforit indirgenmesi durumunda genel reaksiyon aşağıdaki denklemle temsil edilebilir:
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = CaSiO3 + 5CO + P2
Ortaya çıkan karbon monoksit ve buharlı fosfor, suyla birlikte buzdolabına girer ve burada katı beyaz fosfor oluşturmak üzere yoğunlaşma meydana gelir.
Fiziksel ve kimyasal özellikler
1000 derece C'nin altında fosfor buharları, tetrahedron şeklinde tetraatomik P4 molekülleri içerir. Daha yüksek sıcaklıklarda termal ayrışma meydana gelir ve karışımdaki diatomik P2 moleküllerinin içeriği artar. İkincisinin fosfor atomlarına ayrışması 2500 derece C'nin üzerinde gerçekleşir.
Buhar yoğunlaşmasından kaynaklanan fosforun beyaz modifikasyonu, P4 moleküllerinin bulunduğu düğümlerde moleküler bir kristal kafese sahiptir. Moleküller arası kuvvetlerin zayıflığı nedeniyle beyaz fosfor uçucudur, eriyebilir, bıçakla kesilebilir ve karbon disülfür gibi polar olmayan çözücülerde çözünür. Beyaz fosfor çok reaktif bir maddedir. Oksijen, halojenler, kükürt ve metallerle kuvvetli reaksiyona girer. Fosforun havadaki oksidasyonuna ısınma ve parlama eşlik eder. Bu nedenle beyaz fosfor reaksiyona girmediği su altında depolanır. Beyaz fosfor çok zehirlidir.
Uzun süreli depolama sırasında ve ısıtıldığında beyaz fosfor kırmızı bir modifikasyona dönüşür. Kırmızı fosfor, karbon disülfürde çözünmeyen, beyaz fosfordan daha az toksik olan polimerik bir maddedir. Kırmızı fosforun oksitlenmesi beyaz fosfora göre daha zordur, karanlıkta parlamaz ve yalnızca 250 derece C'de tutuşur.
Fosforun en kararlı modifikasyonu siyah fosfordur. Beyaz fosforun 220 derece C sıcaklıkta ve 1200 MPa basınçta allotropik dönüşümü ile elde edilir. Görünüşte grafite benzer. Siyah fosforun kristal yapısı oluklu tabakalardan oluşan katmanlıdır. Kırmızı fosforda olduğu gibi burada da her fosfor atomu kovalent bağlarla üç komşuya bağlıdır. Fosfor atomları arasındaki mesafe 0,387 nm'dir. Beyaz ve kırmızı fosfor yalıtkandır ve siyah fosfor 0,33 eV bant aralığına sahip bir yarı iletkendir. Kimyasal olarak siyah fosfor en az reaktif olanıdır ve yalnızca 400 derece C'nin üzerine ısıtıldığında tutuşur.
Fosfor metallerle etkileşime girdiğinde oksidatif bir fonksiyon sergiler: 3Ca + 2P = Ca3P2
İndirgeyici bir madde olarak fosfor, metal olmayan aktif maddelerle (halojenler, oksijen, kükürt) ve ayrıca güçlü oksitleyici maddelerle reaksiyonlara etki eder:
2P + 3S = P2S3 2P + 5S = P2S5
Oksijen ve klor ile benzer şekilde etkileşime girer.
P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O
Alkali çözeltilerde ısıtıldığında beyaz fosfor orantısızdır:
8P + 3Ba(OH)2 + 6H2O = 2РН3 + 3Ba(H2PO2)2
Kimyasal fosfor oksit (+3) doğası gereği asidiktir:
P2O3 + 3H2O = 2H3PO3
Fosfor asit, suda yüksek oranda çözünür, renksiz, eriyebilir kristallerdir. Kimyasal yapısına göre, merkezinde sp3 - hibrit yörüngelere sahip bir fosfor atomu bulunan ve köşeleri iki hidroksil grubu ve hidrojen ve oksijen atomları tarafından işgal edilen çarpık bir tetrahedrondur. Fosfora doğrudan bağlanan hidrojen atomu ikame edilemez ve bu nedenle fosfor asit en fazla dibaziktir ve sıklıkla H2[HPO3] formülüyle temsil edilir. Fosfor asit orta kuvvette bir asittir. Tuzları - fosfitler - P2O3'ün alkalilerle reaksiyona sokulmasıyla elde edilir:
P2O3 + 4NaOH = 2Na2HPO3 + H2O
Alkali metal ve kalsiyum fosfitler suda kolayca çözünür.
Isıtıldığında fosfor asit orantısızlaşır:
4H3PO3 = PH3 + 3H3PO4
Fosfor asit, halojenler de dahil olmak üzere birçok oksitleyici madde tarafından oksitlenir, örneğin:
H3PO3 + Cl2 + H2O = H3PO4 + 2HCl
Fosfor asit genellikle fosfor trihalojenürlerin hidrolizi ile elde edilir:
RG3 + 3H2O = H3PO3 + 3NG
Tek ikameli fosfitler ısıtıldığında pirofosfor (difosfor) asit tuzları elde edilir - pirofosfitler:
2NaH2PO3 = Na2H2P2O5 + H2O
Pirofosfitler su ile kaynatıldığında hidrolize olur:
Na2H2P2O5 + 3H2O = 2NaOH + 2H3PO3
Pirofosfor asit H4P2O5 (pentaoksodifosforik asit), fosfor asit gibi yalnızca dibaziktir ve nispeten kararsızdır.
Başka bir fosfor asit (+3) bilinmektedir - yeterince araştırılmamış polimerik metafosfor asit (HPO2)n.
Fosforun en karakteristik oksidi P2O5 - difosfor pentoksittir. Camsı halde kolayca elde edilebilen beyaz bir katıdır. Buhar halinde fosfor oksit molekülleri (+5) P4O10 bileşimine sahiptir. Katı P2O5'in çeşitli modifikasyonları vardır. Fosfor oksit formlarından biri (+5), kafes bölgelerinde P4O10 molekülleri içeren moleküler bir yapıya sahiptir. Görünüşe göre bu değişiklik buza benziyor. Yoğunluğu düşüktür, kolayca buhara dönüşür, suda iyi çözünür ve reaktiftir. P2O5 en güçlü dehidrasyon reaktifidir. Kurutma etkisinin yoğunluğu açısından CaCl2, NaOH, H2SO4 vb. nem emicilerden çok daha üstündür. P2O5 hidratlandığında ilk önce metafosforik asit oluşur:
P2O5 + H2O = 2HPO3
bunun daha fazla hidrasyonu sırasıyla pirofosforik ve ortofosforik asite yol açar:
2HPO3 + H2O = H4P2O7 ve H4P2O7 + H2O = 2H3PO4
Kimyasal elementlerin keşfinin tarihi, kişisel dramalar, çeşitli sürprizler, gizemli gizemler ve şaşırtıcı efsanelerle doludur.
Bazen araştırmacıyı, örneğin flor keşfedicisinin başına gelen trajik bir son bekliyordu. Ancak çoğu zaman başarının, doğal olaylara nasıl yakından bakılacağını bilenlerin sadık yoldaşı olduğu ortaya çıktı.
Eski ciltler bizim için emekli bir askerin ve Hamburglu bir tüccarın hayatından bireysel bölümleri sakladı. Adı Hennig Brand'di (c. 1630-?). Tüccar işleri pek iyi gitmiyordu ve bu nedenle yoksulluktan kurtulmaya çalışıyordu. Onu fena halde depresyona soktu. Ve Brand şansını simyada denemeye karar verdi. Üstelik 17. yüzyılda. 20. yüzyılımızın aksine. Adi metalleri altına dönüştürebilecek bir “filozof taşı” bulmanın oldukça mümkün olduğu düşünülüyordu.
Hennig Markası ve fosfor
Brand zaten çeşitli maddelerle birçok deney yapmıştı, ancak yararlı hiçbir şeyde başarılı olamadı. Bir gün idrarla kimyasal bir deney yapmaya karar verdi. Neredeyse kuruyana kadar buharlaştırdı ve kalan açık sarı çökeltiyi kömür ve kumla karıştırıp, havaya erişimi olmayan bir imbikte ısıttı. Sonuç olarak Brand, karanlıkta parlama gibi şaşırtıcı özelliğe sahip yeni bir madde aldı.Böylece 1669 yılında doğada yaşayanlarda son derece önemli bir rol oynayan fosfor keşfedildi: bitkiler dünyasında, hayvanların ve insanların vücudunda.
Mutlu bilim adamı, yeni maddenin alışılmadık özelliğinden yararlanmakta gecikmedi ve oldukça yüksek bir ödül karşılığında parlak fosforu soylu insanlara göstermeye başladı. Fosforla temas eden her şey parlama yeteneği kazandı. Parmakları, saçları veya nesneleri fosforla yağlamak yeterliydi ve bunlar gizemli mavimsi beyaz bir ışıkla parlıyordu. O zamanın dini ve mistik düşünceye sahip zenginleri, Brand'in bu "ilahi" maddeyle yaptığı çeşitli manipülasyonlar karşısında hayrete düşmüşlerdi. Bilim adamlarının ve halkın fosfora olan büyük ilgisinden akıllıca yararlandı ve onu altının maliyetini bile aşan bir fiyata satmaya başladı. X. Brand, büyük miktarlarda fosfor üretti ve onu elde etme yöntemini son derece gizli tuttu. Diğer simyacılardan hiçbiri onun laboratuvarına giremedi ve bu nedenle birçoğu, fosfor yapmanın sırrını keşfetmeye çalışarak hararetle çeşitli deneyler yapmaya başladı.
Ünlü Alman kimyager I. Kunkel (1630-1703), arkadaşı ve meslektaşı I. Kraft'a X. Brand'ı fosfor elde etmenin sırrını satmaya ikna etmesini tavsiye etti. I. Kraft, keşfediciyi 100 taler karşılığında bu anlaşmayı yapmaya ikna etmeyi başardı, ancak "sonsuz alev"i elde etmenin sırrının yeni sahibinin bencil bir insan olduğu ortaya çıktı ve arkadaşı I. Kunkel'e tek bir şey söylemeden Tarifi alma haberi duyulunca, halka yapılan fosfor gösterilerinden büyük meblağlarda para kazanmaya başladı.
I.Kunkel
Seçkin Alman matematikçi ve filozof G. Leibniz de bu fırsatı kaçırmadı ve fosfor üretiminin sırrını H. Brand'dan aldı.G.Leibniz
Kısa süre sonra "soğuk ateş" yapmanın tarifi I. Kunkel ve K. Kirchmeyer tarafından öğrenildi ve 1680'de İngiltere'de ünlü kimyager R. Boyle fosfor üretmenin sırrını keşfetti. R. Boyle'un ölümünden sonra öğrencisi Alman A. Gankwitz, fosfor elde etme yöntemini geliştirdi, üretimini kurdu ve hatta ilk kibritleri yapmaya çalıştı. Avrupa'daki bilimsel kurumlara ve satın almak isteyen kişilere fosfor sağladı. A. Gankwitz, ticari ilişkileri genişletmek için Hollanda, Fransa, İtalya ve Almanya'yı ziyaret ederek fosfor satışı için yeni sözleşmeler imzaladı. Londra'da geniş çapta tanınan bir ilaç şirketi kurdu. A. Gankwitz'in fosforla uzun süreli çalışmasına ve çok tehlikeli deneylerine rağmen seksen yaşına kadar yaşaması ilginçtir. Üç oğlundan ve fosforun erken tarihiyle ilgili çalışmalarda yer alan herkesten sağ kurtuldu.I. Kunkel ve R. Boyle tarafından keşfedilmesinden bu yana fosforun fiyatı hızla düşmeye başladı ve sonunda kaşiflerin mirasçıları, fosforu yalnızca 10 taler karşılığında elde etmenin sırrını açıklamaya başladılar.
