生活和思维的元素－－磷.doc

生活和思维的元素——磷

看到这个题目后，你们或许会疑惑不解，磷怎么会是一种生活和思维的元素呢？可这的确不假。有些小朋友也许知道：在我们人体中平均含有一公斤的磷，这个数量足够火柴厂生产几百个火柴盒或几十万根的火柴。磷在人体中的分布是极不平均的，绝大多数的磷集中在人体的支架——骨骼上，大约有一百克的磷存在于肌肉里，分布在神经组织里的磷总共才只有十克。别看磷在人体中的含量不多，它的作用可不小。如果骨骼失去了磷，我们的身体就会缩成一团，像一个大肉球，不成个样子；肌肉失去了磷，我们就会丧失运动能力；神经组织失去了磷，我们的一切思维活动就会立即停止。磷对人的身体实在是太重要了。人脑是思维的器官，无论是喜怒哀乐、思考问题还是踢足球时准确地射门，可以说没有一件事是能够缺少磷的。所以，把磷叫做生活和思维的元素是一点也不过分的。科学家们研究人体后发现，成人每天需要吸收零点七克的磷，而正在发育时期的幼儿，每天需要至少一克磷，要不然就会得软骨病，软骨病会使人失去运动能力，这对于活泼好动的小孩子来说真是一件悲惨的事。说来奇怪，第一位发现磷元素的人，竟然是一位名叫布郎特的德国商人。布朗特年轻时曾经当过兵，后来又做过医生，可是他当医生时的名声很不好，于是他又改行成了商人。可是，他经商的才能也不高，这怎么能发财呢？那时，有一种错误的理论，说的是如果改变一种元素的性质，就可以把它从一种元素变成另一种元素。布郎特听到这个理论后欣喜若狂，他想，要是能把普通的元素转变成价值连城的黄金，自己就会拥有数不清的财富，就能过上像国王一样的富贵、舒适的生活。于是布郎特埋头干了起来，可一直都没炼出金子来。但他一点也不灰心，在１６６９年，他又把砂子、木炭、白灰和动物的尿液混合在一起，加热蒸馏，仍然梦想着能炼出金子来。可是结果出乎他的意料之外，他得到了一种柔软的白色固体物质。布郎特十分失望，随手把它撂在一个瓶子里，就上床休息了。他一觉睡到了半夜，在朦胧中似乎觉得房子里亮着灯，可是自己临睡觉之前没有点灯呀，这是怎么回事呢？他顿时睁开了眼睛，朝发出亮光的地方看去，原来亮光是由装在瓶子中的那种白色物质发出的。这意外的发现，又使他高兴起来。于是他给这种物质取了个名字叫“冷火”。“冷火”就是我们今天所说的磷。在磷的家族里有这样一对“孪生兄弟”，为了把它们“哥俩”区分开，人们根据它们平时经常穿的“外衣”的颜色，把“哥哥”叫做白磷，因为他总喜欢穿白色的“外衣”；“弟弟”呢，人们把它叫做红磷，因为他不分一年四季，老穿着一件鲜艳的红“衣服”。然它们都是磷的单质，可是，脾气却相差很远：白磷软绵绵的，用一把小刀就能把它切成两半。它非常活泼好动，你把它放在空气中，即使没点火，它也会自己燃烧起来，冒出一股浓烟。这样，人们不得不把它经常关在水里或煤油中，免得它到处“惹事生非”。白磷还是一种剧毒物质，只要有零点一克的白磷进入人的胃中，就可以使人死亡，看不出，它还是一位“超级杀手”呢。可是它的“弟弟”红磷却是一个老实的孩子”，把它放在空气中，它十分“安分守己”，绝不会自动燃烧，如果要点燃它，也得把它加热到摄氏一百度以上。对人们来说，红磷还是一个“听话”的孩子，它没有毒性，把它拿在手上时人们用不着担心会受到它的伤害。有趣的是，它们“哥俩”虽然性格各异，却可以变来变去。