他收集5500升尿液,想要提取黄金,结果如何?

在地球上,自然界中无法自发地创造出黄金。地球上的金最初都是来自于上一代超新星爆发,铁原子俘获了大量的中子而合成出来的。宇宙中还有另一种自然产生黄金的方式,那就是中子星碰撞。

化学反应是无法创造出黄金的,只有核反应才行。金是第79号元素,其中包含79个质子。通过用中子轰击其他原子核,比如第80号元素汞,让汞原子核失去一个质子,再通过放射性衰变就能产生黄金。

核反应产生的金通常具有放射性,而且这需要建造一个核反应堆作为中子源。核反应的效率很低,只能让一小部分的其他原子转变成金原子。因此,人为创造出黄金的成本极其高昂,只有实验价值。

不过,在化学和核物理学还没有创立起来的中世纪,人们无法认识到这些。当时,不少的炼金术士期望从矿物质中提炼出“贤者之石”,以此把铁、铜等金属转变为金。

生活在17世纪的亨尼格·布兰德(Hennig Brand)也沉迷于炼金,但一如既往,他的各种尝试都是徒劳的。因为化学反应不会创造出新元素,前后的元素种类不变,贤者之石不可能被制造出来。

布兰德并没有就此放弃,他想到了人类身体产生的尿液。身体消化食物的过程与炼金有着异曲同工之处,而尿液的黄色与金的颜色也很像。一个大胆的设想浮现在布兰德的脑海中,这是不是意味着尿液中有黄金呢?

于是,布兰德开始尝试从人的尿液中提取黄金。为了确保实验的成功,布兰德收集了5500升(约5.5吨)的尿液,而且都是来自饮用啤酒者的新鲜尿液。

布兰德先把尿液煮沸,使其浓缩,提取出一种红油。经过冷却之后,得到了盐和黑色物质。分离出黑色物质,使其与红油混合,再用大火进行干馏。最终,布兰德并没有提取出闪闪发光的金子,而是一种在黑暗中泛着辉光的白色固体,这就是后来广为人知的白磷。

由于尿液中并没有黄金,所以布兰德不可能从尿液中提取出他想要的黄金。尿液中包含磷酸盐,通过一系列的化学反应,可以从中提取出单质磷。

布兰德煮沸了5500升的尿液,最终只制得了120克的白磷,产率并不高,因为很多包含磷的残余物被抛弃掉。理论上,每升尿液中存在大约0.11克的白磷。如果把所有尿液煮沸,应该可以提取出600克的白磷。

尽管如此,布兰德的意外发现还是改变了世界,造福了全人类。磷被用来制作火柴、肥料,极大方便了人类的生产活动。磷是人类维持机体运转的必需元素,对新陈代谢起到重要作用,而且还是遗传物质DNA的重要组成元素。但另一方面,磷还被用来制造杀伤范围巨大的白磷弹。

自布兰德发现磷之后,人们逐渐意识到炼金术是行不通的,黄金无法被创造出来。随着更多元素的发现,系统性的化学逐步构建起来,这有力推动了人类文明的发展。