Fosfor çalışmanın aşamaları
Kimya tarihinde fosfor birçok büyük keşifle ilişkilendirilmiştir. Ancak fosforun keşfinden sadece bir asır sonra ticaret ve kâr dünyasından bilim dünyasına geçti. Ancak bu uzun dönemdeki yalnızca bir olay gerçek bilime atfedilebilir ve bu olay, I. Gensing'in beyin dokusunda fosforu keşfettiği 1715 yılıyla ilişkilidir. Bu daha sonra şu sözün temelini oluşturdu: "Fosfor olmadan düşünce olmaz."Yu.Gan, 1769'da kemiklerde fosfor buldu ve iki yıl sonra ünlü İsveçli kimyager, kemiklerin esas olarak kalsiyum fosfattan oluştuğunu gösterdi ve kemikler yakıldığında oluşan külden fosfor elde etmek için bir yöntem önerdi.
1788'de J. Proust ve M. Klaproth, kalsiyum fosfat içeren minerallerin doğadaki yaygınlığının son derece yüksek olduğunu kanıtladılar.
Araştırmacılar, fosforun yalnızca normal havanın, yani nem içeren havanın varlığında parladığını bulmuşlardır. Fosforun bu davranışı atmosferik oksijen tarafından yavaş oksidasyonundan kaynaklanmaktadır. Aynı zamanda ozon da oluşur ve havaya bahar fırtınalarında çok iyi bildiğimiz tuhaf bir tazelik verir. Fosfor gözle görülür bir ısınma olmadan parlıyor ve bu reaksiyona kemilüminesans adı veriliyor. Sadece fosforun yavaş oksidasyonu sırasında değil, aynı zamanda ateşböceklerinin, çürük böceklerin, okyanus planktonlarının vb. Parıldamasının meydana geldiği diğer bazı kimyasal ve biyokimyasal süreçler sırasında da gözlemlenebilir.
M.Klaproth
18. yüzyılın 70'li yılların başında. Fosforun ve diğer maddelerin kapalı bir kapta yanması üzerine çeşitli deneyler yapan Fransız kimyager Antoine Laurent Lavoisier, fosforun basit bir cisim olduğunu ikna edici bir şekilde kanıtladı. Ve ona göre hava karmaşık bir bileşime sahip ve öncelikle iki bileşenden oluşuyor: oksijen ve nitrojen.İki yüzyılın başında, 1799'da İngiliz A. Dondonald, bitki organizmalarının normal gelişimi için fosfor bileşiklerinin gerekli olduğunu keşfetti. Başka bir İngiliz - J. 1839'da Looz, daha sonra tarımsal ürünlerin verimliliğini artırmada son derece önemli bir rol oynayan bir fosforlu gübre olan süperfosfatı elde eden ilk kişi oldu.
1797'de Rusya'da A.A. Musin-Puşkin allotropik bir fosfor - mor fosfor çeşidi elde etti. Bununla birlikte, literatürde menekşe fosforunun keşfi yanlışlıkla A. A. Musin-Pushkin'in yöntemini kullanarak bunu yalnızca 1853'te elde eden I. Hittorf'a atfedilmektedir.
1848'de Avusturyalı kimyager A. Schrötter, fosfor - kırmızı fosforun allotropik bir modifikasyonunu keşfetti. Bu tür fosforu, beyaz fosforu karbon monoksit (IV) atmosferinde yaklaşık 250 ° C sıcaklığa ısıtarak elde etti. Kibrit üretiminde kırmızı fosforun kullanılma olasılığına ilk kez Schrötter'in dikkat çekmesi ilginçtir. 1855 yılında fabrika koşullarında elde edilen kırmızı fosfor Paris Dünya Sergisinde sergilendi.
Ünlü Amerikalı fizikçi P. Bridgen, 1917'de fosforu yaklaşık 1,27 GPa basınç altında 200 °C'ye ısıtarak yeni bir allotropik modifikasyon olan siyah fosfor aldı. Kırmızı fosfor gibi ikincisi de havada tutuşmaz.
Bu nedenle fosforun fiziksel ve kimyasal özelliklerini incelemek ve yeni allotropik modifikasyonlarını keşfetmek onlarca yıl aldı. Fosforun incelenmesi, bitki ve hayvanların yaşamında oynadığı rolü bulmayı mümkün kıldı. Fosfor, kelimenin tam anlamıyla yeşil bitkilerin her yerinde bulunur; fosforu yalnızca kendi ihtiyaçları için biriktirmekle kalmaz, aynı zamanda hayvanlara da sağlar. Bu doğadaki fosfor döngüsünün aşamalarından biridir.
Fosfor ve doğa
Fosfor nitrojenden daha az önemli değildir. Maddelerin büyük doğal döngüsüne katılır ve eğer fosfor olmasaydı flora ve fauna tamamen farklı olurdu. Ancak fosfor doğada çok yaygın değildir, esas olarak mineraller halindedir ve yer kabuğunun kütlesinin %0,08'ini oluşturur. Yaygınlık açısından diğer unsurlar arasında on üçüncü sırada yer almaktadır. Fosforun insan vücudunda yaklaşık %1,16 oranında bulunduğunu belirtmek ilginçtir. Bunun %0,75'i kemik dokusuna, yaklaşık %0,25'i kas dokusuna ve yaklaşık %0,15'i sinir dokusuna gider.Fosfor nadiren büyük miktarlarda bulunur ve genellikle eser element olarak sınıflandırılmalıdır. Çok önemli bir özelliğe sahip olduğundan doğada serbest formda bulunmaz - kolayca oksitlenir, ancak sayısı zaten 190 olan birçok mineralde bulunur. Bunlardan en önemlileri fluorapatit, hidroksiapatit, ve fosforit. Biraz daha az yaygın olanı ise vivianit, monazit, amblgonit, trifilit ve çok sınırlı miktarlarda ksenotit ve torbernittir.
Fosfor minerallerine gelince, bunlar birincil ve ikincil olarak ayrılır. Birincil olanlar arasında en yaygın olanı, çoğunlukla magmatik kökenli kayalar olan apatitlerdir. Apatitin kimyasal bileşimi, bir miktar kalsiyum florür ve kalsiyum klorür içeren kalsiyum fosfattır. Florapatit ve klorapatit minerallerinin varlığını belirleyen şey budur. Ayrıca %5 ila %36 oranında P2 05 içerirler. Tipik olarak bu mineraller çoğunlukla magma bölgesinde bulunur, ancak sıklıkla magmatik kayaların tortul kayalarla temas ettiği yerlerde de bulunurlar. Bilinen tüm fosfat yatakları arasında en önemlileri Norveç ve Brezilya'dadır. Akademisyen A.E. Fersman tarafından 1925 yılında Khibiny'de büyük bir yerli apatit yatağı keşfedildi. A.E. Fersman şöyle yazmıştı: "Apatit esas olarak fosforik asit ve kalsiyumdan oluşan bir bileşiktir. Bu mineralin görünümü o kadar çeşitli ve tuhaftır ki, eski mineraloglar bu minerali Yunanca'da "aldatıcı" anlamına gelen apatit. Bunlar ya beril ve hatta kuvarsı anımsatan şeffaf kristaller, sonra basit kireçtaşından ayırt edilemeyen yoğun kütleler, sonra radyal küreler veya kaya iri taneli mermer gibi taneli ve parlak.
Apatitlerin ayrışma süreçleri, bakteriyel aktivite ve çeşitli toprak asitleri tarafından yok edilmesi sonucunda bitkiler tarafından kolayca tüketilebilen formlara dönüşerek biyokimyasal döngüye dahil olurlar. Fosforun yalnızca çözünmüş fosforik asit tuzlarından emildiğine dikkat edilmelidir. Ancak fosfor kısmen topraktan yıkanır ve bitkiler tarafından emilen büyük bir kısmı toprağa geri dönmez ve mahsulle birlikte taşınır. Bütün bunlar toprağın kademeli olarak tükenmesine yol açar. Fosforlu gübreler toprağa eklendiğinde verim artar.
Fosfatlı gübrelere yönelik önemli talebe rağmen, bunların üretimi için gerekli hammadde rezervlerinin tükenmesi konusunda özel bir endişe görülmemektedir. Bu gübreler, mineral hammaddelerin, deniz dibindeki çökeltilerin ve fosfor açısından zengin çeşitli jeolojik kayaların karmaşık işlenmesiyle elde edilebilir.
Organik kökenli fosfor açısından zengin bileşiklerin ayrışması sıklıkla gaz ve sıvı maddeler üretir. Bazen çürük balık kokusuna sahip bir gazın salındığını gözlemleyebilirsiniz - hidrojen fosfit veya fosfin, PH3. Fosfin ile eş zamanlı olarak başka bir ürün oluşur - sıvı olan difosfin, P2H4. Difosfin buharı kendi kendine tutuşur ve fosfin gazını ateşler. Bu, mezarlıklar ve bataklıklar gibi yerlerde sözde "delilerin" ortaya çıkışını açıklıyor.
"Will-o'-the-wips" ve fosforun ve bileşiklerinin parlamasıyla ilgili diğer vakalar, bu fenomenlerin özüne aşina olmayan birçok insanda batıl inançlı korkuya neden oldu. Akademisyen S.I.'nin gazlı fosforla çalışma hakkında hatırladığı şey budur. Volfkovich: “Fosfor, Moskova Üniversitesi'nde Mokhovaya Caddesi'ne kurulan bir elektrikli fırında üretildi. Bu deneyler ülkemizde ilk kez o dönemde yapıldığından, zehirli, kendiliğinden tutuşan ve mavimsi renkte parlak bir element olan gaz halindeki fosfor ile çalışırken gerekli önlemleri almadım. Elektrikli fırında saatlerce çalıştığım sırada açığa çıkan gaz halindeki fosforun bir kısmı kıyafetlerimi ve hatta ayakkabılarımı o kadar ıslattı ki, geceleri üniversiteden Moskova'nın karanlık, o zamanlar aydınlatılmamış sokaklarında yürürken kıyafetlerim mavimsi bir parıltı yaydı. ve ayakkabılarımın altından (kaldırıma sürttüğümde) kıvılcımlar çıktı.
