Lumina rece: fosforul

“We are made of star-stuff” spunea Carl Sagan. Poetic. Foarte poetic și adevărat, deoarece fiecare element din corpul nostru, din scaunul pe care stăm, chiar și din gunoiul pe care îl aruncăm, a fost creat într-o stea. Atomii din corpul nostru au origine nobilă. Apoi atomii ăia (fiecare un element chimic) creați într-o stea s-au combinat cu alți atomi din Univers și au ajuns pe și în Pământ, unde au rămas niște iluștri necunoscuți. Cum omenirea n-a știut dintotdeauna de cele 92 de elemente chimice care apar în natură, a trebuit să le descoperim noi singuri-singurei. Și de multe ori felul în care le-am descoperit este…eh…mai puțin nobil ca nașterea lor, unul din exemple fiind fosforul. Hai să-ți povestesc.

 Semne și simboluri

În anul 1669, Antonio Stradivari a realizat prima sa vioară. Sigur, nu era cea mai strălucită și i-a mai luat ceva timp să se perfecționeze, dar omul știa ce voia să facă pentru tot restul vieții, iar dedicarea de care a dat dovadă avea să îl transforme în cel mai bun creator de viori. Dar Stradivari nu era singurul om dedicat unui țel, pe vremea aia. Continentul european era plin de oameni care își dedicau tot timpul și toți banii în încercarea de a deveni bogați, prin intermediul alchimiei.

Alchimia era o tradiție filozofică și protoștiință, de fapt o pseudoștiință, care urmărea în principal două chestii:

• Transformarea metalelor de bază (plumb, fier, nichel, zinc, cupru etc.) în metale nobile (aur, în special);
• Crearea unui elixir al nemuririi: Piatra Filozofală.

Fiind o pseudoștiință, alchimia nu a adus rezultatele dorite: nu a descoperit nimeni Piatra Filozofală (asta dacă nu cumva ai citit Harry Potter și Piatra Filozofală ca document istoric) și n-a reușit nimeni să transforme o bucată de plumb în aur. Însă, pe principiul de chiar și un ceas stricat arată ora exactă de două ori pe zi, alchimia a dus la apariția și dezvoltarea chimiei, la fel ca o altă știință care a izvorât tot dintr-o pseudoștiință: astronomia, care e apărut din astrologie.

Dacă te hotărai să te faci alchimist, trebuia să fii pregătit să duci o veritabilă muncă de Sherlock Holmes și să îți storci creierii la maximum. Asta pentru că manuscrisele de alchimie, care promiteau că știu cum să faci din plumb aur, erau secrete (deci umblau pe sub mână) și erau mai indescifrabile ca “nu”-ul spus de iubită, când o întrebi dacă se supără că ieși diseară cu prietenii. Asta pentru că alchimiștii erau foarte secretoși, iar numele substanțelor folosite erau de-a dreptul halucinante: aqua fortis, aqua regia, aurul nebunului, galena, sticlă de antimoniu, galbenul regelui, gumă arabică, blana filozofului, purpuriu de Cassius etc.

This slideshow requires JavaScript.

Dubioșeniile astea de mai sus, de exemplu, sunt ilustrații din Clavis Artis, un manuscris cu formule alchimice care ne înfățișează fie niște substanțe, fie niște procedee alchimice. ‘reacu’ știe. Nimeni nu știe. Sic transit gloria mundi. Serios, alea se presupune că sunt formule sau substanțe pe care să le folosești pentru a transforma un metal neprețios într-un metal prețios. Dar oricâte dificultăți și imagini dubioase ar fi întâlnit, oamenii erau determinați să găsească aur. Atât voiau de la viață. Dar de ce nebunia asta cu aurul? Pentru alchimiști, era un soi de Sfânt Graal. Se credea că are proprietăți spirituale, magice, chiar medicale. Era o substanță care emana putere, fiind de culoarea Soarelui: pentru egiptenii antici aurul era văzut ca fiind pielea zeilor, iar pentru civilizația incașă era sudoarea Soarelui.

