Путешествие в Страну элементов

Самый заметный признак недостатка фосфора в почве — слабый рост растений и мелкие темно-зеленые листья. Но бывает и по-другому. Например, недостаток фосфора в долине Лима в Перу проявляется в том, что листья кукурузы приобретают пурпурную окраску. Аналогичную окраску листьев вызывает недостаток фосфора и у томатов. Но окраска листьев растений — это еще не самое главное. Пусть себе листья становятся хоть синими, лишь бы растения давали хороший урожай. Но оказалось, что при недостатке фосфора у растений слабо развиваются корни, сильно поражается сосудистая система. Крахмал не превращается в сахар, задерживается вызревание плодов. Если же почва богата фосфором, наблюдается прямо противоположная картина: бурно развивается корневая система растений, особенно в фазе всходов, повышается засухоустойчивость, скороспелость. Присутствие фосфора хорошо отражается на делении клеток, на образовании жира и белка, усиливается кущение зерновых культур.

Избыток фосфора приводит к усиленному образованию побегов у кукурузы. А клевер и люцерна при внесении в почву фосфатов дают семена в год посева, тогда как обычно приносят их лишь на следующий год.

Однако самое неприятное заключается в том, что удобрять почву фосфорной кислотой или белым фосфором нельзя: они действуют на растения как яды. Нельзя удобрять почву и красным фосфором: растения не усваивают его. Для этой цели в наше время на заводах производятся громадные количества различных специальных фосфорных удобрений.

Самое простое и доступное из них — фосфорит, природный фосфорнокислый кальций Ca₃PO₄)₂. На заводах его размалывают в порошок и непосредственно используют в качестве удобрения под названием фосфоритной муки. Однако это удобрение пригодно не для всех почв. Ведь фосфорнокислый кальций нерастворим в воде, в твердом виде растения его не усваивают. Поэтому применять его можно только на кислых почвах, где содержащиеся в самой почве различные органические кислоты переводят его в более растворимую форму — двузамещенный фосфат кальция CaHPO₄.

Более универсальным является суперфосфат, который содержит в своем составе однозамещенный фосфат кальция Ca(Н₂PO₄)₂, хорошо растворимый в воде. Получают его обработкой размолотого фосфорита серной кислотой:

Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ = Ca(Н₂PO₄)₂ + 2CaSO₄.

Образующаяся при этом смесь дигидрофосфата и сульфата кальция называется простым суперфосфатом и непосредственно используется в виде удобрения.

Однако большой недостаток простого суперфосфата — присутствие в нем сернокислого кальция, практически не нужного ни растениям, ни почве. А ведь этот балласт составляет почти 54 процента по весу, то есть больше половины.

Более выгодно поэтому производить двойной суперфосфат, который получают в две стадии. Из природного фосфорита вырабатывают сначала фосфорную кислоту:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 2H₃PO₄ + 3CaSO₄.

Образовавшийся осадок сернокислого кальция отфильтровывают, а полученной фосфорной кислотой действуют на новую порцию фосфорита:

Ca₃(PO₄)₂ + 4Н₃PO₄ = 3Ca (Н₂PO₄)₂.

Двойной суперфосфат представляет собой хорошо растворимую соль фосфорной кислоты и может использоваться практически на любых почвах.

Остается только добавить, что ежегодно урожаи всего мира уносят с полей около 10 миллионов тонн фосфорной кислоты.

Несущий жизнь…

В середине прошлого века было обнаружено, что фосфорнокислый кальций — основная составляющая часть костей животных и человека, а некоторые сложные соединения фосфора содержатся в мозговых тканях. Это позволило немецкому химику Молешотту заявить около ста лет тому назад: «Без фосфора нет мысли». И уже в наше время ученые пришли к выводу, что без фосфора не только «нет мысли», но и вообще немыслимо существование ни человека, ни животных, ни растений.

Для чего же нужен фосфор живым организмам? Ответить подробно на этот вопрос в нашем очерке довольно трудно, и, кроме того, роль многих фосфорных соединений, находящихся в живых организмах, до сих пор еще окончательно не выяснена.

Прежде всего необходимо отметить, что весь фосфор, находящийся в организме человека и животных, имеет или растительное, или животное происхождение. Лишь растения способны усваивать фосфор непосредственно из почвы, и то только в виде растворимых солей фосфорной кислоты. Он накапливается в растениях там, где идут интенсивные процессы синтеза органического вещества и клетки растений содержат много плазмы. Что же там происходит?

Обычно, когда мы говорим, что растение непосредственно усваивает углекислоту из воздуха и строит из нее органические соединения, мы описываем этот процесс уравнением:

6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂,

то есть говорим, что из углекислоты и воды образуется глюкоза, которая путем дальнейших превращений преобразуется в более сложные органические вещества. Но этот процесс оказался далеко не таким простым.