ראשית חייו והרקע
הנינג ברנד (בגרמנית: Hennig Brand, הגייה: [ˈhɛnɪŋ ˈbʁant]) היה סוחר, רוקח ואלכימאי גרמני, שחי ועבד בהמבורג. הוא המגלה של היסוד הכימי זרחן, והאדם הראשון בהיסטוריה שזכה להכרה כמגלה של יסוד כימי. נתוני הביוגרפיה של ברנד אינם ידועים, אך ידוע שנולד בשנת 1630 ונפטר בסביבות 1692 או 1710. מקורות מסוימים מתארים את מוצאו כפשוט, ומציינים שהיה חניך בבית מלאכה לזכוכית בצעירותו. עם זאת, מכתבים מאשתו השנייה, מרגרטה, מצביעים על כך שהיה בעל מעמד חברתי גבוה. בכל מקרה, הוא שירת כקצין זוטר בצבא במהלך מלחמת שלושים השנים, ונדוניית אשתו הראשונה היו משמעותיים, מהאפשר לו להמשיך בחקר האלכימיה לאחר שעזב את הצבא. הוא היה אחד מהרבים שחיפשו אבן החכמים. בתהליך זה, הוא גילה במקריות את הזרחן.
מחקר אלכימי
אלכימיה כמו אלכימאים אחרים בתקופתו, חיפש ברנד אחר "אבן החכמים", חומר שהיה אמור להפוך מתכות בסיסיות כמו עופרת לזהב. עד מותה של אשתו הראשונה, הוא מיצה את כספה בחיפוש זה. לאחר מכן הוא נישא לאשתו השנייה מרגרטה, אלמנה עשירה שמשאביה הכספיים אפשרו לו להמשיך בחיפוש. כמו רבים לפניו, הוא התעניין במים וניסה לשלב אותם עם חומרים שונים, במאות ריכוזים. לדוגמה, הוא ראה מתכון בספר "400 Auserlensene Chemische Process" מאת פ. ט. קסלר משטרסבורג, לשימוש באלום, סלפטר (חומצה חנקתית) ושתן מרוכז כדי להפוך מתכות בסיסיות לכסף, אך המתכון לא עבד.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →גילוי הזרחן
בסביבות 1669 הוא חימם שאריות משתן מרוכז על כבשנו עד שהקומקום האדים, ולפתע עשן זוהר מילא אותו ונוזל נטף, שהתלקח באש. הוא יכול היה לתפוס את הנוזל בצנצנת ולכסות אותו, שם הוא התגבש והמשיך לפלוט זוהר ירקרק חיוור. מה שאסף היה זרחן, אותו הוא קרא על שם המילה היוונית ל"נושא אור" או "מאיר אור". זרחן חייב היה להיות מרשים לאלכימאי: הוא היה מוצר אנושי, ונראה כאילו הוא זוהר ב"כוח חיים" שלא פחת עם הזמן ולא נדרש לחשיפה מחדש לאור כמו אבן בולוניה, שהתגלתה קודם לכן. ברנד שמר על גילויו בסוד, כמו אלכימאים באותה תקופה, ועבד עם הזרחן בניסיון כושל להשתמש בו כדי לייצר זהב. המתכון שלו היה: לבשל שתן עד שהוא מצטמק לסירופ סמיך.
מתודולוגיה כימית
לחמם עד ששמן אדום מזקק עלה ממנו, ולהפריד אותו. לאפשר לשארית להתקרר, והיא תורכב מחלק עליון ספוגי שחור וחלק תחתון מלוח. לזרוק את המלח, לערבב את שמן האדום בחזרה עם החומר השחור. לחמם את התערובת בחוזקה במשך 16 שעות. תחילה יצא עשן לבן, אז שמן, ואז זרחן. הזרחן ניתן להעביר למים קרים כדי שיתגבש. התגובה הכימית שברנד נתקל בה הייתה כדלקמן. השתן מכיל זרחות (PO43−), כזרחת נתרן כלומר עם Na+ בצורת מלח המיקרוקוסמוס, וחומרים אורגניים שונים המבוססים פחמן. תחת חום חזק, אטומי החמצן מהזרחות מגיבים עם פחמן כדי ליצור פחמן חד-חמצני CO, ומשאירים זרחן אלמנטרי P, שמשתחרר כגז. הזרחן מעבה לנוזל מתחת לכ-280°C ואז מתגבש לפולימורף הזרחן הלבן מתחת לכ-44°C, בהתאם לטוהר.
מורשת וחשיבות מודרנית
תגובה זו היסודית עדיין בשימוש היום, אך עם עפרות זרחן מכרות, קוק לפחמן, וכבשנים חשמליים. תהליךו של ברנד הניב הרבה פחות זרחן ממה שהיה יכול להניב. החלק המלוח שהוא זרק הכיל את רוב הזרחות. הוא השתמש בכ-5,500 ליטר שתן כדי לייצר רק 120 גרם זרחן. אם היה טוחן את כל השארית, היה יכול לקבל הרבה יותר מזה (ליטר אחד של שתן של אדם בוגר מכיל כ-1.4 גרם מלחי זרחן, שמהווים כ-0.11 גרם של זרחן לבן טהור).