Ne zaman arkamda bir kalabalık toplansa, aralarında açıklamalarıma rağmen bende diğer dünyanın "yeni ortaya çıkan" bir temsilcisini gören pek çok insan vardı. Çok geçmeden Mokhovaya Caddesi sakinleri arasında ve Moskova'nın her yerinde, ışık saçan keşişle ilgili fantastik hikayeler ağızdan ağza yayılmaya başladı...”
Fosfin ve difosfin doğada oldukça nadirdir ve daha sıklıkla fosforitler gibi fosfor bileşikleriyle uğraşmak zorunda kalırsınız. Bunlar tarımda özellikle önemli bir rol oynayan organik kökenli ikincil fosfat mineralleridir. Pasifik Okyanusu adalarında, Şili ve Peru'da, kuru iklimlerde genellikle yüz metreyi aşan kalın katmanlar halinde biriken kuş pisliği - guano temelinde oluşmuştur.
Fosforitlerin oluşumu, hayvanların ölümünün yaygın olduğu Buzul Çağı gibi jeolojik felaketlerle de ilişkilendirilebilir. Okyanuslarda deniz faunasının toplu ölümüyle benzer süreçler mümkündür. Çeşitli dağ inşa süreçleriyle, özellikle de su altı yanardağlarının etkisiyle ilişkili olabilecek hidrolojik koşullardaki hızlı değişiklikler, şüphesiz bazı durumlarda deniz hayvanlarının ölümüne yol açmaktadır. Organik kalıntılardan elde edilen fosfor kısmen bitkiler tarafından emilir ancak esas olarak deniz suyunda çözünerek mineral formlara geçer. Deniz suyu oldukça büyük miktarlarda (100-200 mg/m3) fosfat içerir. Deniz suyundaki bazı kimyasal işlemler sırasında fosfatlar çökebilir ve dipte birikebilir. Deniz tabanı farklı jeolojik dönemlerde yükseldiğinde ise fosforit yatakları karaya çıkıyor. Benzer şekilde, Kazakistan'ın Kara-Tau yakınlarında büyük bir yerli fosforit yatağı oluşmuş olabilir. Moskova bölgesinde de fosforitler bulunur.
Doğada fosfor döngüsü
Doğadaki fosfor döngüsünün en önemli aşamalarının iyi bir açıklaması, fosforlu gübrelerin incelenmesi için yerli bilimin yönünün kurucularından biri olan ünlü bilim adamı Ya.V. Samoilov'un sözleri olabilir: “Fosfor fosforit yataklarımız biyokimyasal kökenlidir. Litosferdeki fosforun neredeyse tamamının orijinal olarak bulunduğu bir mineral olan apatitten, bu element bitkilerin vücuduna, bitkilerden de fosforun gerçek yoğunlaştırıcıları olan hayvanların vücuduna geçer. Bir dizi hayvan vücudundan geçen fosfor, sonunda biyokimyasal döngüden çıkar ve mineral döngüsüne geri döner. Belirli fiziksel ve coğrafi koşullar altında denizde hayvan organizmalarının toplu ölümü meydana gelir.
Maç hakkında
İlk ateş, insan tarafından çok ilkel bir şekilde, iki parça ahşabı sürterek üretildi ve odun tozu ve talaş o kadar ısındı ki kendiliğinden tutuştular. Eski insanlar sürtünmeyle ateş yakmanın birkaç yolunu biliyorlardı: Çoğu zaman keskin bir tahta çubuk hızla döndürülerek kuru bir tahtaya dayandırılırdı. Bu yöntem artık tekrarlanabilir, ancak hiç de basit değildir ve çok büyük çaba ve el becerisi gerektirir. İnsanoğlu binlerce yıldır ateşi bu şekilde yakıyor.
Bu muhteşem! Bu basit gerçeği düşünürseniz, ilerleme yolunda insanın attığı her adımın ne kadar zor olduğunu görebilirsiniz.
Tahta çubukların yerini meşhur çakmaktaşı aldı. Bu çok basit bir cihazdır: Bir çakmaktaşı üzerine bir çelik veya bakır pirit parçası vurulur ve yanıcı bir maddeyi ateşleyen bir demet kıvılcım vurulur.
Bize eski bir adam tarafından verilen bu yöntem, ülkenin ciddi bir kibrit sıkıntısı yaşadığı Büyük Vatanseverlik Savaşı sırasında yaygın olarak kullanıldı.
Şaşırtıcı bir şekilde, yalnızca 200 yıl önce Rusya'da ve tüm dünyada, yalnızca Mısır piramitlerini inşa etmekle kalmayıp aynı zamanda James Watt'ın buhar makinesini yaratmayı başaran bir adamın neredeyse tek "kibriti" çelik çakmaktaşı ve fitildi. Robert Fulton'un ilk buharlı gemisi, dokuma tezgahları ve diğer pek çok harika icat, ancak kibritler değil. Daha sonra doğdular! Onlara giden yol, insanın bilinmeyen dünyasına giden her yol gibi zor ve harikaydı.
Eski Yunanlılar ve Romalılar ateş yakmanın başka bir yolunu biliyorlardı; bir mercek veya içbükey ayna tarafından odaklanan güneş ışınlarını kullanmak. Büyük antik Yunan bilim adamı Arşimet bu yöntemi akıllıca kullandı ve efsanenin dediği gibi devasa bir ayna yardımıyla düşman filosunu ateşe verdi. Ancak bu ateş üretme yöntemi, güneşe ihtiyaç duyulduğundan, kullanım olanaklarının çok sınırlı olması nedeniyle pek kullanışlı değildir.
Medeniyetin gelişimi, bilimsel ve teknolojik ilerleme, insan faaliyetinin çeşitli alanlarında yeni fırsatlar yarattı.
1700'den sonra, ateş üretmeye yönelik önemli sayıda araç icat edildi; bunlardan en ilginci, 1823'te Jena'da yaratılan Döbereiner yangın çıkarma aygıtıydı. Aygıtın mucidi, süngerimsi bir maddenin varlığında kendiliğinden tutuşmak için patlayıcı gazın özelliklerini kullandı. platin, yani ince öğütülmüş.
Ancak böyle bir cihaz elbette yaygın kullanıma uygun değildi.
Nihayet “kibrit” kelimesinin ilk kez duyulduğu ana giderek yaklaşıyoruz. Bu kelimeyi kimin kullanıma soktuğunu henüz tespit etmek mümkün olmadı ancak bu yönde çalışmalar devam ediyor, genç okuyucularımızın bize bu konuda yardımcı olacağını umuyoruz.
Burada fosfora ve onu keşfeden Hamburg askerine, daha sonra tüccar ve simyacı Hennig Brand'a küçük bir köprü inşa etmeliyiz. Yeni element fosforun ovalandığında yanıcı olduğu ortaya çıktı. Araştırmacılar eşleşme oluştururken bu özellikten yararlandı.
R. Boyle'un asistanı ve öğrencisi, yetenekli ve girişimci Alman A. Gankwitz, fosfatlardan saf fosfor elde etti ve bir fosfor parçasına sürtüldüğünde tutuşan kükürt kaplı kibritler yapma fikrini ortaya attı. Ancak bu ilk adımın iyileştirilmesi ve kibritlerin yaygın kullanıma uygun hale getirilmesi gerekiyordu.
Bu, ünlü Fransız kimyager C. Berthollet'in Berthollet tuzu adı verilen bir tuz - potasyum klorat KClO3 elde etmesiyle mümkün oldu. Vatandaşı Chancel bu keşiften yararlandı ve 1805'te Fransız yangın çıkarıcı makineler olarak adlandırılan makineyi icat etti. Potasyum klorat, kükürt, reçine, şeker ve arap zamkı ile birlikte tahta bir çubuğa uygulandı ve konsantre sülfürik asit ile temas ettiğinde tutuşma meydana geldi. Reaksiyon bazen çok şiddetli gelişti ve patlayıcı nitelikteydi.
Tübingen'den Alman Wagemann, 1806'da Chancel'in buluşunu kullandı, ancak yanma sürecini yavaşlatmak için sülfürik asite asbest parçaları ekledi. Kısa süre sonra Berlin'e taşındı ve sözde Berlin çakmaklarının üretimini organize etti. Kurduğu fabrika, 400'den fazla kişinin istihdam edildiği ilk büyük ölçekli yangın çıkarıcı cihaz üretimiydi. Benzer bir yangın çıkarıcı karışım, 1828'de İngiltere'de üretilen “Prometheas”ta (John'un kibritleri) kullanıldı.
1832'de Viyana'da kuru maçlar çıktı. L. Trevani tarafından icat edildi, tahta bir kamışın başını Berthollet tuzu, kükürt ve tutkal karışımıyla kapladı. Böyle bir kibriti zımpara kağıdının üzerine sürerseniz kafası tutuşur. Ancak bu durumda bile her şey yolunda gitmedi, bazen kafa bir patlamayla tutuştu ve bu da ciddi yanıklara yol açtı.
Kibritleri daha da iyileştirmenin yolları son derece açıktı: Kibrit kafasının sakin bir şekilde yanması için böyle bir kompozisyon yapmak gerekiyordu. Kısa süre sonra sorun çözüldü. Yeni bileşim Berthollet tuzu, beyaz fosfor ve yapıştırıcıyı içeriyordu. Böyle bir kaplamaya sahip kibritler herhangi bir sert yüzeye, cama, ayakkabı tabanına veya bir tahta parçasına sürtüldüğünde kolayca tutuşur.
İlk fosforlu kibritlerin mucidi, on dokuz yaşındaki Fransız Charles Soria'ydı. 1831'de genç bir deneyci, patlayıcı özelliklerini zayıflatmak için Berthollet tuzu ve kükürt karışımına beyaz fosfor ekledi. Bu fikrin son derece başarılı olduğu ortaya çıktı, çünkü elde edilen bileşimle yağlanan kıymıklar ovalandığında kolayca alev alıyordu. Bu tür kibritlerin tutuşma sıcaklığı nispeten düşüktür - 30 ° C. Genç S. Soria, icadı için patent almaya çalıştı, ancak ne yazık ki bunu yapmanın ilk fosfor kibritlerini oluşturmaktan çok daha zor olduğu ortaya çıktı. Patent için çok büyük bir meblağ ödemek gerekiyordu ve S. Soria'nın bu kadar parası yoktu. Bir yıl sonra Alman kimyager J. Kammerer tarafından fosfor kibritleri yeniden yaratıldı.
Böylece, ilk eşleşmenin uzun rahim olgunlaşması yolculuğu sona erdi ve aynı anda birçok mucidin elinde doğdu. Ancak kader, bu keşifteki defne üstünlüğünü Jacob Friedrich Kammerer'e (1796-1857) devretmekten ve 1832 yılını, 19. yüzyılın en büyük keşfi olan kibritin doğuş yılı olarak gelecek nesiller için korumaktan memnuniyet duydu. İnsan kültürünün gelişim tarihinde önemli bir rol oynadı.
