元素周期表的15號元素——磷,來源于煉金術(shù)士的科學(xué)實驗,它是第一個由人類明確記錄了其發(fā)現(xiàn)過程的元素?,F(xiàn)在我們從磷酸鹽中提取它,來看看它為何充滿戲劇性,讓人又愛又恨。
磷,竟然從體內(nèi)提???
中世紀(jì)以來,歐洲對黃金的渴求導(dǎo)致了煉金術(shù)的興盛發(fā)展,提煉出“哲人石”成了煉金術(shù)士們的核心目標(biāo)。
1669年,德國漢堡的煉金術(shù)士亨尼格·布蘭德嘗試從人體中提取“哲人石”。他認(rèn)為人的尿液中就可能含有黃金,兩者顏色相同,于是他走訪了當(dāng)?shù)鼐起^,收集客人的尿液作為原料。
布蘭德收集到了50桶尿液,開始了他的實驗。
① 將收集到的50桶尿液煮沸,將其濃縮并蒸餾。
② 吸出蒸餾出的紅色油狀液體,剩下的部分冷卻分離出黑色海綿狀的上層和固體下層。
③ 將紅色液體重新倒回黑色部分,持續(xù)加熱16個小時。
④ 最后得到一種白色的物質(zhì)。
布蘭德從尿液中提取到的白色物質(zhì),能在黑暗中發(fā)出微弱的綠光,他將其稱為磷,意為“發(fā)光的物體”,但這并不是他想要的“哲人石”。一個世紀(jì)后,現(xiàn)代化學(xué)的創(chuàng)始人拉瓦錫更新了人類的元素觀,確認(rèn)布蘭德發(fā)現(xiàn)的神秘發(fā)光體其實是一種化學(xué)元素。
磷元素,生命活動的基石
一個成年人體內(nèi)含有約0.7kg的磷,遠少于碳、氧、氮、氫這四種主要元素,但磷在微觀分子世界里扮演著至關(guān)重要的角色,支撐著我們的生命活動。
以人體運動為例,運動需要能量,但是能量需要從儲存地輸送到人體的肌肉細胞,此時磷元素就成了可靠的“信使”。
“信使”的工作主要由三磷酸腺苷(ATP) 來完成,正如它的名字,它由三個含磷基團依次相連,形成了一個“能量儲存棒”。
三磷酸腺苷到達人體運動需要能量的地方,放下最外面的一個含磷基團,就可以迅速釋放能量補充人體所需。
在人體的遺傳物質(zhì)中,磷元素也必不可少。經(jīng)過幾代科學(xué)家的努力,DNA的結(jié)構(gòu)終于被解析出來,在DNA 雙螺旋形狀的奇妙結(jié)構(gòu)中,起到支撐作用的正是外側(cè)的磷酸脫氧核糖骨架。
所以說“磷元素保障了生命活動的正常運轉(zhuǎn)”是當(dāng)之無愧的。
磷肥,是福音還是噩夢?
磷對人體活動的正常運轉(zhuǎn)很重要,對其他生物來說也是如此。
以植物為例,很多植物在磷元素含量達標(biāo)的時候才能夠正常生長。如果缺乏磷元素,植物的葉間和邊緣就會逐漸變黃,蔓延到整個葉片,甚至還會變藍變紫,最后很可能造成整個植株生長速度減緩,顯得瘦小脆弱。
面對植物營養(yǎng)不良的情況,人們會給植物(特別是農(nóng)產(chǎn)品)補充含磷的“營養(yǎng)餐”,而“營養(yǎng)餐”的發(fā)明與應(yīng)用還要歸功于一百多年前的德國化學(xué)家李比希。
為了讓農(nóng)作物增產(chǎn)而使用過多的磷肥,這種過猶不及的行為,給整個人類和地球帶來了巨大的災(zāi)難。過度施肥導(dǎo)致過量的磷元素隨著雨水進入自然水域,水生綠色植物突然間得到了這份過剩的“饋贈”,在水中大量繁殖,消耗盡水體環(huán)境中的氧氣,導(dǎo)致其他水生生物因缺氧而死亡,這種現(xiàn)象被稱為水體的富營養(yǎng)化。
從磷的加工運用來看,只有適量使用才能保障一個生態(tài)系統(tǒng)的固有平衡不被破壞。尤其是在追求作物提產(chǎn)增收的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,也不能過量使用磷肥,這樣才能正確利用化學(xué)知識造福人類。