书城教材教辅中学化学课程资源丛书-化学趣闻
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第30章 鬼火元素

磷居住在元素周期大厦的第三周期,第五主族,是德国汉堡的炼金家勃兰德在1669年发现的。按照希腊文的原意,磷就是“鬼火”的意思。

游离态的纯磷有两种——白磷(又叫黄磷)和红磷(又叫赤磷)。虽然他们都是磷,可是,脾气却相差很远:白磷软绵绵的,用小刀都能切开。它的化学性质非常活泼,放在空气中,即使没点火,也会自燃起来,冒出一股浓烟——和氧气化合变成白色的五氧化二磷。这样,平常人们总是把白磷浸在煤油或水里,让它跟氧气隔绝。红磷比白磷要老实得多,它不会自燃,要想点燃它,也得加热到100℃以上。白磷剧毒,红磷对人却并无毒性。

白磷和红磷,可以变来变去:如果隔绝空气,把白磷加热到250℃,就会全部变成红磷;相反的,如果把红磷加热到很高的温度,它就会变成蒸气,遇冷凝为白磷。白磷和红磷,也是同素异形体。此外,磷的同素异形体还有紫磷和黑磷。黑磷是把白磷蒸气在高压下冷凝得到的。它的样子很像石墨,能导电。把黑磷加热到125℃则变成钢蓝色的紫磷。紫磷具有层状的结构。

人体里有很多磷,据测定,约有1千克左右。不过,这许多磷既不是白磷,也不是红磷,而是以磷的化合物的形式存在于人体。骨头中含磷最多,因为骨头的主要化学成分便是磷酸钙。在人的脑子里,也有许多磷的化合物——磷脂。在人的肌肉、神经中,也含有一些磷。动物骨头的主要成分,也是磷酸钙。在坟地或荒野,有时在夜里会看见绿幽幽或浅蓝色的“鬼火”。原来人、动物的尸体腐烂时,身体内所含的磷分解,变成一种叫做磷化氢的气体冒出;磷化氢有好多种,其中有一种叫“联膦”,它和白磷一样,在空气中能自燃,发出淡绿或浅蓝色的光——这就是所谓的“鬼火”。

磷在工业上,被用来制造火柴。火柴盒的两侧,便涂着红磷。当你擦火柴时,火柴头和火柴盒摩擦生热,并从盒上沾了一些红磷。红磷受热着火,先点燃了火柴头上的药剂——三氧化二锑和氯酸钾,火柴梗。

磷还被用来制造磷酸。磷酸可以代替酵母菌,以比它快几倍的速度烤制面包;在优质的光学玻璃、纺织品的生产中,也要用到磷酸。把金属制品浸在磷酸和磷酸锰的溶液里,可以在金属表面形成一层坚硬的保护膜——磷化层,使金属不致生锈。

磷在军事上有个用处:把磷装在炮弹里可制成“烟幕弹”,在发射后,白磷燃烧生成大量白色的粉末——五氧化二磷,像浓雾一样,遮断了对方的视线。

磷的最大的用途还是在农业方面,因为磷是庄稼生长的不可缺的元素之一。它是构成细胞核中核蛋白的重要物质。磷对于种子的成熟和根系的发育,起着重要的作用。在庄稼开花期间追施磷肥,往往能收到显著的增产效果。一旦缺乏磷,庄稼根系便不发达,叶呈紫色,结实迟,而且果实小。要长好庄稼,每年需要磷肥的数量是很大的。从哪儿获得这么多的磷肥呢?

在20世纪前,人们只能从鸟粪、鸡粪、骨灰中,获得一点儿磷。现在,化学工业帮助我们从石头——磷灰石中,成吨成吨地制取磷肥。这样,磷灰石被誉为“农业矿石”。最常见的磷肥,是过磷酸钙(俗称普钙,是Ca(H2PO4)2和2CaSO4的混合物),它是灰色的粉末。每100斤过磷酸钙中,含有15斤左右的磷;1斤过磷酸钙所含的磷,相当于30斤到100斤厩肥,100~150斤人粪尿或140~200斤紫云英绿肥中所含的磷。过磷酸钙常被制成颗粒肥料,同厩肥、堆肥等有机肥料混合,用作基肥。有时也用作追肥。此外,磷酸铵也是常见的磷肥,它易溶于水,而且不仅含磷,还含氮。我国近年来还发展了一种新磷肥——钙镁磷肥,它是用磷灰石、白云石、石英一起混合煅烧而成的,生产比较简易,便于推广。