Home Kimia Penemu Fosforus / Fosfor - Hennig Brand

Penemu Fosforus / Fosfor - Hennig Brand

fosforus putih, merah, dan fosforus ungu
fosforus putih, merah, dan fosforus ungu
Fosforus adalah unsur kimia yang memiliki lambang P dengan nomor atom 15. Fosforus berupa nonlogam, bervalensi banyak, termasuk golongan nitrogen, banyak ditemui dalam batuan fosfat anorganik dan dalam semua sel hidup tetapi tidak pernah ditemui dalam bentuk unsur bebasnya. Fosforus amatlah reaktif, memancarkan pendar cahaya yang lemah ketika bergabung dengan oksigen, ditemukan dalam berbagai bentuk, dan merupakan unsur penting dalam makhluk hidup. Kegunaan fosforus yang terpenting adalah dalam pembuatan pupuk, dan secara luas digunakan dalam bahan peledak, korek api, kembang api, pestisida, odol, dan deterjen.

Fosforus sering juga disebut dengan fosfor. Namun fosfor merujuk kepada zat yang dapat memendarkan cahayanya karena mengalami fosforesens. Fosforus dapat mengeluarkan cahaya dalam keadaan tertentu, tetapi fenomena ini bukan fosforesens, melainkan kemiluminesens.

Fosforus ditemukan oleh Hannig Brand pada tahun 1669 di Hamburg,Jerman. Ia menemukan unsur ini dengan cara 'menyuling' air urin melalui proses penguapan dan setelah dia menguapkan 50 ember air urin, dia baru menemukan unsur yang dia inginkan. Namanya berasal dari bahasa Latin yaitu phosphoros yang berarti 'pembawa terang' karena keunikannya yaitu bercahaya dalam gelap (glow-in-the dark).

Hennig Brand adalah orang pertama yang menemukan unsur fosfor. Fosfor adalah unsur yang ditemukan tanpa sengaja, Brand menemukannya saat ia terobsesi untuk membuat emas dari urin (air kencing).


Biografi Hennig Brandt

Hennig Brandt (1630 – 1710) adalah seorang pedagang dan seorang ahli alkimia yang tinggal di Hamburg, Jerman. Lingkungan ketika Brandt dilahirkan tidaklah diketahui. Beberapa sumber menyebutkan asal usulnya sebagai keluarga yang sederhana yang dibuktikan bahwa dia pernah magang sebagai pembuat gelas ketika masih muda. Akan tetapi, keterangan dari istri keduanya Margaretha, menyatakan bahwa Brandt berasal dari kalangan kelas atas. Setidaknya, dia pernah menjabat sebagai opsir tentara junior selama Perang Tiga Puluh Tahun. Akan tetapi, dia kemudian meninggalkan militer dan mengejar alkimia karena terobsesi ingin mencari emas.

Dia menghabiskan maskawin istri pertamanya untuk obsesinya ini. Seperti halnya para ahli alkimia pada waktu itu, Brandt juga seorang yang sedang mencari “batu filosofis”, suatu zat yang pada intinya berusaha mengubah logam murah (seperti timbal), menjadi emas. Pada waktu istri pertamanya meninggal, dia telah menghabiskan uang istrinya untuk pencarian ini. Dia kemudian menikahi istri keduanya Margaretha, seorang janda kaya yang mengizinkan uangnya digunakan oleh Brandt untuk terus melakukan risetnya.

Seperti halnya para ahli alkimia sebelumnya, dia tertarik dengan air (H2O) dan mencoba untuk menggabungkan air dengan berbagai macam material lain, dalam ratusan macam kombinasi. Sebagai contoh, dia pernah mencoba resep dalam sebuah buku 400 Auserlensene Chemiche Process oleh F.T. Kessler dari Strasbourg dengan menggunakan alum (alumunium sulfat), salpeter (kalium nitrat), dan urin pekat untuk mengubah logam murah menjadi perak (suatu resep yang ternyata tidak berhasil).


Penemuan yang tidak disengaja

Pada sekitar tahun 1669, Hennig Brandt, mengumpulkan 50 ember besar berisi urin dan membiarkannya sampai membusuk. Tujuannya saaat itu karena keinginannya untuk mencari emas. Ia percaya bahwa emas bisa dibuat dari logam lain yang lebih murah dengan bantuan api dan air serta udara. Dia berharap akan memperoleh emas dengan menguapkan urin.

Setelah dibiarkan dalam waktu beberapa hari, ratusan liter urin tersebut kemudian dipanaskan sampai terbentuk pasta. Pasta ini kemudian dipanaskan menggunakan suhu yang sangat tinggi dan mengalirkan uapnya ke dalam air supaya mengendap menjadi (menurut perkiraannya : emas). Namun bukannya padatan kuning emas yang dia dapatkan, justru padatan putih yang lengket seperti lilin yang dia peroleh. Padatan putih ini dapat berpendar (bercahaya) dalam gelap, Hennig Brandt menamai zat ini fosforus (yang berasal dari bahasa latin yang artinya penghasil cahaya). Brandt tidak sadar bahwa dia telah menemukan unsur baru yaitu fosfor, yang di kemudian hari akan menjadi lebih berharga daripada emas.
Pada tahun 1669, dia memanaskan sisa dari urin yang sudah dididihkan di atas pemanas sampai labunya menjadi merah menyala, dimana semua asap putih langsung memenuhinya dan cairan keluar, terbakar menjadi kobaran api. Dia dapat mengisolasi cairan ke dalam wadah dan menutupinya, di mana cairan tersebut kemudian memadat dan terus menghasilkan nyala yang berwarna hijau pucat. 
Brandt menjaga penemuannya tetap rahasia, sebagaimana halnya para ahli alkimia pada waktu itu, dan terus melakukan percobaan untuk mengubah fosfor menjadi emas yang ternyata tidak berhasil.