你看：只要隔绝空气，把白磷加热到摄氏二百五十度，它就会全部变成红磷；相反的，如果你把红磷加热到很高温度，它就会变成蒸气，当这些蒸气冷下来时就会变成白磷。它们的脾气可真是古怪得很。人们在发现了磷以后，又逐渐知道了磷的燃点很低，十分容易燃烧，于是就利用它来制造火柴。新发明的火柴价格很贵，只有富人家才有这种珍贵的东西。可是新发明的火柴经常会出事，因为用来制造火柴的原料是白磷，它是一种非常易燃的东西，轻微的摩擦也能惹得它“火冒千丈”，甚至在温度稍高的空气中也能引起自燃。有时候它在人们的口袋里冒了烟，把人能吓一跳，有时候在书架上自己着了火，不但烧毁了书，还会烧掉房子……再加上白磷本身还有一股难闻的怪味，所以，后来人们送给它一个极不光彩的称号叫“不安全火柴”。聪明智慧的人们，当他们发现受骗上当之后，经过一番思索，总会找到对策。这不，“不安全火柴”出现十多年后，人们用白磷的“李生兄弟”红磷作原料，终于制成了十分耐用的“安全火柴”。有些小朋友可能会问，这种“安全火柴”是怎么制成的呢？这种火柴是用几种化学药品混合制成的。主要原料是氨酸钾和二氧化锰。这两种东西在化学上叫做氧化剂，就是说，它们能放出氧气来帮助燃烧。当然，光有氧化剂是不行的，必须再加上容易着火的松香和硫磺，才能充分着火。人们想得非常周到，他们考虑到火柴燃烧过快，不耐使用，就在原料中加进玻璃粉以起缓和作用，又加进牛皮胶把各种化学药品粘在一起，防止它们脱落。大家都知道，要发火就必须有热度，热度达到一定程度，才能够起火燃烧。当然，摩擦生热是一种最方便的办法了。可是，小小的火柴头接触面太小，磨擦后所产生的热量很快就会消散。怎样才能抓住这“嚓”一下的瞬间热量，使它起火燃烧呢？人们想出了一个好办法，在火柴头上加进一些经过高温处理的红磷。这种经过处理的红磷具有像白磷一样的易燃性能，这样既解决了磨擦起火的问题，又避免了白磷的怪味。为了充分解决磨擦就能起火的问题，人们在火柴盒上也下了番功夫。这就在盒而涂上红磷，让它来引火。一个安全火柴，这样才算正式完成了。价钱十分便宜，看去也很简单的火柴，里面的学问却是这么复杂，这正说明一项发明创造是多很能地不容易呀！过去在农村有这样一种传说，人死后会变成鬼，鬼害怕光，所以白天不敢出来，只在晚上出现。在坟地或荒野，有时在夜里会出现一团团绿幽幽或浅蓝色的火焰，跳跃不定。更奇怪的是：它会跟着人走，你停它也停下，你跑它也跟着你跑。迷信的人说这是鬼发出的火，要不然怎么会跟着人走呢？你们都知道，这世界上是没有鬼怪的，那自然也不会有“鬼火”了。可是在农村经常走夜路的人，仍然在夜间可以看到这种绿幽幽的怕人的火焰，这是什么原因呢？我们在前面说过，人体里含有磷，不过，这些磷既不是白磷，也不是红磷，而是以磷的化合和的形式存在于人体中。当人死后被埋在坟地里，过一段时间尸体就会腐烂，这些磷的化合物会发生分解，变成一种叫做磷化氢的气体冒出。磷化氢气体有好多种；其中有一种叫做“联磷”，它和白磷一样，在空气中会自己燃烧起来，发出淡绿或浅蓝色的光，这就是迷信的人们所说的“鬼火”。有些小朋友可能还会问，那么磷的火焰怎么会跟着人走呢？大家知道，在夜间，特别是没有风的时候，空气一般是静止不动的。当你走路的时候，同时也赶着你身前的空气往前走，这样也带动了你身后的空气，形成了空气的流动，所以人们会觉得那团火焰老跟着自己。而当你停下来时，由于没有任何力量来带动空气，所以空气也就停止不动了，“鬼火”自然也就停下来了。