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科学史:生物体内的磷元素是怎么被发现的?

(2020-09-05 10:38:36)
标签:

教育

健康

磷元素

分类: 生物学史与学家

科学史:生物体内的磷元素是怎么被发现的?

科学史:磷是人体必不可少的大量元素,它存在于DNARNA以及所有活性细胞膜中。那么,磷元素又是怎么被 发现的呢?

 磷元素是自古以来被发现的第一个元素,是1669年,Hennig  Brand(布兰德)在玩弄大量人体尿液的时候发现的

布兰德于1630年出生于德国汉堡一个普通家庭。他早年的生活并不为人所知,不过大家都相信,“三十年战争”后期,他曾担任一名初级军官。离开军队后,他成了一名玻璃制造学徒。他的婚姻很好,娶了一个嫁妆相当丰厚的女人为妻。实际上,他的婚姻如此之好以至于他可以离开玻璃制造的世界而去追求他真正的兴趣所在—寻找“哲学家的石头”。的确,布兰德辞去了他日常的工作,成为了一名炼金术士。

发现现象提出问题:

和当时其他笃信炼金术的人一样,波兰特热衷于寻找这种能够将廉价金属变为贵重黄金的神奇物质。至于为什么匪夷所思地选择了尿液,据说是因为他觉得人体本身就很神奇,从嘴巴吃进去的跟排泄出来的物质完全不一样,而尿作为人体液的一种,颜色又和黄金有那么点接近,没准就是成功的关键呢。

设计实验完成实验:

同其他人一样,为追寻哲学家的石头,布兰德做了许多实验。不幸的是,做实验来追寻一个神话中的物体并无利可图,他很快就花光了他(和他妻子)的可用资金。

这期间,他开始称呼自己为“布兰德博士”,尽管没有任何地方记录过他收到任何一种学位。不幸但对他的财务状况来说又是幸运的是,他的第一任妻子去世了,他又娶了一位非常富有的寡妇,名叫玛格丽塔。她在经济上帮助布兰德建立实验室,供他继续工作,并让她的孩子(她在上一段婚姻中育有一子)在实验室帮忙。

对于水是如何同其他东西融合的,布兰德特别感兴趣,他想,既然水是人体的基础,那么水当中必定含有神秘的属性。此外,他相信人体自身可能就是炼金术的关键。毕竟,物体进入人体,出来之后就完全变成了另外一种物体。

在一本著于1630年,名为“400 Auserlensene Chemische Process by F.T. Kessler of Strasbourg”的炼金手册中,布兰德发现了一份集明矾、硝酸钾以及浓缩人尿于一体的秘方。根据这个秘方,能够将基本金属变成金子。布兰德起初用自己的尿液进行实验,但很快他发现他需要更多的尿液,更多才行。

人们知道他用了大量的尿液进行实验,但并不清楚这些尿具体是从哪儿来的。有人说他起初是从他妻子以及妻子的朋友那收集到的。也有人说他去了德国的部队并要求收集士兵的尿液。还有人说他对喝啤酒者的尿液情有独钟,因为这样的尿带黄色。最后,据说他收集了1500多加仑尿用于他的实验。不论那些细节真假与否,布兰德的确收集了大桶的人体尿液,开始尝试将这金黄色液体转变成原义金。

不过布兰德采用的具体方法众口不一,大家普遍认为他一开始是将尿液在太阳底下放置数星期,因为,炼金术……待这尿液发出腐臭味,将其蒸煮,直至稠如糖浆。再加热至表面形成一层红色油状物质,把它提炼待用。接着把提炼后剩下的东西放到地窖冷却,直至变成黑色,除却盐质沉淀物。再将黑色物与红油状的提炼物混合加热。

最后,将这混合物放入曲颈瓶中蒸馏净化。瓶子里充满了炽热的气体,而后又变成一种发光的白色液体从曲颈瓶中滴出来。刚一滴出来,与接触氧气之后,就冒出了火焰并释放出一种蒜味

在实验中,他将砂、木炭、石灰等和尿混合,加热蒸馏。这一次,他的虔诚之心似乎得到了回报,一种带有蜡状白色固体意外出现了。这种物质在幽暗的地下室里,竟然不需加热就能发出美丽的光。这着实神奇,这就是磷

得出结果和结论:

虽然布兰德已发现了磷(确切的说是白磷,它极具易燃性,暴露在氧气中能够自燃),但他对此并不知晓,还以为是发现了“哲学家的石头”。他以Greek phosphorus为之命名(金星,维纳斯的希腊名),这个名字来源于“phos,代表“光”,“phorus,则表示“承载者”—光的承载者。因为担心被盗或者有可能给他带来危害,所以六年中他都没有告诉别人这一发现。

他继续实验,发现它可以储存在水中,而暴露在空气里则会发光,有时甚至会起火。他借白磷发出的光阅读炼金术文章,甚至用它来发明夜光墨,却无法用白磷将基本金属变成黄金。

六年后,布兰德承认他并未发现“哲学家的石头”,却发现了一样完全不同且不为人知的东西。不管它是什么,仍无法为布兰德所用。在花光了第二任妻子的钱财(正如他的第一任妻子一样)之后,他又中止了他的实验。一听闻传言,说有一样新材料远比其他任何材料更光亮的时候,化学家Johann Kunchel就来拜访布兰德,并表示愿意买下他所有的磷,而且有多少买多少。(布兰德始终对制造白磷的方法守口如瓶。)

很快,消息传到了其他化学家耳中,Daniel Kraft就是其中之一。布兰德对他的制磷方法采取了竞购战。最终,他透露了人体尿液这一秘方,其他人竞相模仿并深入他的实验。布兰德渐渐销声匿迹,而Kunckel, Kraft以及罗伯特.波义耳等其他化学家则被普遍当成磷的发现者。

布兰德死于18世纪早期(具体日期并不知悉),他至死都并未因这一发现而获殊荣。幸运的是,人们从他第二任妻子玛格丽塔以及他的朋友那儿发现了一些信件,才使布兰德得到他应得的,不过这是在他辞世之后的事了。

在波兰特发现磷大约10年后,作为近代化学的重要开创者,英国化学家波义尔Robert Boyle1627-1691借助从德国获取的消息,成功复制了从尿液中提取磷的实验。随后他将磷的制备方法以及磷的一些性质公之于众。

在波兰特发现磷50年后,一位名叫约翰·亨欣Johann Thomas Hensing的德国药剂师又在人脑中提取出同样的物质。因为大脑中含有磷,18世纪初的一些人曾将磷视为类似“脑白金”的补品。然而,随意服用含磷药物不仅不能补脑,还往往会导致磷中毒。

波兰特发现磷100年后,瑞典科学家又发现磷还广泛存在于人和动物骨骼中,将硫酸和骨灰放在一起加热也可以得到磷。这让磷的获取变得更加容易。

随着元素概念的发展,到了1796年,法国著名化学家拉瓦锡Antoine-Laurent de Lavoisier1743-1794终于认识到波兰特提取的发光物质是一种元素

Phosphorus这一名字被沿用,磷(元素符号P自此正式成为元素家族中的一员。

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