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第14章 异想天开竟然发现了磷

我们所说的化学元素磷,原文的意思叫做“冷光”。民间传说中的“鬼火”,就是一种磷的氢化物的自燃现象,在自然界中是由人及动物的尸体腐烂分解生成的,它是气体,遇到空气,就会一团地燃烧起来。我国古代又把鬼火叫成磷火,因此我国就把人家叫做“冷”光的物质叫做“燐火”,由于燐是非金属元素,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”。这是用中文汉字对化学物质命名的特色。

令人颇为发笑的是,最早发现的磷是从尿中提炼出来的。

那时,谁也不知道人和动物的尿里含有什么东西,而是一个想发财的商人,百般地寻找发财之路,偶尔听人说,从人尿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,一点一点地蒸干后,胡乱地加上各种各样的东西,今天用煮的办法,明天用烧烤的办法,一次一次干下去。终于有一次,他得到了一种在黑夜中能发出萤光的物质。这就是他初次得到的磷,一小块色白质软的白磷(磷的一种单质)。这是1669年的事,这个人名字叫波蓝特,是德国汉堡人。

尿的成分中,除了绝大部分水之外,主要的是尿素。此外还有一点代谢的废物,其中含有极少量的硫、磷等元素,而且是以复杂有机化合物的形式存在,只有经过长时间的发酵熟化后,才能变成磷酸盐。

磷以多种形式的化合状态,遍布于人及动物体内,主要的有各种酶,及促使营养成分发生同化作用,为生理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,我们吃的食物里,都广泛的含有磷。同时由于饮食情况的不同,排泄物中含磷量也会有所不同。

磷可以形成各种各样的化合物,要以磷的化合物来制取磷单质,都要经过复杂的反应。工业生产上,常是用磷矿石[Ca3(PO4)2]为原料,加上石英和焦炭,在电炉中经1500°C的高温,产生的磷蒸气(实际是P4分子),在隔绝空气下,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,那个波蓝特,经过几十次改变配方,更换方法,居然在一次他将尿渣、砂子和木炭放在炉中加热时,用水冷却产生的蒸气而得到单质磷。这种十分巧合的事,实在是太少有了。

波蓝特对他制得奇怪发光的宝物,惊喜若狂,他想发财,制法当然要十分保密。他得到磷的消息传开后,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,德国人孔柯尔在1687年,也由尿渣中制出磷,做法跟波蓝特的方法如出一辙。1680年英国人波义耳和他的助手德国人享克维茨,独立地从尿中制出磷,并对制法加以改进,大量生产成为商品。1775年瑞典化学家舍勒,又从骨头中制出磷。磷从此有了正式的名称,叫“发光体”。

上面这一段离奇的故事,说来恐怕并非一个不学无术的人,只知道原料是尿,就能从中把磷制出来。那时所能成功的人,都是接触或是研究化学的。波蓝特本人的职业就是医生,西方的医生不像中医那样,以本草为主。他们配药同时,兼做化学实验,有些医药学家也是化学家。所以他们头脑里有一定的知识,又有动手能力,能够解决一些问题。波蓝特及其同时代的人,从尿里提取出磷,都有他们本人的职业特长,首先波蓝特的惊人毅力,几年如一日地把实验坚持做下去,仅此一点就值得后人敬佩。

波蓝特制磷的配方,既可以认为是巧合,也可以认为其中存在必然。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,是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,曾经出现过多次。

白磷发现后,又能大量生产成为商品出售,它有什么有价值的用途呢?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。但白磷有剧毒,极易着火,很快就被较安全的火柴所代替。我们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有剧毒,有的几乎没有毒性。它又是动植物体内必需的营养元素,缺少它,植物的果实不能丰硕饱满,人的骨质特别是神经的发育会受到影响。人的青少年发育时期,应多吃含磷质较多的食物,就是这个道理。