磷是什么？
磷（符号P）是元素周期表中的第15号元素，属于3周期15族的非金属。 有人为寻找金子而煮沸尿液将其发现；磷会在黑暗中发光，并写入你DNA的每一条链。 在室温下为固态。
背后的故事
磷是什么，以及我们如何发现它
DNA、RNA和ATP的重要组成元素。在黑暗中发光（白磷）。
磷的发现
磷：从炼金术意外发现到生命之本
磷是人类已知姓名的个人首次分离出的元素，这一荣誉属于德国炼金术士 Hennig Brand，他于1669年完成了这一发现。这个发现故事涉及尿液、制造黄金的失败尝试，以及一次最终彻底改变我们对生命本身理解的意外突破。
炼金术士的黄金探索
17世纪的欧洲，炼金术正在向早期化学过渡，但将贱金属转化为黄金的梦想仍驱动着许多研究者。汉堡商人兼业余炼金术士 Hennig Brand（约1630—1692年）认为，由于人类尿液呈金色，他可以从中提取黄金。
Hennig Brand 的背景
Brand 曾是一名士兵，后来成为商人，并已将第一任妻子的财产花在炼金术实验上。她去世后，他娶了一位富有的寡妇，她的钱资助了 Brand 继续研究。到1669年，Brand 已按照早期炼金术士的配方，用尿液蒸馏进行了数年实验。
决定性实验（1669年）：Brand 收集了大约50桶人类尿液，让其腐败数日。随后，他将尿液煮成浓稠的糖浆，把残留物放入蒸馏瓶中加热，并在高温下蒸馏混合物。
奇迹般的发现
1669年的一个夜晚，Brand 的实验产生了完全出乎意料的东西——一种蜡状白色物质，能在黑暗中发光，并在空气中自发燃烧。
发光的启示
Brand 的记录：“我注意到接收器中有东西在发光。当我把它取出时，发现那是一种白色的蜡状物质，会自行发光，并且可以保存在水下。”
过程：Brand 在不知情的情况下，通过还原尿液中的骨磷酸盐，首次分离出了单质磷：
2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C → P₄ + 6CaSiO₃ + 10CO
腐败尿液中的有机物提供了还原磷酸盐化合物所需的碳，生成了白磷蒸气，并在他的装置中凝结。
当时的反应
Brand 的发现在欧洲科学界引起轰动。这种发光物质似乎违背了自然规律，引发了科学兴趣，也招致了对超自然现象的猜测。
早期记录
Johann Kunckel（1676年）：德国化学家确认了 Brand 的发现，并改进了生产方法
Robert Boyle（1680年）：英国科学家独立重新发现了磷，并将其介绍给皇家学会
Gottfried Leibniz（1677年）：著名哲学家将磷描述为“奇迹般的物质”
秘密配方：Brand 起初对方法保密，希望从发现中获利。他以巨额价格出售少量磷，按今天的货币价值计算，每克相当于数千美元。
知识传播开来
尽管 Brand 试图保守秘密，但生产磷的知识还是逐渐传遍了欧洲科学界。
磷历史上的关键人物
Johann Kunckel（1630—1703年）德国玻璃工匠和化学家，改进了 Brand 的工艺。Kunckel 于1678年发表了第一份关于制备磷的详细描述，帮助确立了磷作为一项正当化学发现的地位，而不是炼金术骗局。
Robert Boyle（1627—1691年）英国化学家，也是皇家学会的创始成员。Boyle 于1680年独立发现了磷，并首次系统研究了它的性质。他创造了许多沿用至今的术语，并确立了磷是真正的化学元素。
Andreas Marggraf（1709—1782年）德国化学家，于1740年首次证明磷可以从骨骼中提取，而不仅仅是从尿液中提取。这一发现使磷的生产更加实用，也减少了令人不适的操作。
科学认识的演变
磷的真实本质在发现后一个多世纪里仍然神秘莫测。早期化学家努力理解它的性质和组成。
磷科学时间线
1680年：Boyle 确立磷是元素，而不是化合物
1740年：Marggraf 在骨骼和动物组织中发现磷
1769年：Johan Gahn 和 Carl Wilhelm Scheele 分离出磷酸
1777年：Antoine Lavoisier 在其新的化学命名法中证明磷是元素
1844年：Jöns Jacob Berzelius 测定了磷的原子量
1865年：英国开始首次商业化生产磷
工业革命的影响
19世纪30年代摩擦火柴的发展创造了对磷的首次大规模商业需求，推动了工业化生产。
火柴工业
1827年：John Walker 使用白磷发明摩擦火柴
1845年：Anton von Schrötter 发现红磷，它在火柴生产中更加安全
1855年：欧洲和美洲建立了第一批磷工厂
工人健康危机：白磷火柴工厂导致“磷毒性颌骨坏死”——一种影响工人的可怕骨骼疾病。这促成了推动使用更安全的红磷火柴的国际运动，并最终导致白磷火柴被禁用。
生物学重要性的发现
磷的生物学重要性，是通过19世纪和20世纪的生物化学研究逐步认识到的。
生物学领域的关键发现
1869年：Friedrich Miescher 从富含磷的白细胞细胞核中分离出“核素”（DNA）
1919年：Phoebus Levene 确认磷是 DNA 结构的必要组成元素
1929年：Karl Lohmann 发现 ATP（三磷酸腺苷）是细胞的能量货币
1953年：Watson 和 Crick 的 DNA 结构揭示了磷在遗传信息中的作用
1961年：Peter Mitchell 的化学渗透理论解释了涉及磷的 ATP 合成
现代影响
从 Brand 在腐败尿液中的意外发现，到我们如今对磷这一生命必需元素的理解，这段历史代表了化学史上最非凡的历程之一。
当代意义
- 农业：磷酸盐肥料养活了全球超过50%的人口
- 医学：磷化合物可治疗骨骼疾病、心脏疾病和遗传性疾病
- 技术：磷支持 LED 照明、半导体制造和阻燃剂生产
- 天体生物学：科学家搜索其他行星上的磷，将其作为潜在生命的指标
Brand 难以想象的遗产：这位试图从尿液中寻找黄金的汉堡商人，意外发现了使所有生命成为可能的元素。每个 DNA 分子、每次 ATP 能量转移、每块骨骼和每颗牙齿都含有磷——这使得 Hennig Brand 于1669年的发现，或许成为人类历史上最具生物学意义的发现。