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第32章 生活和思维的元素

磷为什么是一种生活和思维的元素呢?

有些人也许不知道:在我们人体中平均含有1公斤的磷,这个数量足够火柴厂生产几百个火柴盒或几十万根的火柴。

磷分布在人体中是极不平均的,绝大多数的磷集中在人体的支架——骨骼上,大约有100克的磷存在于肌肉里,分布在神经组织里的磷总共才只有10克。

磷在人体中的含量不多,可是它的作用可不小。如果骨骼失去了磷,我们的身体就会缩成一团,像一个大肉球,不成个样子;肌肉失去了磷,我们就会丧失运动能力;神经组织失去了磷,我们的一切思维活动就会立即停止。磷对人的身体实在是太重要了。

大脑是人的思维器官,无论是喜怒哀乐、思考问题,还是踢足球时准确地射门,可以说没有一件事是能够缺少磷的。所以,把磷叫做生活和思维的元素是一点也不过分的。

科学家们研究人体后发现,成人每天需要吸收0.7克的磷,而正在发育时期的幼儿,每天需要至少1克磷,要不然就会得软骨病,软骨病会使人失去运动能力,这对于活泼好动的小孩子来说真是一件悲惨的事。

一、意料之外的发现

第一位发现磷元素的人,是一位名叫布郎特的德国商人。

布朗特年轻时当过兵,后来又做过医生。可是他当医生时的名声很不好,于是他又改行成了商人。可是,他没有经商的才能,所以一直没有发财。

那时,有一种错误的说法,认为如果把一种元素和几种物质放在一起,就可以把它从一种元素变成另一种元素。

布郎特很高兴心想,要是能把普通的元素转变成价值连城的黄金,自己就会拥有数不清的财富,就能过上像国王一样的富贵、舒适的生活。

于是布郎特埋头干了起来,可一直都没炼出金子来。

但他一点也不灰心,在1669年,他又把沙子、木炭、白灰和动物的尿液混合在一起,加热蒸馏,仍然梦想着能炼出金子来。

可是还是没有得到金子,却得到了一种柔软的白色固体物质。布郎特十分失望,随手把它撂在一个瓶子里,就上床休息了。

他一觉睡到了半夜,在朦胧中似乎觉得房子里亮着灯,可是自己临睡觉之前没有点灯呀,这是怎么回事呢?

他顿时睁开了眼睛,朝发出亮光的地方看去,原来亮光是由装在瓶子中的那种白色物质发出的。

这意外的发现,又使他高兴起来。于是他给这种物质取了个名字叫“冷火”。“冷火”就是我们今天所说的磷。

二、脾气不同的两兄弟

磷有这样一对“孪生兄弟”,它们有不一样的特征,人们根据它们平时经常穿的“外衣”的颜色,把“哥哥”叫做白磷,因为他总喜欢穿白色的“外衣”;“弟弟”呢,人们把它叫做红磷,因为他不分一年四季,老穿着一件鲜艳的红“衣服”。

虽然它们都是磷的同素异形体。可是,脾气却相差很远:白磷软绵绵的,用一把小刀就能把它切成两半。它非常活泼好动,你把它放在空气中,即使没点火,它也会自己燃烧起来,冒出一股浓烟。这样,人们不得不把它经常关在水里或煤油中,免得它到处“惹是生非”。

白磷是一种剧毒物质,只要有0.1克的白磷进入人的胃中,就可以使人死亡,看不出,它还是一位“超级杀手”呢。

可是它的“弟弟”红磷却是一个“老实的孩子”,把它放在空气中,它十分“安分守己”,绝不会自动燃烧,如果要点燃它,也得把它加热到100℃以上。对人们来说,红磷还是一个“听话”的孩子,它没有毒性,把它拿在手上时人们用不着担心会受到它的伤害。

有趣的是,它们“哥俩”虽然性格各异,却可以互换身份。

你看,只要隔绝空气,把白磷加热到250℃,它就会全部变成红磷;相反的,如果你把红磷加热到很高温度,它就会变成蒸气,当这些蒸气冷下来时就会变成白磷。

它们的脾气可真是古怪得很。

三、“鬼火”

在农村以前有这么一种说法,认为人死后会变成鬼,鬼害怕光,所以白天不敢出来,只在晚上出现。在坟地或荒野,有时在夜里会出现一团团绿幽幽或浅蓝色的火焰,跳跃不定。更奇怪的是:它会跟着人走,你停它也停下,你跑它也跟着你跑。迷信的人说这是鬼发出的火,要不然怎么会跟着人走呢?

我们都知道,这世界上是没有鬼怪的,那自然也不会有“鬼火”了。可是在农村经常走夜路的人,仍然在夜间可以看到这种绿幽幽的怕人的火焰,这是什么原因呢?

