Гипофосфатемия — причины, диагностика и лечение

Анализ суточной мочи

Для определения количественного содержания фосфора в организме и качества его усвоения пациентам назначается лабораторное исследование суточной мочи. Такой анализ является наиболее информативным, поскольку с его помощью можно определить «поведение» микроэлемента в организме.

Исследование суточной мочи является эффективным методом для:

• выполнения дифференциальной диагностики недостатка и избытка фосфора;
• определения переизбытка витамина D, являющегося ярким показателем эффективности лечения рахита у детей;
• диагностики такой урологической патологии, как почечнокаменная болезнь.

Врач может назначить анализ суточной мочи, опираясь на жалобы пациента и результаты предварительных исследований. Наиболее актуальным его проведения является при:

• Необходимости проведения детальной диагностики болезней почек, патологий развития скелетных тканей и паращитовидных железы.

Так, исследование суточной мочи является обязательным элементом определения почечной недостаточности, протекающей в хронической форме, диагностики рахита, гипо- и гиперпаратиреоза.

• Проявлении признаков почечнокаменной болезни.

Среди основных симптомов, выступающих прямыми показателями к проведению анализа суточной мочи, отмечают болезненные ощущения в пояснице, отдающие в область паха или бедра, тошнота, рвота, выход камней через уретру в процессе мочеиспускания и др.

По результатам проведенного исследования врач сможет определить нарушения обмена фосфора и развитие сопутствующих ему патологических процессов. Средние значения анализа суточной мочи представлены следующими показателями:

• у малышей, возрастом меньше года, содержание фосфора в суточной моче должно составлять в пределах 0,6-15 ммоль;
• для детей от 1 до 4 лет нормальный показатель составляет 1-25 ммоль;
• у детей 4-7 лет суточное содержание данного микроэлемента в моче достигает отметки в 10-30 ммоль;
• от 7 до 14 лет показательно возрастает до 15-40 ммоль;
• у подростков после 14 лет и у взрослых таких цифры равны 12,9-42 ммоль.

Стоит отметить, что показатели количественного содержания фосфора в суточной моче могут искажаться при наличии определенных факторов. Так, повлиять на результат может прием некоторых лекарств, например, препаратов группы антацидов или диуретиков. Также получение недостоверного результата может стать следствием употребления продуктов, чрезмерно богатых углеводами.

Анализ сыворотки крови

Как упоминалось ранее, обмен кальция и фосфора в организме человека характеризуется тесной взаимосвязью. Если количественное содержание кальция уменьшается, уровень фосфора, соответственно, растет. И, наоборот, при увеличении содержания кальция количественное содержание фосфора уменьшается.

Анализ сыворотки крови для определения содержания фосфора, как правило, назначается при:

• необходимости провести дополнительное исследование при недостатке и избытке кальция;
• проявлении патологических признаков со стороны пищеварительных органов или почек;
• диагнозе «сахарный диабет» или нарушении КЩР (кислотно-щелочного равновесия) в организме.

Регулярное проведение такого анализа необходимо пациентам, у которых уже определили наличие патологий, связанных с изменениями уровня фосфора в отдельности или с кальцием в комплексе. Средние значения результата представлены следующим образом:

• у детей младше двух лет, количество фосфора в исследуемом материале должно составлять в пределах 1,45-2,16 ммоль/л;
• для возрастной категории 2-12 лет такая цифра равна 1,45-1,78 ммоль/л;
• начиная от 12 лет, нормальным считается результат исследования, вписывающийся в пределы 0,81-1,45 ммоль/л.

Причин недостаточного содержания фосфора в сыворотке крови может быть множество. Например, на количественный показатель данного микроэлемента непосредственно влияет его недостаточное содержание в привычных продуктах питания, прием лекарственных препаратов диуретиков, злоупотребление алкоголем, гипо- и гиперфункция щитовидной железы, недостаток калия, заболевания печени и многие другие заболевания, представленные нарушениями естественных процессов обмена фосфора.

Если исследование сыворотки крови показывает больше фосфора, чем положено в норме, у пациента могут наблюдаться почечная недостаточность или другие заболевания органов мочевыделительной системы, прием чрезмерно большого количества препаратов с содержанием фосфора, нарушения выработки гормонов надпочечниками, получение излишка витамина D и др.

Недостоверный показатель уровня фосфора в крови может быть обусловлен:

• сдачей анализа не натощак;
• забором материала для исследования вечером, когда концентрация фосфора в крови выше, чем утром;
• приемом некоторых лекарственных препаратов, повышающих/понижающих количественное содержание фосфора.

Беременным необходим фосфор

Кальций, фосфор, магний и многие другие микроэлементы, участвующие в различных физиологических процессах, в период вынашивания малыша просто необходимы. Так, получение организмом достаточного количества жизненно важных микроэлементов обеспечивает полноценное развитие плода на любом этапе беременности.

