Для чего используют фосфор
Фосфор (Р) – роль в организме, применение, суточная потребность, источники
Фосфор (Phosphorus, Р) – химический элемент, который играет важную роль макроэлемента в организме человека и берет непосредственное участие в формировании, развитии и поддержании здоровья сердечно-сосудистой системы, головного мозга и опорно-двигательного аппарата.
Основными функциями фосфора также являются – превращение жиров, углеводов, передача нервных импульсов, синергичная работа с кальцием в формировании костного скелета и зубов. Данный элемент входит в состав фосфолипидов, белков, ДНК и АТФ, в связи с чем по праву имеет титул – «элемент жизни».
В чистом виде Р из-за высокой химической активности практически не встречается, тем не менее, он участвует в образовании около 190 минералов, наиболее популярными из которых являются – апатит и фосфорит. По расчётам ученых, масса земной коры на 0,08-0,09% состоит из фосфора.
История – краткая справка
Свое название фосфор получил от двух древнегреческих слов «φῶς» (свет), и «φέρω» (несу), объеденив которые получаем – светоносный.
Впервые о существовании фосфора заявил в 1669 году немецкий алхимик из г. Гамбург – Хеннинг Бранд (Hennig Brandt). Получил же Бранд совершенно случайно – когда пытался добыть золото из человеческой мочи. Конечно, логика у людей тех времен была уникальна – раз моча золотистая, значит в ней может присутствовать золото. В результате многодневного отстаивания, а после длительного выпаривания мочи, вместо жидкости в емкости остались белые воскоподобные частички непонятного вещества, которые могли ярко гореть и мерцать в темноте. Нововыявленное вещество Х.Бранд назвал «чудотворным носителем света» (phosphorus mirabilis).
Далее, Р смогли добыть — немецкий химик Иоганн Кункель (Johannes Kunckel), в 1680 г. англо-ирландский химик и физик Роберт Бойль (англ. Robert Boyle), в 1743 г. немецкий химик Андреас Маргграф (Andreas Marggraf) и другие.
Получить красный фосфор сумел в середине XIX в — А.Шрёттер, что произошло при нагревании белого фосфора без контакта с кислородом.
Общие данные
Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — III период, III ряд, V группа, в новой версии таблицы – 15 группа, 3 период.
Физико-химические свойства. Фосфор известен во многих модификациях – белый, красный, желтый, черный, металлический и др., которые еще называются аллотропными. Физические и химические свойства напрямую зависят от его формы, особенно его химическая активность.
Белый фосфор – химически активное вещество белого цвета с легкой желтизной или зеленоватостью, схожее на парафин, легко поддается деформации при небольших физических усилиях. Плохо растворим в воде, при контакте с кислородом и светом начинает светиться бледно-зеленым цветом. Небольшое воздействие температуры способно привести к самовозгоранию вещества. Очень ядовит – попадание внутрь всего 0,05-0,15 г вещества может привести к летальному исходу. При контакте с кожей также способен самовоспламеняться, после чего оставляет сильные ожоги.
Красный фосфор – более устойчивая форма элемента к термическому воздействию, которую получают из его белой формы. Окрашен в красные, фиолетовые цвета с металлическим отблеском. Не растворяется в воде, не светится в темноте, способен самопроизвольно загореться при ударе или трении. Ядовитость в тысячи раз меньше по сравнению с белым. Применяется при изготовлении спичечных коробков – входит в состав терочной поверхности.
Биологическая роль фосфора в организме
В организме фосфор присутствует в виде ортофосфорной и пирофосфорной кислот. Этот элемент входит в состав фосфолипидов, АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), фосфопротеидов, нуклеотидов, различных ферментов и коферментов. В костях человека Р находится в форме гидроксилапатита, в зубной эмали – в виде фторапатита.
В целом, 1% массы тела человека припадает на фосфор в тех или иных формах, из которых около 85% элемента содержится в составе костей из зубов.
Регулирование метаболизма фосфорных соединений производят витамин D и гормоны.
