Il est temps d'acheter beaucoup de bougies. Et si on les éclaire avec des allumettes, cela ne sera possible qu'en raison de l'anniversaire en question. C'est joyeux 350e anniversaire à la découverte du phosphore, un élément essentiel à la vie telle que nous la connaissons.

L'histoire de la découverte du 15e élément du tableau périodique est l'un des grands accidents de l'activité humaine - l'équivalent du chimiste, peut-être, de Colomb partant pour l'Inde pour trouver les Amériques par erreur. Dans le cas du phosphore, l'explorateur était Hennig Brand, un alchimiste et marchand du XVIIe siècle de Hambourg, Allemagne.

Brand avait essayé d'atteindre l'un des grands objectifs de l'alchimie, faire la pierre philosophale. Les alchimistes pensaient que c'était l'élixir de vie, capable de transformer le plomb en or. Mais où trouver cette substance légendaire ?

Brand était convaincu que la réponse était l'urine humaine, pour deux bonnes raisons. D'abord, l'or et l'urine étaient de la même couleur. Seconde, l'urine provenait du corps humain, ce qui était considéré par les alchimistes comme une œuvre de perfection.

La découverte

Le processus réel que Brand a mis en place en 1669 était remarquable. On aurait du mal à le répéter dans un abri de jardin de nos jours - à moins d'avoir des voisins prêts à tolérer des odeurs extrêmement mauvaises. Brand concentra de grandes quantités d'urine humaine et la laissa fermenter. Il a ensuite chauffé les résidus, effectuer une distillation sèche, comme illustré ci-dessous dans la peinture de Joseph Wright de 1795, l'alchimiste à la recherche de la pierre philosophale.

La marque s'est retrouvée avec un solide cireux blanc qui brillait dans le noir même dans une bouteille fermée, et brûlé spontanément avec une flamme blanche très brillante lorsqu'il est exposé à l'air. Intrigué par ces propriétés, il l'a nommé phosphore parce que cela signifiait « porteur de lumière » en grec. Il a tenté à plusieurs reprises d'utiliser la substance pour transformer le plomb en or, mais en vain.

Vraisemblablement déçu, Brand a peut-être pensé qu'il avait plutôt trouvé l'une des autres grandes postulations de l'alchimie, phlogistique pur. L'alchimie avait un cadre spirituel enraciné principalement dans la philosophie grecque antique, qui stipulait que toute matière est formée de quatre éléments, ou qualités – air, Terre, feu et eau. Lorsque de la chaleur et de la lumière ont été générées pendant la combustion, les alchimistes pensaient que c'était à cause du phlogiston, un élément semblable au feu qui était contenu dans des objets combustibles et libéré lorsqu'ils brûlaient.

La théorie du phlogiston n'a été démystifiée que dans les années 1770, quand Antoine-Laurent Lavoisier a montré que la combustion est une réaction avec un gaz – l'oxygène. Plus d'un siècle plus tard, il est devenu possible de transmuter un métal en un autre – mais en utilisant un réacteur nucléaire plutôt qu'une pierre philosophale. Économiquement, cependant, le processus n'a jamais eu de sens car seules de petites quantités de métaux nobles comme l'or peuvent être fabriquées de cette manière.

D'autre part, la découverte du phosphore a ouvert un nouveau chapitre fulgurant dans ce qui est devenu la chimie moderne. Quelque 50 ans après la découverte de Brand, Johann Thomas Hensing, professeur de médecine à l'université de Giessen en Allemagne centrale, a montré que le phosphore était également présent dans le cerveau humain (il faudra des décennies plus tard avant qu'il ne soit démontré qu'il y avait aussi des minéraux contenant du phosphore).

Les premiers médicaments contenant du phosphore élémentaire ont commencé à être vendus, peut-être en pensant que « si c'est dans votre cerveau, ça doit être bon pour toi". cependant, puisque le phosphore blanc est en fait très toxique – une dose mortelle n'est que de 1 mg par kilogramme de masse corporelle. Les patients ont fini par être empoisonnés en conséquence.

Porteur de vie et de mort

Néanmoins, le phosphore est biologiquement vital. Le corps humain moyen contient environ 0,5 kg de phosphore, la plupart sous forme de phosphate pour renforcer les os et les dents. Le phosphore maintient également de manière cruciale ensemble les molécules d'ADN et d'ARN - l'épine dorsale de ces structures en forme de longue chaîne contient deux groupes phosphate par paire de bases nucléiques. Sans phosphore, il est difficile d'imaginer n'importe quel type de vie.

Les aliments riches en phosphore comprennent diverses viandes, Fruit de mer, Lentilles, des haricots, noix et graines. A l'autre extrémité du spectre, le phosphore blanc a longtemps été utilisé dans la mort-aux-rats. Encore plus extrême, agents de guerre chimique Sarin et VX sont des composés du phosphore. Sarine, par exemple, est 21 fois plus mortel que le cyanure de potassium. C'est un excellent exemple de la façon dont des éléments présents sous différentes formes peuvent avoir à la fois des apparences et des effets biologiques très différents.

Le phosphore a de nombreux autres traits positifs. Avec l'azote, les phosphates constituent la base des engrais largement utilisés en agriculture. Il n'y a pas de substitut au phosphore dans ce rôle; il ne peut être remplacé par aucun autre élément des plantes.

Cela pose un problème important. Les réserves de roche phosphatée – le seul minerai de phosphore important – sont limitées. A tel point que le phosphore a été classé parmi les « éléments menacés » où il existe un risque pour l'approvisionnement futur. Le problème est que le phosphore utilisé comme engrais finit par se dissoudre dans les rivières et les océans sous forme de phosphate soluble, devenant finalement des sédiments. Il n'existe actuellement aucun moyen économiquement viable de le récupérer, et les scientifiques prédisent une pénurie d'ici 30 à 40 ans environ.

Cela montre la nécessité de développer le recyclage du phosphore, idéalement au point avant qu'il ne se dilue fortement dans nos cours d'eau. Alors comment cela pourrait-il être fait? Les humains consomment 3 millions de tonnes de phosphore de plus que ce dont ils ont besoin chaque année, qui est finalement excrété sous forme d'urine et de fèces. Le recyclage du phosphore à partir des déchets humains peut ne pas sembler une entreprise très édifiante, mais ce sera un œuf d'or pour quiconque trouvera le moyen de le faire.

Cela soulève un point intéressant. Il est tentant de regarder avec amusement la façon dont Brand a trouvé du phosphore dans des seaux d'urine. Il se peut qu'avec un recul de 350 ans, il se concentrait en fait sur exactement le meilleur endroit après tout.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.