來(lái)源:蝌蚪五線譜
磷是人體細(xì)胞中必不可少的元素,人類生理上的化學(xué)反應(yīng)幾乎都離不開(kāi)磷,它對(duì)于心臟、腎臟等器官的正常運(yùn)行至關(guān)重要。
不過(guò),作為最早被人類從有機(jī)體中取得的元素,磷的發(fā)現(xiàn)史卻很“污”,它居然是在蒸發(fā)尿液的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的!
這到底是怎么回事?讓我們一起回到三百多年前的德國(guó)漢堡一探究竟吧。
單質(zhì)磷的分子構(gòu)成 圖自英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)網(wǎng)站
中世紀(jì)的歐洲盛行煉金術(shù),很多人都瘋狂地尋找著一種叫“賢者之石”的東西,據(jù)說(shuō)找到這種石頭后便可將普通的鐵和鉛都變?yōu)辄S金。
當(dāng)時(shí)的一些學(xué)界名流,如培根、牛頓、波義耳等人也都曾涉足過(guò)煉金術(shù)。在眾多煉金術(shù)士之中,有一個(gè)叫亨尼格·布朗特(Hennig Brand)的漢堡商人更是對(duì)煉金術(shù)達(dá)到了癡迷的程度。
不過(guò),他花了大量的資金和精力,卻和其他煉金術(shù)士一樣一無(wú)所獲。
布朗特一直認(rèn)為人體有神秘的力量,并堅(jiān)信液體中必然含有迷人的物質(zhì)。
公元1669年的一天,他忽然靈機(jī)一動(dòng):既然人體排出的尿液是和黃金相同的黃色,是否能通過(guò)尿液煉出黃金呢?
興奮的布朗特首先跨出了煉尿第一步——搜集尿液。
他認(rèn)為要想得到黃金必須要很多尿液才行,便從各地搜集來(lái)了近5500升的尿液!這其中有來(lái)自家人、朋友的,還有來(lái)自部隊(duì)士兵的,為了獲得更黃的尿液,布朗特甚至專門(mén)收集了喝啤酒的人的尿液。
然后,布朗特開(kāi)始煉尿了……他對(duì)這些辛苦找來(lái)的黃色液體進(jìn)行了各種折騰,比如露天放置,任由其揮發(fā)、變臭,或者加入木炭、石灰石后放到容器里加熱。
總之,他的房間內(nèi)外到處都充滿了難聞的氣味。
然而事與愿違,布朗特終究還是沒(méi)能從尿液中煉出黃金。
一次,當(dāng)他將裝有殘留尿液的容器燒至紅熱時(shí),容器中突然出現(xiàn)一道煙霧,隨后便有液體滴落并起火。
布朗特迅速將液體裝入罐子中并蓋上蓋子,他發(fā)現(xiàn)液體雖然凝固了,卻仍散發(fā)著淡綠色的光芒。
他還發(fā)現(xiàn)這種像白蠟一樣的物質(zhì)盡管散發(fā)綠光,卻并不能引燃其他物質(zhì),于是便將之命名為“冷光”。
畫(huà)作《尋找賢者之石的煉金術(shù)士發(fā)現(xiàn)了磷》描繪了布朗特發(fā)現(xiàn)磷的過(guò)程,該畫(huà)由英國(guó)畫(huà)家約瑟夫?懷特于1771年繪制圖自網(wǎng)絡(luò)
布朗特當(dāng)時(shí)并不知道自己發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)是單質(zhì)磷,但有了新發(fā)現(xiàn)總是令人無(wú)比高興的,畢竟沒(méi)有枉費(fèi)長(zhǎng)久以來(lái)與尿相伴的日子。
不過(guò),和當(dāng)時(shí)的煉金術(shù)士一樣,布朗特最初對(duì)自己的新發(fā)現(xiàn)也是秘而不宣,并希望進(jìn)一步從磷中煉出黃金。
后來(lái),布朗特寫(xiě)信給著名的數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茨,透露了自己的新發(fā)現(xiàn),但對(duì)于如何得到單質(zhì)磷,布朗特仍然守口如瓶。
沒(méi)過(guò)多久,有關(guān)布朗特發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)的傳言便鋪天蓋地,不少化學(xué)家都爭(zhēng)相拜訪布朗特,希望能得到單質(zhì)磷和制作它的方法。
幾年后,生活困頓的布朗特將單質(zhì)磷的制作方法以200個(gè)銀幣出售給了化學(xué)家克拉夫特(Daniel Kraft)。
此后克拉夫特在游歷歐洲的過(guò)程中,將用尿液提取磷的方法告訴了包括波義耳(Robert Boyle)在內(nèi)的很多學(xué)者,人們才逐漸明白原來(lái)單質(zhì)磷竟是煉尿得到的!
磷的基本性質(zhì) 圖自中國(guó)選礦技術(shù)網(wǎng)
后來(lái),波義耳也開(kāi)始折騰起了尿……但作為化學(xué)家,波義耳絕非像布朗特那樣瞎折騰。
他通過(guò)一系列科學(xué)試驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)在用尿液提取磷的過(guò)程中,向尿液加入沙子可以提高磷的生成效率,這一反應(yīng)的方程式為:
4NaPO3 + 2SiO2 + 10C → 2Na2SiO3 + 10CO + P4
波義耳和助手通過(guò)這種方式制作了大量的磷,并將其作為商品賣到了歐洲其他國(guó)家。
1680年,波義耳第一次用磷點(diǎn)燃了一端帶有硫磺的木棒,這被認(rèn)為是現(xiàn)代火柴出現(xiàn)的開(kāi)端。
英國(guó)化學(xué)家波義耳 圖自維基百科
現(xiàn)如今,人們?cè)缫褦P棄了從尿液中提取磷的方法,工業(yè)上普遍將一定比例的磷礦粉、碳粉和石英砂在電爐中加熱至1400到1500度,反應(yīng)得到的磷蒸汽經(jīng)靜電除塵后通入冷水中析出,從而得到單質(zhì)磷,該反應(yīng)方程式為:
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C → 6CaSiO3 + 10CO + P4
磷的發(fā)現(xiàn)雖有點(diǎn)“污”,但它的用途卻十分廣泛,不容忽視。
磷除了對(duì)人體的生理健康至關(guān)重要外,由磷的化合物組成的磷肥還能促進(jìn)植物的代謝發(fā)育,提高植物的抗旱性和抗寒性。
此外,由于白磷具有強(qiáng)烈的刺激性氣味,并且燃點(diǎn)很低(僅40℃),一旦接觸氧氣便會(huì)燃燒,產(chǎn)生黃色火焰且散發(fā)濃烈煙霧,因而在軍事上被用于制作殺傷力極大的燃燒彈。
回首磷的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,“英雄莫問(wèn)出處”這句話,說(shuō)的也正是它吧。
暴露在黑夜中的白磷發(fā)出淡綠色光芒 圖自網(wǎng)絡(luò)
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