古时候的人们因为知识不多，无法解释这种自然现象，所以会凭空捏造出一个鬼来，现在，如果你们在夜里碰见这样的火焰，就不用像他们一样害怕了。国庆节前，李海跟着爸爸来到了农村的姥姥家。闲着没事，爸爸就领他到地里。这儿到处都长满了又高又大的玉米，上面结着老大的玉米棒子。可是当他们走到离村子很远的一个地方时，却发现这儿长的玉米非常矮小，叶片是奇怪的紫红色，而且结的玉米。天快黑了，父子俩就往回走。走着走着，突然间李海又想起了一件事，就又问道：“爸爸，昨天我听舅舅说什么‘以磷增氮’、‘小肥换大肥’，这又是怎么一回事呢？”爸爸笑着说：“你的耳朵可真够尖的，这‘以磷增氮’嘛，乍一听，似乎不可能，因为磷是磷，氮是氮，风马牛不相及的两件事，怎么会扯到一块儿去呢？然而，一些豆科植物；撒上足够的磷肥，确实能增加它们吸收氮的能力，提高产量。原因是什么呢？原来，庄稼对磷和氮是按照一定的比例来吸收的。现在的科学技术已经能使人们测出这个比例，人们每收获一百斤粮食，庄稼大约要从土壤中吸收三斤氮和一斤半磷。庄稼吸收氮与磷时有个怪脾气，如果地里的氮不足时，它吸收的磷就少；地里的磷不足时，它吸收的氮就少，倒过来说，如果地里的磷多了，庄稼对氮的吸收也多，地里的氮多了，庄稼对磷的吸收也多。所以呀，如果对豆科植物施加一些磷肥，就能让它多吸收一些氮肥，这样就能大大提高庄稼的产量，这就是‘以磷增氮，农民也把它叫做‘小肥换大肥’。你明白了吗？”李海点了点头说：“我明白了，可爸爸你从哪儿知道这么多知识呀？”爸爸笑呵呵地说：“别忘了爸爸是个化学专业研究生呀，傻孩子！”许多工厂单位都有一个锅炉房，用来烧开水，这样人们在下班后，用水壶打开水，做起饭来就方便多了。大家知道，锅炉用的水是地下水，而地下水中含有微量的碳酸氢钙，一受热之后，它就会分解生成碳酸钙、二氧化碳和水，二氧化碳是气体，会钻出锅炉，而碳酸钙是一种沉淀，它会沉积在锅炉的底部，日积月累，越来越厚，人们一般把它叫做“水垢”。水垢不能导热，所以当锅炉里积了很厚的一层水垢后，要把水烧开就要费很多煤，有时还会造成锅炉爆炸事故，这多么危险呀！可是，怎么除去锅炉里的水垢呢？有一种磷的化合物可以帮助人们除去水垢而且使用起来很简单。只要在水中加入极少量的磷酸钙，然后反复地煮上几次，水垢就可以自动地疏松脱落。如果锅炉水中磷酸钠的含量再稍微多一点，就可以防止新的水垢生成，同时，它还能防止锅炉和铁水管内壁生锈，这真是一举两得的好方法。钢铁是我们生活中最常见的金属，可是钢铁会受到氧气和水的腐蚀而生锈。据统计，目前全世界由于生锈而损失的钢材每年达三千万吨以上，这是自然界中的一项重大损失，如果能防止钢铁生锈，那就会给人类挽回很多的经济损失。目前，人们已发现很多的防锈颜料，磷酸盐就是其中的一个成员。把已经加工好的钢铁工件浸在磷酸盐的溶液中，磷酸根离子和铁离子会形成一种难溶性的化合物，并且能够进一步反应形成一层致密的磷化膜，覆盖在工件表面。大家知道，把钢铁放在空气中，过一段时间它的表面就会形成一层氧化膜，可这层氧化膜又薄又粗，氧气分子和水分子还可以“冲”进去，继续腐蚀里面的钢铁。这层磷化膜就不同了，它比氧化膜厚得多，而且十分致密，氧气分子和水分子无论怎样都钻不过去，所以磷化膜有很强的抗蚀能力。小朋友，你们听说过一种“喷火的鱼”吗？一天晚上，正在大海上捕鱼的几个澳大利亚的渔民，突然发现远处的海面上火光闪闪，是不是有轮船失火呢？