Примерно 900 г фосфора содержится в женском организме. При беременности потребность в фосфоре возрастает в разы. Обусловлено это тем, что:

• фосфор участвует в формировании костных тканей и внутренних органов в процессе внутриутробного развития плода;
• огромное значение данный микроэлемент имеет для развития нервной системы и обеспечения крепости мышечных тканей;
• достаточное содержание фосфора в организме обеспечивает полноценное формирование РНК и ДНК плода.

Кроме того, поступление необходимого количества фосфора в организм нормализует работу пищеварительного тракта, контролируя секреторную функцию желудка и печени. Также необходим фосфор для активного усвоения других минеральных компонентов, поступающих в организм беременной женщины.

Женщинам в период вынашивания малыша необходимо не только больше фосфора, но и кальция. Эти два микроэлемента взаимозависимы и влияют на качество усвоения друг друга. Также не стоит забывать, что огромную роль в усвоении организмом и фосфора и кальция играет витамин D.

Основным источником таких полезных для организма веществ является питание. Именно поэтому рацион беременных женщин должен состоять из натуральных продуктов, богатых, как фосфором, так кальцием, железом и другими незаменимыми микроэлементами. Но при этом стоит помнить, что больше фосфора – не значит лучше для организма.

При недостатке фосфора в организме беременной женщины появляется риск возникновения разных нарушений в работе нервной системы. Дефицит данного микроэлемента также негативно сказывается на общем самочувствии, становится причиной быстрой утомляемости и резких перепадов настроения.

Избыточное содержание фосфора также не сулит здоровью будущей матери ничего хорошего. При избытке, как и при недостатке фосфора возможны различные расстройства со стороны нервной системы. Кроме того, нарушение физиологических процессов, происходящих с участием фосфора, создает благоприятные условия для образования камней в почках.

При избытке фосфора могут часто возникать головные боли и развиться сердечная аритмия. Для развития плода такое состояние чревато нарушением обмена магния и кальция. Также экспериментальным путем доказано, что при избытке фосфора в организме беременной женщины высок риск неправильного формирования и развития печени и легких у плода.

Чтобы избежать недостатка фосфора при беременности, женщинам необходимо ежедневно потреблять до 3500 мг данного микроэлемента. Лучшим вариантом станет включение в рацион увеличенного количества морской рыбы и морепродуктов, например, креветок, мидий или икры.

Не меньшую пользу организму беременной женщины принесет куриная грудка (желательно, вареная, тушеная или запеченная), а также некоторые мясные субпродукты, например, сердце, печень или почки (рекомендуется телячьи или говяжьи). Для получения достаточного количества фосфора и кальция, и, соответственно, для сохранения полноценного баланса этих двух микроэлементов рекомендовано включать в рацион беременных такие молочные продукты, как сыры, кефир и творог.

Настоящий кладезь полезных микроэлементов, включая фосфор, хранится в кедровых и грецких орехах, бобовых, злаках, тыквенных семечках. Не стоит забывать и о растительной пище, а именно о свежей зелени, сельдерее, чесноке, капусте, кукурузе, моркови и свекле.

Примерный рацион беременной женщины должен включать приблизительно 300 г зерновых, 200 г мяса или рыбы. Такое включение в ежедневное питание позволит обеспечить свой организм и организм развивающегося плода достаточным количеством фосфора. Чтобы повысить качество усвоения фосфора в злаковых кашах, специалисты советуют перед готовкой предварительно замачивать зерна в воде.

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.

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.

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]

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, 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, 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.

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]

Нерастворимые фосфаты

Фосфоритная мука является самым дешевым фосфоритным удобрением.

Высший сорт фосфорной муки содержит 25 % P2O5.

Первый сорт – 22 % P2O5.

Второй сорт – 19 % P2O5.

Основной показатель усвоения фосфорной кислоты из данного удобрения – активная и потенциальная кислотность почвы.

₃

(PO

₄₂

• 8H

₂

O (28 %

) – это фосфорнокислая закисная соль железа. Добывается под слоем торфа в виде белесой массы. Вивианит – хороший источник фосфора для культур на выщелоченных черноземах, серых лесных, дерново-подзолистых почвах. Вивианит разрыхляется при высыхании и хорошо рассеивается.

^[5]

, применяют на всех почвах, под все культуры разнообразными приемами. Однако лучше вносить их в лунки, рядки и борозды для меньшего контакта с почвенными частицами.

,

эффективнее на кислых почвах.

более эффективны на выщелоченных, деградированных северных черноземах и кислых почвах Нечерноземной зоны. При этом, их лучше вносить под зябь, чтобы они смешались с большим объемом почвы.

