磷一一从尿中发现的“生命核心元素”

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　　科学家认为，生命必需元素共29种，统称“生命元素”。按含量高低，划分为“宏量（常量）元素”和“微量元素”。宏量元素中排在前面的碳、氢、氧、氮、磷、硫一起被认为是生命组成必不可少的基础元素。

磷是一种化学元素，属宏量生命元素。出于含量和重要性考量，有人把磷称为“第五生命元素”、“生命核心元素”。

磷占人体总重量约1%，其中85％分布于骨骼和牙齿，其余15％分布在软组织和血液中。

对于生物，磷神通广大，职责功能多，尤其重要。表现在：

（1）磷存在于人体所有细胞中，是DNA和RNA的组成元素之一。DNA和RNA是生命基础因子，是生命遗传信息的携带者，没有DNA和RNA就无法解读遗传因子，也无法制造蛋白质。可以说，没有磷就没有地球生命。

（2）磷脂是细胞膜的重要组成部分，细胞膜保证和调整物质进入细胞的通道，调节生命活动。

（3）磷是生物细胞能量代谢载体物质ATP、ADP等的结构元素。

（4）磷是为数众多的生物酶和维生素活性的调节者，并参与体内多种代谢活动。

（5）磷与钙相结合，共同构建坚硬的骨骼和牙齿。

正因为磷的重要性才有幸成为“第五生命元素”、“生命核心元素”；也正因为磷的“多才多艺”和“能者多劳”，几乎参与所有生理上的化学反应；人体的许多功能，例如心跳、神经传导、肾功能运作、维生素吸收、能量贮存和转移等都靠磷激活，因此，磷又被称为“生命中最活跃元素”。

　　如此重要的生命元素，居然最先是从尿中发现的。

17世纪，“丹药时期”末期，大多数炼丹师和炼金术士们都心灰意冷、偃旗息鼓了，但一些欧洲人“贼心不死”，仍然沉浸在“点石成金”的狂热之中。

1669年，德国炼金术士波兰特，突发奇想，试图用与黄金颜色相似的人尿炼取能“点石成金”的“哲人石”。脑门大开，前无古人，标新立异。一天晚上，波兰特对大瓶金黄色人尿施以烈火高温，口中念念有词，舌吐咒语，心中焦灼地等待奇迹天降。后来，在烧瓶底部出现一种像白蜡一样的物质，在黑暗的小屋里闪闪发光，熠熠“鬼火”，那神奇的、幽灵般的蓝光绿火，不发热、不引燃，像魔鬼一样眨着恐怖而幽深的目光。波兰特傻眼了，“点石成金”的哲人石美梦砸得粉碎，但闪烁着“冷光”的奇妙物质、出乎意料的新发现，却令波兰特手舞足蹈、兴奋不已。

波兰特是幸运的，连他自己也不自觉，阴差阳错竟然成了世界上发现磷元素的第一人，以及成为化学史上有文字记载的新元素发现者的第一人。因为在过往诸如金银铜铁锡等元素，都不存在有名有姓、记录在案的发现者。

波兰特作梦也没有想到，自己发现的磷，竟然是生命的核心元素。

科学的发现就是如此神奇，奇谈怪论暗藏哲言真理，荒唐怪诞或可孕育新生。

科学需要敢想敢干，科学需要标新立异，科学需要异想天开。

　　磷（Phosphorus），化学符号P，原子序数15，原子量30.97，第三周期VA族非金属元素。

单质磷有多种同素异形体。下面逐一介绍：

（1）白磷

波兰特发现的就是白磷。白磷是一种白色或浅黄色半透明的固体，分子式P4，密度1.82，熔点44.1度，沸点280度，几乎不溶于水，易溶于二硫化碳。

白磷化学活性很强，常温下可以与空气中氧反应，发出冷光。有人在荒郊野岭走夜路时遇到的“鬼火”，就缘于这种冷光。

白磷十分易燃，着火点只有40度，一不小心的碰撞、摩擦就会引起白磷自燃。最初的火柴就是将白磷、硫磺和树胶涂在小木棒上，在粗糙表面一摩擦就着火。确实方便，但一则白磷有剧毒，二则太易燃不安全，所以后来就被安全火柴取代。