Фосфор выполняет множество важных и полезных функций, среди которых:
Применение фосфора в других сферах человеческой жизни
Суточная потребность
Рекомендуемые суточные дозы фосфора в зависимости от пола и возраста:
| Дети | до 1 года | 100-275 мг |
| От 1 до 3 лет | 460-3000 мг | |
| От 3 до 9 лет | 500-3000 мг | |
| Подростки | от 9 до 18 лет | 1250—4000 мг |
| Взрослые | от 18 до 70 лет | 700-4000 мг |
| Лица преклонного возраста | старше 70 лет | 700-3000 мг |
| Во время беременности | до 3000—3500 мг |
Для максимальной эффективности усваивания организмом фосфора его необходимо одновременно употреблять с кальцием, в соотношении – 1,5 (Р) : 1 (Са).
Суточная доза фосфора повышается при обильных физических нагрузках, занятиях спортом.
Нехватка фосфора — симптомы
Дефицит фосфора в организме (гипофосфатемия) дает о себе знать, когда его количество в сыворотке крови составляет 0,81-0,32 ммоль/л и меньше. Это может вызвать ряд осложнений со здоровьем, среди которых:
Причины нехватки фосфора
Применение фосфора в медицине
Применение Р с лечебной целью целесообразно в следующих случаях:
В качестве препаратов фосфора чаще всего применяют биофосфонаты («Этидронат»), «Кальция глицерофосфат».
Избыток фосфора
Избыток фосфора в организме (гиперфосфатемия) также, как и нехватка может вызвать ряд осложнений со здоровьем, среди которых:
Причины переизбытка фосфора
Источники фосфора
В каких продуктах содержится фосфор больше всего?
Химические источники (Р): «Этидронат», «Кальция глицерофосфат», «Фосален», витаминно-минеральные комплексы «Витрум», пищевые добавки Е338, Е339, Е340, Е341, Е342, Е343.
Взаимодействие фосфора с другими веществами
Избыточное количество в организме алюминия, кальция, магния, железа, эстрогенов, андрогенов и тироксина понижают усвояемость фосфора, а также его полную активность;
Прием Р в сочетании с кальцием (пропорция 1,5 Р к 1 Са) взаимодополняют друг друга, тем самым повышая свою активность.
Повышенное количество витамина D способствует переизбытку фосфора, однако, недостаток D приводит к недостатку Р.
При воздействии кислорода — Р легко окисляется.
Видео
Фосфор
Содержание
История
Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннингом Брандом в 1669 г. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать эликсир жизни или философский камень, а получил светящееся вещество. Существуют данные, что фосфор умели получать еще арабские алхимики в XII в. То, что фосфор – простое вещество доказал Лавуазье.
Происхождение названия
В 1669 г. немецкий алхимик Хеннинг Бранд при нагревании смеси белого песка и выпаренной мочи получил светящееся в темноте вещество, названное сначала «холодным огнём», вторичное название «фосфор» происходит от греческих слов «фос» – свет и «феро» – несу.
Получение
Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и песком при температуре 1500 °С:
Образующиеся пары белого фосфора конденсируются в приемнике под водой. Вместо фосфоритов восстановлению можно подвергнуть и другие соединения, например, метафосфорную кислоту:
Физические свойства
Элементарный фосфор в обычных условиях представляет собой несколько устойчивых аллотропических модификаций и вопрос аллотропии фосфора сложен и до конца не решен. Обычно выделяют три модификации простого вещества – белую, красную, черную и металлический фосфор. Иногда их еще называют главными аллотропными модификациями, подразумевая при этом, что все остальные являются разновидностью указанных четырех. В обычных условиях существует только три аллотропических модификации фосфора и в условиях сверхвысоких давлений также металлическая форма элементарного фосфора. Все модификации различаются по цвету, плотности и другим физическим характеристикам, а также заметна тенденция к резкому убыванию химической активности при переходе от белого к металлическому фосфору и нарастанию металлических свойств.
