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.

• Атомный номер – 15
• Атомная масса – 30,973762
• Электронная конфигурация – [Ne] 3s2 3p3
• Температура плавления (°С) – 44,15
• Температура кипения (°С) – 279,85
• CAS: 7723-14-0

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:

• Формирование, развитие и крепость костей и зубов, предотвращение развития кариеса и остеопороза;
• Участие в передаче нервных импульсов от нервной системы по всему организму;
• Поддержание функционирования и здоровья нервной системы;
• Участие в поддержании сократительной функции мышечных тканей, и соответственно – в работе сердца;
• Участие в обменных процессах белков, жиров и углеводов;
• Выполняет роль регулирования окислительно-восстановительных реакций в организме;
• Поддерживает кислотно-щелочной баланс (рН);
• Участие в образовании щитовидной железой и надпочечниками ряда гормонов;
• Повышает благотворное влияние на организм кальция, железа, калия и различных витаминов (А, F, D);
• В виде фосфорнокислых солей входит в состав мягких тканей головного мозга, и соответственно участвует в его формировании и развитии;
• Выполняет роль энергетического жизнеобеспечения организма.

Применение фосфора в других сферах человеческой жизни

• Белый фосфор используется преимущественно в военном деле – зажигательные бомбы и другие виды оружия.
• Красный фосфор уже используется в промышленности – спичечные коробки, производство ламп накаливания (как газопоглотитель), различные виды топлива и зажигательных смесей, смазочные материалы, защитных средств для металла от коррозии, в качестве дополнительного вещества для умягчения воды.
• В агропромышленном секторе фосфорную кислоту используют для производства некоторых удобрений – преципитата, суперфосфата и других.
• Кроме того, Р используют для изготовления некоторых видов зубной пасты, пищевой промышленности.

Суточная потребность

Рекомендуемые суточные дозы фосфора в зависимости от пола и возраста:

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:

• Постоянная усталость, быстрая утомляемость, вялость;
• Повышенная раздражительность, чувство тревоги;
• Нарушение дыхательной функции;
• Скованность в движении, нарушения координации, боль в суставах;
• Головокружения, «туманность» сознания;
• Отсутствие аппетита, колебания веса;
• Повышенная восприимчивость к простудным заболевания и другим ОРЗ;
• Замедление роста ребенка, а также нарушения в формировании костно-мышечного скелета и зубов в детском организме.

Причины нехватки фосфора

• Нарушения усвояемости Р организмом, что обычно связано с – гиповитаминоз D, длительные жесткие диеты и голодания, алкоголизм, мальабсорбция;
• Повышенное выведение Р из организма, причиной чего могут стать – заболевания почек, гиповитаминоз D, гиперфункция паращитовидных желез, увеличенный объем внутриклеточной жидкости, прием некоторых лекарственных препаратов (мочегонных и кортикостероидов).
• Избыток в организме – алюминия (Al), кальция (Са) и магния (Mg), железа (Fe), эстрогенов, андрогенов и тироксина;
• Другие причины – стремительный рост костной ткани у детей в период развития, недостаток Р в пище, наличие хронических болезней почек, щитовидных и паращитовидных желез.

Применение фосфора в медицине

Применение Р с лечебной целью целесообразно в следующих случаях:

• Заболевания костно-мышечной системы – остеопороз, гетерогенные оссификации, опухолевый остеолиз, частые переломы;
• Гипофосфатемия – недостаток фосфора в организме;
• Оксалатный тип почечнокаменной болезни;
• Гиперкальциемия (переизбыток в организме кальция) при онкологических болезнях.

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:

• Повышенная возбудимость, бессонница;
• Тремор, судороги;
• Кровотечения в органах ЖКТ;
• Апноэ;
• Тахикардия;
• Тошнота, приступы рвоты.

Причины переизбытка фосфора

• Переизбыток витамина Д;
• Острый ацидоз – резкое нарушение кислотно-щелочного баланса в организме в сторону повышения кислотности;
• Процессы, сопровождающиеся разрушением мышечных волокон и эритроцитов;
• Заболевания почек, сопровождающиеся снижением скорости фильтрации клубочками;
• Гипофункция щитовидных и паращитовидных желез;
• Прием мочегонных (диуретиков) и слабительных препаратов, частые клизмы.

Источники фосфора

В каких продуктах содержится фосфор больше всего?

Растительные и животные источники (мг на 100 г): семечки конопли (1650), сухие дрожжи (1290), тыквенные семечки (1233), черные семечки (1158), мак (870), горчица в порошке (828), кунжут (774), семечки дыни (755), какао в порошке (734), сыр «Пармезан» твердый (694), семена льна (642), кешью (593), сыр «Гауда» (546), овёс (523), грецкий орех (513), творог (500), фисташки (490), миндаль (481), карп (415), фасоль (407), арахис (397), горох (329), крупа гречневая (298), тунец (280), яйцо (198), курятина (178), кефир (140), картофель (58), капуста (31).

Химические источники (Р): «Этидронат», «Кальция глицерофосфат», «Фосален», витаминно-минеральные комплексы «Витрум», пищевые добавки Е338, Е339, Е340, Е341, Е342, Е343.

Синтез в организме: -.

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

https://youtu.be/g4kWU96ezd4

Обсудить Р и другие минералы на форуме…