содержит от 0,28 до 0,47 % фосфора при естественной влажности. Применяется для запахивания.

^[5]

Причины гипофосфатемии

Гипофосфатемия, особенно, клинически значимая, в большинстве случаев развивается вследствие влияния множества факторов, т.е. является полиэтиологичной. Ниже представлены причины гиперфосфатемии, сгруппированные по механизму действия на различные этапы фосфорного обмена:

• Избыточная экскреция. Потеря фосфатов с мочой наблюдается при первичных тубулопатиях (синдром Фанкони), почечном канальцевом ацидозе, отравлении тяжелыми металлами. Также почечная экскреция P увеличивается при первичном гиперпаратиреозе, эктопической секреции паратиреоидного гормона, дефиците витамина Д, длительном приеме мочегонных лекарственных средств (фуросемида).
• Недостаточное экзогенное поступление. Так как фосфор широко представлен во многих пищевых продуктах, его алиментарная недостаточность может возникнуть только в условиях длительного недоедания или голодания, что часто встречается при хроническом употреблении алкоголя и нервной анорексии.
• Нарушение усвоения в ЖКТ. Некоторые лекарственные препараты способны связывать P, тем самым затрудняя его всасывание в тонком кишечнике. К таким препаратам относятся антациды (гидроокись алюминия, гидроксид магния). Недостаточное усвоение фосфатов происходит при длительной диарее и повторяющейся рвоте.
• Трансмембранный переход. Перемещение ионов фосфора из экстрацелюллярного пространства внутрь клетки наблюдается при респираторном алкалозе (сдвиге pH в щелочную сторону), в фазе нормализации уровня гликемии после интенсивного лечения диабетического кетоацидоза.

К более редким причинам гипофосфатемии можно отнести:

Удобрения, содержащие водорастворимые фосфорные соединения

К данной группе относят суперфосфаты, которые в зависимости от способа производства и содержания оксида фосфора делят на простые, двойные и тройные суперфосфаты, а по консистенции – на порошковидные и гранулированные.

Суперфосфат простой Са(Н2РO4)2 (16–20 % Р2О5). Его качество оценивают по содержанию фосфорной кислоты, растворимой в воде или аммиачном растворе лимоннокислого аммония.Подходит для тех типов почв, где растения хорошо отзываются на серу, что обусловлено присутствием гипса.

(20–22 %

). Имеет хорошие физические свойства, не слеживается и хорошо рассеивается при внесении.

Двойной суперфосфат Са(Н2РO4)2. Высококонцентрированное удобрение, содержит до 45 % и выше Р2О5. Фосфор здесь присутствует как монокальций фосфата и свободная фосфорная кислота (до 2,5 %). Имеет вид светло-серых гранул.

. Новое концентрированное удобрение. Содержание

составляет 38–40 %, половина – в водорастворимой форме. Получают его путем химического обогащения и активирования фосфоритной муки смесью фосфорной и серной кислот.

^[5]

Удобрения, содержащие фосфорные соединения, растворимые в слабых кислотах

СаНРO

₄

• 2Н

₂

O (25–35 %

). Это порошок белого или светло-серого цвета. Удобрение не слеживается, хорошо рассеивается. Фосфорная кислота преципитата доступна растениям.

содержит фосфор в виде тетракальцийфосфата (4СаО •

или Са

₄₂₉

) или силикокарнатита

(Са₄Р₂O₉ • CaSiO₃)

. По стандарту в нем не менее 14 % лимонно-растворимой

. Это щелочное удобрение. Лимонно-растворимых соединений

в томасшлаке содержится 75–90 % от общего содержания. В его составе отмечены соединения железа, алюминия, магния, марганца, молибдена, ванадия и прочих элементов.

(18–34 %

). По свойству и составу близки к томасшлаку. Полученные путем сплавления со щелочными солями, термофосфаты обладают лучшей доступностью для растений, чем томасшлак. В удобрении содержится 28–32 % лимонно-растворимой

. Оно обладает хорошими физическими свойствами. По содержанию

относится к концентрированным фосфорным тукам. Не уступает суперфосфату при

на черноземных и дерново-подзолистых почвах.

является побочным продуктом переработки костей. Содержит 30–35 %

и до 1 % азота. Соединения фосфорной кислоты присутствуют в ней в не растворимой в воде форме, но они более доступны, чем фосфор в фосфоритной муке. Костяная мука эффективна на кислых почвах. Даже при слабой кислотности данное удобрение способно оказывать хорошее воздействие на урожай.

. Содержит 20 %

, в лимонно-растворимой форме, а также 12 %

. Применять его лучше на супесчаных почвах, где культуры хорошо откликаются на магний.

