Hennig Brand — немецкий купец, фармацевт и алхимик, жил и работал в Гамбурге. Он является первооткрывателем химического элемента фосфора и стал первым названным в истории человеком, открывшим химический элемент.
Биография
Обстоятельства рождения Brand неизвестны, но он родился в 1630 году и умер около 1692 или 1710 года. Некоторые источники описывают его происхождение как скромное и указывают, что в молодости он был учеником стеклодува. Однако переписка его второй жены Маргареты свидетельствует о его высоком социальном положении. В любом случае он занимал должность младшего офицера армии во время Тридцатилетней войны, и приданое его первой жены было существенным, что позволило ему заняться алхимией после ухода из армии.
Он был одним из многих искателей философского камня. В процессе он случайно открыл фосфор.
Алхимия
Как и другие алхимики того времени, Brand искал «философский камень» — вещество, которое предположительно превращало простые металлы, такие как свинец, в золото. К моменту смерти его первой жены он потратил её деньги на эту погоню. Затем он женился на своей второй жене Маргарете, богатой вдове, чьи финансовые ресурсы позволили ему продолжить поиски.
Как и многие до него, он интересовался водой и пытался комбинировать её с различными другими материалами в сотнях комбинаций. Он видел, например, рецепт в книге «400 Auserlensene Chemische Process» работы F. T. Kessler из Страсбурга по использованию квасцов, селитры (азотной кислоты) и концентрированной мочи для превращения простых металлов в серебро — рецепт, который не сработал.
Около 1669 года он нагревал остатки выпаренной мочи в своей печи до красного каления реторты, когда вдруг её наполнили светящиеся пары и вытекла жидкость, вспыхнувшая пламенем. Он смог собрать жидкость в банку и закрыть её, где она затвердела и продолжала излучать бледно-зелёное свечение. То, что он собрал, был фосфор, который он назвал от греческого слова, означающего «несущий свет» или «светоносец».
Фосфор должен был быть поразительным для алхимика: это было творение человека и казалось светящимся с «жизненной силой», которая не ослабевала со временем и не требовала повторного воздействия света, как ранее открытый болонский камень. Brand держал своё открытие в секрете, как делали алхимики того времени, и работал с фосфором, пытаясь безуспешно использовать его для производства золота.
Его рецепт был:
- Кипятите мочу, чтобы восстановить её до густого сиропа.
- Нагревайте до тех пор, пока красное масло не дистиллируется из неё, и отделите его.
- Позвольте остатку охладиться, где он состоит из чёрной пористой верхней части и солевой нижней части.
- Отбросьте соль, смешайте красное масло обратно в чёрный материал.
- Нагревайте эту смесь сильно в течение 16 часов.
- Сначала выходят белые пары, затем масло, затем фосфор.
- Фосфор может быть пропущен в холодную воду, чтобы затвердеть.
Химическая реакция, на которую наткнулся Brand, была следующей. Моча содержит фосфаты PO43−, как фосфат натрия, т. е. с Na+ в виде микрокосмической соли, и различные углеродсодержащие органические вещества. При сильном нагревании атомы кислорода из фосфата реагируют с углеродом, образуя монооксид углерода CO, оставляя элементарный фосфор P, который выходит в виде газа. Фосфор конденсируется в жидкость ниже примерно 280°C, а затем затвердевает в белый аллотроп фосфора ниже примерно 44°C в зависимости от чистоты. Эта же основная реакция используется до сих пор, но с добытыми фосфатными рудами, коксом для углерода и электрическими печами.
Процесс Brand давал намного меньше фосфора, чем он мог бы дать. Отброшенная им солевая часть содержала большую часть фосфата. Он использовал около 5500 литров мочи для производства всего 120 граммов фосфора. Если бы он размолол весь остаток, он мог бы получить в много раз больше этого (1 литр взрослой человеческой мочи содержит около 1,4 г фосфатных солей, что составляет около 0,11 граммов чистого белого фосфора).
