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“鬼火”是怎么来的?

书名:叶永烈科普经典阅读系列·元素的故事作者名:叶永烈本章字数:1496更新时间:2024-06-07 15:28:04

在坟地或荒野,有时在夜里会看见绿幽幽或浅蓝色的“鬼火”。这可不是“鬼”在作怪,而是跟化学元素磷相关。

磷是德国汉堡的炼金家亨尼格·布兰特在1669年发现的。按照希腊文,磷就是“鬼火”的意思。

游离态的纯磷有两种—白磷和红磷,虽然它们都是磷,可是“脾气”却相差很远。白磷软绵绵的,用小刀就能切开。它的化学性质非常活泼,放在空气中即使没点火,也会自燃,冒出一股浓烟—和氧气化合变成白色的五氧化二磷。因此,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,得加热到100℃以上。白磷有剧毒,红磷对人却无毒性。

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,如果把红磷加热到很高的温度,它就会变成蒸汽,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。黑磷是把白磷蒸汽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。紫磷具有层状结构。

人体中有很多磷元素,据测定,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中。骨头中含磷最多,因为骨头的主要化学成分便是磷酸钙。人的脑子里,也有许多磷的化合物—磷脂。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。人、动物的尸体腐烂时,身体内所含的磷被分解,变成一种叫作磷化氢的气体冒出;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,然后又点着了火柴梗。

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”。“烟幕弹”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,能遮断对方的视线。

磷最大的用途还是在农业方面,因为磷是庄稼生长不可或缺的元素之一。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。庄稼一旦缺乏磷,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。因此,磷灰石被誉为“农业矿石”。最常见的磷肥是过磷酸钙,它是灰色的粉末。每50千克过磷酸钙中,含有7.5千克左右的磷。0.5千克过磷酸钙所含的磷,相当于15千克到50千克厩肥、50~75千克人粪尿或70~100千克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。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。

顺便提一句,在稍旧一点儿的化学书上,常把磷写作“燐”。这是因为清末化学家徐寿最初从英文中把磷译为中文时,写作“燐”。后来,我国化学界统一化学名词,凡在常温下是固态的非金属元素部首一律写成“石”,如碘、砹、硫、硒、碲、砷、硼、碳等,为统一起见,“燐”也就改写为“磷”了。