他们马上停止了捕鱼，把船朝火光处驶去。可是，到了跟前一看，海面上空荡荡的，哪有什么轮船，他们正诧异间，突然，一束束淡蓝色的火焰朝他们的渔船扑来，瞬间，渔船就处于许多束火焰的包围之中。于是他们马上调转轮船，冲出了火焰的包围圈。这些火焰是从何而来的呢？过了好长时间后，这几名渔民才弄清楚那天晚上发生的事情。原来，那些火焰是喷火鱼喷出来的。喷火鱼喜欢群游，它们平时能从食物中吸收含磷的化合物，并在体内积聚起来，一旦碰到自己的天敌或捕鱼的船只，成群结队的喷火鱼就会同时喷出这种磷的化合物，这种化合物在空气中会迅速分解，生成磷化氢，大家知道，磷化氢在空气中能够自燃。所以会形成一束束淡蓝色的火焰。那么，喷火鱼又是从什么地方吸收这种磷的化合物的呢？原来。在海底有许多火山，它们在喷发时会喷出大量的磷的化合物；而且，在陆地表面的岩石中，也有许多磷酸盐，经过长期的风吹雨打岩石会慢慢风化，这些磷酸盐就随着雨水进入河流，然后流入大海，同海底火山喷出的磷的化合物汇合在一起。在海洋中还有许多浮游生物，它们能够吸收这些化合物，这些浮游生物死后，会沉入海洋深处，它们吸收的磷的化合物就会分解，生成磷酸盐。随着时间的推移，磷酸盐越积越多，就形成了一种磷矿石，正是这些磷矿石为喷火鱼提供了大量的喷火资源。安全火柴虽然不会无缘无故地燃烧，使用起来很安全，但它却怕水、怕风，使用起来很不方便。比如，要是有风的话，火柴就不易点燃，如果你不小心把火柴盒掉进了水中，那这盒火柴就全“报销”了。有没有一种防水防风火柴呢？有。科学家们已经制造出了一种特殊火柴，即使你把它泡在水中，取出来后在火柴盒上一擦，它仍然能着火燃烧。这种火柴为什么能不怕水呢？这是因为火柴头表面涂有一层防水的虫胶或清漆，火柴盒侧面的摩擦面上也有一层防潮的磷。而且，这种火柴的杆也比普通的火柴杆要长和粗，火柴头上的氧化剂也比普通火柴多一些。这样，在摩擦时，产生的火焰就要比普通火柴大一些，即使有风，也照样能够划着。在第二次世界大战时，某国有一支侦察小分队，一次他们偶而发现了一座德国法西斯的秘密兵工厂，上级命令他们在三天之内必须炸毁它。然而德军对进出兵工厂的入员盘查很严密，队员们根本混不进去，这可怎么办呢？眼看两天的时间都白白地过去了，人们还没有想出一个好办法。在小分队中有一位化学教师，两天来他搅尽脑汁，但一直都没有想出一个切实可行的主意。正在他愁思苦想时，却听到了一声老鼠“吱吱”的叫声，这时他灵机一动，突然想出了一个特殊办法。这天晚上，小分队捉了十多只老鼠来到了兵工厂的围墙外。他们在老鼠身上涂满溶解有白磷的二硫化碳溶液，然后把它们放进通过兵工厂内的阴沟中。随着二硫化碳的不断挥发，白磷暴露在空气中逐渐与氧气反应并放出了许多热量，使温度达到了白磷的着火点；于是白磷就燃烧了起来。烧得老鼠在兵工厂内狂奔乱窜，其中有一只钻进了火药库，在“轰隆”－声巨响中，整座兵工厂都上了天。我们通常见到的树，都是不能发光的，然而在非洲北部，却有这样一种怪异的发光树。这是一种常绿乔木。到夜幕降临时，从远处看去，树体发光灼灼，十分好看。它为什么能发光呢？原来这种树的树根有一个怪癖，特别喜欢吸收土壤中的磷，然后在树体内转化成四化氢，大家钉遭，磷化氢一遇到氧气就会自燃，从而使树身显得磷光闪烁。无独有偶，在北美洲还有一种发光花，一到晚间就会发出光来，人们甚至还可以在花下读书学习。这也是因为它能从土壤中吸收磷把它转变成磷化氢的缘故。