Белый фосфор: свойства, применение и этические аспекты

Что такое белый фосфор? Это химический элемент, который с давних пор использовался в различных отраслях промышленности и военных дел. Но его спорное применение, особенно в военной сфере, ставит под вопрос этичность и безопасность его использования.

Формула белого фосфора — P4. Он состоит из молекул, в которых четыре атома фосфора образуют тетраэдр.

Исторический контекст

Белый фосфор был открыт в 1669 году немецким алхимиком Геннигом Брандтом в ходе экспериментов по добыче золота из человеческой мочи. Вскоре было обнаружено, что этот элемент легко воспламеняется от трения, что сделало его идеальным материалом для создания спичек.

Первые коммерческие спички, изготовленные с использованием белого фосфора, появились в начале 19 века. На протяжении 1800-х годов спички на основе белого фосфора были популярными и широко распространенными. Однако к середине и концу 19 века стало ясно, что работники на спичечных фабриках страдают от заболевания, которое впоследствии получило название «фосфорная некроз челюсти». Это было связано с токсичностью белого фосфора, который попадал в организм работников в процессе производства.

Английский химик Джон Уокер в 1827 году представил первую удачную и продаваемую модель спичек на основе белого фосфора, что вызвало революцию в этой индустрии. Однако проблемы с безопасностью и здоровьем работников продолжались.

К концу 19 века, под давлением общественного мнения и из-за медицинских опасений, производители начали искать альтернативы белому фосфору для производства спичек. В результате к 1906 году, благодаря международным соглашениям, производство спичек с использованием белого фосфора было в значительной степени заменено на производство безопасных спичек на основе сесквифосфата.

Таким образом, хотя белый фосфор играл ключевую роль в ранней истории производства спичек, его опасные свойства привели к поиску более безопасных альтернатив.

Военное применение

Белый фосфор начал применяться в военных целях в начале XX века. Его основное применение было связано с его способностью быстро и интенсивно гореть, выделяя при этом густой дым. Эти свойства сделали его полезным в различных военных приложениях:

Дымовые завесы: Белый фосфор использовался для создания дымовых завес в боевых действиях, позволяя войскам скрыть свои движения или позиции от противника.
Огнеметы: В некоторых огнеметах использовался белый фосфор из-за его способности к самовозгоранию при контакте с кислородом.
Огненные боеприпасы: Белый фосфор также использовался в качестве воспламеняющего вещества в некоторых видах артиллерийских снарядов, мин и ручных гранат.

Когда белый фосфор горит, он может достигать температуры в 1300 °C. Конкретная температура горения для фосфорных боеприпасов может варьироваться от 900 до 1200 °C в зависимости от различных факторов, таких как вид боеприпаса, климатические условия и прочее. Военные зажигательные боеприпасы, содержащие белый фосфор в сочетании с другими горючими материалами, горят при температуре от 800 до 900 °C. При этом происходит образование густого ядовитого белого дыма, и горение продолжается до момента исчезновения доступа кислорода или полного сгорания вещества.

Во Второй мировой войне белый фосфор широко использовался армиями различных стран. В частности, он применялся в гранатах, минометных и артиллерийских снарядах для создания дымовых завес или поражения живой силы противника.

Стоит отметить, что применение белого фосфора в военных целях вызывает опасения в связи с его потенциально ужасающими воздействиями на человеческое тело. При контакте с кожей он может вызывать глубокие ожоги. В результате многие организации, включая ООН, призывают ограничить или запретить его использование в боевых действиях, особенно в густонаселенных районах.

Физико-химические свойства

Белый фосфор — это уникальное вещество с рядом характерных особенностей. Он имеет светлую окраску, чаще всего белую или желтоватую, и обычно присутствует в форме кристаллов или порошка.

Растворимость: Белый фосфор хорошо растворяется в различных растворителях, особенно в тех, которые не содержат воду, например, в сере углерода или бензине. В воде не растворяется.
Реактивность на воздухе: Одним из наиболее заметных свойств белого фосфора является его способность легко реагировать с кислородом в воздухе. Эта реакция происходит даже при нормальных условиях, что может привести к его самовозгоранию. Это свойство делает его особенно опасным при обращении. Белый фосфор может воспламеняться от контакта с воздухом при температуре около 30°C (86°F), особенно если он находится в измельченном состоянии или тонких ленточках. Светиться в темноте.
Горение: При горении белый фосфор выделяет ярко-белое пламя и густой белый дым. Этот дым состоит главным образом из частиц кислоты фосфорной и её производных. Дым, который образуется при горении белого фосфора, был активно использован в военных целях в качестве дымовой завесы.
Химическая реактивность: Кроме окисления на воздухе, белый фосфор может взаимодействовать с рядом других химических веществ. Его химическая реактивность делает его полезным в ряде промышленных процессов.