Красный фосфор, или также называемый фиолетовым фосфором, это более термодинамически стабильная модификация элементарного фосфора. Впервые он был получен А. Шреттером при нагревании белого фосфора при 500°С в атмосфере «угарного газа» (СО) в запаянной стеклянной ампуле в 1847 году в Швеции. Красный фосфор имеет формулу Р4 и представляет собой полимер со сложной структурой. В зависимости от способа получения и степени дробления красного фосфора, ему присущи оттенки от пурпурно-красного до фиолетового, а в литом состоянии присущ темно-фиолетовый с медным оттенком металлический блеск. Химическая активность красного фосфора значительно ниже чем у белого, и присуща исключительно малая растворимость в растворителях. Растворить красный фосфор возможно лишь в некоторых расплавленных металлах (свинец и висмут), чем иногда пользуются для получения крупных его кристаллов. Так например немецкий ученый-физик И.В.Гитторф в 1865 году впервые получил прекрасно построенныено небольшие по размеру кристаллы (фосфор Гитторфа). На воздухе он воспламеняется при высоких температурах (при переходе в белую форму во время возгонки) и у него полностью отсутствует явление хемолюминесценции. Ядовитость его в тысячи раз меньше чем у белого и в этом отношении он полностью соответствует например для применения его при производстве спичек. Плотность красного фосфора также выше чем у белого и достигает 2400 кг/м 3 в литом виде. При хранении на воздухе красный фосфор в присутствии влаги окисляется и ему присуще явление «отмокания», поэтому его хранят в герметичной таре и при отмокании промывают водой от остатков фосфорных кислот, высушивают и используют по-назначению.
Черный фосфор – это наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Впервые черный фосфор был получен П.У.Бриджменом из белого фосфора в 1914 году в виде черных блестящих кристаллов имеющих высокую (2690 кг/м3) плотность. Для проведения синтеза черного фосфора Бриджмен применил давление в 2·10 9 Па (20 тысяч атмосфер) и температуру около 200° С. Начало быстрого перехода лежит в области 13000 атмосфер и температуре около 230°С. Черный фосфор представляет собой черное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и полностью отсутствующей растворимостью в воде или органических растворителях. Поджечь черный фосфор можно только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400°С. Удивительным свойством черного фосфора является его способность проводить электрический ток и свойства полупроводника. Температура плавления черного фосфора 1000°С под давлением 18 · 10 5 Па.
Химические свойства
Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и черному фосфору химическая активность резко снижается. Белый фосфор на воздухе светится в темноте, свечение обусловлено окислением паров фосфора до низших оксидов.
В жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800 °С фосфор состоит из молекул Р4. При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: Р4 = 2Р2. При температуре выше 2000 °С молекулы распадаются на атомы.
Взаимодействие с простыми веществами
Фосфор легко окисляется кислородом:
Взаимодействует со многими простыми веществами – галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства:
с металлами – окислитель, образует фосфиды:
с неметаллами – восстановитель:
Не взаимодействует с водородом.
Взаимодействие с водой:
Взаимодействует с водой, при этом диспропорционирует:
Взаимодействие со щелочами:
В растворах щелочей диспропорционирование происходит в большей степени:
Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:
Реакция окисления также происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:
Применение
Фосфор является важнейшим биогенным элементом и в то же время находит очень широкое применение в промышленности.
Элементарный фосфор
Пожалуй одним из первых свойств фосфора которое человек поставил себе на службу — это горючесть. Горючесть фосфора очень велика и зависит от аллотропической модификации.
Наиболее активен химически, токсичен и горюч белый («жёлтый») фосфор, потому он очень редко применяется (в зажигательных бомбах и пр.).
