Wie führte die Suche nach dem Stein der Weisen zur Entdeckung von Phosphor? » Wissenschafts-ABC

Die auf der Suche nach dem Stein der Weisen erzielte Reduzierung des Urins führte zur Entdeckung von Phosphor, einem Element mit einem unheimlichen Glanz – und einem der grundlegenden Elemente, aus denen das Leben auf der Erde besteht.

Die Kunst der Alchemie und die Legende vom Stein der Weisen ist uns kein Rätsel. Überall, von „Der Alchemist“ bis „Harry Potter“, stoßen wir auf Hinweise auf den Stein der Weisen – das Lebenselixier, das jedes Metall in reines Gold verwandeln kann. Im 17. Jahrhundert beschäftigten sich viele Wissenschaftler und Philosophen, darunter auch Sir Isaac Newton, mit dieser mystischen Kunst der Spiritualität und Wissenschaft.

1669 begann der deutsche Alchemist Hennig Brandt seine Suche nach dem Stein der Weisen in seinem Kellerlabor in Hamburg, Deutschland, mit etwas sehr Interessantem. Obwohl seine Suche nicht zur Entdeckung des Steins der Weisen führte, stieß er auf etwas noch Bemerkenswerteres.

(Photo Credit: welcome images/Wikimedia commons) Hennig Brand

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Stein der Weisen aus Urin?

Die magische Zutat in Hennigs Suche nach dem Stein war Urin. Damals wurde Urin aufgrund seiner Ähnlichkeit mit der Farbe von Gold als „goldener Strom“ bezeichnet. Die goldgelbe Farbe des Urins machte ihn zu einer interessanten Wahl für Alchemisten, die auf der Suche nach Gold waren.

Brandt sammelte fast 50 Eimer Urin, in dem Glauben, daraus den Stein der Weisen extrahieren zu können.

Brandts Rezept für den Stein der Weisen

Erstens ließ Brandt den Urin tagelang in seinem Keller faulen. Später kochte er den ranzigen Urin, um das gesamte Wasser loszuwerden, was zur Bildung eines dicken, stinkenden, gelben Sirups führte.

Weiteres Erhitzen führte zur Bildung einer rötlichen Ölschicht. Er entfernte dieses Öl und hielt die Lösung kühl. Dadurch bildete sich eine schwarze, dicke Flüssigkeit und darunter eine weiße Salzschicht.

Brandt verwarf das Salz und mischte den schwarzen Sirup erneut mit dem roten Öl. Er erhitzte die Mischung etwa 16 Stunden lang stark, in der Hoffnung, dass sie sich in den Stein der Weisen materialisieren würde.

Endlich, nach langem Kampf, bemerkte er, dass weiße Dämpfe die Retorte füllten, die dann mit einem fesselnden Schein in helle Flammen aufgingen. Später leitete er die Substanz in einen Behälter mit kaltem Wasser und bemerkte, dass sich darin eine weiße, wachsartige Substanz verfestigte.

Die Substanz, die er entdeckt hatte, war bezaubernd. Im Dunkeln schien der weiße Feststoff mit einem schwachen grünen Licht zu leuchten, und wenn er an der Luft belassen wurde, schien er einen weißen Rauch freizusetzen und mit einem hellen Schein zu brennen.

Er beschrieb das Phänomen als „kaltes Feuer“ und benannte die Substanz ‚Phosphor,‘ was bedeutet „Der Träger des Lichts“ (Im Griechischen bedeutet „phôs“ „Licht“ und „phoros“ bedeutet „Träger“).

(Bildnachweis: welcome images/Wikimedia commons) Die Entdeckung von Phosphor. Gemälde von Joseph Wright.

Brandt war sich sicher, dass er etwas Majestätisches entdeckt hatte, aber er ahnte nicht, dass seine Entdeckung später die Welt und alles Leben darin verändern würde.

Wie hat Brandt Phosphor extrahiert?