(22,9 %

) – перспективное удобрение. Может стать самым высококонцентрированным фосфорным удобрением. Для окисления его в почве необходимо применять катализатор. Им может быть медь в количестве 1 % от массы фосфора.

^[5]

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 32Р применяется в физиолого-биохимических и агрохимических исследованиях.

Фосфор характеризуется в целом как неметалл. Элемент образует несколько аллотропических видоизменений.

– твердое вещество, получается при быстром охлаждении паров фосфора.

• Плотность – 1,83 г/см³,
• Температура плавления – 44,1 °C,
• Температура кипения – 257 °C.

В чистом виде прозрачен и бесцветен, продажный продукт желтоватого цвета. На холоде хрупкое вещество. При температуре выше 15 °C становится мягким. На воздухе быстро окисляется с характерным свечением, особенно заметным в темноте. Даже при слабом нагревании (достаточно простого трения) белый фосфор сгорает, выделяя большое количество теплоты.

Также характерно явление самовоспламенения на воздухе по причине выделения большого количества теплоты при окислении. В воде нерастворим, растворяется в сероуглероде. Благодаря сравнительно невысокой прочности связей между молекулами кристаллической решетки, белый фосфор обладает высокой химической активностью. Данное вещество – сильный яд, принятия даже малой дозы которого достаточно для смертельного исхода.

образуется при долгом нагревании белого фосфора без доступа воздуха при температуре 250 – 300 °C. Имеет красно-фиолетовый цвет. Данное вещество может образоваться и под действием света. Для него характерно медленное окисление на воздухе, отсутствие свечения в темноте, температура горения – 260 °C, нерастворимость в сероуглероде. Красный фосфор не ядовит. Плотность – 2,0 – 2,4 г/см

³

. При сильном нагревании вещество испаряется, не плавясь (сублимируется). Охлаждение полученных паров приводит к образованию белого фосфора.

получают из белого при нагревании до 200 – 220 °C под высоким давлением. По внешнему виду он схож с графитом, на ощупь жирный. Плотность – 2,7 г/см

³

. Имеет свойства полупроводника.

^[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

состоит из органических и минеральных соединений. Общее его содержание зависит от гранулометрического состава почвы, ее окультуренности, особенностей материнской породы, генезиса.

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.

находятся преимущественно в составе гумуса. Часть органического фосфора присутствует в составе фитина, фосфатидов, нуклеиновых кислот и прочих органических соединений почвы. Некоторая его часть находится в плазме микроорганизмов. Масса сухого вещества микробов в гумусе достигает 1 %, в окультуренных длительным внесением навоза дерново-подзолистых почвах вес органических веществ микробов составляет 2–3 % от массы гумуса.

После отмирания микробов фосфор превращается в доступный для растительности. При разложении органических фосфорсодержащих веществ водорастворимый фосфор не накапливается в почве, а сразу связывается в результате физико-химического и биологического поглощения.

^[5]

присутствуют в почве в качестве солей кальция, алюминия или железа. Таким образом, их состав определяется катионным составом в поглощенном комплексе почвы. При этом, кальциевые соли фосфорной кислоты являются более растворимыми, а соли алюминия и железа менее растворимы и менее доступны растениям. Длительное применение удобрений способствует изменению состава фосфорных соединений.

^[5]

Органические и минеральные соединения фосфора находятся в состоянии постоянного взаимопревращения. Соотношения данных форм определяется направленностью почвообразования.[1]

Фосфор ✎

Фосфор — это химический элемент с символом P и атомным номером 15. Элементарный фосфор существует в двух основных формах — белый фосфор и красный фосфор, и обладая высокой реакционной способностью, он никогда не встречается на Земле в свободном виде.
Его концентрация в земной коре составляет около 1 грамма на килограмм(для сравнения, меди — около 0,06 грамма). В минералах фосфор обычно встречается в виде фосфата.

Элементарный фосфор был впервые выделен как белый фосфор в 1669 году. Белый фосфор излучает слабое свечение при воздействии кислорода — отсюда и название, взятое из греческой мифологии, Φωσφόρος означает «светоносец»(лат. Lucifer), отсылающее к «Утренней звезде», планете Венера. Свечение фосфора вызывается окислением белого фосфора — процесс, который сейчас называется хемилюминесценцией.
Вместе с азотом, мышьяком, сурьмой и висмутом фосфор классифицируется как пниктоген.

Изотопы
Известно 23 изотопа фосфора, варьирующихся от ²⁵P до ⁴⁷P. Только ³¹P стабилен и поэтому присутствует в 100-процентном изобилии.

