È ora di comprare molte candele. E se li accendiamo con i fiammiferi, sarà possibile solo a causa dell'anniversario in questione. Buon 350° compleanno alla scoperta del fosforo, un elemento essenziale per la vita come la conosciamo.

La storia di come è stato scoperto il quindicesimo elemento della tavola periodica si pone come uno dei grandi incidenti dell'attività umana - l'equivalente del chimico, forse, di Colombo in partenza per l'India solo per trovare le Americhe per errore. Nel caso del fosforo, l'esploratore era Hennig Brand, un alchimista e mercante di Amburgo del XVII secolo, Germania.

Brand aveva cercato di raggiungere uno dei grandi obiettivi dell'alchimia, per fare la pietra filosofale. Gli alchimisti pensavano che questo fosse l'elisir di lunga vita, capace di trasformare il piombo in oro. Ma dove trovare questa sostanza leggendaria?

Brand era convinto che la risposta fosse l'urina umana, per due buoni motivi. Primo, l'oro e l'urina erano di un colore simile. Secondo, l'urina proveniva dal corpo umano, che era considerato dagli alchimisti come un'opera di perfezione.

La scoperta

Il processo effettivo che Brand istituì nel 1669 fu notevole. Sarebbe difficile ripeterlo in una casetta da giardino al giorno d'oggi, a meno che non ci siano vicini disposti a tollerare odori estremamente cattivi. Il marchio ha concentrato grandi quantità di urina umana e l'ha lasciata fermentare. Ha poi riscaldato i residui, eseguire la distillazione a secco, come illustrato di seguito nel dipinto di Joseph Wright del 1795, l'alchimista alla ricerca della pietra filosofale.

Il marchio è stato lasciato con un solido ceroso bianco che brillava al buio anche in una bottiglia chiusa, e brucia spontaneamente con una fiamma bianca molto brillante quando esposto all'aria. Incuriosito da queste proprietà, lo chiamò fosforo perché in greco significava "portatore di luce". Ha tentato molte volte di utilizzare la sostanza per trasformare il piombo in oro, ma inutilmente.

Presumibilmente deluso, Brand potrebbe aver pensato di aver trovato invece uno degli altri grandi postulati dell'alchimia, flogisto puro. L'alchimia aveva una struttura spirituale radicata principalmente nell'antica filosofia greca, che stabiliva che tutta la materia è formata da quattro elementi, o qualità – aria, terra, fuoco e acqua. Quando durante la combustione si generavano calore e luce, gli alchimisti pensavano che fosse a causa del flogisto, un elemento simile al fuoco che era contenuto all'interno di oggetti combustibili e rilasciato quando bruciavano.

La teoria del flogisto non fu smentita fino al 1770, quando Antoine-Laurent Lavoisier dimostrò che la combustione è una reazione con un gas – ossigeno. Più di un secolo dopo, divenne possibile trasmutare un metallo in un altro, ma usando un reattore nucleare piuttosto che una pietra filosofale. Economicamente, però, il processo non ha mai avuto senso poiché solo piccole quantità di metalli nobili come l'oro possono essere prodotte in questo modo.

D'altra parte, la scoperta del fosforo ha aperto un nuovo capitolo abbagliante in quella che è diventata la chimica moderna. Circa 50 anni dopo la scoperta di Brand, Johann Thomas Hensing, un professore di medicina presso l'Università di Giessen nella Germania centrale, mostrò che il fosforo era presente anche nel cervello umano (sarebbero trascorsi decenni prima che si dimostrasse che c'erano anche minerali contenenti fosforo).

Le prime medicine contenenti fosforo elementare iniziarono a essere vendute, forse pensando che "se è nel tuo cervello, deve essere un bene per te". Questo si è rivelato gravemente imperfetto, però, poiché il fosforo bianco è in effetti molto tossico:una dose fatale è solo 1 mg per chilogrammo di massa corporea. Di conseguenza, i pazienti finirono per essere avvelenati.

Portatore di vita e di morte

Ciò nonostante, il fosforo è biologicamente vitale. Il corpo umano medio contiene circa 0,5 kg di fosforo, la maggior parte sotto forma di fosfato per rinforzare ossa e denti. Il fosforo tiene insieme in modo cruciale anche le molecole di DNA e RNA:la spina dorsale di queste lunghe strutture a catena contiene due gruppi fosfato per coppia di basi nucleiche. Senza fosforo, è difficile immaginare qualsiasi tipo di vita.

Gli alimenti ricchi di fosforo includono varie carni, frutti di mare, Lenticchie, fagioli, Noci e semi. All'altra estremità dello spettro, il fosforo bianco è stato a lungo utilizzato nel veleno per topi. Ancora più estremo, agenti di guerra chimica Sarin e VX sono composti del fosforo. Sarin, Per esempio, è 21 volte più letale del cianuro di potassio. È un ottimo esempio di come gli elementi che si presentano in forme diverse possono avere aspetti ed effetti biologici molto diversi.

Il fosforo ha molti altri tratti positivi. Insieme all'azoto, i fosfati costituiscono la base dei fertilizzanti ampiamente utilizzati in agricoltura. Non c'è sostituto per il fosforo in questo ruolo; non può essere sostituito da nessun altro elemento nelle piante.

Ciò solleva un problema importante. Le scorte di roccia fosfatica, l'unico minerale di fosforo principale, sono limitate. Tanto che il fosforo è stato inserito tra gli “elementi a rischio” dove c'è il rischio per l'approvvigionamento futuro. Il problema è che il fosforo usato come fertilizzante finisce per dissolversi nei fiumi e negli oceani come fosfato solubile, alla fine diventando sedimento. Attualmente non esiste un modo economicamente valido per recuperarlo, e gli scienziati prevedono una carenza entro circa 30-40 anni.

Ciò indica la necessità di sviluppare il riciclaggio del fosforo, idealmente nel punto prima che diventi molto diluito nei nostri corsi d'acqua. Quindi come si potrebbe fare? Gli esseri umani consumano 3 milioni di tonnellate di fosforo in più di quanto necessitano ogni anno, che alla fine viene escreto come urina e feci. Riciclare il fosforo dai rifiuti umani potrebbe non sembrare un'impresa molto edificante, ma sarà un uovo d'oro per chi troverà il modo di farlo.

Ciò solleva un punto interessante. Si è tentati di guardare con divertimento il modo in cui Brand ha trovato il fosforo nei secchi di urina. Potrebbe risultare che con il senno di poi di 350 anni, in realtà si stava concentrando esattamente sul posto migliore, dopotutto.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.