Pek çok kişi kibriti keşfedenlerin ünvanını almaya çalıştı, ancak tarih bizim için tüm yarışmacılar arasında J. Kammerer'in adını korudu. İlk fosfor kibritleri 1836'da Hamburg'dan Rusya'ya getirildi ve yüzde bir gümüş ruble gibi çok yüksek bir fiyata satıldı. Büyük şairimiz A.S.Puşkin'in hayatının son yılında bu tür fosfor kibritlerini uzun kış akşamlarında mum ışığında çalışarak kullandığına dair öneriler var.
St.Petersburg gençliği elbette balolarda ve şık salonlarda fosfor kibritlerini sergilemekten çekinmedi ve hiçbir şekilde Batı Avrupa'dan aşağı olmamaya çalıştı. A.S. Puşkin'in kibritlere tek bir şiirsel satır ayırmaya vaktinin olmaması üzücü - harika ve çok önemli bir buluş, o kadar faydalı ve tanıdık ki kibritlerin ortaya çıkmasının karmaşık kaderini bile düşünmüyoruz. Bize öyle geliyor ki maçlar her zaman yanımızdaydı. Ama aslında ilk yerli kibrit fabrikası yalnızca 1837'de St. Petersburg'da kuruldu.
Rus devletinin sakinlerinin ilk yerli kibritleri alması ve bu buluşun öneminin farkına vararak çok hızlı bir şekilde kibrit üretimine başlamasının üzerinden 150 yıldan biraz fazla zaman geçti.
1842'de yalnızca St. Petersburg eyaletinde günde 10 milyon kibrit üreten 9 kibrit fabrikası vardı. Kibritlerin fiyatı keskin bir şekilde düştü ve 3-5 kopeği geçmedi. 100 adet için bakır. Kibrit yapma yönteminin o kadar basit olduğu ortaya çıktı ki, 19. yüzyılın ortalarında Rusya'da. el sanatları endüstrisi karakterini almaya başladı. Yani, 1843-1844'te. Maçların önemli miktarda evde yapıldığı tespit edildi.
Rusya'nın en ücra köşelerinde girişimci köylüler tarafından vergilerden saklanarak üretildiler. Ancak fosforun son derece yanıcı özelliği büyük yangınlara yol açmıştır. Pek çok köy ve mezra tam anlamıyla yandı.
Bu felaketlerin suçlusunun kolayca tutuşabilen beyaz fosfor olduğu ortaya çıktı. Taşıma sırasında kibritler sürtünme nedeniyle sıklıkla alev alıyordu. Kibrit trenlerinin yolu boyunca muazzam yangınlar yanıyordu ve yanan arabalarla çılgına dönen atlar pek çok belaya neden oluyordu.
Bunu 1848'de I. Nicholas tarafından imzalanan en yüksek imparatorluk kararnamesi izledi; yangın çıkarıcı kibritlerin yalnızca başkentlerde üretilmesine izin verildi ve kibritlerin 1000 adetlik teneke kutularda paketlenmesi gerekiyordu. Kararnamede ayrıca şunlar belirtildi: “Yangın çıkarıcı kibrit kullanımının aşırı yaygınlığına özellikle dikkat çekmek istiyoruz; bu yıl meydana gelen yangınlar sırasında bazı şehirlerde bunların 12.000.000 rubleden fazla tüketildiğini görmeye tenezzül ettik. Filistin malının gümüşü, kundakçılar suçlarını sıklıkla kibritle işliyorlardı.”
Ayrıca beyaz fosfor en zehirli maddelerden biridir.
Bu nedenle kibrit fabrikalarında çalışmaya, fosfor nekrozu adı verilen ve çeneleri etkileyen ciddi bir hastalık eşlik ediyordu; hücre ölümü, ayrıca diş etlerinde şiddetli iltihaplanma ve kanama.
Üretim genişledikçe işçiler arasında ciddi zehirlenme vakaları arttı. Kazalar o kadar feci biçimler aldı ki, 1862'de Rusya'da beyaz fosfor satışını sınırlama emri çıkarıldı.
Fosfor yalnızca yerel polisin özel izniyle satılmaya başlandı.
Kibrit fabrikaları büyük vergiler ödemek zorunda kaldı ve işletme sayısı azalmaya başladı. Ancak kibrit ihtiyacı azalmadı, tam tersine arttı. Çeşitli el işi kibritleri ortaya çıktı ve yasa dışı olarak dağıtıldı. Bütün bunlar, 1869'da "hem İmparatorluk hem de Polonya Krallığı'nda her yerde, özel kısıtlamalar olmaksızın fosfor kibritlerinin satış için üretilmesine" izin veren yeni bir kararnamenin çıkarılmasına yol açtı.
19. yüzyılın ikinci yarısında. Beyaz fosforun değiştirilmesi sorunu çok şiddetli hale geldi. Birçok ülkenin hükümetleri, beyaz fosfor içeren kibrit imalatının gelirden daha fazla kayıp getirdiği sonucuna varmıştır. Çoğu ülkede bu tür kibritlerin üretimi kanunen yasaklanmıştır.
Ancak bir çözüm bulundu ve 1848'de keşfedilen beyaz fosforun kırmızı ile değiştirilmesi nispeten hızlı bir şekilde mümkün hale geldi. Beyazın aksine, bu tür fosfor tamamen zararsızdır. Kibrit kütlesine kırmızı fosfor eklendi. Fakat beklentiler karşılanmadı. Maçlar çok kötü aydınlatıldı. Satış bulamadılar. Üretime başlayan üreticiler iflas etti.
19. yüzyılın ortalarına gelindiğinde pek çok olağanüstü buluş yapıldı, ancak sıradan bir kibritin imalatı tatmin edici bir çözüm bulamadı.
Sorun 1855'te İsveç'te çözüldü. Aynı yıl Paris'teki Uluslararası Sergide emniyetli kibritler sunuldu ve altın madalya aldı. O andan itibaren İsveç maçları dünya çapında zafer yürüyüşlerine başladı. Başlıca özelliği herhangi bir sert yüzeye sürtüldüğünde tutuşmamalarıydı. İsveç kibriti ancak kutunun özel bir kütle ile kaplanmış yan yüzeyine sürtüldüğünde yakıldı.
Böylece İsveç maçlarındaki "güvenli ateş", sürtünme kuvveti ile kimyasal reaksiyonun muhteşem birleşiminden doğmuştur.
Muhtemelen hepsi bu! Şimdi size modern bir maçın nasıl çalıştığını anlatalım. Bir kibrit başının kütlesi% 60 bertolit tuzunun yanı sıra yanıcı maddelerden - kükürt veya antimon sülfür gibi bazı metal sülfürlerden oluşur. Kafanın patlama olmadan yavaş ve eşit bir şekilde tutuşmasını sağlamak için kütleye cam tozu, demir (III) oksit vb. gibi dolgu maddeleri eklenir. Bağlayıcı malzeme tutkaldır. Berthollet tuzu, potasyum dikromat gibi büyük miktarlarda oksijen içeren maddelerle değiştirilebilir.
Cilt kaplaması nelerden oluşur? Burada ana bileşen
kırmızı fosfor. Buna manganez (IV) oksit, kırılmış cam ve tutkal eklenir.
Şimdi bir kibrit yakıldığında hangi süreçlerin gerçekleştiğini görelim.
Temas noktasında kafa cilde sürtündüğünde kırmızı fosfor, bertolit tuzundaki oksijen nedeniyle tutuşur. Mecazi anlamda konuşursak, ateş başlangıçta deride doğar. Kibrit başlığını yakıyor. Yine Berthollet tuzunun oksijeni nedeniyle kükürt veya antimon (III) sülfür alevlenir. Daha sonra ağaç alev alıyor.
Günümüzde baş ve yayma kompozisyonları için birçok tarif bilinmektedir. Tek sabit bileşenler Berthollet tuzu ve kırmızı fosfordur.
Ancak bir kibritin gerekli unsuru ahşap kısmı veya kibrit çöpüdür. Üretim yöntemlerinin de uzun bir geçmişi vardır. İlkel daldırma kibritleri için kıymık bir bıçakla manuel olarak kesildi. Artık kibrit fabrikaları ustaca makineler çalıştırıyor. Kibrit çöpü yapımına en uygun ağaç kavaktır. Aspen sırtı ilk önce zımparalanır ve iyice temizlenir. Kütükler özel makineler kullanılarak ince ahşap parçalar halinde kesilir. Daha sonra uzun ince çubuklara bölünür. Bu çubuklar zaten başka bir makinede kibrit çöpüne dönüştürülmüş durumda. Daha sonra pipet, ucuna kibrit kütlesinin uygulandığı makinelere gider. Ayrıca kibrit samanı örneğin rutubeti önlemek için genellikle özel bir işleme tabi tutulur.
Mishin'deki modern kibrit fabrikaları günde yüz milyonlarca kibrit üretiyor.
Sonuç olarak kibrit üretimine bir ekonomistin gözüyle bakalım. Her insanın günde ortalama en az bir kibrit harcadığını varsayarsak, insanlığın yıllık kibrit ihtiyacını karşılamak için yaklaşık 20 milyon kavak ağacına ihtiyaç vardır; bu da neredeyse yarım milyon hektar birinci sınıf kavak ormanına denk gelir.
Pahalı, değil mi? Ancak çok az ormanın kaldığı veya neredeyse hiç ormanın kalmadığı ülkeler için bu kesinlikle mümkün değil. Tahta pipet yerine karton pipet kullanmayı denedik. Ancak bu tür yumuşak maçlar başarılı olmadı. Kullanımı çok sakıncalıdır.
Bu nedenle her türlü çakmak yaygınlaştı - benzin, gaz, gaz sobaları için elektrikli çakmaklar vb. Ve sonuçta bunların üretimi kibrit yapmaktan daha ucuz olacak.
Bu, maçın bir gün sadece bir müze sergisine dönüşeceği anlamına mı geliyor? Bu soruyu cevaplamak zor. Gelecekte kibrit üretiminin azalabileceği varsayılabilir.
Şu anda ülkemiz kibrit üretiminde dünyada birinci sırada yer alıyor. Modern kibrit fabrikaları saatte 1.500.000 kibrit üretmeyi mümkün kılan yüksek performanslı makinelerle donatılmıştır.
Üretimin genişlemesiyle birlikte teknoloji gelişiyor, yeni kibrit türleri ustalaşıyor, renkli etiketleri ülkemiz hayatındaki en önemli olayları yansıtan setler halinde avcılık, fırtına, gaz ve hediyelik eşya kibritleri üretiliyor.
Av maçları, olağan maçlara ek olarak basit maçlardan farklıdır.
kafalar ve payetler, kafanın altında ek kaplamaya sahiptirler. İlave yangın çıkarıcı kütle, kibritin büyük, sıcak bir alevle uzun süre yanmasını sağlar. Yaklaşık 10 saniye boyunca yanar, oysa basit bir eşleşme yalnızca 2-3 saniye sürer. Bu tür kibritler her türlü hava koşulunda ateş yakmayı mümkün kılar.
Fırtına maçları daha az ilginç değil. Kafaları yoktur ancak “vücut” kaplamaları av kibritlerinden çok daha kalındır. Yangın çıkarıcı kütleleri çok fazla berthollet tuzu içerir, bu nedenle tutuşma yeteneği, yani. Bu tür maçların hassasiyeti oldukça yüksektir. Her türlü meteorolojik koşulda, fırtınalı havalarda dahi 12 noktada en az 10 saniye yanarlar. Bu tür maçlara özellikle balıkçılar ve denizciler ihtiyaç duyuyor.