Ja, Henning Brandt hat tatsächlich Phosphor im Urin entdeckt, aber wie?

Der menschliche Körper enthält geringe Mengen an Phosphor, hauptsächlich in unseren Knochen, Zähnen und im Urin.

Als Brandt den Urin verdampfte, führte dies zur Bildung von etwas namens Ammoniumnatriumhydrogenphosphat. Beim weiteren Erhitzen reduziert sich dieses zu Natriumphosphit.

Später zersetzte sich beim starken Erhitzen der Substanz mit Kohle das Natriumphosphit weißer Phosphor und Natriumpyrophosphat.

Dieser weiße Phosphor wurde als wachsartige weiße Substanz abgelagert.

Eine kurze Anmerkung zu Phosphor

Phosphor ist ein seltsames Element. Es ist eines der grundlegenden Elemente, aus denen das Leben auf der Erde besteht, aber es existiert nicht als freies Element in der Natur. So wie Kohlenstoff als Diamant oder Graphit vorliegt, kommt Phosphor auch in der Natur als Allotrope vor, nämlich rot, Weißund schwarzer Phosphor.

Allotrope von Phosphor (Bildnachweis: Sansanorth/Shutterstock)

Unter diesen sind weißer und roter Phosphor Nichtmetalle, während schwarzer Phosphor ein Halbmetall ist. Hier haben wir es mit weißem Phosphor zu tun, also lassen Sie uns das im Detail besprechen.

Weißer Phosphor ist ein weißer, wachsartiger Feststoff, der extrem giftig und hochreaktiv ist. Es besteht aus 4 Phosphoratomen, die durch bogenförmige Bindungen, sogenannte „Bananenbindungen“, zusammengehalten werden.

Manchmal kann weißer Phosphor aufgrund von Verunreinigungen leicht gelblich aussehen; ihm den Namen „gelber Phosphor“ zu geben. (Bildnachweis: BXXXD/Wikimedia commons)

Was ist mit all dem Leuchten?

Zwei bemerkenswerte Merkmale von Phosphor während Brandts Entdeckung waren sein schwaches grünes Leuchten und die platzende helle Flamme. Was verursacht diese?

Warum leuchtet Phosphor im Dunkeln?

Eine der erstaunlichsten Eigenschaften von weißem Phosphor ist sein faszinierendes Leuchten.

Wenn wir den Begriff „Glow in the Dark“ hören, kommt uns das Bild einer hellen Neonstrahlung in den Sinn, aber das Leuchten von Phosphor ist nicht so deutlich. Im Dunkeln zeigt es lediglich ein schwaches, bläulich-grünes Leuchten.

(Bildnachweis: Endimion17/Wikimedia commons) Das schwache Leuchten von Phosphorus

Dies glühen ist auf eine chemische Reaktion zwischen Phosphor und Sauerstoff zurückzuführen. Wenn ausgesetzt feuchte Lufterfährt weißer Phosphor langsame Oxidation und reagiert mit den Sauerstoffmolekülen, um Zwischenprodukte wie freizusetzen P2Ö2 und HPO. Diese Moleküle sind für das schwache blaugrüne Leuchten von Phosphor verantwortlich.

Wenn bei einer chemischen Reaktion Energie in Form von Licht freigesetzt wird, nennt man das Phänomen Chemilumineszenz.

Warum entzündet sich Phosphor in hellen Flammen?

Als Brandt seine Urinzubereitung erhitzte, beobachtete er anstelle des schwachen Lichts ein blendend helles Leuchten, aber warum?

Wie bereits erwähnt, tritt das schwache Leuchten von Phosphor in Gegenwart von Wasserdampf auf, dh es erfordert eine feuchte Atmosphäre bei Raumtemperatur.

Aber während Brandts Experiment erhitzte er die Mischung über 16 Stunden lang stark, wodurch der größte Teil des Wasserdampfs entfernt wurde.

