磷:奇异的元素

1669年，德国科学家布朗特在炼金过程中，意外发现将尿与砂、木炭、石灰混合加热蒸馏后，得到了一种白色、质软的物质，这就是磷――一种常见而奇异的非金属元素。

奇异特性不同寻常

磷的拉丁名称由“光”和“携带”两部分组成，也就是“发光物”的意思，在小说、电影、故事中，常有荒郊野外、坟地墓头，黑夜里看见绿幽幽或浅蓝色“鬼火”的情节。所谓的“鬼火”，就是磷的挥发物在空气中的自燃现象。

磷是第15号元素，元素符号P，原子量30.97。地壳中磷的含量比较丰富，为0.12％，总是以磷酸盐的形式存在。人们所见到的磷，则是由磷酸钙、石英砂和碳粉的混合物在电弧炉中熔烧而制得。

磷的存在有几种同素异形体。其中，白磷或黄磷是无色或淡黄色的透明结晶固体，剧毒、恶臭、几乎不溶于水。放于暗处有磷光发出，可以用于制造磷酸、燃烧弹和烟雾弹。白磷在高压下加热会变为黑磷。白磷经放置或在400℃密闭加热数小时可转化为红磷。红磷是红棕色粉末，无毒，可以用于制造农药和安全火柴。

与人们从矿物中取得的金属元素不同，磷是第一个从有机体中取得的元素。最初发现并取得的白磷，为白色半透明晶体，能够在空气中缓慢氧化，产生的能量以光的形式放出，在暗处发光。白磷在空气中氧化，当表面积聚的能量使温度达到40℃时，便达到磷的燃点而产生自燃。白磷在19世纪早期曾被用于火柴的制作。然而，由于白磷的产量很少而且有剧毒，制成的火柴很不安全，所以，没过多久制造火柴就不再使用白磷。

1789年，法国科学家拉瓦锡把磷列入化学元素的行列。他通过燃烧磷和其他物质，确定了空气的组成成分。可以说，磷的发现促进了人们对空气的认识。

诸多领域皆有贡献

目前，全世界生产的无机磷化合物达300种以上，磷工业在现代化学工业中占据相当显赫的地位，发挥着越来越重要的作用，

在种种金属的预处理方法中，磷化处理是最为广泛采用的方法。如果埃菲尔铁塔不经过防腐处理，这座由7000吨钢建成的世界奇观，将会在几个月内变成一堆废铜烂铁。在我国，由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上，占国民生产总值的很大比例，如何减少这方面的损失恰恰是磷工业大显身手的地方。

磷在植物生长发育和新陈代谢中起着极其重要的作用，而土壤缺磷已成为我国乃至世界农业生产发展最重要的限制因素，全世界缺磷的土地已经占到43％。然而，目前人类社会对磷肥的利用串仅为10％～25％，其余部分则转化成难以被植物吸收的磷酸盐，致使土壤中的总磷含量为有效磷含量的100～600倍，与此同时，磷矿资源缺乏相应的替代品种，目前全球可供经济开采的磷矿资源仅仅只够使用50年左右，人类正面临着严峻的磷资源枯竭的挑战。因此，如何提高作物自身潜力、充分利用土壤中的磷，已经成为科学家关注的焦点。在此基础上，对土壤施加各种磷肥十分必要。在磷肥生产中，过磷酸钙是比较常用的混合物原料。主要成分为磷酸二氢钙和石膏，用硫酸分解磷灰石制得的普通过磷酸钙，80％～95％溶于水，屑水溶性速效磷肥，既可以直接用作磷肥，也可用于制取复合肥料。磷酸和磷灰石反应所得产物磷酸二氢钙被称为重过磷酸钙，为灰白色粉末，主要用作酸性磷肥。除此之外，重过磷酸钙与碳酸氢钠作用，可放出二氧化碳气体，能够用于食品发酵。

磷化合物是水处理剂中的一个大类，主要用在城市供排水、工业废水、工业冷却水、锅炉水、油田水等领域。长期以来，磷被认为是导致水体富营养化的主要元素之一，所以许多国家纷纷采取禁磷措施，以减少环境污染。然而，实际情况远未如此简单。在水质较硬的地区，使用无磷洗涤剂的洗涤效果比较差，需使用更多的表面活性剂，容易造成其他污染。这样一来，总体效果反而不如使用含磷洗涤剂。而且，考虑到磷酸盐易于回收，在污水排放前加强磷的回收处理，不仅避免水体富营养化的问题，还可以避免磷资源的浪费。如今，德国等一些原本禁磷的国家又开始复磷，允许在洗涤剂中添加一定数量的含磷化合物，以增强洁净效果，当然，采取这样措施的前提是保证磷得以回收利用。