Resep Hennig Brand untuk mengubah urin menjadi fosfor :
  1. mendidihkan urin sampai didapatkan larutan sirup pekat
  2. pemanasan urin pekat dilanjutkan sampai minyak merahnya terdistilasi, dan bagian yang tidak menguap disimpan
  3. selanjutnya, apa yang tersisa dibiarkan untuk mendingin. Komposisi sisa ini terdiri dari buih berwarna hitam di bagian atas dan garam di bagian bawahnya
  4. bagian garam kemudian dibuang. Minyak merah kemudian dicampur dengan buih yang berwarna hitam
  5. campuran ini kemudian dipanaskan dengan kuat selama 16 jam
  6. selama pemanasan, asap putih mula-mula akan keluar, kemudian minyak, kemudian fosfor
  7. fosfor kemudian dapat dimasukkan ke dalam air dingin supaya membeku  

Reaksi kimia yang ditemukan secara tidak sengaja oleh Brandt adalah sebagai berikut. Urin mengandung ion fosat (yang terdapat dalam bentuk natrium fosfat (Na3PO4)), dan berbagai senyawa organik (yang mengandung karbon). Di bawah pemanasan kuat, oksigen dari fosfat bereaksi dengan karbon untuk menghasilkan karbonmonoksida (CO), sehingga yang tersisa adalah unsur fosfor (P), yang keluar sebagai gas. Fosfor terkondensasi sebagai cairan di bawah 280 oC dan kemudian memadat (menjadi fosfor putih) di bawah 44 oC (bergantung pada kemurnian). Inti dari reaksi ini masih digunakan sampai hari ini, namun dengan sumber yang berbeda yaitu bijih fosfat (menggantikan urin), kokas (untuk sumber karbon menggantikan senyawa karbon organik), dan pemanas listrik (menggantikan pemanasan kuat).

Proses Brandt menghasilkan lebih sedikit fosfor daripada yang seharusnya bisa diperoleh. Bagian garam yang dia buang sebenarnya mengandung fosfat lebih banyak. Dia menggunakan sekitar 5500 liter urin untuk menghasilkan hanya 120 gram fosfor. Seandainya dia mengolah kembali semua residunya, maka dia dapat memperoleh hasil yang lebih banyak lagi (1 liter urin manusia mengandung sekitar 1,4 gram garam fosfat, atau sekitar 0,11 gram fosfor putih murni). Jadi, 5500 liter urin seharusnya menghasilkan 600 gram fosfor murni (5 kali lipat).

Dengan penemuan fosfor ini, Hennig Brand menjadi ilmuwan yang pertama kali menemukan unsur. Brand menyebut zat yang telah dia temukan sebagai “api dingin” karena dapat menghasilkan cahaya dalam gelap malam. Brand adalah seorang ahli alkimia, dan seperti para ahli alkimia yang lain, sangat merahasiakan formulanya.


Perkembangan berikutnya

Beberapa tahun kemudian, Robert Boyle (1680) sukses membuat fosfor dari urin. Apa penyebabnya ? Meskipun Brandt tidak mempublikasikan metodenya, namun karena membutuhkan uang dan tidak tahu bagaimana cara memanfaatkan fosfor, dia menjual rahasianya kepada kimiawan Jerman Johann Daniel Kraft dan Kunckel von Lowenstern. Untuk mencari tambahan uang lainnya, Brand memberikan rahasianya kepada Gottfried Wilhelm Leibniz, yang terkenal sebagai penemu kalkulus.

Baca juga: 
Krafft kemudian memamerkan fosfor di beberapa pameran di seluruh eropa. Akibatnya, rahasia pembuatan fosfor dari urin pun bocor sehingga Johan Kunckel dari Swedia berhasil membuat urin dengan cara yang sama pada tahun 1678. Dua tahun kemudian, Robert Boyle dari Inggris, juga berhasil mengisolasi fosfor dari urin dengan hasil yang lebih baik. Dia memperbaiki apa yang telah dilakukan Brandt dengan menambahkan pasir ke dalam prosesnya. Proses ini terbukti lebih baik daripada yang dilakukan oleh Brandt, karena dengan menambahkan pasir, fosfor dari urin dapat diekstrak seluruhnya.

Melangkah lebih jauh, Robert Boyle kemudian mencampurkan fosfor dengan sulfur dengan perbandingan 1 : 16. Hasilnya menakjubkan, dia dapat membuat api dari campuran ini, yang kemudian menjadi cikal bakal dari korek api pada masa kini.

Kini, fosforus memiliki banyak penggunaan, mulai dari sebagai pupuk (fosfat), korek api, sampai bom. Terbukti, Brandt telah menemukan dengan tidak sengaja, sebuah unsur baru, unsur yang dapat menghasilkan api, fosfor. Dia mengharapkan kekayaan dan ketenaran dari penemuannya, namun dia tidak menyadari bahwa dia telah menemukan ide dan gagasan yang fundamental, bahwa unsur dapat ditemukan dalam dunia yang tersembunyi.


Manfaat
  • Mainan yang bercahaya di kegelapan
  • Sumber lampu radioaktif
  • LED warna putih
  • Cathode Ray Tubes
  • Lampu Fluorescent
  • Sabun cuci

Sumber: