作为人类首个明确记录了发现过程的常见元素，磷的故事充满了戏剧性。我们为何对磷又爱又怕？它究竟是生命不可或缺的卫士还是令人闻之色变的魔鬼？

撰文 | 李研

责编 | 刘睿 李珊珊

磷的发现极具传奇色彩。1669年的一个夜晚，在德国汉堡圣米迦勒教堂(St. Michael's Church)的地下室里，一位名叫波兰特（Henning Brand）的炼金术士正试图从尿液中获取“哲人石”。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。在当晚的实验中，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。【注1】

波兰特马上意识到自己发现了不寻常的东西。他最初把这种物质叫做kalte feuer（德文意为冷火），后来又称之为“phosphorus”。这个名字由”phos”(光) 和”phorus”（承载者）组成，意为“光的载体“。

世界上知名的油画不可胜数，但约瑟夫·怀特（Joseph Wright）在1771年完成的《炼金术士发现磷》是屈指可数的以化学新发现为素材的名画。画家用生动而夸张的笔触重现了科学史上那个重要的时刻——波兰特目光炯炯，虔诚地注视着蒸馏瓶中醒目的光辉。

The Alchemist Discovering Phosphorus (1771) by Joseph Wright 。这幅画的完整标题是：“寻找哲人石的炼金术士发现了磷，他在祈祷自己的操作可以成功，就像古代化学占星术士的笔记一样。” 图源：Wikipedia

该发现使波兰特不仅成为发现磷元素的第一人，还无意间成为化学史上有记录的第一个发现新元素的人。之前已知的化学元素（如金、银、铜、铁等）因为很早就应用在生产和生活中，并没有明确史料记载它们的发现者。

然而，那时的人们对化学元素的概念还一无所知，波兰特本人也没有意识到自己发现的科学意义。作为一个还有些商业头脑的人，他起初打算严守机密，期待从这种奇特发光物质中获利。遗憾的是，这种发光物质并不是他设想的能够点石成金的“哲人石”，而且由于具有强烈的臭味又极为易燃，也难以取代蜡烛用于室内照明，似乎没有半点用处。于是，他只能靠偶尔透露这种发光物质的一些细节来换点小钱。消息不胫而走，德累斯顿一位名叫克拉夫特（Daniel Kraft ）的商人成功说服波兰特以很低的价钱出售了从尿液制磷的方法，而后转手在欧洲广泛传播，获利颇丰。只是不知道波兰特得知后会作何感想。

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 Boyle，1627-1691）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 Lavoisier，1743-1794）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。

多变的磷

波兰特当年发现的磷是白色蜡状固体，但磷原子通过不同的排列方式，还可以变身为红色粉末，或者带有金属光泽的黑色固体等多种形态。化学家把这些由同种元素组成，但化学和物理性质并不相同的物质称为同素异形体。

磷常见的同素异形体包括白磷、红磷和黑磷等几种。