В целом, физико-химические свойства белого фосфора делают его важным элементом в промышленности и исследованиях, но также требуют особой осторожности при работе с ним из-за его реактивности и опасности самовозгорания.

Промышленное и гражданское применение

Белый фосфор, имея уникальные химические свойства, использовался в различных промышленных и гражданских областях. Давайте рассмотрим некоторые из них более подробно:

Производство спичек: В XIX и начале XX века белый фосфор активно использовался в производстве спичек из-за своей способности легко воспламеняться от трения. Однако из-за токсичности фосфора и заболеваний, таких как «фосфорная некроз челюсти», производители перешли к использованию других, более безопасных веществ, таких как красный фосфор.
Родентициды: Белый фосфор использовался как активное вещество в отравах для грызунов. Его токсичные свойства делали его эффективным средством борьбы с крысами и мышами. Однако из-за рисков для человека и домашних животных, такое использование было ограничено во многих странах.
Фосфор-органические соединения: Эти соединения получаются в результате соединения фосфора с органическими молекулами. Они нашли широкое применение в различных отраслях:
- Пестициды: Некоторые фосфор-органические соединения действуют как инсектициды, защищая растения от вредителей.
- Пластификаторы: Эти химикаты добавляются в пластмассы для улучшения их пластичности и гибкости. Фосфор-органические пластификаторы могут использоваться в производстве пленок, труб и других пластмассовых изделий.

Белый фосфор, несмотря на свои потенциальные опасности, играл важную роль в развитии многих отраслей промышленности благодаря своим уникальным химическим свойствам. Однако с развитием технологий и увеличением осведомленности о безопасности, многие из его применений были заменены или ограничены.

Экологические аспекты применения белого фосфора

Воздействие на почву: Остатки белого фосфора могут проникнуть в почву после его использования, особенно если он используется в качестве вооружения. Это может привести к загрязнению почвы и долгосрочному воздействию на растительность.
Воздействие на водные ресурсы: Если белый фосфор попадает в водные источники, он может представлять опасность для водной фауны. Кроме того, фосфор может вступать в реакции с другими элементами в воде, создавая токсичные соединения.
Накопление в экосистеме: Такие вещества, как белый фосфор, могут накапливаться в экосистеме, приводя к долгосрочным последствиям для растений и животных.

Таким образом, вопросы, связанные с этическими и экологическими аспектами использования белого фосфора, оставляют многие сложные и спорные вопросы для мирового сообщества.

Воздействие белого фосфора на человека

Белый фосфор – вещество с высокой химической активностью, и его контакт с человеческим телом может вызвать серьезные и долгосрочные последствия.

Ожоги:

Когда белый фосфор соприкасается с кожей, он может автоматически воспламеняться и причинить глубокие химические ожоги. Эти ожоги могут поражать не только верхний слой кожи, но и глубже лежащие ткани.
Эти ожоги особенно опасны, потому что белый фосфор продолжает гореть, пока имеется доступ к кислороду, что означает, что он может гореть в тканях, даже если попытаться его потушить водой.

Ингаляция дыма:

Если человек вдыхает дым от горящего белого фосфора, это может привести к раздражению и повреждению дыхательных путей.
Долгосрочное воздействие может вызвать хронические респираторные заболевания.

Поглощение через пищеварительную систему:

При попадании небольших количеств белого фосфора в желудок через пищу или воду может произойти отравление. Симптомы могут включать рвоту, диарею и острую болезнь.

Системные токсические эффекты:

В долгосрочной перспективе попадание фосфора в организм может привести к нарушениям в работе печени, почек и других органов.
Может также вызвать поражение нервной системы, приводя к слабости, тревоге и другим неврологическим симптомам.

Косвенные последствия:

Ожоги и другие травмы, вызванные белым фосфором, могут вызвать инфекции, так как поврежденная кожа становится более уязвимой для бактерий и других патогенов.

С учетом всех этих рисков, белый фосфор является крайне опасным веществом при контакте с человеком, и требуются особые меры предосторожности при его обращении и использовании.

Заключение

Белый фосфор — вещество с длинной историей применения. Несмотря на его полезные свойства, необходимо взвешенно подходить к его использованию, особенно в военной сфере, учитывая возможные негативные последствия для человека и окружающей среды.