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石英砂问答

磷酸盐矿石有什么作用(细说磷的用途与危害)

发布时间:2023-03-04  人气: 70

在人类的生活中,可能会经常听说过一种化学元素,那就是磷。 它可以说是这个世界上最著名的元素之一,除了因为它是地球上十一大最常见的元素,在地球上磷元素的含量约占地壳的0.1% ,除此之外它同样也是人体中第二大最常见的元素。这种天天伴随在我们左右的元素,它的发现之旅却充满着偶然。

早在1669年,德国内科医生亨尼格布兰德就发现了磷,只是他当时并不认识这种物质,作为古代炼金术的支持者,布兰德试图从人的尿液中提取黄金。他收集了大约60桶尿液然后把它们蒸发,通过浓缩和过滤蒸馏,他得到了一种残渣,这种渣滓可以在黑暗中闪闪发光,然后起火自燃。

亨尼格布兰德

当时布兰德给这种东西取名叫做荧光粉,在希腊语中意为光明的载体,到了1841年随着近代化学的进步,人们已经可以从磷酸盐矿石中提取到磷了,而这一年乔斯雅各布贝尔泽留斯发现了将白磷转化为红磷的方法并引入了异质性的概念。1865年约翰威廉希托夫第一个发现了金属磷也就是黑磷。自此,磷的三种形态才全部被世人所认知。

白磷

白磷存在于磷酸盐矿石中,它不溶于水和酒精,在空气中就可以自燃。它在室温下的黑暗中会发光,我们又叫它磷光,白磷有毒同时又因为极易燃,所以必须放在水中保存,但水却并不能阻止其燃烧,如果你的皮肤上有一小块白磷发生了自燃,那么唯一能解救你的,就是迅速用水来解决。相较之下红磷的危险性要低于白磷,它无毒,但大量红磷聚集在一起时,只需要一个小小的摩擦就会发生巨大的爆炸 我们所燃放的烟花中常能见到红磷的身影。黑磷是磷的这些形态中唯一可以导电的,由于性质与金属相似,所以又叫它金属磷。

黑磷

磷的制取并不复杂,商业上通过加热含磷的矿物即可获得含磷气体,然后通过水中冷凝这些气体即可获得磷。红磷则是通过加热白磷或者简单将其暴露在阳光下即可得到。

当然我们也可以效仿15世纪的炼金术士那样从尿液中提取,不过这种方法不再被人嘲笑愚蠢,事实上正好相反,尿液虽然仅占我们生活废水中的百分之一,但是它却在所有种类的污水中提供了占比超过56%的磷、80%的氮和63%的钾,这对于即将到来的全球矿产资源储备的枯竭来说,无异于一个好消息,今时今日尿液正被当代人看做液体黄金而重视起来。

欧洲炼金术士蒸馏尿液

和所有化学元素一样,磷可以以很多不同的形式存在,就像你可以把大米变成年糕或者米粉一样,不过单从作用来说,对生物最有用的还是磷酸盐,简单来说就是含有磷的化合物。

磷在自然界中以磷酸盐的形式出现,磷酸盐是一个广义的含义。它描述了任何含有一组连接氧和磷原子的化学物质,想要人为地获得磷酸盐,那就绕不开重要的工业原料,磷酸。磷酸在社会活动中的化学产量方面能排在全球第七名,它是应用最广泛的磷之一,从制造肥皂洗涤剂,到炼糖配置饲料再到电镀以及做粘合剂,都离不开它。

磷酸

例如硫化磷和三氯化磷,通常用来做杀虫剂和汽油添加剂,其中三氯化磷还可以用来做纺织品的染料。而三聚磷酸钠可以作为水的软化剂。一部分磷类化合物在吸收辐射后会在黑暗中发光,利用这个特性,人们将其应用在荧光灯和电视电脑的彩屏中。可以毫不夸张地说这世界上,随便你想象一个产物,它都可能含有某种形式的磷酸盐。

含磷杀虫剂

磷酸盐存在于所有生物中,没有它们就不能组成一个完整的生物体。构成每个细胞膜的每个分子都含有磷,这其中的膜分子就叫做磷脂。同时磷酸盐还是构建DNA等分子,是细胞内外传递能量和运输分子以及激活和灭活蛋白质的主力军。同时我们也需要磷酸盐来构建强壮的骨骼,在脊椎动物中人体中大约85%的磷存在于骨骼和牙齿中, 如果你的饮食中没有摄取足够的磷,你的骨骼就会变得脆弱,人们经常听说钙会强化骨骼,喝牛奶对强健骨骼有作用,但很多人不知道强化骨骼不仅需要钙,磷酸盐同样重要。我们大多数人的饮食中都含有丰富的磷,比如乳制品、大豆、鸡蛋和坚果等等。

磷对于人体的作用

虽然磷在人体内是必不可少的,但对于慢性肾病的患者来说排除体内多余的磷是一件很困难的事情,无法排出的磷会使他们中毒。

食物生产需要大量的磷,它和氮、钾这两种元素是组成农作物所必需的营养素。尽管人们现在还无法合成制造磷,但幸运的是几乎所有起源于这个星球的磷一直都存在至今被循环利用着,也就是说所有使用它的动植物都会在代谢或者灭亡之后将其排出。

磷的大自然循环

然而为了获得足以养活地球上75亿人口所需要的磷,单靠等待动物大便和植物落叶,这中间过程麻烦到几乎不可能。这就是为什么人们会开采磷酸盐矿石。磷酸盐矿是由数百万年来漂浮在原始海洋底部的古代动物的头骨和粪便形成的,世界上主要的磷矿是磷酸盐岩和磷灰石以及蛇纹岩橄榄岩等。其中磷酸盐岩包括诸如胶磷块岩和鸟粪石等。我们如今开采的磷矿石中有90%用于制造农业和食品生产所需的肥料。美国、加拿大、巴西、俄罗斯、南非和津巴布韦是磷酸盐岩的主要生产国家。

磷灰石

在环境中,磷对于植物和其他生物的生存至关重要,但过量的磷酸盐会对河流、湖泊等淡水系统造成重大危害。当过量的磷从被施肥的田地中被冲走时,他开始在湖泊、河流和其他水生系统中积聚,这为藻类提供了丰富的食物来源,早晚会使水变得浑浊并消耗掉水中的所有氧气,这个过程就是科学家经常提到的富营养化。富营养化会杀死湖泊或者河流中的鱼类和其他生物。因此,我们必须尽量减少向水生系统排放磷,目前全球各国正在努力减少含磷肥料的应用。当您下次购买洗涤剂时,你可以选择不含磷酸盐的产品,为拯救海洋生物尽一份力量。

另外:有机磷同样也是作为一种强化学武器的原材料,广为大家所熟知的沙林毒气就是一种甲基膦酰氟酯,它可以抑制胆碱酯酶,对于哺乳动物来说是剧毒。

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