Два радиоактивных изотопа фосфора имеют период полураспада, подходящий для биологических научных экспериментов.
Это:
— 32P, бета-излучатель с периодом полураспада 14,3 дня, который регулярно используется в лабораториях биологических наук, в основном для получения радиомеченых зондов ДНК и РНК, например, для использования в Вестерн-блоттинге или Саузерн-блоттинге.
— 33P, бета-излучатель с периодом полураспада 25,4 дня. Он используется в лабораториях медико-биологических наук в тех случаях, когда выгодны бета-излучения с более низкой энергией, например, при секвенированииДНК.

Важно! Бета-частицы высокой энергии от 32P проникают через кожу и роговицу, и любой 32P, попавшие в организм, вдыхаемые или поглощаемые, легко встраиваются в кости и нуклеиновые кислоты.

Фосфор имеет несколько аллотропов, которые проявляют поразительно разнообразные свойства. Два наиболее распространенных аллотропа — белый фосфор и красный фосфор.

Аллотропы
Наиболее важной формой элементарного фосфора является белый фосфор, часто сокращенно называемый WP. Это мягкое, воскообразное твердое вещество, состоящее из тетраэдрических молекул P₄, в котором каждый атом связан с тремя другими атомами одной связью.
Белый фосфор существует в двух кристаллических формах: α(альфа) и β(бета). При комнатной температуре стабильна α-форма. Она более распространена, имеет кубическую кристаллическую структуру, а при температуре-78,0 °C превращается в β-форму, которая имеет гексагональную кристаллическую структуру. Эти формы различаются относительной ориентацией составляющих их тетраэдров P₄.

Белыйфосфор — наименее стабильный, наиболее реакционно способный, наиболее летучий, наименее плотный и наиболее токсичный из всех аллотропов. Белый фосфор постепенно превращается вкрасный фосфор. Это превращение ускоряется под воздействием света и тепла, поэтому образцы белого фосфора почти всегда содержат некоторое количество красного фосфора и, соответственно, выглядят желтыми. При воздействии кислорода белый фосфор светится в темноте с очень слабым оттенком зеленого и синего. Он очень огнеопасен и пирофорен(самовоспламеняется) при контакте с воздухом.

Красный фосфор имеет полимерную структуру. Его можно рассматривать как производное P₄, в котором одна связь P-P разрывается, а одна дополнительная связь образуется с соседним тетраэдром, в результате чего образуется цепочечная структура. Красный фосфор может быть образован при нагревании белого фосфора до 250 °C или при воздействии на белый фосфор солнечного света. При дальнейшем нагревании этот материал кристаллизуется.

Черный фосфор — наименее реакционноспособный аллотроп и термодинамически стабильная форма при температуре ниже 550 °C. Он также известен как β-металлический фосфор и имеет структуру, несколько напоминающую графит. Его получают при нагревании белого фосфора под высоким давлением(1,2 гигапаскаля). Он также может быть получен при комнатных условиях с использованием солей металлов, например, ртути, в качестве катализатора. По внешнему виду, свойствам и структуре он похож на графит: черный и чешуйчатый, проводник электричества и имеет смятые листы из связанных атомов.

История
Самое интересное, пожалуй, то, что из всех древних и средневековых элементов только фосфору может быть приписана совершенно точная дата обнаружения – 1669 год. Практически нет достоверных упоминаний о том, что люди встречались с фосфором или его соединениями раньше. Открытие фосфора – это важное и неожиданное событие 17 века. Оно произвело большое впечатление на просвещенные умы, если не сказать, вызвало сенсацию. Причиной тому было совершенно необычное свойство вещества(элементом его назвать было преждевременно): оно само по себе при обычной температуре светилось на воздухе. Такого рода вещества(например, болонский камень – продукт прокаливания минерала барита с углем и маслом, то есть сульфид бария) назывались фосфорами(от греческого фос – «свети» и форо — «несу»). Так будущее название появилось раньше открытия самого элемента.

Необычной была и история его открытия. В Гамбурге жил разорившийся торговец Хенинг Брандт. Алхимия в то время уже постепенно начинала сдавать свои позиции, но вера в существование философского камня еще жила. Верил в него и Брандт. Желая поправить свои торговые дела, он стал отыскивать первичную материю в различных соединениях. В круг его исследований попала и человеческая моча. Брандт выпарил мочу до сиропообразной консистенции, затем перегнал и получил жидкость красного цвета, которую он назвал уринным маслом. Перегнав эту жидкость еще раз, Брандт обнаружил на дне реторты черный осадок. После долгого прокаливания остаток переходил в белое светящееся вещество, оседавшее на стенках колбы-приемника. Можно представить себе радость алхимика! Ведь он считал, что выделил элементарный огонь. Брандт постарался сохранить свой секрет в тайне и продолжал работы с фосфором, надеясь получить с его помощью золото из других металлов. Эти работы, как и следовало ожидать, ни к чему не привели.

