Страница 14 из 18
Фосфор и его производные находят широкое применение в военном деле. В XX веке белый фосфор применялся для изготовления трассирующих пуль, зажигательных боеприпасов и дымовых гранат. Во время второй мировой войны на Гамбург, где впервые был получен фосфор в ходе операции «Гоморра» 25 июля – 3 августа 1943 года британские и американские военно-воздушные силы сбросили в том числе и 25 000 зажигательных фосфорных бомб. В результате погибло около пятидесяти тысяч человек и около миллиона жителей были вынуждены покинуть разрушенный и сгоревший город. Многие производные фосфора – фосфонаты, относятся к нервнопаралитическим отравляющим веществам. Самый печально известный из них, наверное, зарин, с помощью которого 20 марта 1995 года сторонники запрещённой в России тоталитарной секты Аум Синрикё провели теракт в токийском метро. Распыление зарина в токийской подземке убило 12 человек, около тысячи значительно пострадало (многие необратимо потеряли зрение). Шестого июня 2018 года основатель секты Сёко Асахара и шесть других её руководителей были казнены.
Конечно, применение фосфора не ограничивается только военным делом. Так, в 1830 году 19-летний французский химик Шарль Сориа изобрёл фосфорные спички, состоявшие из смеси бертолетовой соли, белого фосфора и клея, которые затем неоднократно модифицировались. В разных странах началось развитие спичечной промышленности, которая, однако, угрожала здоровью занятых на производстве работников. Вдыхание паров белого фосфора и образующегося из него фосфина приводило к развитию фосфорного некроза нижней челюсти. К 1900-м годам производство фосфорных спичек с белым фосфором было запрещено повсеместно, и появились современные спички, головка которых содержит либо красный фосфор, либо сульфид фосфора. Фосфор остается «несущим свет» и во многих других областях. Так, фосфид магния применяется для производства самовозгорающихся сигнальных огней – контакт этого вещества с водой приводит к образованию горючего газообразного дифосфина, который, воспламеняясь, поджигает остальной состав сигнального огня. Фосфиды галлия и индия используют в светоизлучающих диодах.
В свободном виде ни одна из аллотропных модификаций фосфора не встречается в земной коре, в минералах фосфор находится в виде фосфатов. Фосфатный остаток играет важную роль для живых систем – остатки фосфорной кислоты связывают друг с другом звенья нуклеиновых кислот – РНК и ДНК, принимая и отдавая фосфатные группы в превращении АТФ-ФДФ и обратно, организм регулирует энергетический обмен. Неорганические соединения фосфора также важны – фосфат кальция входит в состав костей и зубной эмали. С обычным питанием мы получаем достаточное количество фосфора для нашего обмена веществ. Особо богаты фосфором тунец, мясо птицы, сыр и яйца. Какое-то количество фосфора мы получаем, даже когда пьем колу – в ней содержится фосфорная кислота (бояться, что она разъест нам желудок не стоит – в наших желудках плещется более концентрированная, чем в коле и более сильная, чем фосфорная соляная кислота).
В настоящее время большую часть фосфатных минералов превращают в фосфорную кислоту, ежегодное производство которой достигает пятидесяти миллионов тонн. Затем фосфорную кислоту и растворимые фосфаты применяют для изготовления удобрений, пищевых добавок для животных, замедлителей коррозии, стиральных порошков и таблеток для посудомоечных машин. Некоторую часть фосфатных минералов превращают – химические в фосфор, трихлорид фосфора, а далее в фосфористую кислоту и ее производные – фосфонаты. Органические фосфонаты могут применяться как антипирены и пестициды – наверняка, каждому приходилось в быту использовать такой убивающий насекомых фосфонат, как дихлофос и, наверняка каждый слышал хоть что-то про гербицид глифосат. Сульфиды фосфора снижают коэффициент трения моторных масел, увеличивая долговечность двигателя.
16. Сера
В 1982 году, когда я впервые в жизни оказался на море, пассажирский поезд «Казань-Адлер», чуть-чуть не доехав до своей конечной станции, около трех часов простоял напротив сочинской Мацесты. На эти три часа основное противостояние летних пассажиров общественного транспорта: «Откройте окно, дышать нечем – закройте окно, дует», перешло из разряда метафизических в экзистенциальное. Дышать в наглухо закрытом вагоне было действительно нечем, но и открытые окна облегчения не приносили через них в вагон проникал запах сероводорода. Зато каким приятным и свежим показался всем запах моря, когда до него, наконец, удалось добраться.