Blana Filozofului vs. Oxidul de Zinc (ZnO)

De ce aveau substanțele chimice toate numele alea dubioase? Blana Filozofului este fix aceeași chestie ca Oxidul de Zinc, doar că are alt nume. Deși ar fi mișto să-i spunem așa și în ziua de azi, e mai util să vorbești de sulfat de zinc și oxid de zinc (știi că ambele substanțe au zinc în ele) decât de vitriol alb și blana filozofului.

Pe vremea aia, chimia încă nu se născuse, iar numele diverselor substanțe chimice nu erau standardizate. Asta până când a intrat în scenă Antoine Lavoisier, care în 1787 a început programul de schimbare a numelor substanțelor chimice. Au fost date afară pe ușă cele patru elemente clasice (pământul, focul, aerul și apa) și au fost introduse 55 de substanțe care nu puteau fi descompuse în alte substanțe mai simple de nici unul din procesele chimice cunoscute la vremea aceea. Au fost incluse din greșeală și niște lucruri despre care azi știm că nu sunt substanțe chimice: lumina (care e energie pură) și caloricul (se credea că este materia căldurii).

Lăsând deoparte aceste greșeli, a fost un uriaș pas înainte. Lâna filozofului a devenit Oxid de Zinc, Vitriol de Venus a devenit Sulfat de Cupru, Ulei de Vitriol a devenit Acid Sulfuric. În sfârșit exista un limbaj universal. Și asta nu-i tot: Lavoisier nu ascundea nimic. Nici un proces chimic nu era ascuns, nici un experiment nu era vândut, era totul la vedere, pentru oricine voia să știe.

Din păcate, firul vieții lui Antoine Lavoisier a fost tăiat prea devreme. În 1794, Revoluția Franceză era în floare, iar cum Lavoisier era de viță nobilă, era în pericol. Astfel, pe 8 mai 1794, la Paris, la vârsta de 50 de ani, a fost executat cu ghilotina. Importanța lui Lavoisier pentru știință a fost sumarizată de Joseph Louis Lagrange, astfel:

Il ne leur a fallu qu’un moment pour faire tomber cette tête, et cent années peut-être ne suffiront pas pour en reproduire une semblable.

(Le-a luat doar un moment ca să taie acest cap, dar nici o sută de ani n-or să fie de ajuns ca să producă unul la fel.)

Îți reamintesc că pe vremea alchimiștilor nimeni n-avea habar de elementele chimice. Oamenii încă mai credeau în cele patru elemente primordiale (din care se presupunea că e făcută toată materia): apă, aer, foc, pământ. Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim (adică Paracelsus, zău că e mai ușor cu numele ăsta) a încercat să schimbe paradigma, propunând că de fapt materia e alcătuit doar din trei chestii: sulf, mercur și sare. Alchimiștii nu știau ce e ăla un element chimic, pe vremea aia, dar unii au reușit să se apropie destul de mult de ideea că ar putea fi ascunse în alte substanțe, când au sugerat că aurul ar putea fi ascuns în corpul omenesc.

Hennig Brand era unul din acei alchimiști.

 Lumina rece

Anul 1669. De ceva vreme, Hennig Brand, locuitor al orașului Hamburg și alchimist împătimit, tot încerca să extragă aurul din corpul uman, dar rezultatele se lăsau așteptate. Asta până într-o zi când l-a lovit o idee foarte bună, aparent: putea să extragă aurul dintr-un lichid care avea culoarea aurului și se găsea în cantități generoase. Acel lichid era urina.

Da, ai auzit bine. Urină. Ți se pare o idee dubioasă și probabil tâmpită, dar raționamentul era în felul următor: omul era privit ca un microcosmos, iar urina purta o parte din acea esență a vieții. Era o substanță a puterii.

Ce a făcut el? A luat niște urină (mai multe găleți de), a lăsat-o să stea până a alungat și șobolanii din casă cu mirosul ei, a distilat-o până a ajuns o pastă, apoi a început să o fiarbă până au început să iasă niște vapori care se aprindeau în aer. În urmă au rămas niște mici fragmente de substanță solidă care nu era aurie, dar ardea mai strălucitor ca orice lumânare medievală.

