Жизненно важный – фосфор

Фосфор – важнейший химический элемент, необходимый для жизнедеятельности всех организмов. Он присутствует в живых клетках в виде фосфат-ионов, входит в состав многих жизненно важных химических молекул человека.  Являясь важнейшим биогенным элементом, фосфор нашёл широкое применение в быту и промышленности. Например, красный фосфор используют в производстве спичек. Но основную долю всего добываемого в мире фосфора, до 90 %, используют для получения фосфорных удобрений, без которых не может существовать современное сельское хозяйство. В 2024 году ведущими производителями фосфатной руды были Китай, Марокко, США и Россия. В свободном состоянии в природе фосфор не встречается. Он входит в состав 180 различных минералов, главными из которых являются апатит Ca5(PO4)3 (F,Cl,OH) и его разновидности.

Кристаллы апатита (до 10см). Месторождение Слюдянка, Восточная Сибирь. Фото: взято из en.wikipedia.org

Фосфор был открыт случайно немецким алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Бранд, как и многие его коллеги тех времён, пытался получить т.н. великий эликсир, некий реактив, необходимый для превращения обычных металлов в золото. Бранд полагал, что золото можно выделить из мочи. Его предположения основывались на сходстве цветов золота и исходного вещества. Испаряя биологическую жидкость и нагревая сухой остаток до красного каления, над осадком поднимались светящиеся пары белого вещества, которое ярко горело и светилось в темноте. Бранд сначала назвал это вещество «холодный огонь», потом - «чудотворный носитель света».  Позднее укрепилось название «фосфор», от греческих слов, означающих «свет» и «несу». Фосфор стал первым элементом, открытым со времён античности.

В Таблице Менделеева фосфор имеет атомный номер 15 и обозначается символом Р (от лат. Phosphorus). Это многоликий элемент и в разных условиях он ведет себя по-разному. Его многоликость связана со способностью находиться в нескольких так называемых аллотропных модификациях. Аллотропия (в переводе с греческого – «другое свойство») – способность некоторых химических элементов существовать в виде двух и более простых веществ. В настоящее время известно 11 аллотропных состояний фосфора, из которых четыре - основные и наиболее хорошо изучены: белый, красный, желтый, чёрный.  Белый фосфор ядовит, светится в темноте, способен самовоспламеняться, диэлектрик. Именно эту разновидность открыл Бранд в 17 веке. Красный фосфор не ядовит, не светится в темноте, сам по себе не воспламеняется.  Чёрный фосфор химически инертен, хорошо проводит электрический ток. Жёлтый фосфор – сильно ядовитое огнеопасное кристаллическое вещество, не растворимое в воде - от светло-жёлтого до тёмно-бурого цвета.

Аллотропные модификации фосфора: белый, красный, жёлтый, чёрный. Фото: взято из en.wikipedia.org

Содержание фосфора в земной коре составляет 0,1 % по массе. Это двенадцатый по распространённости элемент на Земле, и довольно распространённый элемент Солнечной системы. Он типичен для железо - каменных метеоритов, где его концентрации достигают 0,9 % по массе. В лунном грунте его содержания составляют 0,02-0,3%.

Минерал Шрайберзит очень редко встречающийся на Земле фосфид железа и никеля с формулой (Fe, Ni)3P, но часто присутствующий в железных и железо - каменных метеоритах. Он был назван в честь австрийского учёного Карла Шрайберса, который одним из первых ещё в 1848 году описал его, как второстепенный минерал в железном метеорите Магура, упавшем в Словакии.

Метеорит Сихотэ-Алинь, содержит минерал шрайберзит, масса образца 39,5 кг. Метеоритная коллекция Московского Планетария. 

Шрайберзит был обнаружен также в метеоритах: Сихотэ-Алинь (Россия, падение 1947 г.), Сан-Жулиан-де-Морейра (Португалия, падение 1877 г.), Гебель-Камиль (Египет, находка 2009 г.) и многих других.

В сентябре 2022 г. в официальном органе Национальной академии наук США журнале PNAS была опубликована статья, в которой предполагается, что в океане Энцелада (спутник Сатурна) может быть фосфор, необходимый для зарождения жизни.

В настоящее время ряд учёных считает, что шрайберзит и другие метеоритные минералы, содержащие фосфор, могли быть основным источником этого химического элемента, столь важного для возникновения жизни на Земле.