生命运动不可缺少

磷是人体中含量较多的元素之一，仅次于钙，磷和钙都是骨骼、牙齿的重要构成材料，其中钙磷比值约为2:1。正常成年入骨中的含磷总量约为600～900克。其中的80％和钙结合并贮存于骨骼和牙齿中，剩余的20％分布于神经组织等软组织之中。

磷是生命物质的组成部分。它是组成核苷酸的基本成分，而核苷酸是生命中传递信息和调控细胞代谢的重要物质核糖核酸(RDA)和脱氧核糖核酸(DNA)的基本组成单位。它能够参与体内的酸碱平衡的调节和体内脂肪的代谢，保持体内ATP代谢的平衡，在调节能量代谢过程中发挥重要作用。

磷化学与生命起源学有着密切关系。科学家实验结果证明：氨酸和磷的化合物――磷酰化氨基酸，可以定向组装成多肽、多核苷酸，并能形成生物膜。据此，可以进一步形成生命进化的最小系统。这项研究成果为核酸蛋白质起源提出了实验依据，并在生物工程、基因治疗等方面有着巨大应用前景。

磷对生物体的遗传代谢、生长发育、能量供应等方面都是不可缺少的。人体每100毫升全血中含磷35～45毫克。磷的功能影响血浆及细胞中的酸碱平衡，促进物质吸收，刺激激素的分泌，有益于神经和精神活动。磷能刺激神经肌肉，使心脏和肌肉有规律地收缩。磷帮助细胞分裂、增殖及蛋白的合成，将遗传特征从上一代传至下一代。

若是磷在人体中存在比例失调，会对人体造成严重的危害。如果缺磷，则骨髓、牙齿发育不正常，骨质疏松、软化、容易骨折，食欲不振、肌肉虚弱，与磷有关的缺乏症还包括佝偻病，这种小儿病因缺少磷、钙、维生素D或钙磷比例失调而引起。骨软化是成人的佝偻病，同样是长期缺少磷、钙、维生素D或钙磷比例失调而引起。几乎所有的食物都含磷，因此人类缺磷是极为少见的。但遇有下列情况则可造成缺磷：过量摄入不能被吸收的抗酸药物，如铝、钙、镁制剂等：喂牛奶的婴儿；素食者常食产自缺磷土壤的高纤维膳食。与此相反，血液中含磷过多，会降低血中钙的浓度，引起低血钙症，从而导致神经兴奋性的增强，手足抽搐和惊厥；骨质疏松、易碎；牙齿蛀蚀；各种钙质缺乏的症状日益明显，以致破坏其他矿物质的平衡。

污染危害尤须重视

辚的提炼、制造、泄漏和磷化物进入人体，均能产生污染和侵害。其中，磷化氢等污染更需令人关注，磷化氢是无色气体，纯时几乎无味，但工业品有臭鱼一样的臭味。它在空气中可自燃；浓度达到一定程度时还可以发生爆炸。

磷化氢从呼吸道吸入，首先刺激呼吸道，致黏膜充血、水肿，肺泡也有充血、渗出，严重时有点状广泛出血，肺泡充满血性渗出液，这是发生急性肺水肿的病理基础。磷化氢经肺泡吸收而至全身，影响中枢神经系统、心、肝、肾等器官。此外，经口误服的磷化物，在胃内遇酸放出磷化氢，并从胃肠道吸收入血，与从呼吸道吸入的磷化氢所引起的中毒相似。

吸入磷化氢气体或误服磷化物之后，会引起以神经系统、呼吸系统损害为主的全身性疾病。急性磷化氢中毒起病较快，数分钟即可出现严重中毒症状，但个别病人潜伏期可达48小时。中毒的主要表现为头晕、头痛、乏力、恶心、呕吐、食欲减退、咳嗽、胸闷并有咽干、腹痛及腹泻等或肝功能异常。经适当治疗，多在1周内恢复，一般不留后遗症。

对磷化物污染的防治要从日常管理和加强防范入手，严格执行各项管理制度，坚持搞好安全生产。一旦出现磷中毒情况，要及时处理好现场，对患者要立即按急救常规处理，注意观察，及早发现病情变化。口服磷化物的患者，应积极催吐、洗胃、导泻以排除胃肠道内残留毒物，即使就医时已延迟多时，仍应积极洗胃。保护重要器官功能，给予足够营养及维生素。