Vô tình tìm ra phốt pho khi tinh luyện nước tiểu để điều chế... vàng

Những phát minh hay phát kiến vĩ đại của con người thường được cấu thành từ 2 yếu tố là sự nỗ lực không ngừng trong quá trình thực hiện và sự tình cờ. Việc phát hiện nguyên tố phốt pho cũng không nằm ngoài quy luật này khi một nhà giả kim thuật người Đức là Hennig Brand đã tìm ra nguyên tố thứ 15 trong hệ thống bảng tuần hoàn hóa học khi ông đang cố gắng cô cạn nước tiểu với mục đích là tìm cách điều chế ra vàng.

Giống như tất cả các nhà giả kim thuật khác trong lịch sử, Hennig Brand luôn mày mò nghiên cứu những phương pháp để tinh chế được vàng từ những thứ không phải là vàng. Nhiều người vẫn không hiểu vì sao ông lại cho rằng nước tiểu có thể tạo ra chất biến các kim loại khác thành vàng sau khi cô cạn đến mức tối đa, không ít ý kiến về sau đã cố tình chế nhạo ông với sự liên tưởng giữa màu vàng của nước tiểu và thứ kim loại quý giá kia. Mặc dù vậy không ai có thể phủ nhận đóng góp của ông đối với ngành công nghiệp hóa chất khi tìm ra được phốt pho trong nước tiểu thay vì tìm ra cách điều chế vàng.

Trong thời gian làm việc ở Hamburg vào năm 1669, Brand phát hiện ra sự phát quang màu lục nhạt của chất cặn trong bình cầu khi cô cặn nước tiểu. ông cho rằng cuối cùng đã tìm được "hòn đá triết học" có khả năng biến các kim loại khác thành vàng. Theo quan điểm của các nhà giả kim thuật thời bấy giờ, hòn đá triết học cần phải phát quang. Đương nhiên, phốt pho không thể biến các kim loại không quý thành vàng, không cho ta sự bất tử nhưng việc phốt pho phát ra ánh sáng nhìn thấy đã cuốn hút các nhà giả kim thuật. Bên cạnh đó Hennig Brand cũng đã cố gắng giữ bí mật về phát hiện của mình nhưng về sau ông đã bán lại công thức điều chế cho David von Krafft.

Các nhà giả kim thuật người Đức đã sử dụng chất phát quang của nguyên tố này và thực hiện những màn biểu diễn trong các phòng khách để kiếm sống. Nhà hóa học nổi tiếng Robert Boyle sau khi có được trong tay công thức điều chế phốt pho khi vô tình gặp David von Krafft cũng đã có các màn biểu diễn với phốt pho năm 1680 và ngay sau đó ông đã lập một phân xưởng sản xuất ra khá nhiều phốt pho tinh khiết. Một năm phân xưởng này có thể phân tách được 25kg phốt pho. Công suất này cần một lượng nước tiểu của cả một ngôi làng.

Giả kim thuật đã có lịch sử hàng mấy nghìn năm. Nó là tiền thân của môn hóa học cận đại và có ảnh hưởng sâu sắc đến khoa học kỹ thuật thời cổ cũng như đời sống loài người. Mục đích của giả kim thuật là nghiên cứu phương pháp biến đổi các kim loại thường như chì thành các kim loại quý như vàng hoặc phương pháp luyện thuốc trường sinh bất tử. Giả kim thuật sử dụng quan điểm của Aristoteles làm cơ sở lý thuyết: có thể chuyển hóa được chất này thành một chất khác, kim loại này thành kim loại khác. Ý nghĩ điều chế được vàng từ kim loại thường đã nảy nở từ ngày xưa khi mà sự phát triển của thương mại đã dần dần biến vàng thành thứ kim loại quý giá nhất mang đến tiền bạc và quyền lực cho con người.

Từ rất lâu trước Công nguyên, ở Ai Cập, Ấn Độ, Trung Quốc và Hy Lạp cổ đại người ta đã biết rằng vàng có thể hỗn hợp với bạc, đồng và nhiều thứ kim loại khác. Thế là xuất hiện vàng nhân tạo bằng cách đưa thêm đồng và các kim loại khác vào vàng. Ngoài ra người ta còn trộn đồng màu đỏ và thiếc màu trắng thành hợp kim đồng-thiếc có màu giống vàng. Điều đó chừng như xác nhận rằng có thể biến các kim loại khác thành vàng. Năm 296, Hoàng đế La Mã buộc phải ra sắc lệnh hủy bỏ những cách điều chế vàng nói trên vì vàng giả tràn ngập thị trường. Để trốn tránh lệnh truy nã, các nhà giả kim thuật chạy từ Ai Cập sang Babylon, Syria và dựng các phòng thí nghiệm kiên trì biến kim loại thường thành vàng.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà giả kim thuật đã góp phần tìm ra các hợp chất mới: kim loại (Bismut, Kẽm), gốc muối (amoni), các axit vô cơ (H2SO4, HCl, HNO3) hay nước cường thủy. Ngoài ra, họ cũng đã hoàn thiện nhiều kĩ thuật thí nghiệm quan trọng đối với cơ sơ hóa học ngày nay như nung, chưng cất, hòa tan, lọc, bay hơi, kết tinh, thăng hoa,...

Ngày nay, việc chế tạo vàng vẫn còn là một mục tiêu theo đuổi của một số nhà khoa học, người ta đã hiểu rõ bản chất của vàng cũng như cấu tạo hạt nhân của nó; Do đó, việc biến các kim loại rẻ tiền khác thành vàng là điều có thể làm được nhưng đòi hỏi kĩ thuật rất cao, tốn kém và không kinh tế, vì thế các nghiên chế tạo vàng theo hướng này hầu như ít được theo đuổi mà hiện nay có một hướng nghiên cứu mới không phải chế tạo vàng mà là trích xuất vàng có trong tự nhiên.

Dựa vào lượng vàng khổng lồ có sẵn trong các đại dương cũng như lượng vàng rơi rãi trong các quặng nghèo mà người ta có ý tưởng dùng công nghệ biến đổi gien để tạo ra những bãi rong biển có khả năng hấp thụ vàng trong nước biển cũng như những thảm cỏ có khả năng hấp thụ vàng cao trong đất để phủ đầy trên bề mặt các quặng nghèo. Nếu việc nghiên cứu này thành công thì lúc đó chúng ta có thể có những mùa gặt vàng bội thu theo đúng nghĩa đen.

Tổng hợp