Соединения фосфора в сельском хозяйстве
Промышленность
Биологическая роль соединений фосфора
Токсикология элементарного фосфора
См. также
Ссылки
af:Fosfor ar:فسفور ast:Fósforu az:Fosfor bg:Фосфор bs:Fosfor ca:Fòsfor co:Fosfaru cs:Fosfor cy:Ffosfforws da:Fosfor de:Phosphor el:Φωσφόρος en:Phosphorus eo:Fosforo es:Fósforo (elemento) et:Fosfor fa:فسفر fi:Fosfori fr:Phosphore gl:Fósforo (elemento) he:זרחן hr:Fosfor hu:Foszfor hy:Ֆոսֆոր id:Fosfor io:Fosfo is:Fosfór it:Fosforo ja:リン jbo:sackycmu ko:인 la:Phosphorus lb:Phosphor lt:Fosforas lv:Fosfors mi:Pūtūtae-whetū mk:Фосфор ml:ഫോസ്ഫറസ് nds:Phosphor nl:Fosfor nn:Fosfor no:Fosfor nov:Fosfore oc:Fosfòr pl:Fosfor pt:Fósforo ro:Fosfor sh:Fosfor simple:Phosphorus sk:Fosfor sl:Fosfor sq:Fosfori sr:Фосфор sv:Fosfor tg:Фосфор th:ฟอสฟอรัส tr:Fosfor ug:Fosfor uk:Фосфор uz:Fosfor vi:Phốtpho zh:磷
Области применения фосфора
Сообщение на тему «Применение фосфора» кратко расскажет Вам в каких областях применяется фосфор и почему.
Области применения фосфора
Фосфор является химическим элементом, который в периодической системе Менделеева располагается в V группе. Его химическая формула — Р. Название элемента походит от греческого слова «phosphoros» и означает «светоносный». В земной коре его достаточно много — 0,08-0,09% от общей массы коры Земли. Также фосфор есть и в морской воде. Элемент обладает высокой химической активностью, поэтому в свободном состоянии его не встретишь. Он способный образовывать 190 минералов. Его называют еще элементом жизни, так как содержится в животных тканях, зеленых растениях, белках и так далее.
Применение фосфора в медицине
На сегодняшний день из фосфора получают класс терапевтических потенциальных средств, которые лечат заболевания мягких тканей и костей, сопровождающихся нарушением обмена кальция – биофосфонаты.
Каждый элемент имеет свой спектр активности. Они устойчивы к энзиматическому гидролизу, обладают сродством к ионам металлов, образовывают нерастворимые и растворимые хелатные агрегаты и комплексы.
Самым распространенным и применяемым является этидронат. Он эффективный при нарушениях в организме обмена кальция. Его применяют при прогрессирующем оссифицирующем миозите, при болезни Педжета, при остеопорозах, гетерогенной оссификации и опухолевом остеолизе.
Применение фосфора в промышлености
Ортофосфорную кислоту используют широко. Ее применяют для производства комбинированных и фосфорных удобрений, которые повышают урожайность сельскохозяйственных культур, придают растениям устойчивости к неблагоприятным климатическим условиям и зимостойкости. Кроме того, удобрения прекрасно действуют на почву, способствуют структурированию, изменению растворимости содержащихся веществ в почве, развитию почвенных бактерий, подавлению образования органических вредных веществ.
В пищевой промышленности ортофосфорная кислота также используется. Она приятная на вкус и в разбавленном виде ее добавляют в мармелад, лимонад, сиропы для улучшения вкусовых качеств. Подобными свойствами обладают соли фосфорной кислоты. Например, гидрофосфаты кальция являются составляющей хлебопекарных порошков, повышает вкус хлеба и булочек.
На основе ортофосфорной кислоты производят фосфодревесные негорючие плиты, огнезащитные краски, фосфатный негорючий пенопласт. Соли фосфорной кислоты защищают от радиации, умягчают воду, устраняют котельную накипь и входят в состав моющих средств.
Фосфорорганические соединения (пластификаторы, экстрагенты, смазочные вещества, абсорбенты) используются в холодильных установках и как присадка к пороху. Алкилфосфаты выступают в роли поверхностно-активных веществ, антифриз, специальных удобрений, антикоагулянтов латекса.
Из красного фосфора делают спички. Вместе с клеем и толченым стеклом его наносят на боковые части спичечной коробки. Фосфид цинка (Zn3 Р2) применяется для борьбы с грызунами. Из белого фосфора производят зажигательные бомбы, дымообразующие снаряды, шашки, гранаты, дымовые завесы.