На самом деле и запах сероводородных источников Мацесты, и запах свежего моря – запах веществ, образованных одним и тем же элементом. Более того, запах моря и запах, унюхав который, мы узнаём об утечке газа – запах одного и того же серосодержащего соединения – диметилсульфида. Так бывает – одно и то же вещество в зависимости от концентрации в окружающем воздухе может пахнуть и отвратительно, и привлекательно. Но если честно, сере с запахом ее соединений действительно не повезло их, объединяя под общим термином «запах серы» всегда относили к чему-то инфернальному: «И пролил Господь на Содом и Гоморру дождем серу и огонь от Господа с неба, и ниспроверг города сии, и всю окрестность сию, и всех жителей городов сих, и произрастания земли» – Бытие, 19, ст. 24, 25. Или: «Так видел я в видении коней и на них всадников, которые имели на себе брони огненные, гиацинтовые и серные; головы у коней – как головы у львов, и изо рта их выходил огонь, дым и сера. От этих трех язв, от огня, дыма и серы, выходящих изо рта их, умерла третья часть людей» – Откровение святого Иоанна Богослова, 9, ст. 17, 18. Цитировать можно и дальше. Сложно сказать, что имели в виду древние под термином «запах серы». Это мог быть сернистый газ, продукт горения серы, тогда бояться этого запаха были все основания – увеличение концентрации сернистого ангидрида в воздухе могло говорить о пробуждении вулкана, природном явлении, которое опасно для людей и тогда, и сейчас (можно вспомнить не только судьбу Помпей, но и то, как незначительный выброс пепла исландским Эйяфьядлайёкудлем в 2010 году закрыл воздушное пространство над Европой на несколько дней).
Другой вариант «запаха серы» – запах сероводорода и других производных двухвалентной серы. Эти газы тоже образовывались в результате вулканической деятельности, но отрицательное отношение к ним людей могло проявиться еще раньше. Запах сероводорода – запах гниения, и, скорее всего, ещё наши далёкие предки научились чувствовать его в очень малых дозах и избегать, чтобы не отравиться трупными ядами. Одно из самых интенсивно пахнущих производных серы – этилмеркаптан человеческий нос может почувствовать, если его в воздухе будет содержаться три миллиардные доли. При этом три миллиардных доли воспринимаются именно как та самая морская или речная свежесть – планктон попадает на берег и медленно разлагается, выделяя этилмеркаптан, который быстро распределяется по воздуху за счет диффузии и движения ветра. Если же концентрация сероорганики увеличивается (разлагается много организмов, помещение закрыто, газовые службы специально добавили одорант в природный газ), тут уже, прошу прощения за каламбур, свежестью и не пахнет.
Резкие и предупреждающие об опасности запахи объясняют предубеждение, сложившееся у человечества к сере. Добавим сюда ещё и то, что элементную серу – желтое вещество, тоже можно было найти около вулкана (её называли «желчью вулкана»), и вряд ли эллины или персы, или любые другие культуры, зачастую считавшие Землю живым существом, могли предполагать, что Мать-Земля выбрасывает из своих глубин что-то хорошее. Однако, для некоторых бактерий слово «сера» и слово «жизнь» – одно и то же. Эволюция дала возможность ряду бактерий использовать для дыхания окисленную форму серы – сульфат-анион. Точно также, как в наших организмах в процессе жизнедеятельности кислород, приобретая электроны, восстанавливается до углекислого газа или воды, в организме этих бактерий сульфат восстанавливается до сероводорода. Образующиеся в результате жизнедеятельности таких бактерий бескислородные осадочные отложения зачастую содержат металлы – сульфиды большинства металлов, в особенности переходных, плохо растворимы в воде. В осадочных породах можно встретить пирит (сульфид железа), киноварь (сульфид ртути), галенит (сульфид свинца) и многие другие сульфидные минералы, применяющиеся для промышленного производства металлов. При обжиге сульфидных руд выделяется сернистый газ, который, не желая допустить его попадания в атмосферу (там, соединяясь с водой он, как минимум формирует смог, а как максимум – формирует кислотные дожди), его применяют для производства серной кислоты, применение которой разносторонне – от производства минеральных удобрений и искусственных красителей до приготовления соевого соуса. Мировое производство серной кислоты около 200 млн тонн в год, никакое другое вещество не производится в таких огромных масштабах.