化學(xué)元素中的硅與磷
實(shí)驗(yàn)室k / 2018-12-07
硅
自從化學(xué)家指出在所有元素中硅形成復(fù)雜分子鏈的能力與它的鄰居碳（6）最為接近以來，以硅為基本成分的生命形態(tài)已成為科幻小說中一個被炒作的主題。在某種程度上，那些長碳鏈分子（這是指你哦）完全可能正在閱讀這篇文章。
但是，現(xiàn)在似乎已經(jīng)很清楚了，至少在這個星球上，如果出現(xiàn)以硅為基本成分的生命，那也不是由于硅形成分子鏈的能力，而是由于它形成半導(dǎo)體晶體的能力。計(jì)算機(jī)芯片的制造從普通的白色硅土海灘沙（二氧化硅）開始，以超高純硅的近乎完美的單晶結(jié)束，然后以超過可見光的分辨率蝕刻圖案。能做到這一點(diǎn)是個非凡的成就；使今天的普通兒童玩具包含了比阿波羅登月火箭更為強(qiáng)大的計(jì)算能力的就是這種能夠顛覆或取代人類文明的東西。
地球的骨架——巖石、沙、黏土和土壤——極大部分是由硅酸鹽礦［硅和氧（8）以及數(shù)量較少的鋁（13）、鐵（26）、鈣（20）及其他組分］構(gòu)成的。在地殼中只有氧的含量比硅大。因此，如果計(jì)算機(jī)接管了這個世界，它們將會有充足的原材料用于繁衍子孫，或者做諸如此類的事情。
唯一的身體內(nèi)部不存在大量硅的東西就是你了——雖然一些海綿的骨架是用硅玻璃生長成的，但組成你的骨骼（假設(shè)你不是海綿）的是磷酸鈣，以幾乎不含硅的堅(jiān)固的中空的羥基磷灰石的形式存在。還不清楚為什么大多數(shù)進(jìn)化了的地球生物只是偶然地利用那無處不在的硅（而不像那些聰明的海綿和計(jì)算機(jī)），取而代之的卻偏偏選擇了磷——在下面你將會看到，那是一種悲劇性地供應(yīng)短缺的元素。
磷
就其元素形態(tài)而言，磷，尤其是它的同素異形體白磷是一種令人不快的東西。白磷于1669年在漢堡被發(fā)現(xiàn)，并于1943年在第二次世界大戰(zhàn)的一次大轟炸中幫著把這座城市夷為平地（鎂燃燒彈推倒建筑物，白磷則燒死從建筑物中逃出的人）。時至今日，白磷大炮炮彈和迫擊炮炮彈依然用于戰(zhàn)爭并造成了可怕的后果。
但就磷酸鹽（含有PO43-基團(tuán)的化合物）的形態(tài)而言，磷是生死攸關(guān)的，在大部分人類歷史中它是食用谷物生長的限制因素。縱觀歷史，土壤中磷的枯竭曾經(jīng)造成巨大的饑荒。通過海鳥糞、骨粉或其他肥料來補(bǔ)充磷的努力決定了文明的命運(yùn)。
這種情況一直延續(xù)到17世紀(jì)中葉，我們才學(xué)會如何用磷酸鹽礦生產(chǎn)化肥的方法，使它成為解決這種短缺的技術(shù)。也許正是磷肥使得人口爆炸到了這樣一個節(jié)點(diǎn)，以至于如今在很多地方，是水而非磷成為發(fā)展的限制因素。
純磷以幾種同素異形體或分子形態(tài)存在。紅磷相對穩(wěn)定并作為點(diǎn)火劑廣泛用在火柴中。黑磷很難制備且很少見，沒有重要的用途。白磷有毒，可自燃，主要用于戰(zhàn)爭，是非常接近于純粹邪惡的東西。如果僅僅依據(jù)嗅覺來判斷，它比硫還相對好一些。
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