我们在前面说过,人体里含有磷,不过,这些磷既不是白磷,也不是红磷,而是以磷的化合物的形式存在于人体中。

当人死后被埋在坟地里,过一段时间尸体就会腐烂,这些磷的化合物会发生分解,变成一种叫做磷化氢的气体冒出。磷化氢气体有好多种;其中有一种叫做“联磷”,它和白磷一样,在空气中会自己燃烧起来,发出淡绿或浅蓝色的光,这就是迷信的人们所说的“鬼火”。

有些小朋友可能还会问,那么磷的火焰怎么会跟着人走呢?

大家知道,在夜间,特别是没有风的时候,空气一般是静止不动的。当你走路的时候,同时也赶着你身前的空气往前走,这样也带动了你身后的空气,形成了空气的流动,所以人们会觉得那团火焰老跟着自己。而当你停下来时,由于没有任何力量来带动空气,所以空气也就停止不动了,“鬼火”自然也就停下来了。

古时候的人们因为知识不多,无法解释这种自然现象,所以会凭空捏造出一个鬼来,现在,如果你们在夜里碰见这样的火焰,就不用像他们一样害怕了。

四、庄稼地里的怪事

国庆节前,李海跟着爸爸来到了农村的姥姥家。闲着没事,爸爸就领他到地里。这儿到处都长满了又高又大的玉米,上面结着老大的玉米棒子。

可是当他们走到离村子很远的一个地方时,却发现这儿长的玉米非常矮小,叶片是奇怪的紫红色,而且结的玉米。天快黑了,父子俩就往回走。走着走着,突然间李海又想起了一件事,就又问道:“爸爸,昨天我听舅舅说什么‘以磷增氮’、‘小肥换大肥’,这又是怎么一回事呢?”

爸爸笑着说:“你的耳朵可真够尖的,这‘以磷增氮’嘛,咋一听,似乎不可能,因为磷是磷,氮是氮,风马牛不相及的两件事,怎么会扯到一块儿去呢?然而,一些豆科植物;撒上足够的磷肥,确实能增加它们吸收氮的能力,提高产量。原因是什么呢?原来,庄稼对磷和氮是按照一定的比例来吸收的。现在的科学技术已经能使人们测出这个比例,人们每收获100斤粮食,庄稼大约要从土壤中吸收3斤氮和1.5斤半磷。庄稼吸收氮与磷时有个怪脾气,如果地里的氮不足时,它吸收的磷就少;地里的磷不足时,它吸收的氮就少,倒过来说,如果地里的磷多了,庄稼对氮的吸收也多,地里的氮多了,庄稼对磷的吸收也多。所以呀,如果对豆科植物施加一些磷肥,就能让它多吸收一些氮肥,这样就能大大提高庄稼的产量,这就是以磷增氮,农民也把它叫做‘小肥换大肥’。你明白了吗?”

李海点了点头说:“我明白了。”

五、除水垢

在家里,我们习惯用水壶烧水,用水瓶装水。许多工厂单位都有一个锅炉房,用来烧开水,这样人们在下班后,用水壶打开水,做起饭来就方便多了。大家知道,锅炉用的水是地下水,而地下水中含有微量的碳酸氢钙,一受热之后,它就会分解生成碳酸钙、二氧化碳和水,二氧化碳是气体,会钻出锅炉,而碳酸钙是一种沉淀,它会沉积在锅炉的底部,日积月累,越来越厚,人们一般把它叫做“水垢”。

水垢沉积太多又不能导热,所以当锅炉里积了很厚的一层水垢后,要把水烧开就要费很多煤,有时还会造成锅炉爆炸事故,这多么危险呀!

可是,怎么除去锅炉里的水垢呢?

用一种磷的化合物可以帮助人们除去水垢,而且使用起来很简单。只要在水中加入极少量的磷酸钙,然后反复地煮上几次,水垢就可以自动地疏松脱落。如果锅炉水中磷酸钠的含量再稍微多一点,就可以防止新的水垢生成,同时,它还能防止锅炉和铁水管内壁生锈,这真是一举两得的好方法。

六、金属防锈

钢铁在我们的生活中随处可见,受到大家的广泛欢迎,可是钢铁会受到氧气和水的腐蚀而生锈。目前全世界由于生锈而损失的钢材每年达3000万吨以上,这是自然界中的一项重大损失,如果能防止钢铁生锈,那就会给人类挽回很多的经济损失。

人们现已发现很多的防锈颜料,磷酸盐就是其中的一个成员。

把已经加工好的钢铁工件浸在磷酸盐的溶液中,磷酸根离子和铁离子会形成一种难溶性的化合物,并且能够进一步反应形成一层致密的磷化膜,覆盖在工件表面。

钢铁生锈的前提条件就是有空气和水。钢铁在空气中,过一段时间它的表面就会形成一层氧化膜,可这层氧化膜又薄又粗,氧气分子和水分子还可以“冲”进去,继续腐蚀里面的钢铁。