Gaz maçları sopanın daha uzun olması nedeniyle normal maçlardan farklıdır. Artık kibritler 70 mm pipetle üretiliyor. Bu kibrit aynı anda birden fazla ocağı yakabilir. Yangın çıkarıcı kütleye bir miktar tuz eklemek renkli ateş elde etmeyi mümkün kılar: kırmızı, pembe, mavi, yeşil, mor.
Kibritler, elli, yüz, iki yüz ve hatta beş yüz kibrit içeren çeşitli boyutlardaki kutularda paketlenir. Şu anda kibrit üretimi tamamen otomatik olup, bu da ürünlerinin oldukça düşük fiyatlarla satılmasına olanak sağlamaktadır. Daha önce “neredeyse bedava” anlamına gelen “kibritten ucuz” ifadesi vardı.
Elbette kibrit çöpü yapmak için odun harcamak giderek daha fazla israfa dönüşüyor. Sonuçta, bu, yüzlerce hektarlık kaliteli orman gerektirir; bunların kurtarılması artık dünyadaki hemen hemen tüm ülkelerin, hatta hala oldukça geniş orman zenginliğine sahip olanların bile ilgisini çekmektedir. Modern üretim ve inşaat hacimleri o kadar hızlı artıyor ki, tüketilen odun miktarı her on yılda önemli ölçüde artıyor. Şimdi asıl görev, ahşabı kurtarmak ve mümkün olan yerlerde onu diğer hammaddelerden elde edilen ürünlerle değiştirmek.
Gündelik yaşamda yaygın olarak kullanılan çeşitli eşyalar giderek artan bir şekilde plastikten yapılmaktadır. Son on yılda dünya pazarında polivinil klorür, polivinil asetat, polistiren ve diğer malzemelerin fiyatları gözle görülür şekilde azaldı.
Plastiklerden kibrit ve kibrit kutusu imalatı
Kitlesel tüketici için plastikten kibrit ve kibrit kutusu üretme konusu şu anda oldukça geniş bir şekilde tartışılıyor. Eğer bu yapılabilirse kibrit endüstrisinin gelişiminde gerçek bir devrim yaşanacaktır. Ekolojik olarak zarar görmüş topraklarımızda, rezervlerinin yenilenmesinden çok daha hızlı tükenen yüzlerce hektar ormanı korumak mümkün olacaktır.Ancak gerçekte her şeyin o kadar basit olmadığı ortaya çıkıyor. Pek çok plastik malzemenin geri dönüştürülmesi zordur ve okyanusları ve toprağı giderek daha fazla kirletmektedir. Büyük sanayi şehirleri plastik malzemelerden gelen atıkları işlemek için mücadele ediyor; bir zamanlar temiz olan gezegenimiz sentetik atıkların saldırısı altında boğuluyor. Doğal olarak çeşitli polimer malzemelerden yapılan kibrit kutuları da, karton ve ahşaptan yapılan benzer ürünlerde olduğu gibi, kibrit kullanıldıktan sonra dikkatsizce atılacaktır. O zaman hiç şüphesiz Moskova, Moskova bölgesi ve uzun süredir acı çeken gezegenimizin diğer birçok şehri, atık kibrit ürünlerinden yapılmış yeni bir kıyafet giyecek. Bu artık büyük Andersen'in harika masalındaki kralın efsanevi elbisesi değil, insan tarafından Toprak Ana için polimer malzemelerden yapılmış bir sorgulayıcı toga olacak.
Peki çıkış yolu nerede? Plastik ürünlerin yoğun dağıtımında gizlenen felaketten nasıl kaçınılır? Elbette bir çıkış yolu var. Güneş ışınımının ve asitlerin etkisi altında toprakta çözünen yapay malzemeler vardır ve giderek daha fazla kullanılmaktadır. Kibrit kutusu ve kibrit yapımında kullanılan bu sentetik malzemeler şüphesiz yakın gelecekte kullanılacaktır. Şu anda bu tür ürünler benzer ahşap ürünlerden çok daha pahalı olmasına rağmen.
Sentetik malzemelerden çok güzel kibrit kutuları yapmak önemli bir yatırım gerektirir. Dış kibrit kutularının üzerine plastikten desen çıkartılır ve özel makineler kullanılarak fosfor kütlesi uygulanır.
Elbette son çeyrek yüzyılda üretim teknolojisindeki gelişmeler nedeniyle fiyatlar bir miktar düştü, ancak yine de sentetik kibritler maliyet açısından ahşaptan yapılan kibritlerle rekabet edemiyor. Sentetik kibritler bazı Batı Avrupa ülkelerinde küçük miktarlarda üretilmektedir. Daha ucuz hammaddeler ve ekipmanın daha da geliştirilmesi gerekiyor. Bu çözülemez mi?
Sadece 100 yıl kadar önce alüminyumun altından daha pahalı olduğunu ve ancak üretimi için yeni bir elektrokimyasal yöntemin yaratılması sayesinde erişilebilir ve ucuz hale geldiğini hatırlayalım.
Modern endüstri tarafından sentetik kibritlerin seri üretimi sorununu çözerken, kibrit çöpü için kibrit çöplerinin yerini alabilecek, sıcaklığı ve yanma oranını düzenlemeyi mümkün kılan sentetik bir malzeme elde etmek, teknik açıdan oldukça mümkündür.
Şu anda Almanya'da Reifenhäuser şirketi kibrit kutusu ve kibrit üretimi için polistiren kullanıyor ve Fransa'da balmumu kibritleri üretmeye başladılar, yani sıradan bir kibrit yaratmada son söz henüz söylenmekten çok uzak. Bu alanda çok geniş bir faaliyet alanı kaygıları ve başarılarıyla genç nesli bekliyor. Bizim de ahşabı kullanmayı reddedeceğimize inanmak isterim.
Kimya endüstrisi kimya haberleri
Kimya alanındaki haberleri daha ayrıntılı olarak öğrenin, ilginçFosfor, Alman simyacı Hennig Brand tarafından keşfedildi. H. Brand, Hamburglu bir tüccardı, sonra iflas etti, borca girdi ve işlerini iyileştirmek için simyada şansını denemeye karar verdi. Uzun süre başarılı olamadan çalıştıktan sonra "filozof taşını" aramaya karar verdi. Brand öncelikle bu gizemli maddeyi canlı bir organizmanın ürünlerinde aramaya karar verdi. Çoğunlukla mistik nitelikteki birçok nedenden ötürü, bu amaç için idrarı seçti. Brand onu neredeyse kuruyana kadar buharlaştırdıktan sonra güçlü ısıya maruz bıraktı ve beyaz duman oluşumuyla yanan beyaz bir madde elde edildiğini gözlemledi.
Simyacı H. Brand, “filozof taşını” bulmaya çalışırken,
inanılmaz bir madde elde ettim. Fosfor olduğu ortaya çıktı
Brand bu maddeyi toplamaya karar verdi ve kurutulmuş idrarı havaya erişimi olmadan ısıtmaya başladı. 1669'da çalışması beklenmedik bir keşifle taçlandırıldı: İmbikte, kötü bir tada sahip, hafif bir sarımsak kokusu olan, balmumu gibi görünen, hafifçe ısıtıldığında eriyen ve karanlıkta parıldayan buharlar yayan tuhaf bir madde oluştu. Brand elini maddenin üzerinde gezdirdi - parmakları karanlıkta parlamaya başladı, onu kaynar suya attı - buharlar olağanüstü derecede parlayan ışınlara dönüştü. Ortaya çıkan maddeyle temas eden her şey bağımsız olarak parlama yeteneği kazandı. "Felsefe Taşı"na olan inançla büyüyen mistik düşünceli Brand'ın şaşkınlığının ne kadar büyük olduğu tahmin edilebilir. Fosfor böyle keşfedildi. Marka ona adını verdi "kaltes Feuer"(“soğuk ateş”), bazen sevgiyle ona “ateşim” diyor. Ve yeni parlak maddenin yardımıyla Brand, adi metalin altına veya gümüşe tek bir dönüşümünü gerçekleştiremese de, yine de "soğuk ateş" ona çok önemli faydalar sağladı.
Brand, fosforun keşfinin bilim dünyasında ve kamuoyunda yarattığı büyük ilgiyi çok akıllıca kullandı. Oldukça önemli miktarlarda fosfor üretmeye başladı. Bunu elde etme yöntemi son derece gizlilikle örtülmüştü ve diğer simyacılardan hiçbiri onun laboratuvarına giremedi. Brand, yeni maddeyi para karşılığında gösterdi ve onu küçük porsiyonlar halinde altın ve hatta daha yüksek fiyatlara sattı. 1730'da, yani. Keşfedilmesinden 61 yıl sonra, bir ons (31 gram) fosforun fiyatı Londra'da 10,5, Amsterdam'da ise 16 chervonet'tir. Bu nedenle pek çok kişinin Brand'in sırrını ortaya çıkarmak için çeşitli deneyler yapmak için acele etmesi şaşırtıcı değil.
Wittenberg Üniversitesi'nde profesör olan Alman kimyager Johann Kunkel (1630–1703), özellikle fosforla ilgilenmeye başladı. Yolculuk sırasında arkadaşı Dresdenli kimyager Kraft ile tanıştı ve onu, bundan faydalanmak için sırrı Brand'den almaya ikna etti. Kraft, Brand'i ziyaret etti ve fosfor hazırlamanın sırrını 200 taler karşılığında satın almayı başardı. Ancak Kunkel bu anlaşmadan hiçbir şey kazanmadı: Kraft aldığı sırrı onunla paylaşmadı, ancak Brand gibi para karşılığında fosfor göstererek seçmenlerin mahkemelerinde dolaşmaya ve bu işten büyük meblağlar kazanmaya başladı.
1676 baharında Kraft, Brandenburglu Seçmen Frederick William'ın sarayında fosforla ilgili bir deney oturumu düzenledi. 24 Nisan akşam saat 21.00'de odadaki tüm mumlar söndürüldü ve Kraft, "sonsuz alev" ile ilgili mevcut deneyleri gösterdi, ancak bu büyülü maddenin hazırlanma yöntemini açıklamadı.
Ertesi yılın baharında Kraft, Hannover'deki Dük Johann Friedrich'in sarayına geldi; burada o zamanlar Alman filozof ve matematikçi G. W. Leibniz (1646-1716) kütüphaneci olarak görev yapıyordu. Kraft burada da fosforla ilgili bir deney düzenledi; özellikle ateşböcekleri gibi parlayan iki şişeyi gösterdi. Kunkel gibi Leibniz de yeni maddeyle son derece ilgiliydi. İlk seansta Kraft'a bu maddenin büyük bir parçasının tüm odayı aydınlatıp aydınlatamayacağını sordu. Kraft bunun oldukça mümkün olduğu konusunda hemfikirdi ancak maddenin hazırlanma süreci çok karmaşık olduğundan pratik olmazdı.
