Как поиски философского камня привели к открытию фосфора?

Искусство алхимии и легенда о философском камне не являются для нас тайной. Везде, от «Алхимика» до «Гарри Поттера», мы встречаем упоминания о философском камне — эликсире жизни, который может превратить любой металл в чистое золото. В 17 веке многие ученые и философы, включая сэра Исаака Ньютона, были увлечены этим мистическим искусством духовности и науки.

В 1669 году немецкий алхимик Хенниг Брандт начал поиски философского камня в своей подвальной лаборатории в Гамбурге, Германия, используя нечто очень интересное. И хотя его поиски не привели к открытию философского камня, в итоге он получил нечто еще более замечательное.

Философский камень из мочи?

Волшебным ингредиентом в поисках камня Хеннига была моча. В те времена мочу называли «золотым потоком» из-за ее сходства с цветом золота. Золотисто-желтый цвет мочи делал ее интересной для алхимиков, которые искали золото.

Брандт собрал почти 50 ведер мочи, полагая, что из нее можно извлечь философский камень.

Рецепт философского камня Брандта

Сначала Брандт оставил мочу гнить в течение нескольких дней в своем погребе. Затем он прокипятил прогорклую мочу, чтобы избавиться от воды, в результате чего образовался густой, вонючий, желтый сироп.

Дальнейшее нагревание привело к образованию красноватого слоя масла. Он удалил это масло и дал раствору остыть. В результате образовалась черная густая жидкость и белый соленый слой под ней.

Брандт удалил соль и снова смешал черный сироп с красным маслом. Он сильно нагревал смесь около 16 часов, надеясь, что она материализуется в философский камень.

Наконец, после долгой борьбы он увидел, как белые испарения заполнили реторту, которая затем вспыхнула ярким пламенем с восхитительным сиянием. Позже он перелил вещество в сосуд с холодной водой и заметил, что внутри него затвердевает белое, воскообразное вещество.

Обнаруженное им вещество было чарующим. В темноте белое твердое вещество казалось светящимся слабым зеленым светом, а когда его оставляли на воздухе, оно выделяло белый дым и горело ярким свечением.

Он описал это явление как «холодный огонь» и назвал вещество «Фосфор», что означало «Носитель света» (по-гречески «phôs» означает «свет», а «phoros» — «носитель»).

Брандт был уверен, что открыл нечто величественное, но он мало знал, что его открытие впоследствии изменит мир и все живое в нем.

Как Брандт добыл фосфор?

Да, Хеннинг Брандт действительно открыл фосфор из мочи, но как?

Человеческое тело содержит небольшое количество фосфора, в основном в наших костях, зубах и моче.

Когда Брандт выпарил мочу, в результате образовалось нечто под названием гидрофосфат аммония-натрия. При дальнейшем нагревании он превратился в фосфит натрия.

Позже, при сильном нагревании вещества с углем, фосфит натрия разложился, давая белый фосфор и пирофосфат натрия.

Этот белый фосфор — то, что выпало в осадок в виде воскообразного белого вещества.

Краткая справка о фосфоре

Фосфор — странный элемент. Он является одним из основных элементов, составляющих жизнь на Земле, но в природе он не существует как свободный элемент. Как углерод существует в виде алмаза или графита, так и фосфор существует в природе в виде аллотропов, а именно красного, белого и черного фосфора.

Среди них белый и красный фосфор — неметаллы, а черный фосфор — полуметалл. Здесь мы имеем дело с белым фосфором, поэтому давайте обсудим его подробно.

Белый фосфор — это белое, воскообразное твердое вещество, чрезвычайно токсичное и высокореактивное. Он состоит из 4 атомов фосфора, соединенных между собой изогнутыми связями, называемыми «банановыми связями».

Что это за свечение?

Двумя примечательными особенностями фосфора во время открытия Брандта были его слабое зеленое свечение и вспыхивающее яркое пламя. Что их вызывает?

Почему фосфор светится в темноте?

