Путешествие в Страну элементов

которые называются соответственно метафосфорной, ортофосфорной (или просто фосфорной) и пирофосфорной. Таким образом, в зависимости от количества молекул воды, вошедших в реакцию с одной молекулой фосфорного ангидрида, могут образоваться различные кислоты. Для того чтобы легче уяснить себе такое странное поведение фосфорного ангидрида, напишем структурные формулы этих веществ:

Похоже, что все они, как принято говорить, генетически связаны, то есть все их можно получить друг из друга. Например, ортофосфорную можно получить из метафосфорной кислоты простым присоединением воды:

А пирофосфорную можно получить из ортофосфорной при конденсации ее молекул:

Вообще говоря, это не только теоретические возможности. В самом деле, из метафосфорной кислоты при определенных условиях можно получить и орто- и пирофосфорную кислоты.

Все эти кислоты при обычных условиях — кристаллические вещества, все они бесцветны и очень сильно поглощают воду. (Правда, еще сильнее воду поглощает сам фосфорный ангидрид. Он способен отнимать ее у других кислот, например таких, как азотная кислота, и даже обугливать некоторые органические вещества, забирая у них воду.)

Наиболее важное практическое значение имеет ортофосфорная кислота, и не столько она сама, как ее соли, которые используются в качестве удобрений.

Кроме мета-, орто- и пирофосфорной кислот, фосфор способен образовывать еще много других, из которых, пожалуй, самой интересной является фосфористая. Получается она при взаимодействии фосфористого ангидрида с водой:

Р₂O₃ + 3H₂O = 2Н₃PO₃.

Это тоже белое кристаллическое вещество, легко растворимое в воде.

Однако в отличие от кислот, которые фосфор образует в своей высшей степени окисления, как фосфористая кислота, так и ее соли сильно ядовиты. И еще одно интересное обстоятельство. Строение фосфористой кислоты можно изобразить в виде двух формул:

Обе эти формы находятся в равновесии друг с другом, но в обычных условиях форма II сильно преобладает. Как самой кислоте, так и ее солям отвечает формула II, поскольку для нее известны лишь двузамещенные соли, например Na₂HPO₃·5H₂O. Однако для формулы I получены сложные органические производные. Такое явление называется таутомерией и часто встречается в органической химии. Интересно, что фосфористая кислота — сильный восстановитель и из растворов солей серебра выделяет металлическое серебро, а из солей меди — медь. Сама по себе кислота очень устойчива и с трудом окисляется до фосфорной. Остается лишь добавить, что у нее, так же как и у фосфорных кислот, имеются свои аналоги — метафосфористая НРО₂ и пирофосфористая Н₄Р₂O₅ кислоты.

Пища растений

Еще задолго до нашей эры люди обнаружили, что при посевах почва истощается. Урожаи становятся все меньше и меньше, и в конечном итоге почва становится бесплодной. Целые селения снимались с обжитых мест и шли на поиски плодородных земель. Они сжигали леса, обрабатывали целину, а через несколько лет снова были вынуждены уходить на новые места. Шли века. Человек накапливал опыт, знания. И вот на одном из этапов развития люди стали использовать удобрения.

Кельты, например, применяли удобрения за несколько сот лет до новой ары. Известно также, что удобрения применялись и в древней Греции. Однако интенсивное использование их началось лишь около ста лет тому назад.

В первой трети прошлого века выдающийся немецкий ученый Юстус Либих сделал интересный эксперимент: он провел химический анализ большого количества различных растений. В результате оказалось, что все они содержат в своем составе лишь десять элементов: углерод, водород, кислород, азот, кальций, калий, фосфор, серу, магний и железо^[4]. Все эти элементы имеют очень большое значение для нормального роста растений. Отсутствие одного из них, даже при избытке других, приводит растения к гибели.

Вскоре выяснилось, что углерод растения могут получать из воздуха, поглощая содержащуюся в нем углекислоту. Водород и кислород они получают из воды. В магнии, железе и сере растения нуждаются в незначительных количествах и с избытком могут получать их из почвы. Даже азот некоторые растения (например, бобовые) могут поглощать из воздуха. Таким образом, для хорошего роста растений в почву необходимо вносить калий, фосфор, азот, иногда кальций. При этом выяснилось, что недостаток фосфора в почве сказывается резче всего.