Brand tocmai descoperise fosforul și o noțiune fundamentală: elementele chimice puteau fi ascunse în alte substanțe. Lumina produsă de arderea fosforului era rece, adică nu dădea foarte multă căldură (efectiv poți ține în mână un borcan în care arde fosfor), de aceea Brand a numit fosforul icy noctiluca (lumină rece de noapte) sau phosphorus mirabilis (miraculosul purtător de lumină).

Din punct de vedere biologic, fosforul este foarte important pentru noi: se găsește în oase și în ADN (sub formă de compuși, fosfați), în fiecare celulă a corpului nostru și în alte țesuturi. Mereu avem fosfați în sânge, iar atunci când avem o cantitate excesivă de fosfați în sânge, o parte din acea cantitate trece în urină, pentru a fi eliminată.

În natură, fosforul se găsește numai sub formă de compuși (adică legat de alte elemente chimice), asta pentru că în prezența aerului, el începe imediat să se oxideze (adică să ardă), datorită prezenței oxigenului. Nu la fel de violent ca sodiul, dar începe să fumege. Fosforul se găsește sub formă de fosfați inclusiv în mâncare și pasta de dinți și e perfect ok și sănătos. Singurele probleme apar dacă ingerezi 100 mg de fosfor sau mai mult, moment în care poate fi fatal (la fel ca orice substanță chimică).

În cele din urmă, cum ajunsese în pragul falimentului, Hennig Brand a fost nevoit să își vândă rețeta pe 200 de taleri (o sumă foarte mică), moment în care modalitatea de preparare a fosforului a început să călătorească prin toată Europa. Așa a ajuns la Robert Boyle.

 “Ai un foc?”

În 1677, Robert Boyle a pus mâna pe rețeta fosforului și a început să îi cerceteze proprietățile. Probabil îi știi numele, el este cel care a formulat Legea lui Boyle: legea care descrie cum presiunea unui gaz tinde să scadă pe măsură ce volumul acestuia crește.

Cel mai important experiment al acestuia a fost următorul: a luat puțin fosfor și de șase ori mai mult sulf. Le-a pus împreună într-o hârtie împăturită și le-a frecat cu lama unui cuțit. După câteva secunde, amestecul a luat foc. Mai târziu, acesta avea să folosească fosfor pentru a aprinde bețișoare cu sulf în vârf. Boyle tocmai crease precursorul chibritului.

Cu toate acestea, fosforul alb (folosit de Boyle) era mult prea periculos, iar procesul de fabricare are acestor proto-chibrituri era prea costisitor, de aceea “chibriturile chimice” (cum erau numite) nu au avut foarte mult succes. Abia mai târziu, în 1850, Anton Schrötter von Kristelli avea să descopere că dacă încălzea fosforul alb la 250°C într-o atmosferă inertă, rezulta fosforul roșu, care nu era nici toxic și nici nu se aprindea în aer. În 1851 a obținut patentul pentru fabricarea fosforului roșu, și așa a apărut chibritul cu aprindere prin frecare (safety match, pentru că nu lua foc la contactul cu aerul, deci era mult mai sigur).

Invenția chibritului a fost ca o mană cerească pentru oricine. Până atunci nu prea putea face foc la comandă: dacă voiai foc, trebuia să îl obții cu ajutorul unei lentile care să concentreze lumina Soarelui pe iască (firește, trebuia să ai bafta unei zile însorite) sau prin aprinderea iască cu scântei produse prin izbirea silexului de oțel.

Și aici îmi închei povestea. Firește, ar mai fi fost multe de spus, lucruri pe care n-o să le povestesc aici. Dacă te-am făcut curioasă, Internetul e mare, iar un prim pas e Wikipedia. Pe final, ce să mai zic? Fosforul a fost primul element chimic descoperit, care a fost atestat documentar. De fapt și de drept, a fost al 13-lea element chimic descoperit vreodată, dar celelalte elemente precum mercurul au descoperite în antichitate și nu au fost atestate documentar (nu se știe cine și când le-a descoperit). Ok, probabil fosforul nu a avut parte de cea mai nobilă descoperire. Îmi dau seama că nu prea i-a convenit: născut într-o stea, descoperit în urină. Dar mai bine așa decât deloc, nu?