Книга Путешествие в Страну элементов - Л. Бобров

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.

Когда ученые занялись его детальным изучением, обнаружились два интересных факта. Во-первых, приведенная реакция требует затраты большого количества энергии. И действительно, попробуйте получить сахар из воды и угля! Откуда же берет растение эту энергию? И, во-вторых, фотосинтез (усвоение растениями углекислоты) резко затормаживается при недостатке фосфора в растении.

Ученые нашли, что фосфор входит в состав так называемых хлоропластов — своеобразных растительных органов, непосредственно осуществляющих фотосинтез. Дальнейшее изучение роли фосфора в растениях (которое, кстати сказать, шло не один десяток лет) позволило прийти к следующим выводам. Во-первых, фосфор играет довольно значительную роль в фиксации углекислоты из воздуха. Оказалось, что растворимые фосфаты могут поглощать двуокись углерода по схеме:

CO2 + H2O + HPO42– = HCO3– + Н2PO4–.

Во-вторых, фосфор входит в состав хлоропластов в виде сложных органических производных, называемых фосфолипоидами. (Сами фосфолипоиды — это глицериды, отличающиеся от жиров тем, что в них два гидроксила глицерина соединяются всегда с двумя радикалами жирных кислот, а третий — с фосфорной кислотой.)

И, наконец, в-третьих, оказалось, что реакция взаимодействия CO2 и воды с превращением в глюкозу проходит в несколько стадий, и одной из промежуточных является образование сложного фосфорорганического соединения, так называемой фосфорноглицериновой кислоты.

Выяснилось также, что фосфор необходим и при дыхании. Здесь оказалось примерно то же, что и с синтезом глюкозы. Обычно мы пишем:

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2+6H2O.

Следовательно, при дыхании глюкоза переходит в углекислоту и воду, которые мы и выдыхаем. Однако и этот процесс оказался далеко не таким простым.

В растительных и животных организмах находится сложное органическое вещество, содержащее в своем составе фосфор. Называется оно аденозинтрифосфат. В принципе формулу его можно представить в таком виде:

Оказалось, что это вещество и ему подобные образуются в процессе дыхания и в то же время служат своеобразными накопителями мышечной энергии в животных организмах. При процессе дыхания глюкоза образует сложные фосфорнокислые эфиры, так называемые дифосфаты. При этом примерно 5–6 молекул глюкозы образуют дифосфаты, а одна окисляется до CO2. Затем дифосфаты трансформируются в аденозинтрифосфат.

Молекулы аденозинтрифосфата, присоединяясь к молекулам белка, заставляют их принимать определенную