Leibniz'in Kraft'ı sırrı Dük'e satmaya ikna etme girişimleri başarısız oldu. Daha sonra Leibniz, Brand'i bizzat görmek için Hamburg'a gitti. Burada Dük Johann Friedrich ve Brand arasında, birincisinin sırrı ifşa ettiği için Brand 60 taler ödemek zorunda olduğu bir sözleşme imzalamayı başardı. Bu andan itibaren Leibniz, Brand ile düzenli yazışmalara başladı.
Aynı sıralarda II. Becher (1635-1682), Brand'i Mecklenburg Dükü'ne çekmek amacıyla Hamburg'a geldi. Ancak Branda, Leibniz tarafından tekrar yakalandı ve Hannover'e, Dük Johann Friedrich'in yanına götürüldü. Leibniz, Brand'in "filozof taşını" keşfetmeye çok yakın olduğundan tamamen emindi ve bu nedenle Dük'e, bu görevi tamamlayana kadar onu bırakmamasını tavsiye etti. Ancak Brand, beş hafta boyunca Hannover'de kaldı, şehir dışında taze fosfor malzemeleri hazırladı, anlaşmaya göre üretimin sırrını gösterdi ve ayrıldı.
Aynı zamanda Brand, ışığın doğasını inceleyen fizikçi Christiaan Huygens için önemli miktarda fosfor hazırladı ve Paris'e bir miktar fosfor gönderdi.
Ancak Brand, Leibniz ve Dük Johann Friedrich'in fosfor üretiminin sırrını açığa çıkarması karşılığında kendisine verdiği fiyattan pek memnun değildi. Leibniz'e kızgın bir mektup göndererek, aldığı meblağın Hamburg'daki ailesini geçindirmeye ve seyahat masraflarını karşılamaya bile yetmediğinden şikayet etti. Leibniz ve Brand'in eşi Margarita'ya da benzer mektuplar gönderildi.
Brand ayrıca mektuplarda kırgınlığını dile getirdiği Kraft'tan da memnun değildi ve sırrı İngiltere'ye 1000 thaler karşılığında sattığı için onu suçladı. Kraft bu mektubu Leibniz'e iletti; o da Dük Johann Friedrich'e Brand'i sinirlendirmemesini, ancak sırrı açığa çıkardığı için ona daha cömert bir ödeme yapmasını tavsiye etti; keşfin yazarının bir intikam eylemi olarak fosfor yapmanın tarifini ona söyleyeceğinden korkuyordu. başkası. Leibniz, bizzat Brand'e güven verici bir mektup gönderdi.
Görünüşe göre Brand bir ödül aldı çünkü. 1679'da tekrar Hannover'e geldi ve orada iki ay çalıştı, haftalık 10 taler maaşının yanı sıra yemek ve seyahat masrafları için ek ödeme aldı. Hannover Kütüphanesi'nde saklanan mektuplara bakılırsa Leibniz'in Brand ile yazışmaları 1684'e kadar devam etti.
Şimdi Kunkel'e dönelim. Leibniz'e inanıyorsanız Kunkel, Kraft aracılığıyla fosfor yapımı için bir tarif öğrendi ve işe koyuldu. Ancak ilk deneyleri başarısızlıkla sonuçlandı. Brand'e mektup üstüne mektup göndererek, kendisine başka birine çok anlaşılmaz gelen bir tarif gönderildiğinden şikayet etti. Kunkel'in o dönemde yaşadığı Wittenberg'den 1676 yılında yazdığı bir mektupta Brand'e sürecin ayrıntılarını sordu.
Sonunda Kunkel, Brand'in yöntemini biraz değiştirerek deneylerinde başarıya ulaştı. Damıtmadan önce kuru idrara biraz kum ekleyerek fosfor elde etti ve... bağımsız keşif iddiasında bulundu. Aynı yıl, Temmuz ayında Kunkel, Wittenberg Üniversitesi'nde profesör olan arkadaşı Caspar Kirchmeyer'e, bu konuda “Uzun süredir aranan, bazen parıldayan kalıcı bir gece lambası” başlıklı bir çalışma yayınlayan başarılarından bahsetti. , şimdi bulundu.” Bu makalede Kirchmeyer, fosforun uzun zamandır bilinen parlak bir taş olduğundan bahsediyor ancak o dönemde henüz benimsenmediği açıkça görülen "fosfor" terimini kullanmıyor.
İÇİNDEİngiltere'de Brand, Kunkel ve Kirchmeyer'den bağımsız olarak fosfor 1680'de R. Boyle (1627–1691) tarafından elde edildi. Boyle fosforu aynı Kraft'tan biliyordu. Mayıs 1677 gibi erken bir tarihte fosfor Londra Kraliyet Cemiyeti'nde tanıtıldı. Aynı yılın yazında Kraft, fosforla İngiltere'ye geldi. Boyle, kendi hikayesine göre Craft'ı ziyaret etti ve elindeki fosforu katı ve sıvı halde gördü. Sıcak karşılama için minnettarlıkla Boyle'a veda eden Kraft, ona fosforunun ana maddesinin insan vücudunda doğal olan bir şey olduğunu ima etti. Görünüşe göre bu ipucu Boyle'un çalışmasını başlatmak için yeterliydi. Kraft ayrıldıktan sonra kanı, kemikleri, saçları ve idrarı test etmeye başladı ve 1680'de ışıklı elementi elde etme çabaları başarı ile taçlandırıldı.
Boyle, keşfinden Alman Gaukwitz adlı asistanıyla birlikte yararlanmaya başladı. Boyle'un 1691'deki ölümünden sonra Gaukwitz fosfor üretimini geliştirdi ve ticari ölçekte geliştirdi. Fosforu onsu üç sterlinden satarak Avrupa'daki bilimsel kurumlara ve bireysel bilim adamlarına sağlayan Gaukwitz büyük bir servet elde etti. Ticari bağlantılar kurmak için Hollanda, Fransa, İtalya ve Almanya'yı dolaştı. Gaukwitz, Londra'da yaşamı boyunca ünlü olan bir ilaç şirketi kurdu. Bazen çok tehlikeli olan fosforla yaptığı tüm deneylere rağmen Gaukwitz'in 80 yaşına kadar yaşaması, üç oğlundan ve fosforun erken tarihiyle ilgili çalışmalara katılan tüm insanlardan daha uzun yaşaması ilginçtir.
Fosforun Kunkel ve Boyle tarafından keşfedilmesinden bu yana, mucitler arasındaki rekabetin bir sonucu olarak fiyatı hızla düşmeye başladı. Sonunda mucitlerin mirasçıları, üretiminin sırrını 10 taler karşılığında herkese tanıtmaya ve her zaman fiyatı düşürmeye başladılar. 1743 yılında A.S. Marggraff idrardan fosfor elde etmek için daha iyi bir yöntem buldu ve bunu hemen yayınladı. balıkçılık karlı olmaktan çıktı.
İÇİNDEŞu anda fosfor hiçbir yerde Brand-Kunkel-Boyle yöntemi kullanılarak üretilmiyor çünkü tamamen kârsız. Tarihsel ilgi uğruna, yine de yöntemlerinin bir tanımını vereceğiz.
Çürüyen idrar şurup kıvamına gelene kadar buharlaştırılır. Elde edilen kalın kütleyi üç kat beyaz kumla karıştırın, alıcıyla donatılmış bir imbik içine yerleştirin ve uçucu maddeler giderilinceye kadar eşit sıcaklıkta 8 saat ısıtın, ardından ısıtma artırılır. Alıcı, daha sonra mavimsi katı ve parlak fosfora dönüşen beyaz buharlarla doldurulur.
Fosfor, karanlıkta parlama özelliğinden dolayı adını almıştır (Yunanca'dan - parlak). Bazı Rus kimyagerler arasında elemente tamamen Rusça bir isim verme arzusu vardı: "mücevher", "daha hafif", ancak bu isimler pek tutulmadı.
Lavoisier, fosforun yanması üzerine yaptığı ayrıntılı bir çalışma sonucunda onu kimyasal bir element olarak tanıyan ilk kişi oldu.
İdrarda fosfor bulunması kimyagerlere onu hayvanın vücudunun diğer kısımlarında aramaları için bir neden verdi. 1715 yılında beyinde fosfor bulundu. İçindeki önemli fosfor varlığı, "fosfor olmadan düşünce olmaz" ifadesinin temelini oluşturdu. 1769'da Yu.G. Gan kemiklerde fosfor buldu ve iki yıl sonra K.V. Scheele kemiklerin esas olarak kalsiyum fosfattan oluştuğunu kanıtladı ve kemiklerin yakılmasından sonra kalan külden fosfor elde etmek için bir yöntem önerdi. Nihayet 1788 yılında M. G. Klaproth ve J. L. Proust, kalsiyum fosfatın doğada son derece yaygın bir mineral olduğunu gösterdiler.
Fosforun allotropik bir modifikasyonu - kırmızı fosfor - 1847'de A. Schrötter tarafından keşfedildi. Schrötter, "Fosforun Yeni Allotropik Durumu" adlı çalışmasında güneş ışığının beyaz fosforu kırmızıya çevirdiğini, nem ve atmosfer havası gibi faktörlerin hiçbir etkisinin olmadığını yazıyor. Schrötter kırmızı fosforu karbon disülfit ile işleyerek ayırdı. Ayrıca beyaz fosforu inert bir gaz içerisinde yaklaşık 250 °C sıcaklığa kadar ısıtarak kırmızı fosfor hazırladı. Aynı zamanda sıcaklıktaki daha fazla artışın yine beyaz bir modifikasyonun oluşmasına yol açtığı tespit edildi.
Kırmızı fosforun kibrit endüstrisinde kullanımını ilk öngören kişinin Schrötter olması çok ilginçtir. 1855'teki Paris Dünya Sergisinde, halihazırda bir fabrikada üretilen kırmızı fosfor sergilendi.
Rus bilim adamı A.A. Musin-Pushkin, 1797'de yeni bir fosfor - menekşe fosfor modifikasyonu aldı. Bu keşif yanlışlıkla Musin-Pushkin yöntemini neredeyse tamamen tekrarlayan ve yalnızca 1853'te menekşe fosforu elde eden I.V. Hittorf'a atfedilir.
1934 yılında Profesör P. W. Bridgeman, beyaz fosforu 1100 atm'ye kadar basınca maruz bıraktı. , onu siyaha çevirdi ve böylece elementin yeni bir allotropik modifikasyonunu elde etti. Rengin yanı sıra fosforun fiziksel ve kimyasal özellikleri de değişti: örneğin beyaz fosfor havada kendiliğinden tutuşur, ancak kırmızı gibi siyah fosfor bu özelliğe sahip değildir.
Fosforun elementel formunda 12. yüzyılın başlarında elde edilmiş olması mümkündür. Arap simyacı Alchid Behil, idrarı kil ve kireçle damıtırken, bu, Paris Kütüphanesinde saklanan eski bir simya el yazması ile kanıtlanmaktadır. Ancak fosforun keşfi genellikle iflas eden Hamburglu tüccar Hennig Brand'e atfedilir. Girişimci, mali durumunu kolayca iyileştirebileceği felsefe taşını ve gençlik iksirini elde etmek için simya uyguladı.
