磷的發(fā)現(xiàn)
化學(xué)先生 / 2019-05-19
17世紀(jì)，德國有位漢堡商人布蘭德，是個(gè)煉金術(shù)士，他曾聽傳說從尿里可以制得黃金，于是抱著圖謀發(fā)財(cái)?shù)哪康?，使用尿做了大量?shí)驗(yàn)。大約在1669年一次實(shí)驗(yàn)中，他將砂、木炭、石灰等和尿混合，加熱蒸餾，雖然沒有得到黃金，卻意外地分離出像蠟?zāi)菢拥纳踪|(zhì)軟的物質(zhì)，它在黑暗中能放出閃爍的亮光，于是布蘭德給它取了個(gè)名字叫“冷光”(即白磷)，他稱它為Phosphorus。
磷的命名在希臘語中就是“晨星”，這個(gè)詞來自phos(意為“光”)和phorus(意為“生產(chǎn)”、“誕生”)。晨星是光的“產(chǎn)婆”，因?yàn)樵谒霈F(xiàn)之后不久，太陽就要升起了。在早晨，金星比太陽早到達(dá)東方地平線、，因而在陽升起之前，它已閃爍在東方的天空，它就是“晨星”。在漢語中稱它為磷”，曾用“燐。
磷，按照希臘文的原意，是“鬼火”的意思。
游離態(tài)的純磷有兩種一一白磷(又叫黃磷)和紅磷(又叫赤確)。雖然它們都是磷，可是，牌氣卻相差很遠(yuǎn):白磷軟綿綿的，用小刀都能切開。它的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，放在空氣中，即使沒點(diǎn)火，也會(huì)自燃起來，冒出一濃煙和一氧氣化合變成白色的五氧化二磷。這樣，平常人們總是把白確沒在煤油或者水里，讓它限氧氣隔絕。紅磷比白磷要老實(shí)得多，它不會(huì)自燃要想點(diǎn)燃它，也得加熱到100℃以上。白磷劇毒，紅磷對(duì)人卻并無毒性。
白磷和紅磷，可以變來變?nèi)?如果隔絕空氣，把白磷加熱到250℃，就會(huì)全部變成紅磷;相反的，如果把紅磷加熱到很高的溫度，它就會(huì)變成蒸氣，遇冷凝為白磷。白磷和紅磷也是同素異形體。此外，磷的同素異形體還有紫磷和黑磷。黑磷是把白磷蒸氣在高壓下冷凝得到的。它的樣子很像石墨，能導(dǎo)電。把黑磷加熱到125℃則變成鋼藍(lán)色的紫磷。紫磷具有層狀的結(jié)構(gòu)。
人體里有很多磷，據(jù)測(cè)定，約有1千克。不過，這許多磷既不是白確，也不是紅磷，而是以磷的化合物的形式存在于人體。骨頭中含磷最多，因?yàn)榈妙^的主要化學(xué)成分便是磷酸鈣。在人的腦子里，也有許多磷的化合物一脂。在人的肌肉、神經(jīng)中也含有一些磷。動(dòng)物骨頭的主要成分，也是磷酸鈣。在墳地或荒野，有時(shí)在夜里會(huì)看見綠豳幽或淺藍(lán)色的“鬼火”。原來人、動(dòng)物的尸體腐爛時(shí)，身體內(nèi)所含的磷分解，變成一種叫做磷化氫的氣體冒出;化氫有好多種，其中有一種叫“聯(lián)牌”，它和白磷一樣，在空氣中能自燃，發(fā)出淡綠或淺藍(lán)色的光一一這就是所謂的“鬼火”。
磷在工業(yè)上，被用來制造火柴。火柴盒的兩則，便涂著紅磷。當(dāng)你擦火柴時(shí)，火柴頭和火柴盒摩擦生熱，并從盒上沾了一些紅磷。紅磷受熱著火先點(diǎn)燃了火柴頭上的藥劑一一三硫化二銻和氯酸鉀，然后又點(diǎn)著了火柴梗。磷還被用來制造磷酸。磷酸可以代替酵母菌，以比它快幾倍的速度烤制面包;在優(yōu)質(zhì)的光學(xué)玻璃、紡織品的生產(chǎn)中，也要用到磷酸。把金屬制品浸在磷酸和磷酸錳的溶液里，可以在金屬表面形成一層堅(jiān)硬的保護(hù)膜一一磷化層，使金屬不致生銹。
磷在軍事上有個(gè)用處:把白磷裝在炮彈里可制成“煙霧彈”，在發(fā)射后，白確磷燃燒生成大量白色的粉末五氧化二，像濃霧一樣，遺斷了對(duì)方的視線。
磷的最大的用途還是在農(nóng)業(yè)方面，因?yàn)榱资乔f稼生長(zhǎng)必不可缺的元素之一，它是構(gòu)成細(xì)胞核中核蛋白的重要物質(zhì)。對(duì)于種子的成熟和根系的發(fā)育，起著重要的作用在莊稼開花期間追隨肥，往往能收到顯著的增產(chǎn)效果。一且缺乏頭部沾著紅磷的火柴函，莊稼根系便不發(fā)達(dá)，葉呈紫色，結(jié)實(shí)遲，而且果實(shí)小。要莊稼長(zhǎng)好，每年需要磷肥的數(shù)量是很大的。從哪兒獲得這么多的磷肥呢?