Применение фосфора в быту
В быту нас также окружают вещи из фосфора. Например, посуда, статуэтки, вазочки и тому подобное. Кроме того, это важный элемент, который входит в состав нуклеиновых кислот, белков, костной ткани. Фосфор является важным элементом для мышечной и умственной деятельности. Оказывает благотворное влияние на почки и сердце. Он содержится в хлебе, рыбе, мясе, горохе, фасоли, перловой, овсяной и ячневой крупах, капусте, орехах, петрушке, моркови, шпинате и чесноке.
Надеемся, что доклад на тему «Применение фосфора» помог Вам подготовиться к занятию. А рассказ о применении фосфора Вы можете дополнить через форму комментариев ниже.
Производство и получение фосфора
Одним из наиболее важных биогенных элементов признан именно фосфор. Его отсутствие делает невозможным жизнедеятельность многих живых организмов, в том числе и человеческого, поскольку он содержится в белках, фосфолипидах, и многих других органических соединениях, среди которых АТФ и ДНК. Одновременно с этим неорганика фосфора является богатой разнообразными молекулами. Участвует в образовании свыше 200 минералов, из которых наиболее приоритетными являются фосфорит и апатит.
Фосфором называется химический элемент, название которого с древнегреческого означает «светоносный». В периодической системе Менделеева фосфор занял место в 15-й группе третьего периода. Он относится к группе химических элементов под названием пниктогены.
Существует несколько версий открытия данного элемента. Наиболее раннее упоминание о существовании фосфора можно найти в алхимических записях, которые датируются 12 веком. Само название элемента в подобных работах отсутствует, однако, можно встретить сведения о получении неизвестного «светящегося» вещества.
По официально версии фосфор был открыт в 1669 году обанкротившимся торговым купцом, пытающимся найти философский камень. Произошло это случайно во время многократного прокаливания мочи человека, в результате чего было образовано вещество, от которого исходил яркий свет.
Получение фосфора
Современные ученые владеют многими методами, посредством которых можно синтезировать фосфор. Наиболее популярным считается его восстановление из минералов, в составе которых он содержится. Как правило, таковыми являются апатиты или фосфориты, взаимодействующие с коксом и кремнеземом в достаточно высоких температурных условиях (порядка 1600 0 С). Производство фосфора, в данном случае, осуществляется в специальных печах.
В природе данный химический элемент широко распространен. Фосфор обладает очень сильной химической активностью, в связи с чем не встречается в свободном состоянии. Он содержится в земной коре и воде, однако к наиболее крупным его запасам во всем мире относятся морские фосфориты наряду с продуктами их выветривания. Ученые считают, что последние имеют океаническое происхождение.
Так, фосфаты формировались путем разных органических и неорганических процессов на протяжении очень продолжительного времени в прибрежных регионах пояса пассатов. Фосфаты аккумулировались из внешней среды, что привело к многократному увеличению концентрации фосфоритов в месторождении.
Сегодня наиболее крупные такие месторождения находятся на территории Марокко, а также Западной Сахары, Америки, Китая, Туниса, Казахстана. Пальма первенства в этом принадлежит именно Марокко – на долю этой страны приходится 70% от всех запасов фосфатов в мире. Но, не смотря на это, среди стран-производителей фосфора Марокко расположилась на втором месте, пропустив вперед США. По данным на 2002 г. в мире из года в год добывается порядка 135 млн. тонн данного вещества.
Стоит отметить, что не все месторождения данного вещества могут называться промышленными. Таковыми принято считать только те, из 1 га которых можно получить фосфатную породу в количестве минимум 6000 тонн и более. Добыча фосфата осуществляется в открытых карьерах с применением скребковых экскаваторов. Первым делом происходит очистка от песчаных наносов и пустых пород, после чего и начинается извлечение фосфатной руды, путь которой к обогатительным фабрикам пролегает по стальным трубам. Стоит сказать, что таким образом руда может преодолевать расстояния в несколько километров.
