化学元素中的硅与磷
实验室k / 2018-12-07
硅
自从化学家指出在所有元素中硅形成复杂分子链的能力与它的邻居碳（6）最为接近以来，以硅为基本成分的生命形态已成为科幻小说中一个被炒作的主题。在某种程度上，那些长碳链分子（这是指你哦）完全可能正在阅读这篇文章。
但是，现在似乎已经很清楚了，至少在这个星球上，如果出现以硅为基本成分的生命，那也不是由于硅形成分子链的能力，而是由于它形成半导体晶体的能力。计算机芯片的制造从普通的白色硅土海滩沙（二氧化硅）开始，以超高纯硅的近乎完美的单晶结束，然后以超过可见光的分辨率蚀刻图案。能做到这一点是个非凡的成就；使今天的普通儿童玩具包含了比阿波罗登月火箭更为强大的计算能力的就是这种能够颠覆或取代人类文明的东西。
地球的骨架——岩石、沙、黏土和土壤——极大部分是由硅酸盐矿［硅和氧（8）以及数量较少的铝（13）、铁（26）、钙（20）及其他组分］构成的。在地壳中只有氧的含量比硅大。因此，如果计算机接管了这个世界，它们将会有充足的原材料用于繁衍子孙，或者做诸如此类的事情。
唯一的身体内部不存在大量硅的东西就是你了——虽然一些海绵的骨架是用硅玻璃生长成的，但组成你的骨骼（假设你不是海绵）的是磷酸钙，以几乎不含硅的坚固的中空的羟基磷灰石的形式存在。还不清楚为什么大多数进化了的地球生物只是偶然地利用那无处不在的硅（而不像那些聪明的海绵和计算机），取而代之的却偏偏选择了磷——在下面你将会看到，那是一种悲剧性地供应短缺的元素。
磷
就其元素形态而言，磷，尤其是它的同素异形体白磷是一种令人不快的东西。白磷于1669年在汉堡被发现，并于1943年在第二次世界大战的一次大轰炸中帮着把这座城市夷为平地（镁燃烧弹推倒建筑物，白磷则烧死从建筑物中逃出的人）。时至今日，白磷大炮炮弹和迫击炮炮弹依然用于战争并造成了可怕的后果。
但就磷酸盐（含有PO43-基团的化合物）的形态而言，磷是生死攸关的，在大部分人类历史中它是食用谷物生长的限制因素。纵观历史，土壤中磷的枯竭曾经造成巨大的饥荒。通过海鸟粪、骨粉或其他肥料来补充磷的努力决定了文明的命运。
这种情况一直延续到17世纪中叶，我们才学会如何用磷酸盐矿生产化肥的方法，使它成为解决这种短缺的技术。也许正是磷肥使得人口爆炸到了这样一个节点，以至于如今在很多地方，是水而非磷成为发展的限制因素。
纯磷以几种同素异形体或分子形态存在。红磷相对稳定并作为点火剂广泛用在火柴中。黑磷很难制备且很少见，没有重要的用途。白磷有毒，可自燃，主要用于战争，是非常接近于纯粹邪恶的东西。如果仅仅依据嗅觉来判断，它比硫还相对好一些。
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