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第八期:磷家族最活跃的成员,危险的“魔法师”——白磷

时间:2020-12-11        来源:

在上一期中,我们介绍了“磷家族”的第一位成员:黑磷


点击查看上一期回顾:【趣味科普】第七期:媲美石墨烯的“黑马”,被寄予厚望的新型半导体——黑磷


这一期【趣味科普】我们来看看“磷家族”最活跃的成员——白磷


提到白磷,有人觉得它像“恶魔”一般可怕,也有人觉得它像“魔法师”一样神奇。



01

它是危险的“魔法师”

在悬疑剧中经常出现


大部分人听说白磷,第一反应就是:鬼火。


鬼火的科普想必早已耳熟能详:


很早以前,人们经过坟墓时,会看到一些奇怪的现象:一团蓝色的火像“幽灵”一般漂浮在空中。人们无法解释这种神奇的现象,于是将这种火,取了一个形象的名字“鬼火”


鬼火现象


实际上,之所以会出现这样的现象,是因为磷元素在人体内大量存在,而人死后磷元素被微生物降解,从+5价的磷酸变成了-3价的磷化氢,而磷化氢只要温度达到38度,就很容易自燃,再加上-3价磷的绿色火焰看起来很诡异,所以才显得邪门。


除了“鬼火”现象,白磷还被经常出现在悬疑剧中,在刘德华主演的《狄仁杰之通天帝国》中,三个人无故的“自燃”而死,顷刻间红色火球蔓延到全身,之后将整个人烧成了黑色的灰烬。不仅起火原因难以捉摸,视觉效果也十分震撼。


图片

影片中为了特效夸张了燃烧效果,人几乎被烧成灰烬。


在电影里,通过狄仁杰之口我们可以得知,引起“自燃”现象的东西是一种来自西域的虫子,名曰“赤焰金龟”,这当然是影片虚构的。而这种虫子之所以能引起人体“自燃”,在于它以黄磷为食,因此全身都充满了毒性。


02

白磷自燃的特性,让它成为“双刃剑”


因为白磷燃烧弹的杀伤力太过于凶残,如今已经成为国际禁用武器。


那么,究竟为什么白磷能够自燃,并且杀伤力极大呢?这与白磷的化学性质有关:


作为一种物质,白磷本无罪,甚至可以用活泼可爱来形容它。


白磷是一种磷的单质,化学式为P4。外观看起来,是白色或者浅黄色的半透明性固体。它的质地柔软,冷时性脆,见光以后颜色会变深,暴露在空气中时,在暗处能产生绿色磷光和白烟。在湿空气中,只要气温达到40℃,就能着火。所以在实验室中,需要放在冷水中保存,否则很容易就会自燃。


白磷


一个白磷分子中有四个磷原子,它们组成一个正四面体,按照正常情况,键角应该是60度,而实际上磷原子以3p轨道杂化成键,p轨道成键的键角一般是90度,因此白磷分子里磷磷键是受了很大应力而弯曲的键,非常不稳定。这种不稳定在宏观上就表现为活跃的化学性能,在常温下就很活泼。


图片

白磷的分子结构


正是由于白磷自燃的特性,所以用白磷制造的燃烧弹威力非常大,它碰到物体后会不断燃烧,直至熄灭,接触人体后,会穿透皮肉,深入骨头,造成致命烧伤。


无论是在影视作品中,还是在网络射击游戏中,人们总能看到燃烧弹的威力:只要一颗燃烧弹,就能让敌方笼罩在火海中,造成可怕的杀伤力。因此,人们将白磷称为“地狱之火”,自燃的特性,让白磷的“活泼”成了“双刃剑”


白磷是“磷家族”中最活泼、脾气最大的成员。它自燃的性质,既让人为大自然的鬼斧神工感到惊叹,也让人为现代战争的残酷感到害怕。


但我们仍然相信,对白磷更好地利用,一定能促进科研的进步,为人类造福,而非带来灾难。


参考文献:

[1]赵玉芬,赵国辉,麻远,磷与生命化学。北京:清华大学出版社,2005.

[2]梁楚翘, 李艳梅. 磷元素参与的生命活动。化学教育,2019,40(23): 1-4.

[3西蒙·库伦·菲尔德, 西奥多·格雷. 视觉之旅:神奇的化学元素2[M]。北京: 人民邮电出版社, 2013: 108-109.

[4]姚大均. 化学世界[M].  南京: 江苏少年儿童出版社,2001: 392-393, 452.

[5]舒万艮,熊联明,刘又年. 微胶囊红磷阻燃剂的研究进展[J].中国塑料。2002-1-16(1):12-14.


对于“磷家族”的了解,是否还意犹未尽呢?下一期,我们继续科普“磷家族”成员,尽请期待哦!



原创:吴金娥

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