В морской воде вид данного вещества несколько отличается от других мест его нахождения. Так в водной среде фосфор представлен ортофосфат-анионом, концентрация которого, в среднем, насчитывает около 0,07 мг 3 /л. Общий океанический объем фосфора составляет 9,8*1010 тонн.
Применение фосфора
| Вещества | Область применения |
|---|---|
| Белый фосфор | Получение красного фосфора, зажигательных и дымообразующих веществ, в металлургии. |
| Красный фосфор | В производстве спичек: P+KCLO3+S+MnO2+Fe2O3 |
| P2O5 | Получение фосфорной кислоты |
| H3PO4 | Получение фосфорных солей и удобрений |
| Используются в качестве фосфорных удобрений в сельском хозяйстве |
Сфер человеческой деятельности, в которых применяется фосфор и его соединения, колоссальное множество. Это связано, прежде всего, с тем, что как само вещество, так и его соединения, принимают очень важное, неотъемлемое, участие в биологических процессах живых организмов.
Кроме этого, с участием данного химического элемента осуществляется производство такого очень известного предмета, которым пользуется каждый человек, как спички. С его участием изготавливаются взрывчатые соединения, зажигательные бомбы, некоторые виды топлива, смазочные материалы. Использование фосфора уместно для производства антикоррозионных материалов, при производстве ламп накаливания, в качестве средства для снижения жесткости воды, а также для поглощения газов. Кроме этого, фосфор является распространенным веществом, применяемым в сельском хозяйстве в качестве материала для удобрения почвы. Также он является активным участником химических синтезов во время производства различных веществ.
Ну и ко всему стоит добавить, что фосфор – это жизненно необходимый элемент, на котором основывается синтез ДНК, РНК и фосфолипидов
Фосфор
Фосфор – один из трех главных химических элементов питания растений. По своей важности он занимает второе место после азота. Принадлежит к числу достаточно распространенных элементов. В свободном состоянии в природе не встречается. Является действующим веществом простых и сложных фосфорных удобрений. Применяется под все сельскохозяйственные культуры в виде основного внесения, припосевного внесения и подкормки.
Содержание:
Большую часть новых химических элементов обнаруживали в различных рудах и минералах. Что же касается фосфора, то он был добыт из куда менее «достойного» источника – из мочи. В XII веке арабский ученый Альхильд Бехиль выделил этот элемент в чистом виде, перегоняя мочу, смешанную с несколькими «подручными» реактивами: известью, углем и глиной. В свете такого подбора компонентов для реакции, сложно сказать, рассчитывал ли он на какой-то определенный результат, однако ему повезло: он открыл фосфор. К сожалению, со временем это было предано забвению.
В 1669 году его коллега, алхимик-любитель Хеннинг Бранд, был занят решением важной задачи: он искал философский камень, а если точнее, жидкость, которая бы превращала недрагоценные металлы в золото. Для одного из своих опытов он собрал порядочное количество мочи в солдатской казарме и стал нагревать ее без доступа воздуха. Он заметил, что жидкость испускает странный белый пар, который оседал на стенках посуды и светился в темноте. Хоть Бранд и не получил желаемого, но он вновь совершил забытое открытие. Новый элемент был назван им «фосфор», что означает «светоносец».
В 1680 году независимо от Бранда фосфор был получен и известным ученым Робертом Бойлем. Его опыт тоже оказался не уникальным, и также был основан на нагревании мочи. И лишь в 1774 году Карл Шееле предложил добывать этот элемент из другого органического источника – рогов и костей животных. В настоящее время фосфор получают преимущественно из природных минералов. [7]
Фосфор
Физические и химические свойства
Фосфор (Phosphorus), P – химический элемент главной подгруппы V группы периодической химической системы Менделеева. Атомный номер – 15, атомная масса – 30,97. В настоящее время известно несколько радиоактивных изотопов фосфора, из которых 32 Р применяется в физиолого-биохимических и агрохимических исследованиях.