白磷特臭，大毒，误服0.1克即死。军事上除作信号弹、烟雾弹、曳光弹外，还是极残忍极恐怖的武器。白磷弹爆炸后，白磷碰到人体就粘在皮肤上，赶不跑抹不掉，不断燃烧，烧穿皮肉，烧入骨头。中弹者鬼哭狼嚎、满地打滚、痛不欲生。美军曾在太平洋战争和越南战争大量使用。1980年通过《联合国常规武器公约》，将白磷弹列为违禁武器，80多个国家签署加入，大国中唯独美国不签署。

（2）红磷

将白磷隔绝空气加热至250度几小时以上或暴露光照下，可转化为红磷。红磷是红棕色粉末，无毒，密度2.34，不溶于水。

红磷活性比白磷低，在常温下不与氧反应，不自燃，不发光。

红磷着火点240度，比白磷高200度，安全得多。1852年，火柴之父用红磷制作安全火柴。現在一般将红磷、玻璃粉等涂在火柴盒两侧，当火柴头上的氯酸钾、硫磺等易燃物质在火柴盒侧面摩擦时，因发热而点燃。

（3）黑磷

将白磷或红磷通过高温高压作用可转变为黑磷，深黑色粉末，类似石墨结构。

黑磷活性更低，在空气中不会点燃，但有黑色金属光泽、略显金属性和一定导电性，可用作半导体和纳米材料，成为材料科学的新星。

（4）紫磷

将黑磷加热至125度则变成钢蓝色的紫磷，层状结构。

紫磷活性比白磷小，但仍被硝酸氧化成磷酸，与氯酸钾一起摩擦能剧烈燃烧。

单质磷制法：将磷酸钙、石英砂、炭粉混合物放入电弧炉中熔烧还原。生成的磷蒸气通过水面冷却，就凝固成白色固体白磷。有了白磷，红磷、黑磷、紫磷均可制取。

　　磷在地壳中含量约0.1%。自然界中含磷矿物主要有磷酸钙、磷灰石等。

中国是世界上第二大磷矿储量国，约占4.5％。2021年磷储量为37.55亿吨。磷矿开采以湖北、贵州、云南、四川4个地区为主，总占比达96％。我国磷矿产量全球第一，2021年开采了1.03亿吨，占全球40.2％，产能过剩，不仅滿足国内100%需要，还大量出口。

　　绝大多数磷矿石都用于生产磷肥，占比71％。

磷肥对农业的重要性不言而喻。磷在植物营养中扮演着十分重要的角色，与植物的能量生化反应息息相关，是植物生长发育不可或缺的元素之一。磷能提高植物的抗旱、抗寒、抗病、抗盐碱能力，促进植物生长。施磷肥后各种代谢正常进行，植物生长发育良好；同时，磷与糖类、蛋白质、脂肪的代谢和三者相互转变都有关系，不论粮食作物、豆类作物还是油料作物都需要磷肥。普遍而言，施加适量磷肥可增产15％以上。

植物缺磷时，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂，生长缓慢，分枝或分蘖减少，植株矮小，叶片暗绿，开花期和成熟期延迟，抗性减弱，产量下降。

2021年，中国产磷肥1284万吨（折合100%五氧化二磷），主要由磷酸一铵（占41％），磷酸二铵（44％），复合磷肥（7％）组成。充足的磷肥保证了我国的粮食安全和农业健康发展。

　　在大量化学磷肥诞生的同时，天然有机磷肥是“天之骄子”。

瑙鲁，南太平洋弹丸岛国，别称“鸟粪之国”。全岛面积21平方公里，由于留下大量鸟粪，经年累月，堆积成厚达10米的优质天然有机磷肥矿，磷酸盐矿纯度高达84％，储量达1亿吨，大量出口澳洲和新西兰等地。全岛1万居民集体躺平，光靠出口磷矿就富得流油，号称“人均收入最高的主权国家”。每家起码拥有两辆豪华汽车，最先进最时髦的设备应有尽有，享受各种免税免费高福利。食品、淡水、日用品全靠进口，全民过着“凡尔赛生活”，大鱼大肉、觥筹交错、夜夜笙歌，养出全世界最肥胖的人群。

成也鸟粪败也鸟粪，短视的、无所作为的瑙鲁人终于迎来坐吃山空，资源枯竭。到上世纪后期，富可敌国的瑙鲁沦为一贫如洗，“天堂之国”变成“乞丐之邦”，靠邪门歪道以维持生计，凭哈腰摇尾支撑残局。

　　磷主要用于磷肥，此外，在工业、农药、冶金、食品、饲料、医药、军工、日用化工等领域有着广泛应用。

2023，01，Aurora（科41）