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第3章 异想天开发现了磷

我们所说的化学元素磷,原本的意思为“冷光”。民间传说中的“鬼火”,就是一种磷的氢化物在空气中自燃时发生的现象,自然界中的这种磷的氢化物是由人及动物的尸体腐烂分解而形成的,它是一种气体,当遇到空气,就会自动地燃烧起来。我国古代又把鬼火叫成燐火,因此我国就把叫做“冷”光`的物质叫做“燐”。由于磷是非金属元素,常温下单质为固态,于是又把原来的“火”字旁改为“石”字旁,写成“磷”。这也是用中文汉字对化学物质命名的一大特色。

令人感到有趣的是,最早发现的磷是从尿液中提炼出来的。

在那时,谁也不知道人和动物的尿液里到底含有什么东西,而当时有一个想发财的商人,千方百计地寻找生财之道,偶尔听人说,从人的尿液里可以制造出黄金或是能够点石成金的宝贝。于是他就偷偷地收集了大量的尿液,一点一点的慢慢蒸干后,又胡乱的加上各种各样的东西,今天用煮的办法,明天又用烧烤的办法,一次一次地干下去。终于有一次,他发现了一种在黑夜中能发出荧光的物质。这就是他初次得到的磷,一小块白色柔软的白磷(磷的一种单质)。这是1669年的事,这个人的名字叫波兰特,是德国汉堡人。

尿液的成分,除了绝大部分水之外,主要的是尿素。此外还有一些新陈代谢的废物,其中便含有极少量的硫、磷等元素,而且是以极其复杂的有机化合物的形式存在的,只有在经过长时间的发酵蒸发后,才能变成磷酸盐。

磷原来以多种形式的化合状态,遍布于人及动物体内,主要形成各种酶,以促使营养成分发生同化作用,为生理需要提供活力。另外磷也存在于骨骼和牙齿中。平常,我们所吃的食物里,普遍都含有磷。同时由于饮食情况的不同,排泄物中所含磷的量也有所不同。

磷可以形成各种各样的化合物,要用磷的化合物来制取单质,都需要经过复杂的化学反应。工业生产上,经常是用磷矿石[Ca3(PO4)2]为原料,加上石英和焦炭,再经过1500℃的高温,而产生的磷蒸气(实际是P4分子),在隔绝空气的状态下,冷凝到凉水中,成为固体的白磷。化学方程式可以表示为:

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

真是无巧不成书,波兰特经过几十次的改变配方,更换方法,居然在一次将尿渣、沙子和木炭放在米中加热时,用水冷却产生的蒸气而得到单质磷。

当制出奇怪发光的宝物时,波兰特真是惊喜若狂,他想如果要发财,制法就要十分保密。他得到磷的消息在外界传开以后,人们只知道他是用尿做实验,于是便有很多人也做了起来想碰运气。德国人孔柯尔居然在1687年,也从尿渣中制出了磷,其做法跟波兰特的方法如出一辙。1680年英国的化学家波义耳和他的助手德国人亨克维茨,独立地从尿中制出了磷,并对制法加以改进,大量生产使其成为商品。1775年瑞典化学家舍勒,又从骨头中制出了磷。磷从此有了正式的名称,叫“发光体”。

这一段离奇的故事,说的并非是一个不学无术的人,只知道原料是尿,就能从中提制出磷来。当时取得成功的人,都是接触或是研究过化学的。

波兰特本人的职业就是医生,西方的医生并不像中医那样,以本草为生。他们在配药的同时,还兼做化学实验,有些医药学家也同时是化学家,所以他们头脑里都有一定的化学知识,并且又有动手能力,能够解决一些问题。波兰特及其同时代的人,能从尿里提取磷,都有他们本人的职业特长,首先是波兰特的惊人毅力,几年如一日的把实验坚持做下去,仅此一点就很值得后人敬佩。

波兰特制磷的配方,既可以认为是巧合,也可以认为其中存在着必然。

因为沙子、木炭等是他们的常用之物。只要某物中含有磷元素,经过多种氧化还原反应,加之收集方法得当,就会得到磷的化合物甚至是磷的单质。像这样的情况,在化学实验中,曾经多次出现过。

白磷被发现以后,又大量投入生产并成为商品出售,它到底有什么用途呢?它在最早时期,除了供应实验室实验及制造磷头火柴之外,几乎没有其他的用途。磷头火柴是当时使用最方便的引火工具。然而白磷有剧毒,又极易着火,很快就被较安全的火柴所代替。我们现在所用的安全火柴也要用磷,那就是涂在火柴盒两侧酱紫色的东西,它的主要成分是红磷。红磷跟白磷互为同素异形体,但红磷的着火点比白磷要高得多,而且毒性也极小。现在生产的白磷主要用于合成含磷的农药,这类农药有极强的毒性,使用时要特别小心。

磷是一种化学性质很特别的元素,它的单质及化合物有的含有剧毒,有的几乎没有毒性。它还是动植物体内必需的营养元素,缺少它,植物的果实便不能丰硕饱满,人的骨质特别是神经的发育就会受到影响。因此人在青少年发育时期,就应吃含磷质较多的食物。

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