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第14章 异想天开发现磷

现在我们所说的化学元素磷,它的原文的意思是“冷光”。我们好多的人一定听说过民间传说中的“鬼火”,其实这只不过是一种磷的氢化物的自燃现象,在自然界,人和动物的尸体腐烂以后分解能够生成磷,这个磷是气体,一旦遇到空气,就会成团燃烧起来。我国在古代有人把鬼火叫做磷火火,因此在我国就把人们叫做“冷”光的物质叫做“磷火”,因为磷是非金属的元素,常温之下的单质是固态的,于是就在原来的“火”字旁改了“石“字旁,写成“磷”。这就是用中文的汉字对化学物质进行命名的特色。

颇为令人发笑的是,最早发现的磷是从尿中提炼出来的。

那时,谁都不知道在人和动物的尿里都含有什么东西,但是有一个很想发财的商人,千方百计地寻找发财之路,偶尔听别人说,从人的尿里能制造出黄金或者是能够点石成金的宝贝。于是他便偷偷地收集了大量的尿液,一点点的蒸干后,胡乱的在里边加上各种的东西,要么用煮的办法,明天用烧烤的办法,一次次的继续干下去。终于有一次,他得到了一种在黑夜里能发出荧光的物质。这就是他初次得到的磷,一小块色白质软的白磷。这是在1669年的时候,这个人的名字叫波兰特,是德国的汉堡人。

尿的成分中,除了绝大部分的水以外,主要的成分是尿素。此外还有一点代谢的废物,这里面就含有极少量的硫、磷等元素,而且还是以复杂的有机化合物的形式而存在的,只有在长时间的发酵和熟化以后,才能变成磷酸盐。

磷是以多种形式的化合物的状态,遍布在人及动物的体内,主要的是有各种酶,以及促使营养成分发生同化作用,在为生理的需要提供活力的机制中,含磷的有机化合物。

另外磷也存在于骨骼和牙齿中。平常,在我们吃的食物里,都广泛的含有磷。而且由于饮食的情况不同,排泄物中的含磷量也会有所不同。

磷可以形成各种化合物,如果用化合物中的磷来制取单质的磷是要经过复杂反应的。在工业生产上,经常用磷矿石[Ca3(PO4)

2]来做为原料,再加上石英和焦炭,在电炉中用1500°C的高温,产生的磷蒸气(实际是P4分子),在隔绝空气的情况下,冷凝到凉水中,便成为了固体的白磷。化学方程式也可以表示为:

Ca3(PO4)2+3SiO2+5C=3CaSiO3+5CO+2P

真的是无巧不成书,那个波兰特,经过了几十次的改变配方,更换方法,居然有一次他将尿渣、沙子和木炭放到炉火中加热的时候,用水冷却以后而产生的蒸气得到了单质磷。

这种十分巧合的事,也实在是太少了。

对于自己制出来的奇怪发光的宝物,波兰特惊喜若狂,他很想发财,所以制法便十分的保密。他得到了磷的消息被传开以后,人们只知道他用尿做实验,于是有很多人也想碰大运的做了起来。居然,在1687年德国的孔柯尔,也由尿渣中制出磷,做法跟波兰特的方法如出一辙。1680年英国人波义耳和他的助手德国人享克维茨,独立地从尿中制出了磷,并对制法加以改进,大量的生产而成为商品。1775年瑞典的化学家舍勒,从骨头中也制出了磷。磷从此便有了正式的名称,叫做“发光体”。

上面的这一段离奇故事,说来恐怕并非一个不学无术的人,就知道用尿做原料,就能把磷从中制出来。

波兰特本来就是医生,而且西方的医生也和中医不一样,他们在配药的同时,同时也做化学实验,一些医药学家本身也是化学家。所以在他们的头脑里是有一定的化学知识的,而且他们又有动手能力,所以能够独自解决一些问题。波兰特及其同时代的人,从尿里可以提取出磷来,除了他们本人所有的职业特长,波兰特的惊人毅力,并且能够几年如一日的坚持着把实验做下去,仅这一点就是值得我们后人所敬佩的。

波兰特制造磷的配方,既可以认为是巧合,同时也可以认为这其中存在的是必然。因为沙子、木炭等都是他们的常用之物。只要某种物质中含有磷元素,经过多种的氧化还原反应以后,加上收集的方法也得当,是能够得到磷的化合物甚至是磷的单质。

白磷被发现以后,又被大量的生产成商品来出售,那么它的利用价值又是什么呢?它在最早时期,除了供应实验室用及制磷头火柴外,几乎没有其他用途。磷头火柴是当时使用最方便的发火工具。但白磷是一种剧毒的物质,而且还极易着火,很快便被比较安全的火柴代替了。我们现在用的安全火柴也要用磷,在火柴盒的两侧所涂的酱紫色的东西,这个东西的主要成分是红磷。红磷与白磷是两种同素异形体,但是红磷的着火点很高,而且毒性也很小,比白磷要安全得多。白磷在现在的用途主要是制造含磷的农药,这一类的农药毒性极强,所以使用的时候需要特别小心。

磷的化学性质很特殊,它的单质和有些化合物的毒性很剧烈,有的就几乎没毒性。磷是动植物体所必需的一种营养元素,少了它,植物的果实都不饱满丰硕,人的骨质和神经发育都会被影响。人在青少年发育期,应多吃含磷质较多的食物,就是这个道理。

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