而这层磷化膜就不同了,它比氧化膜厚得多,而且十分致密,氧气分子和水分子无论怎样都钻不过去,所以磷化膜有很强的抗蚀能力。

七、喷火的鱼

大海是宽广的,大海又是神秘的,在大海里,有一种“喷火的鱼”。

一次,几个渔民正在大海上捕鱼,忽然发现远处的海面上火光闪闪,他们以为是有轮船失火,马上停止了捕鱼,把船朝火光处驶去。

可是,到了跟前一看,海面上空荡荡的,哪有什么轮船,他们正诧异间,突然,一束束淡蓝色的火焰朝他们的渔船扑来,瞬间,渔船就处于许多束火焰的包围之中。于是他们马上调转轮船,冲出了火焰的包围圈。

这些火焰是从何而来的呢?

经过很长一段时间的研究后,科学家终于搞明白了起火的原因。原来,那些火焰是喷火鱼喷出来的。喷火鱼喜欢群游,它们平时能从食物中吸收含磷的化合物,并在体内积聚起来,一旦碰到自己的天敌或捕鱼的船只,成群结队的喷火鱼就会同时喷出这种磷的化合物,这种化合物在空气中会迅速分解,生成磷化氢,大家知道,磷化氢在空气中能够自燃。所以会形成一束束淡蓝色的火焰。

那么,喷火鱼又是从什么地方吸收这种磷的化合物的呢?

原来。在海底有许多火山,它们在喷发时会喷出大量的磷化合物;而且,在陆地表面的岩石中,也有许多磷酸盐,经过长期的风吹雨打岩石会慢慢风化,这些磷酸盐就随着雨水进入河流,然后流入大海,同海底火山喷出的磷化合物汇合在一起。

在海洋中还有许多浮游生物,它们能够吸收这些化合物,这些浮游生物死后,会沉入海洋深处,它们吸收的磷化合物就会分解,生成磷酸盐。随着时间的推移,磷酸盐越积越多,就形成了一种磷矿石,正是这些磷矿石为喷火鱼提供了大量的喷火资源。

八、防水火柴

安全火柴虽然不会无缘无故地燃烧,使用起来很安全,但它却怕水、怕风,使用起来很不方便。比如,要是有风的话,火柴就不易点燃,如果你不小心把火柴盒掉进了水中,那这盒火柴就全“报销”了。

有没有一种防水防风火柴呢?

有。科学家们已经制造出了一种特殊火柴,即使你把它泡在水中,取出来后在火柴盒上一擦,它仍然能着火燃烧。

这种火柴为什么能不怕水呢?

这是因为火柴头表面涂有一层防水的虫胶或清漆,火柴盒侧面的摩擦面上也有一层防潮的磷。而且,这种火柴的杆也比普通的火柴杆要长和粗,火柴头上的氧化剂也比普通火柴多一些。

这样,在摩擦时,产生的火焰就要比普通火柴大一些,即使有风,也照样能够划着。

九、智炸兵工厂

在世界大战时,某国侦察小分队发现了另外一个敌国有一座秘密兵工厂。于是为了牵制敌人,上级命令他们在三天之内炸毁它。

然而敌国对来来去去的人检查很严,即使是兵工厂的人员也盘查的很严密,队员们根本混不进去,这可怎么办呢?

眼看着时间一天一天的白白地过去了,他们还没有想出一个好办法。

在小分队中有一位化学教师,两天来他绞尽脑汁,但一直都没有想出一个切实可行的主意。正在他愁思苦想时,却听到了一声老鼠“吱吱”的叫声,这时他灵机一动,突然想出了一个特殊办法。

这天晚上,小分队捉了十多只老鼠来到了兵工厂的围墙外。他们在老鼠身上涂满溶解有白磷的二硫化碳溶液,然后把它们放进通过兵工厂内的阴沟中。随着二硫化碳的不断挥发,白磷暴露在空气中逐渐与氧气反应并放出了许多热量,使温度达到了白磷的着火点;于是白磷就燃烧了起来。烧得老鼠在兵工厂内狂奔乱窜,其中有一只钻进了火药库,在“轰隆”一声巨响中,整座兵工厂都上了天。

十、能发光的树

世界上有许许多多奇形怪状的东西,通常我们见到的树,都是不能发光的,然而在非洲北部,却有这样一种能发光的树。

这个发光树是常绿乔木。到夜幕降临时,从远处看去,树体发光灼灼,十分好看。它为什么能发光呢?

原来这种树的树根有一个怪癖,特别喜欢吸收土壤中的磷,然后在树体内转化成四化氢,大家知道,磷化氢一遇到氧气就会自燃,从而使树身显得磷光闪烁。

在北美洲也一种花,一到晚间就会发出光来,人们甚至还可以在花下读书学习。这也是因为它能从土壤中吸收磷把它转变成磷化氢的缘故。

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