Ancak genel olarak eski çağlardan beri karanlıkta parlayabilen maddelere eski Yunanlıların hafif eliyle fosfor deniyordu, çünkü onlar için bu kelime "ışık taşıyıcı" anlamına geliyordu. Bu arada, gezegene Venüs Fosfor veya Lucifer adını verdiler, ancak yalnızca sabahları, akşamları farklı bir isme sahipti.
Fosfor elde etmenin sırrının yayınlandığı tarihte 17. yüzyıl önemli bir dönüm noktası oldu. Örneğin simyayla uğraşan kunduracı V. Kagaorolo, "barit" adı verilen bir mineralin altına (veya aynı sorunu çözmeye yardımcı olacak ve aynı zamanda sorunları çözmeye yardımcı olacak bir felsefe taşına) dönüştürülebileceğine karar verdi. sağlık ve sonsuz gençlik). Bariti kömür ve yağla kalsine ederek, bir süre karanlıkta parlayan ve "Bolognese fosforu" olarak adlandırılan maddeyi elde etti.
Saksonya'da düşük rütbeli bir adli yetkili olan Baldwin (volost ustabaşımız gibi) bir nedenden dolayı tebeşir ve nitrik asitle deneyler yapmaya başladı (ancak nedeni açık: o bir simyacıydı). Bileşenlerin etkileşimi sonucu oluşan ürünü kalsine ettikten sonra imbikte bir parıltı keşfetti - bu, "Baldwin'in fosforu" olarak adlandırılan susuz kalsiyum nitrattı.
Ancak bu tarihin en parlak sayfasının kaydı, daha ayrıntılı olarak konuşmaya değer olan Honnig Brand tarafından başlatıldı, çünkü büyük Lavoisier bile 1678'de onunla tanıştıktan sonra onun hakkında kısa bilgiler bırakmıştı. daha sonra kendisini tıp eğitiminin yükü altında olmayan bir doktor ilan etti. Zengin bir kadınla evlenmesi onun zengin yaşamaya başlamasına ve ticaretle uğraşmasına olanak sağladı. Simya, altın elde etmenin sırrıyla H. Brand'ı cezbetti.
Ah, bu fikir konusunda ne kadar tutkuluydu, onu hayata geçirmek için ne kadar çaba harcadı! "Doğanın kralı" insanın atık ürünlerinin sözde birincil enerjiyi içerebileceğine inanan yorulmak bilmez deneyci, endüstriyel ölçekte insan idrarını damıtmaya başladı: asker kışlasında toplam bir ton kadar! Ve onu şurup kıvamına gelene kadar buharlaştırdı (tabii ki tek seferde değil!) ve damıtmadan sonra ortaya çıkan "idrar yağını" tekrar damıttı ve uzun süre kalsine etti. Sonuç olarak imbikte dibe çöken ve parıldayan beyaz bir toz belirdi, bu yüzden Brand buna "soğuk ateş" (kaltes Feuer) adını verdi. Brand'in çağdaşları, karanlıkta parlama yeteneği nedeniyle bu maddeye fosfor adını verdiler (eski Yunanca: jwsjoroV).
Brand, araştırmasının sonuçlarını 1682'de yayınladı ve şu anda haklı olarak 15 numaralı elementin kaşifi olarak kabul ediliyor. Keşfi belgelenen ilk element fosfordu ve onu keşfeden kişi biliniyor.
Yeni maddeye olan ilgi çok büyüktü ve Brand bundan yararlandı; fosforu yalnızca para karşılığında gösterdi ya da küçük miktarlarını altınla takas etti. Çok sayıda çabaya rağmen, Hamburglu tüccar, "soğuk ateş" kullanarak kurşundan altın elde etme hayalini gerçekleştiremedi ve bu nedenle kısa süre sonra yeni bir madde elde etme tarifini Dresden'den belirli bir Kraft'a iki yüz taler karşılığında sattı. Yeni sahibi fosfordan çok daha büyük bir servet elde etmeyi başardı - "soğuk ateş" ile Avrupa'yı dolaştı ve bunu bilim adamlarına, yüksek rütbeli kişilere ve hatta kraliyet ailesine, örneğin Robert Boyle, Gottfried Leibniz, Charles II'ye gösterdi. Fosfor hazırlama yöntemi son derece gizli tutulmasına rağmen, 1682'de Robert Boyle bunu elde etmeyi başardı, ancak yöntemini yalnızca Londra Kraliyet Cemiyeti'nin kapalı bir toplantısında bildirdi. Boyle'un yöntemi 1692'deki ölümünden sonra kamuoyuna açıklandı.
1676 baharında Kraft, Brandenburglu Seçmen Frederick William'ın sarayında fosforla ilgili bir deney oturumu düzenledi. 24 Nisan akşam saat 21.00'de odadaki tüm mumlar söndürüldü ve Kraft, "sonsuz alev" ile ilgili mevcut deneyleri gösterdi, ancak bu büyülü maddenin hazırlanma yöntemini açıklamadı.
Ertesi yılın baharında Kraft, Hannover'deki Dük Johann Friedrich'in sarayına geldi3; o sırada Alman filozof ve matematikçi G. W. Leibniz (1646-1716) burada kütüphaneci olarak hizmet ediyordu. Kraft burada da fosforla ilgili bir deney düzenledi; özellikle ateşböcekleri gibi parlayan iki şişeyi gösterdi. Kunkel gibi Leibniz de yeni maddeyle son derece ilgiliydi. İlk seansta Kraft'a bu maddenin büyük bir parçasının tüm odayı aydınlatıp aydınlatamayacağını sordu. Kraft bunun oldukça mümkün olduğu konusunda hemfikirdi ancak maddenin hazırlanma süreci çok karmaşık olduğundan pratik olmazdı.
Leibniz'in Kraft'ı sırrı Dük'e satmaya ikna etme girişimleri başarısız oldu. Daha sonra Leibniz, Brand'i bizzat görmek için Hamburg'a gitti. Burada Dük Johann Friedrich ve Brand arasında, birincisinin sırrı ifşa ettiği için Brand 60 taler ödemek zorunda olduğu bir sözleşme imzalamayı başardı. Bu andan itibaren Leibniz, Brand ile düzenli yazışmalara başladı.
Aynı sıralarda II. Becher (1635-1682), Brand'i Mecklenburg Dükü'ne çekmek amacıyla Hamburg'a geldi. Ancak Branda, Leibniz tarafından tekrar yakalandı ve Hannover'e, Dük Johann Friedrich'in yanına götürüldü. Leibniz, Brand'in "filozof taşını" keşfetmeye çok yakın olduğundan tamamen emindi ve bu nedenle Dük'e, bu görevi tamamlayana kadar onu bırakmamasını tavsiye etti. Ancak Brand, beş hafta boyunca Hannover'de kaldı, şehir dışında taze fosfor malzemeleri hazırladı, anlaşmaya göre üretimin sırrını gösterdi ve ayrıldı.
Aynı zamanda Brand, ışığın doğasını inceleyen fizikçi Christiaan Huygens için önemli miktarda fosfor hazırladı ve Paris'e bir miktar fosfor gönderdi.
Ancak Brand, Leibniz ve Dük Johann Friedrich'in fosfor üretiminin sırrını açığa çıkarması karşılığında kendisine verdiği fiyattan pek memnun değildi. Leibniz'e kızgın bir mektup göndererek, aldığı meblağın Hamburg'daki ailesini geçindirmeye ve seyahat masraflarını karşılamaya bile yetmediğinden şikayet etti. Leibniz ve Brand'in eşi Margarita'ya da benzer mektuplar gönderildi.
Brand ayrıca mektuplarda kırgınlığını dile getirdiği Kraft'tan da memnun değildi ve sırrı İngiltere'ye 1000 thaler karşılığında sattığı için onu suçladı. Kraft bu mektubu Leibniz'e iletti; o da Dük Johann Friedrich'e Brand'i sinirlendirmemesini, ancak sırrı açığa çıkardığı için ona daha cömert bir ödeme yapmasını tavsiye etti; keşfin yazarının bir intikam eylemi olarak fosfor yapmanın tarifini ona söyleyeceğinden korkuyordu. başkası. Leibniz, bizzat Brand'a güven verici bir mektup gönderdi.
Görünüşe göre Brand bir ödül aldı çünkü. 1679'da tekrar Hannover'e geldi ve orada iki ay çalıştı, haftalık 10 taler maaşının yanı sıra yemek ve seyahat masrafları için ek ödeme aldı. Hannover Kütüphanesi'nde saklanan mektuplara bakılırsa Leibniz'in Brand ile yazışmaları 1684'e kadar devam etti.
Şimdi Kunkel'e dönelim. Leibniz'e inanıyorsanız Kunkel, Kraft aracılığıyla fosfor yapımı için bir tarif öğrendi ve işe koyuldu. Ancak ilk deneyleri başarısızlıkla sonuçlandı. Brand'e mektup üstüne mektup göndererek, kendisine başka birine çok anlaşılmaz gelen bir tarif gönderildiğinden şikayet etti. Kunkel'in o dönemde yaşadığı Wittenberg'den 1676 yılında yazdığı bir mektupta Brand'e sürecin ayrıntılarını sordu.
Sonunda Kunkel, Brand'in yöntemini biraz değiştirerek deneylerinde başarıya ulaştı. Damıtmadan önce kuru idrara biraz kum ekleyerek fosfor elde etti ve... bağımsız keşif iddiasında bulundu. Aynı yıl, Temmuz ayında Kunkel, Wittenberg Üniversitesi'nde profesör olan arkadaşı Caspar Kirchmeyer'e, bu konuda “Uzun süredir aranan, bazen parıldayan kalıcı bir gece lambası” başlıklı bir çalışma yayınlayan başarılarından bahsetti. , şimdi bulundu.” Bu makalede Kirchmeyer, fosforun uzun zamandır bilinen parlak bir taş olduğundan bahsediyor ancak o dönemde henüz benimsenmediği açıkça görülen "fosfor" terimini kullanmıyor.
İngiltere'de Brand, Kunkel ve Kirchmeyer'den bağımsız olarak fosfor 1680 yılında R. Boyle (1627-1691) tarafından elde edildi. Boyle fosforu aynı Kraft'tan biliyordu. Mayıs 1677 gibi erken bir tarihte fosfor Londra Kraliyet Cemiyeti'nde tanıtıldı. Aynı yılın yazında Kraft, fosforla İngiltere'ye geldi. Boyle, kendi hikayesine göre Craft'ı ziyaret etti ve elindeki fosforu katı ve sıvı halde gördü. Sıcak karşılama için minnettarlıkla Boyle'a veda eden Kraft, ona fosforunun ana maddesinin insan vücudunda doğal olan bir şey olduğunu ima etti. Görünüşe göre bu ipucu Boyle'un çalışmasını başlatmak için yeterliydi. Kraft ayrıldıktan sonra kanı, kemikleri, saçları ve idrarı test etmeye başladı ve 1680'de ışıklı elementi elde etme çabaları başarı ile taçlandırıldı.