Но сохранить долго в тайне новое вещество Брандту не удалось. И открыл эту тайну он сам. Не получив золота из неблагородных металлов, он решил заняться продажей нового диковинного вещества, стараясь при этом не сообщать никому способ его приготовления. Но и это не удалось. Фосфор, как только стал известен Европе, сразу же привлек к себе внимание многих ученых: крупнейшего математика Г. Лейбница, химиков и физиков И. Крафта, И. Кункеля, Р. Бойля, Х. Гюйгенса и других. И. Кункель, бывший в то время придворным алхимиком у саксонского курфюрста, направил в Гамбург своего помощника И. Крафта с целью выведать у Х. Брандта секрет за 200 талеров, но и к И. Кункелю способ приготовления фосфора так и не попал. И. Крафт решил монопольно пользоваться правом получения нового вещества и отправился в путешествие по Европе, удивляя знатных особ свечением вещества, доселе невиданного. И. Кункель попытался самостоятельно получить фосфор и у результате долгой работы смог наконец-то выделить новый элемент.

До нас дошел в деталях способ, по которому Хенинг Брандт получил фосфор, но способ И. Кункеля(1676) известен достаточно хорошо. Сущность его в следующем: свежую мочу выпаривали до черного осадка, который нагревали сначала осторожно, затем сильно с песок и углем. После того как летучие и маслянистые вещества были удалены, фосфор осаждался на холодных стенках реторты-приемника в виде белого налета. При этом происходили следующие химические реакции:

А) NaNH₄HPO₄ → NaPO₃ NH₃↑ H₂O;

Б) 2NaPO₃ SiO₂ → Na₂SiO₃ P₂O₅;

В) P₂O₅ 5C → P₂ 5CO↑

Однако и Кункель не решился опубликовать способ получения фосфора, предпочитая сохранять его в тайне. В третий раз примерно тем же способом получил в 1680 году фосфор и Роберт Бойль, который сообщил об этом в закрытом письме Лондонскому королевскому обществу. Ассистент Р. Бойля А. Хенквиц довольно широко поставил производство фосфора и извлекал немалую прибыль, так как фосфор стоил дорого.

Долгое время считалось, что фосфор существует лишь одной – белой – аллотропической модификации, но в 1847 году А. Шреттер, нагревая белый фосфор без доступа кислорода до 300 С, получил красный фосфор, который в отличие от белого не был ядовит и не возгорался на воздухе. В 1934 году П. Бриджмен, подвергнув фосфор нагреванию при значительном давлении, получил третью модификацию – черный фосфор.

Удобрения
Фосфор является важнейшим питательным веществом для растений(наиболее часто лимитирующим питательным веществом после азота), и основная часть всего производства фосфора приходится на концентрированные фосфорные кислоты для сельскохозяйственных удобрений, содержащие от 70 до 75% P₂O₅. Это привело к значительному росту производства фосфатов(PO4^3-) во второй половине 20-го века. Искусственное внесение фосфорных удобрений необходимо, поскольку фосфор необходим всем живым организмам; он участвует в передаче энергии, укреплении корней и стеблей, фотосинтезе, расширении корней растений, образовании семян и цветов и других важных факторах, влияющих на общее здоровье и генетику растений.

Природные фосфорсодержащие соединения в основном недоступны для растений из-за низкой растворимости и подвижности в почве. Большая часть фосфора очень устойчива в почвенных минералах или органическом веществе почвы. Даже когда фосфор добавляется в навоз или удобрения, он может закрепиться в почве. Поэтому естественный круговорот фосфора происходит очень медленно. Часть фиксированного фосфора со временем высвобождается вновь, поддерживая рост диких растений, однако для интенсивного выращивания сельскохозяйственных культур требуется больше.
Удобрения часто используют в виде суперфосфата извести — смеси дигидрогенфосфата кальция(Ca(H₂PO₄)₂) и дигидрата сульфата кальция(CaSO₄*2H₂O), получаемого в результате реакции серной кислоты и воды с фосфатом кальция.

Другие сокращения:  УКС - это... Что такое УКС? - Значение слова

Переработка фосфатных минералов серной кислотой для получения удобрений настолько важна для мировой экономики, что это основной промышленный рынок для серной кислоты и самое большое промышленное использование элементарной серы.

Биологическая роль
Неорганический фосфор в виде фосфата PO4^3- необходим для всех известных форм жизни. Фосфор играет важную роль в структурной основе ДНК и РНК. Живые клетки используют фосфат для переноса клеточной энергии с помощью аденозинтрифосфата(АТФ), необходимого для каждого клеточного процесса, использующего энергию. АТФ также важен для фосфорилирования — ключевого регуляторного события в клетках. Фосфолипиды являются основными структурными компонентами всех клеточных мембран. Соли фосфата кальция способствуют жесткости костей.