Одним из самых удивительных свойств белого фосфора является его завораживающее свечение.

Когда мы слышим выражение «светится в темноте», на ум приходит образ яркого неонового сияния, но свечение фосфора не настолько отчетливо. В темноте он проявляет лишь слабое голубовато-зеленое свечение.

Это свечение обусловлено химической реакцией, происходящей между фосфором и кислородом. Под воздействием влажного воздуха белый фосфор подвергается медленному окислению и вступает в реакцию с молекулами кислорода, выделяя промежуточные соединения, такие как P2O2 и HPO. Эти молекулы отвечают за слабое сине-зеленое свечение фосфора.

Когда в ходе химической реакции энергия выделяется в виде света, это явление называется хемилюминесценцией.

Почему фосфор вспыхивает ярким пламенем?

Когда Брандт нагрел свой мочевой раствор, вместо слабого света он наблюдал ослепительно яркое свечение, но почему?

Как упоминалось ранее, слабое свечение фосфора происходит в присутствии водяного пара, то есть для этого необходима влажная атмосфера при комнатной температуре.

Но во время эксперимента Брандта он сильно нагревал смесь в течение более 16 часов, что привело к удалению большей части водяного пара.

В отсутствие водяного пара окисление фосфора происходит быстрее и стабильнее. Таким образом, медленное окисление фосфора постепенно переходит в устойчивое горение.

При сгорании фосфора выделяется большое количество тепла и света, что приводит к образованию пентоксида фосфора, который наблюдается в виде густого облака белого дыма над контейнером. Этот газ является коррозионным и раздражающим.

Короче говоря, белый фосфор — это чрезвычайно реактивный элемент, который спонтанно реагирует с воздухом при комнатной температуре. При повышении температуры реакция становится более активной и превращается из легкого дыма в пылающую вспышку.

Вода препятствует сгоранию фосфора, поэтому мы храним фосфор в воде.

Что произошло после открытия Брандта?

Понимая, что он открыл нечто великолепное, Брандт держал свое открытие в секрете до 1675 года. Вскоре новость о его открытии распространилась, и многие алхимики и ученые, такие как Даниэль Крафт, Иоганн Кункель и Роберт Бойль, внесли свои собственные изменения в рецепт Брандта и начали производить фосфор.

Наконец, спустя столетие после открытия Брандта, Антуан Лавуазье, отец современной химии, признал фосфор в качестве элемента.

Вскоре было обнаружено, что кости и зубы являются лучшим источником фосфора, чем моча. Таким образом, коммерческое производство фосфора началось с использования костей животных, что в итоге привело к изготовлению фосфорных спичек.

Расширение коммерческого использования и массовое производство фосфора обеспечили ему важную роль во время промышленной революции.

Дьявольский элемент

Токсичность фосфора проявилась после его длительного использования, когда у людей, работавших с фосфором, начала развиваться деформация челюсти под названием «фоссильная челюсть». Позже было установлено, что это вызвано длительным вдыханием паров фосфора, что привело к вымыванию фосфора в кости. Это вызвало опухание челюсти и расшатывание зубов.

Открытие токсичности и опасности фосфора привело к расцвету двух других рынков — оружейного и военного. Фосфорные бомбы и химикаты были основной частью Первой и Второй мировых войн. Таким образом, фосфор получил прозвище «дьявольский элемент».

Фосфор — незаменимый элемент, необходимый для поддержания жизни. Фосфор присутствует везде — от нашей ДНК до воды и почвы на Земле. Растениям также необходим фосфор для хорошего роста и высокой урожайности. Именно поэтому фосфор является одним из основных компонентов удобрений. «Зеленая революция», которая произошла в основном благодаря удобрениям, стала возможной только благодаря фосфору. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что фосфор сыграл ключевую роль в бесчисленных судьбоносных событиях по всему миру.

Мы все можем согласиться с тем, что благодаря своему случайному открытию фосфора Хеннинг Брандт достиг чего-то грандиозного и гораздо более значительного, чем его первоначальные поиски.