Фосфор характеризуется в целом как неметалл. Элемент образует несколько аллотропических видоизменений.
Белый фосфор
Красный фосфор
Черный фосфор
Фосфорит
Фосфорит – осадочная порода, источник фосфора.
Содержание в природе
Природные соединения фосфора
По причине легкой окисляемости чистый фосфор в природе не встречается. Соединения фосфора составляют по отношению к весу земного шара только 0,000015 %. В земной коре масса соединений фосфора составляет 0,75 %. [3]
Ортофосфат кальция
Апатит
Фосфор также входит в состав белков растительного и животного происхождения. [4]
Формы фосфора в почве
Запасы фосфора в почве во многом влияют на обеспеченность растений этим элементом. Все формы фосфора в почве и возможные вариации их воздействия отражаются в следующей цепочке:
Валовый → органический → минеральные соединения Р2О5 → потенциально доступный Р2О5 → непосредственно доступный Р2О5
Валовый фосфор
Содержание фосфора в верхних горизонтах почвы, как правило, выше, чем в нижележащих. Данное соотношение не зависит от типа почвы и гранулометрического состава. Обычно это связано с деятельностью человека и биологическими факторами, [1] в частности, с накоплением фосфора в зоне отмирания главной массы корней. Вниз по профилю почвы наблюдается уменьшение содержания фосфора. Большая его часть присутствует в почве в минеральной форме. [5]
Органические фосфаты
Минеральные фосфаты
Органические и минеральные соединения фосфора находятся в состоянии постоянного взаимопревращения. Соотношения данных форм определяется направленностью почвообразования. [1]
Содержание фосфора в различных типах почв
Различные почвы содержат неодинаковое количество фосфора – от 0,1 % Р2О5 в бедных песчаных до 0,20 % в мощных высоко гумусных почвах.
Почвы северной лесостепи
Дерново-подзолистые, глеевато-легкосуглинистые и среднесуглинистые почвы
Дерново-подзолистые легкосуглинистые, развивающиеся на моренном суглинке
Дерново-подзолистые
Дерново-подзолистые песчаные
Дерново-подзолистые почвы
Содержание фосфора в слое 0–20 см, согласно данным: [5]
Почва
Содержание соединений, % к общему содержанию
общее
органических
минеральных
органических
минеральных
Сильно-
оподзоленная
Средне-
оподзоленная
Лесостепная
Мощный чернозем
Каштановая
Серозем
Торфяно-болотные почвы
Симптомы недостатка фосфора, согласно данным: [6]
Культура
Симптомы недостатка
Скручивание краев листовой пластинки;
Образование фиолетовой окраски
Листья темно-зеленые, к стеблю, расположены под острым углом;
Рост наземной массы ослаблен;
При клубнеобразовании на кончиках нижних листьев – узкая темно-коричневая полоса, отмершая ткань заворачивается,
Ботва до уборки темно-зеленая;
Листья темно-зеленые с пурпурным оттенком;
Кочан образуется позднее
Стебли тонкие, слабые, жесткие, волокнистые;
Семядоли у всходов направлены под острым углом к верху;
Нижняя сторона листа – красновато-фиолетовая;
Листья поникшие, с завернутыми под лист долями;
Плоды плохо созревают
Листья мелкие, тусклые, темно-зеленые с голубоватым оттенком;
Края листа чернеют, почернение захватывает концы жилок;
На изломе листа и черешка – почернение;
Отмершие края листьев завернуты вверх;
Содержание сахара низкое;
Признаки недостатка появляются на старых листьях;
Молодые листья рано опадают
Вершины старых листьев вянут и отмирают
Листья мелкие, темно-зеленые с голубоватым оттенком;
Черешок и крупные жилки красноватые; Края листовой пластинки – красновато-лиловые
Плохой рост побегов;
Листья с пурпурным оттенком;
Образование тонких, коротких побегов;
Листья мелкие, тусклые, зеленые;
Листья покрыты пятнышками;
Опадение листьев преждевременное;
Ягоды плохо созревают;
Формируются тонкие, короткие побеги;
Листья редеют, мельчают;
Листья приобретают тускло-зеленую окраску с пурпурным или бронзовым оттенком;
Цветов и плодов мало;
Лесостепные почвы
Мощные черноземы
Обыкновенные черноземы
Выщелоченных черноземы
Темно-каштановые почвы содержат
Роль в растении
Биохимические функции
Окисленные соединения фосфора необходимы всем живым организмам. Ни одна живая клетка не сможет существовать без них.