Boyle, keşfinden Alman Gaukwitz adlı asistanıyla birlikte yararlanmaya başladı. Boyle'un 1691'deki ölümünden sonra Gaukwitz fosfor üretimini geliştirdi ve ticari ölçekte geliştirdi. Fosforu onsu üç sterlinden satarak Avrupa'daki bilimsel kurumlara ve bireysel bilim adamlarına sağlayan Gaukwitz büyük bir servet elde etti. Ticari bağlantılar kurmak için Hollanda, Fransa, İtalya ve Almanya'yı dolaştı. Gaukwitz, Londra'da yaşamı boyunca ünlü olan bir ilaç şirketi kurdu. Bazen çok tehlikeli olan fosforla yaptığı tüm deneylere rağmen Gaukwitz'in 80 yaşına kadar yaşaması, üç oğlundan ve fosforun erken tarihiyle ilgili çalışmalara katılan tüm insanlardan daha uzun yaşaması ilginçtir.
Fosforun Kunkel ve Boyle tarafından keşfedilmesinden bu yana, mucitler arasındaki rekabetin bir sonucu olarak fiyatı hızla düşmeye başladı. Sonunda mucitlerin mirasçıları, üretiminin sırrını 10 taler karşılığında herkese tanıtmaya ve her zaman fiyatı düşürmeye başladılar. 1743 yılında A.S. Marggraff idrardan fosfor elde etmek için daha iyi bir yöntem buldu ve bunu hemen yayınladı. balıkçılık karlı olmaktan çıktı.
Şu anda hiçbir yerde Brand-Kunkel-Boyle yöntemi kullanılarak fosfor üretilmiyor çünkü tamamen kârsız. Tarihsel ilgi uğruna, yine de yöntemlerinin bir tanımını vereceğiz.
Çürüyen idrar şurup kıvamına gelene kadar buharlaştırılır. Elde edilen kalın kütleyi üç kat beyaz kumla karıştırın, alıcıyla donatılmış bir imbik içine yerleştirin ve uçucu maddeler giderilinceye kadar eşit sıcaklıkta 8 saat ısıtın, ardından ısıtma artırılır. Alıcı, daha sonra mavimsi katı ve parlak fosfora dönüşen beyaz buharlarla doldurulur.
Fosfor, karanlıkta parlama özelliğinden dolayı adını almıştır (Yunanca'dan - parlak). Bazı Rus kimyagerler arasında elemente tamamen Rusça bir isim verme arzusu vardı: "mücevher", "daha hafif", ancak bu isimler pek tutulmadı.
Lavoisier, fosforun yanması üzerine yaptığı ayrıntılı bir çalışma sonucunda onu kimyasal bir element olarak tanıyan ilk kişi oldu.
İdrarda fosfor bulunması kimyagerlere onu hayvanın vücudunun diğer kısımlarında aramaları için bir neden verdi. 1715 yılında beyinde fosfor bulundu. İçindeki önemli fosfor varlığı, "fosfor olmadan düşünce olmaz" ifadesinin temelini oluşturdu. 1769'da Yu.G. Gan kemiklerde fosfor buldu ve iki yıl sonra K.V. Scheele kemiklerin esas olarak kalsiyum fosfattan oluştuğunu kanıtladı ve kemiklerin yakılmasından sonra kalan külden fosfor elde etmek için bir yöntem önerdi. Nihayet 1788 yılında M. G. Klaproth ve J. L. Proust, kalsiyum fosfatın doğada son derece yaygın bir mineral olduğunu gösterdiler.
Fosforun allotropik bir modifikasyonu - kırmızı fosfor - 1847'de A. Schrötter tarafından keşfedildi. Schrötter, "Fosforun Yeni Allotropik Durumu" adlı çalışmasında güneş ışığının beyaz fosforu kırmızıya çevirdiğini, nem ve atmosfer havası gibi faktörlerin hiçbir etkisinin olmadığını yazıyor. Schrötter kırmızı fosforu karbon disülfit ile işleyerek ayırdı. Ayrıca beyaz fosforu inert bir gaz içerisinde yaklaşık 250 °C sıcaklığa kadar ısıtarak kırmızı fosfor hazırladı. Aynı zamanda sıcaklıktaki daha fazla artışın yine beyaz bir modifikasyonun oluşmasına yol açtığı tespit edildi.
Kırmızı fosforun kibrit endüstrisinde kullanımını ilk öngören kişinin Schrötter olması çok ilginçtir. 1855'teki Paris Dünya Sergisinde, halihazırda bir fabrikada üretilen kırmızı fosfor sergilendi.
Rus bilim adamı A.A. Musin-Pushkin, 1797'de yeni bir fosfor - menekşe fosfor modifikasyonu aldı. Bu keşif yanlışlıkla Musin-Pushkin yöntemini neredeyse tamamen tekrarlayan ve yalnızca 1853'te menekşe fosforu elde eden I.V. Hittorf'a atfedilir.
1934 yılında Profesör P. W. Bridgeman, beyaz fosforu 1100 atm'ye kadar basınca maruz bırakarak onu siyaha dönüştürdü ve böylece elementin yeni bir allotropik modifikasyonunu elde etti. Rengin yanı sıra fosforun fiziksel ve kimyasal özellikleri de değişti: örneğin beyaz fosfor havada kendiliğinden tutuşur, ancak kırmızı gibi siyah fosfor bu özelliğe sahip değildir.
Fosfor (Yunanca fosfordan - aydınlık; enlem. Fosfor), yer kabuğunun en yaygın elementlerinden biri olan periyodik tablonun kimyasal elementlerinin periyodik sisteminin bir elementidir, içeriği kütlesinin% 0,08-0,09'udur. Deniz suyundaki konsantrasyon 0,07 mg/l'dir. Yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle serbest halde bulunmaz. En önemlileri apatit Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl, OH), fosforit Ca 3 (PO 4) 2 ve diğerleri olan yaklaşık 190 mineral oluşturur. Fosfor yeşil bitkilerin tüm kısımlarında, hatta daha fazla meyve ve tohumlarda bulunur (bkz. fosfolipidler). Hayvan dokularında bulunan proteinlerin ve diğer temel organik bileşiklerin (ATP, DNA) bir parçasıdır ve yaşamın bir unsurudur.
Hikaye
Fosfor, 1669'da Hamburglu simyacı Hennig Brand tarafından keşfedildi. Diğer simyacılar gibi Brand de felsefe taşını bulmaya çalıştı ama parlak bir madde aldı. Brand insan idrarıyla deneylere odaklandı çünkü rengi altın olduğundan altın veya madencilik için yararlı bir şey içerebileceğine inanıyordu. Başlangıçta yöntemi, idrarın hoş olmayan koku kaybolana kadar birkaç gün bekletilmesi ve ardından yapışkan hale gelinceye kadar kaynatılmasıydı. Bu macunu yüksek sıcaklıklara ısıtıp kabarcıkların oluşmasını sağlayarak, yoğunlaştıklarında bunların altın içereceğini umuyordu. Birkaç saat süren yoğun kaynamanın ardından, çok parlak bir şekilde yanan ve aynı zamanda karanlıkta parıldayan beyaz mum benzeri bir madde taneleri elde edildi. Marka bu maddeye fosfor mirabilis (Latince "mucizevi ışık taşıyıcısı" anlamına gelir) adını verdi. Brand'in fosfor keşfi, antik çağlardan bu yana yeni bir elementin ilk keşfiydi.
Bir süre sonra fosfor başka bir Alman kimyager Johann Kunkel tarafından elde edildi.
Brand ve Kunkel'den bağımsız olarak fosfor, 14 Ekim 1680 tarihli ve 1693'te yayınlanan "İnsan idrarından fosfor hazırlama yöntemi" makalesinde açıklayan R. Boyle tarafından elde edildi.
Fosfor üretimi için geliştirilmiş bir yöntem 1743'te Andreas Marggraf tarafından yayınlandı.
Arap simyacıların 12. yüzyılda fosfor elde edebildiklerine dair kanıtlar var.
Lavoisier fosforun basit bir madde olduğunu kanıtladı.
ismin kökeni
1669'da Henning Brand, beyaz kum ve buharlaştırılmış idrar karışımını ısıtarak, ilk olarak "soğuk ateş" olarak adlandırılan, karanlıkta parlayan bir madde elde etti. İkincil adı "fosfor", Yunanca "φῶς" - ışık ve "φέρω" - taşıma kelimelerinden gelir. Antik Yunan mitolojisinde Fosfor adı (veya Eosphorus, eski Yunanca Φωσφόρος) Sabah Yıldızı'nın koruyucusu tarafından taşınıyordu.
Fiş
Fosfor, apatit veya fosforitlerden 1600 °C sıcaklıkta kok ve silika ile etkileşim sonucu elde edilir:
2Ca3 (PO4)2 + 10C + 6SiO2 → P4 + 10CO + 6CaSiO3.
Ortaya çıkan beyaz fosfor buharları su altındaki bir alıcıda yoğunlaştırılır. Fosforitler yerine metafosforik asit gibi diğer bileşikler azaltılabilir:
4HPO3 + 12C → 4P + 2H2 + 12CO.
Fiziki ozellikleri
Normal koşullar altında elementel fosfor birkaç kararlı allotropik modifikasyonu temsil eder; Fosfor allotropisi sorunu karmaşıktır ve tam olarak çözülmemiştir. Genellikle basit bir maddenin dört modifikasyonu vardır: beyaz, kırmızı, siyah ve metalik fosfor. Bazen bunlara ana allotropik modifikasyonlar da denir; bu da diğerlerinin bu dördünün bir çeşidi olduğunu ima eder. Normal koşullar altında fosforun yalnızca üç allotropik modifikasyonu vardır ve ultra yüksek basınç koşulları altında ayrıca metalik bir form da vardır. Tüm değişiklikler renk, yoğunluk ve diğer fiziksel özellikler bakımından farklılık gösterir; Beyazdan metalik fosfora geçiş sırasında kimyasal aktivitede keskin bir düşüş ve metalik özelliklerde artış yönünde gözle görülür bir eğilim vardır.
Kimyasal özellikler
Fosforun kimyasal aktivitesi nitrojeninkinden çok daha yüksektir. Fosforun kimyasal özellikleri büyük ölçüde onun allotropik modifikasyonu ile belirlenir. Beyaz fosfor çok aktiftir, kırmızı ve siyah fosfora geçiş sürecinde kimyasal aktivite keskin bir şekilde azalır. Beyaz fosfor karanlıkta havada parlıyor; bu parıltı fosfor buharının düşük oksitlere oksidasyonundan kaynaklanıyor.
Sıvı ve çözünmüş hallerde ve ayrıca 800 ° C'ye kadar buharlarda fosfor P4 moleküllerinden oluşur. 800 °C'nin üzerine ısıtıldığında moleküller ayrışır: P 4 = 2P 2. 2000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda moleküller atomlara ayrışır.