在20世紀(jì)前，人們只能從鳥、雞、骨灰中獲得一點(diǎn)兒磷?，F(xiàn)在，化學(xué)工業(yè)幫助我們從石頭一磷灰石中成噸成噸地制取磷肥。這樣，磷灰石被譽(yù)為“農(nóng)業(yè)礦石”。最常見的磷肥是過磷酸鈣，它是灰色的粉末。每50千克過磷酸鈣中，含有75千克左右的磷。0.5千克過磷酸鈣所含的磷，相當(dāng)于15-50千克肥、50-75千克人贊尿或70-100千克紫云英綠肥中所含的磷。過磷酸鈣常被制成顆粒肥料，同既肥、堆肥等有機(jī)肥料混合，用作基肥，有時(shí)也用作追肥。此外，磷酸銨也是常見的磷肥，它易溶于水，而且不僅含磷，還含有氯。我國近年來還發(fā)展了一種新磷肥一一鈣鎂磷肥，它是用磷灰石、白云石、石英一起混合煅燒而成的，生產(chǎn)比較簡(jiǎn)易，便于推廣。
特別值得提到的是，農(nóng)業(yè)科學(xué)工作者，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，創(chuàng)造了“以磷增氮”的豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。年一聽，“以磷增氮”似乎不可能，因?yàn)榈锹?，碘是磷。然而一些豆科作物，如大豆、蠶豆、豌豆、花生、紫云英、草木椰與田菁等，增施了磷肥，確實(shí)能增加莊稼吸收氮的能力，提高產(chǎn)量。氮與磷之間，存在著相互約束與相互促進(jìn)的辯證關(guān)系:氮不足時(shí)，會(huì)影響莊稼吸收磷的能力;磷不足時(shí)，會(huì)影響莊稼吸收氮的能力。反之，則相互促進(jìn)。據(jù)試驗(yàn)，如果對(duì)豆科作物施加了含有0.5千克五氧化二磷的磷肥，就能使它從空氣中多固定0.5千克的氮素。氮肥增多了，也就可以提高作物的產(chǎn)量，這便是“以磷增氮”。除了對(duì)豆科作物施加磷肥，能有顯著的增氯作用外，的作物如油菜、養(yǎng)麥，對(duì)于在缺磷土壤上生長(zhǎng)而需氮量較大的如稻、麥、棉、玉米、果樹、青菜等，增施磷肥，也能大大促進(jìn)作物對(duì)氮的吸收，而顯著地增產(chǎn)。
磷還是細(xì)胞核的重要組成部分。生物的基石一一核酸，由多達(dá)幾十萬個(gè)核苷酸聯(lián)結(jié)而成，每一個(gè)核苷酸單元必不可少地有一個(gè)磷酸。磷酸和糖結(jié)合而成的核街酸，是遺傳基因的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接關(guān)系到變化萬千的生物世界。
磷在神經(jīng)細(xì)胞里含量豐富。腦磷脂供給大腦活動(dòng)所需的巨大能量。因此有位科學(xué)家說，磷是細(xì)微的元素。這是很有道理的，因?yàn)榱自谏鹪础⑦M(jìn)化及生物生存、繁殖中，都起著重要作用。
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