In Abwesenheit von Wasserdampf wird die Oxidation von Phosphor schneller und stabiler. So weicht die langsame Oxidation des Phosphors allmählich aus stetige Verbrennung.

Das Verbrennung von Phosphor setzt eine gute Menge an Wärme und Licht frei, was zur Bildung von Phosphorpentoxid, was als dicke weiße Rauchwolke über dem Behälter zu beobachten ist. Dieses Gas ist ätzend und reizend.

Verbrennung von Phosphor

Kurz gesagt, weißer Phosphor ist ein äußerst reaktives Element, das bei Raumtemperatur spontan mit Luft reagiert. Wenn die Temperatur ansteigt, wird die Reaktion heftiger und wandelt sich von einem leichten Rauch in ein loderndes Aufflackern um.

Wasser hemmt die Phosphorverbrennung, deshalb speichern wir Phosphor im Wasser.

Was geschah nach Brandts Entdeckung?

Als Brandt verstand, dass er etwas Großartiges entdeckt hatte, hielt er seine Entdeckung bis 1675 geheim. Bald verbreitete sich die Nachricht von seiner Entdeckung, und viele Alchemisten und Wissenschaftler wie Daniel Kraft, Johann Kunckel und Robert Boyle veränderten Brandts Rezept und begannen Phosphor produzieren.

Schließlich, ein Jahrhundert nach Brandts Entdeckung, akzeptierte Antoine Lavoisier, der Vater der modernen Chemie, Phosphor als Element.

Bald wurde entdeckt, dass Knochen und Zähne eine bessere Quelle für Phosphor sind als Urin. So begann die kommerzielle Herstellung von Phosphor mit der Verwendung von Tierknochen, was schließlich zur Herstellung von Phosphorzündhölzern führte.

Die zunehmende kommerzielle Nutzung und die Massenherstellung von Phosphor gaben ihm eine wichtige Rolle während der industriellen Revolution.

Das Element des Teufels

Bei langfristiger Anwendung kam die Toxizität von Phosphor ans Licht, als Menschen, die mit Phosphor arbeiteten, anfingen, eine Kieferdeformität zu entwickeln, die als bezeichnet wird „schwacher Kiefer“. Später wurde festgestellt, dass dies durch das langfristige Einatmen von Phosphordämpfen verursacht wurde, was zu einer Auswaschung von Phosphor in die Knochen führte. Dies führte zu Schwellungen des Kiefers und Lockerung der Zähne.

(Bildnachweis: Mutter/Wikimedia commons) Phossy Jaw

Die Entdeckung der Toxizität und Gefahr durch Phosphor führte zum Aufblühen zweier weiterer Märkte – Waffen und Krieg. Phosphorbomben und Chemikalien waren ein wichtiger Bestandteil des Ersten und Zweiten Weltkriegs. Daher erhielt Phosphor den Spitznamen „Das Element des Teufels“.

Phosphor ist ein unverzichtbares Element, das für die Aufrechterhaltung des Lebens notwendig ist. Von unserer DNS zum Wasser und Boden auf der Erde ist Phosphor überall vorhanden. Auch Pflanzen brauchen Phosphor für ein gutes Wachstum und einen hohen Ertrag. Aus diesem Grund ist Phosphor einer der Hauptbestandteile von Düngemitteln. Die „Grüne Revolution“, die vor allem durch Düngemittel vorangetrieben wurde, war nur dank Phosphor möglich. Daher kann man mit Sicherheit sagen, dass Phosphor ein zentrales Element bei unzähligen bedeutsamen Ereignissen auf der ganzen Welt war.

Wir sind uns alle einig, dass Henning Brandt durch seine zufällige Entdeckung von Phosphor etwas Monumentales und viel Bedeutenderes erreicht hat als seine ursprüngliche Suche. Genau wie Bob Ross uns berühmt daran erinnert, „Wir machen keine Fehler, nur glückliche kleine Unfälle.“

Vorgeschlagene Literatur