В растениях фосфор содержится в органических и минеральных соединениях. При этом, содержание минеральных соединений составляет от 5 до 15 %, органических – 85–95 %. Минеральные соединения представлены калиевыми, кальциевыми, аммонийными и магниевыми солями ортофосфорной кислоты. Минеральный фосфор растений – запасное вещество, резерв для синтеза фосфорсодержащих органических соединений. Он увеличивает буферность клеточного сока, поддерживает тургор клетки и другие не менее важные процессы.
Органические соединения – нуклеиновые кислоты, аденозинфосфаты, сахарофосфаты, нуклеопротеиды и фосфатопротеиды, фосфатиды, фитин.
На первом месте по важности для жизнедеятельности растений стоят нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) и аденозинфосфаты (АТФ и АДФ). Данные соединения участвуют во многих процессах жизнедеятельности растительного организма: синтезе белков, энергетическом обмене, передаче наследственных свойств.
Нуклеиновые кислоты
P2O5 в нуклеиновых кислотах содержится около 20 %. Данные кислоты – неотъемлемая часть всех тканей и органов растений любой растительной клетки. В листьях и стеблях нуклеиновые кислоты составляют 0,1–1,0 % сухой массы. [8]
Аденозинфосфаты
Особая роль фосфора в жизни растений заключается в участии в энергетическом обмене растительной клетки. Главная роль в данном процессе принадлежит аденозинфосфатам. В их составе присутствуют остатки фосфорной кислоты, связанные макроэргическими связями. При гидролизе они способны выделять значительное количество энергии.
Они представляют собой своеобразный аккумулятор энергии, поставляя ее по мере необходимости для осуществления всех процессов в клетке.
Различают аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ). Последний по запасам энергии значительно превосходит два первых и занимает ведущую роль в энергетическом обмене. Он состоит из аденина (пуринового основания) и сахара (рибозы), а также трех остатков ортофосфорной кислоты. Синтез АТФ осуществляется в растениях в процессе дыхания. [8]
Фосфатиды
Фосфатиды, или фосфолипиды – сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. Они входят в состав фосфолипидных мембран, регулируют проницаемость клеточных органелл и плазмалеммы для различных веществ.
Цитоплазма всех растительных клеток содержит представителя группы фосфатидов лецитин. Это производное диглицеридфосфорной кислоты, жироподобное вещество, имеющее в составе 1,37 % P2O5. [8]
Сахарофосфаты
Сахарофосфаты, или фосфорные эфиры сахаров, присутствуют во всех тканях растений. Известно более десятка соединений данного типа. Они выполняют важную роль в процессах дыхания и фотосинтеза в растениях. Образование сахарофосфатов носит название фосфорилирование. Содержание сахарофосфатов в растении, в зависимости от возраста и условий питания, варьирует от 0,1 до 1,0 % сухой массы. [8]
Фитин
Фитин – это кальциево-магниевая соль инозитфосфорной кислоты, содержит 27,5 % P2O5. Он занимает первое место по содержанию в растениях среди других фосфорсодержащих соединений. Фитин присутствует в молодых органах и тканях растений, особенно много его в семенах, где он служит запасным веществом и используется проростками в процессе прорастания. [8]
Основные функции фосфора
Большая часть фосфора присутствует в репродуктивных органах и молодых частях растений. Фосфор отвечает за ускорение формирования корневых систем растений. Основное количество фосфора потребляется в первые фазы развития и роста. Фосфорные соединения обладают способностью легко передвигаться из старых тканей в молодые и использоваться повторно (реутилизироваться). [8]