Каждая живая клетка заключена в мембрану, которая отделяет ее от окружающей среды. Клеточные мембраны состоят из фосфолипидной матрицы и белков, обычно в виде бислоя. Фосфолипиды получают из глицерина, причем два гидроксильных(OH) протона глицерина заменены жирными кислотами в виде эфира, а третий гидроксильный протон заменен фосфатом, связанным с другим спиртом.

В среднем взрослый человек содержит около 0,7 кг фосфора, примерно 85-90% в костях и зубах в виде апатита, а остальное — в мягких тканях и внеклеточных жидкостях(~1%). Содержание фосфора увеличивается с примерно 0,5% по массе в младенчестве до 0,65-1,1% по массе у взрослых.
Средняя концентрация фосфора в крови составляет около 0,4 г/л, из которых около 70% приходится на органические и 30% на неорганические фосфаты. Взрослый человек со здоровым питанием потребляет и выделяет около 1-3 граммов фосфора в день, причем потребление происходит в виде неорганического фосфата и фосфорсодержащих биомолекул, таких как нуклеиновые кислоты и фосфолипиды, а выведение — почти исключительно в виде фосфат-ионов, таких как H₂PO₄^— и HPO₄^2-. Только около 0,1% фосфатов организма циркулирует в крови, что соответствует количеству фосфатов, доступных для клеток мягких тканей.

Кость и эмаль зубов
Основным компонентом кости является гидроксиапатит, а также аморфные формы фосфата кальция, включая карбонат.
Гидроксиапатит является основным компонентом зубной эмали. Фторирование воды повышает устойчивость зубов к кариесу за счет частичного преобразования этого минерала в более твердый материал, называемый фторапатитом:

Ca₅(PO₄)₃OH F^— → Ca₅(PO₄)₃F OH^—

Дефицит фосфора
В медицине синдром дефицита фосфата может быть вызван недоеданием, нарушением усвоения фосфата, а также метаболическими синдромами, при которых фосфат выводится из крови(например, при синдроме переедания после недоедания) или слишком большое его количество выводится с мочой. Все они характеризуются гипофосфатемией — состоянием низкого уровня растворимого фосфата в сыворотке крови и внутри клеток. Симптомы гипофосфатемии включают неврологическую дисфункцию и нарушение работы мышц и клеток крови из-за недостатка АТФ. Слишком большое количество фосфатов может привести к диарее и кальцификации(затвердеванию) органов и мягких тканей, а также нарушить способность организма использовать железо, кальций, магний и цинк.

Фосфор является необходимым макроминералом для растений, который широко изучается в эдафологии(наука о почве) для понимания поглощения растениями из почвенных систем. Фосфор является лимитирующим фактором во многих экосистемах; то есть нехватка фосфора ограничивает скорость роста организмов. Избыток фосфора также может быть проблематичным, особенно в водных системах, где эвтрофикация иногда приводит к цветению водорослей.

Меры предосторожности
Органические соединения фосфора образуют широкий класс материалов; многие из них необходимы для жизни, но некоторые чрезвычайно токсичны. Эфиры фторфосфата являются одними из самых мощных известных нейротоксинов. Широкий спектр фосфорорганических соединений используется из-за своей токсичности в качестве пестицидов(гербицидов, инсектицидов, фунгицидов) и оружия в качестве нервно-паралитических агентов против вражеских людей. Большинство неорганических фосфатов относительно нетоксичны и являются необходимыми питательными веществами.

Аллотроп белого фосфора представляет значительную опасность, поскольку он воспламеняется на воздухе и образует остатки фосфорной кислоты. Хроническое отравление белым фосфором приводит к некрозу челюсти, называемому «фоссильной челюстью«. Белый фосфор токсичен, вызывает тяжелое поражение печени при приеме внутрь и может вызвать состояние, известное как «синдром дымящегося стула«.

В прошлом внешнее воздействие элементарного фосфора лечилось промыванием пораженного участка 2%-ным раствором медного купороса(CuSO₄) для образования безвредных соединений, которые затем смывались. Однако медный купорос токсичен, он может вызвать почечную и церебральную токсичность, а также внутрисосудистый гемолиз.
Вместо этого рекомендуется раствор бикарбоната для нейтрализации фосфорной кислоты, который затем позволит удалить видимый белый фосфор.

Используемая литература:
1) Д.Н.Трифонов, В.Д.Трифонов — Как были открыты химические элементы.

2) Wikipedia.org.

