lite grann om fosfor och fosfater:
Om någon säger fosfor tänker du antagligen på tändstickor eller på din kemilärare som ritade på tavlan i ett mörkt rum med en liten bit gul fosfor. I båda fallen är det rena grundämnet fosfor som används, och fosfor betyder just ljusbärare!
Fosfor har en lite säregen historia
Alkemisterna ville göra guld och urin är gult – kanske fanns guldmakeriets hemligheter där? Hennig Brand upphettade och destillerade urin och lät ångorna kondensera under vatten. Resultatet såg ut ungefär som vax och materialet lyste i mörker, en sensation som gav ämnet dess namn, fosfor. Detta hände 1669 och försöket fick flera alkemister att framställa fosfor ur just urin. Först hundra år senare visade de svenska kemisterna Johan Gottlieb Gahn och Carl Wilhelm Scheele att det finns fosfor också i skelett och i benaska och upptäckte en enklare framställningsmetod. Gahn fann också att fosfor förekommer i naturliga mineral.
Antoine Lavoisier klassade fosfor som ett grundämne (1772), och bevisade också att det brann i syre och då gav en produkt (fosforoxid) som löser sig i vatten och gav en syra (fosforsyra). (Fosforsyra löser t ex kalkavlagringar i toastolen.)
Fosfors brännbarhet gav oss den första tändstickan 1832 – den tände mot vilken yta som helst. Tändstickan med gul fosfor förbjöds i Sverige i början på 1900-talet. Den slogs ut av den svenska säkerhetständstickan, uppfunnen 1844, som inte har fosfor i stickan utan istället röd fosfor i plånet.
Fosfor – mest som fosfater
Fosfor är alltså ett mycket reaktivt grundämne. Den häftigt reagerande gula fosforn är en av ämnets former, men det finns också röd fosfor som är lättare att handskas med. Fosfor kan inte existera som grundämne i naturen, utan förekommer bara i kemiska föreningar, alltså bundet till andra atomslag. Framför allt binder sig fosfor till syre, som fosfater, de salter som man får om man neutraliserar fosforsyra.
Fosfor - biologiskt betydelsefullt
Fosfor är det 11:e vanligaste grundämnet i jordskorpan och i form av fosfater ett av de mest betydelsefulla grundämnena. Att vi undviker fosfat i tvättmedel beror inte på att fosfater är onyttiga – tvärtom är de livsnödvändiga för alla organismer, även alger. Själv omsätter du ständigt fosfater i kroppen – kroppen lagrar energi från den mat du äter genom att bygga en energirik förening – ATP, där tre fosfatjoner ingår. När kroppen behöver använda energi t ex för att bygga proteiner, frigör ATP en fosfatjon och blir energifattig ADP. ADP kan åter binda en fosfatjon, och lagra energi. Varje fosfatjon utnyttjas kanske 1000 ggr per dygn på detta sätt. Mekanismen för hur ATP bildas ur ADP belönades med Nobelpriset i kemi 1997. Läs mer om detta på www.nobelprize.org.
Fosfatjoner är också viktiga byggbitar i den genetiska kodens DNA och RNA. Fosfatjoner buffrar dessutom kroppsvätskorna så att pH håller sig på rätt nivå. Fosfat i form av hård och stark hydroxyapatit bygger upp benstommen och tänderna – 90% av kroppens fosfor finns där. (Det är hydroxyapatiten som blir ännu starkare av fluortandkrämen). Apatit är också ett vanligt fosfatmineral och utgångsämne då man gör fosfater för konstgödning.
En del fosfat lämnar kroppen med urinen, motsvarande ca 2 g fosfor/dygn. Det var därför Hennig Brand lyckades med sin fosforframställning, det är därför vi använder (välbrunnen) hästgödsel i trädgårdslandet, och det är också därför man kan se var människor och djur haft sina boställen, eftersom marken där är särskilt fosfatrik.
Fosfater är lika viktigt för växter som för djur – P står för fosfaterna i gödningsmedlet NPK. Fosfat omsätts i ATP-produktionen i fotosyntesen. För en jordbruksbygd som Östergötland är alltså fosfor ett högst väsentligt grundämne.
Fosfater i reningsverken
Antingen vi använder fosfattvättmedel eller ej innehåller vårt avloppsvatten fosfatjoner. Fosfatjoner i insjöar och i Östersjön kan ge ökad algtillväxt. När dessa alger dör och ska brytas ned kan det medföra syrebrist i vattnet vilket hämmar djurlivet i sjön. (På stora syrefria djup kan det t o m bildas giftigt svavelväte. )
Reningsverken kan numera ta bort ca 90% av all fosfor i avloppsvattnet. I ett av reningsstegen får fosfatjonerna bilda svårlösliga kemiska föreningar tillsammans med aluminium– eller järnjoner. I ett annat steg får bakterier bryta ned andra kemiska föreningar. Bakterieslammet, som innehåller de svårlösliga fosfaterna, samlas och rötas, dvs bryts ner med hjälp av bakterier i syrefri miljö. Rötningen ger en brännbar gas (metan) och en rest som är rik på fosfater. Rötresten är alltså ett gödningsmedel, och det långsiktiga målet är att återföra den till jorden, för att ersätta konstgödningen.
Då har fosforn gått sitt kretslopp – från åkern till växt till människa till vatten till slam tillbaka till åker. Läs mer om kemisk rening av vatten på www.kemwater.se.