Фосфор в продуктах

В составе почти всех продуктов присутствует фосфор. Но наибольшее количество фосфора наблюдается в продуктах животного происхождения. К ним относится, как мясо, рыба и птица, так и яйца, молоко и приготовленные на их основе йогурты, сыры и др. Поступая в организм вместе с пищей, данный микроэлемент в большей части усваивается в виде неорганических соединений.

По количеству больше всего фосфора содержится в сухих дрожжах. Здесь на 100 г продукта приходится 1290 мг фосфора. Примерно такое же количество микроэлемента отмечается в пшеничных отрубях, тыквенных семенах и ряде других растительных продуктов. Вторыми по объему содержащегося фосфора являются молочные продукты.

Так, в 100 г сыра содержится приблизительно 600 мг микроэлемента. Такой показатель может варьироваться в зависимости от сорта сыра. Вместе со 100 г творога организм получает 500 мг фосфора, с кефиром – 140 мг, а с молоком 90 мг. Стоит отметить, что включение в ежедневный рацион молочных продуктов является наилучшим решением, поскольку кроме фосфора в них содержится большое количество кальция.

Как упоминалось ранее, фосфор содержится в составе почти всех продуктов питания, наполняющих ежедневный рацион человека. Максимально без вреда здоровью в сутки можно употреблять до 5000 мг данного микроэлемента. При этом важно учитывать, что попадая в организм, вещество усваивается не полностью:

• больше всего фосфора организм получает из молочных продуктов;
• примерно 60-70% микроэлемента поступает при употреблении в пищу мясных и морепродуктов;
• из общего содержания фосфора в растительной пище организмом усваивается всего около 20%.

При составлении своего рациона необходимо учитывать не только присутствие в нем достаточного количества фосфора. Нельзя также забывать о кальции. Важно, чтобы объем поступающего в организм кальция не превышал объем фосфора. Чтобы в оптимальном объеме в организм поступал кальций и фосфор, необходимо правильно подбирать продукты для своего рациона.

Пищевая промышленность сегодня также активно использует фосфор. Многие его соединения позволяют придать продуктам более привлекательный внешний вид. Фосфаты, к примеру, используются в колбасном производстве. С их помощью производители связывают лишнюю жидкость в продукции, обеспечивают однородную ее структуру, плотность и сочность.

Использование фосфатов актуально в изготовлении мясной и рыбной консервации, заводском сливочном масле, маргарине, плавленых сырках и всего того, что непременно входит в рацион каждого современного человека. С помощью различных соединений фосфора производители могут:

• заменять фосфатами подкислители в составе сладких газировок, слабоалкогольных напитков и кондитерской продукции;
• избегать образования твердых кристаллов в сгущенном молоке;
• исключать вероятность образования комков в таких порошковых добавках, как сухое молоко, какао, сливки и др.;
• добиваться однородной мягкой консистенции при производстве плавленых сырков;
• ускорять растворение сухих смесей при изготовлении мороженого и других такого плана продуктов;
• увеличивать сохранность маргарина и сливочного масла;
• повышать плотность консервированных овощей-фруктов;
• осветлять сахар и т.д.

Фосфор в продуктах современной промышленности содержится в чрезмерном количестве. И это способно нанести существенный вред здоровью. В норме количество поступающего в организм фосфора и кальция должно быть примерно одинаковым. Максимально допустимым считается потребление 1,5 части Р и 1 части Са.

• ортофосфорной (фосфорной) кислоты, обозначаемой кодом Е338;
• фосфатов натрия – Е339;
• фосфатов калия, представляемых как добавка Е340;
• фосфатов кальция, указываемых на этикетках как Е341;
• фосфатов аммония – Е342;
• и, наконец, фосфатов магния под кодом Е343.

Химические свойства

Как мы писали выше, фосфор занимает 15 место в периодической таблице Менделеева и входит в одну группу с азотом, мышьяком и сурьмой. Хотя на валентном уровне он и имеет целых 5 электронов, однако 5 связей образуются довольно редко.

Фосфор – очень химически активный элемент, особенно белый фосфор. Как следствие он может вступать в самые разнообразные химические реакции, выступая как в качестве окислителя (с элементами, расположенными ниже и левее в таблице Менделеева), так и восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее в таблице Менделеева).

При взаимодействии с кислородом воздуха образуются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:

4P 3O2 > 2P2O3

4P 5O2 > 2P2O5

При взаимодействии фосфора с галогенами образуются галогениды с общей формулой PHal3 и PHal5:

2P 3Cl2 > 2PCl3

2P 5Cl2 > 2PCl5

При взаимодействии фосфора с серой образуются сульфиды:

2P 3S > P2S3

2P 5S > P2S5

При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Например, кальций и магний реагируют с фосфором с образованием фосфидов кальция и магния:

2P 3Ca > Ca3P2

2P 3Mg > Mg3P2