Boek Gerard Smits
CHEMIE IN HET PERIODEONDERWIJS OP DE VRIJE SCHOOL
Gerard Smits
Oud-leraar aan de Vrije School Den Haag
Uitgave 2019
DEEL I, II en III
Klas 7 t/m 12
Een boek over Scheikunde op de Vrije School
De auteur van het boek is Gerard Smits, oud leraar aan de Vrije School Den Haag en docent aan de Opleiding Fenomenologie. Hij heeft er voor gezorgd dat de ervaringen op het gebied van 80 jaar Scheikundeonderwijs, gegeven door zijn voorgangers Frits Julius, Emmy de Grooth-Klomp en later door hemzelf, voor het nageslacht bewaard zijn gebleven.
Dit zeer uitgebreide werkboek dat bestaat uit drie delen en voorzien is van veel verhelderende tekeningen bij de ruim 150 beschreven proeven, telt ruim 210 pagina’s, heeft het formaat A4 en is voorzien van een wire-o-binding, zodat de pagina’s makkelijk omslaan en het opengeslagen boek mooi plat op de werktafel blijft liggen.
DEEL I : De CHEMIE van het VUUR, de PLANT en het MINERAALRIJK(ZOUTEN)
DEEL II : De CHEMIE van de SCHEIKUNDIGE ELEMENTEN
DEEL III : De CHEMIE van de ZEVEN METALEN
De prijs is € 24,50 (exclusief verzendkosten)
Te bestellen met een e-mail aan info@vrijeopvoedkunst.nl
Ook te vinden op www.vrijeopvoedkunst.nl
Hieronder enkele hoofdstukken uit deel II
1. Inleiding van DEEL II
2. De Goetheanistische fenomenologie
3. Beschrijving van één element als voorbeeld P
1. Inleiding van DEEL II
De oude Griekse elementen
Al sinds de Griekse tijd lezen we bij de natuurfilosofen Heraclitus van Efeze (540 v.Chr. – 480 v.Chr.), Thales van Milete (ca. 624 v.Chr. – 545 v.Chr.) en Empedocles (ca. 492 v.Chr. – 432 v.Chr.) en nog enkelen de leer van de elementen. Ook de Romeinse dichter Ovidius (43 v. Chr. – 17 n. Chr.) bericht in zijn werk Metamorphosen1 in het 15e boek vanaf regel 239 over de elementen.
“Het onvergankelijk bestel kent vier elementaire
oerstoffen; twee ervan zijn zwaar: aarde en water, die
door hun gewicht vanzelf naar onderen getrokken worden.
De beide andere zijn gewichtsloos; daar er niets op drukt,
gaan zij naar boven: lucht en vuur, en vuur is dan nog lichter
dan lucht. En alle vier, hoe ver dan ook uiteen geplaatst,
vormen zich uit elkaar en gaan in elkaar over: aarde
wordt vloeibaar en verdunt tot water en dat vocht verdunt
tot dampen en wordt lucht, en als dan elke zwaarte wegvalt,
schiet die ijl dunne lucht omhoog en wordt tot sterrenvuur.
Daarna dezelfde weg retour, dezelfde reeks voltrekt zich:
vuur condenseert en wordt weer dichte damp; die damp vergaat
tot water en als water indikt, vormt zich nieuwe aarde.”
Als we het werk van Julius2 raadplegen, dan begint hij overeenkomend met Ovidius en zegt hij het volgende hierover: “Wat hier opvalt, is dat er twee elementen, aarde en water representanten zijn van de zwaarte, het Onder van de natuur en twee, lucht en vuur van het lichte, het Boven. Als je over Onder en Boven in de natuur spreekt, beschouw je haar van het standpunt dat je zelf inneemt. Je dringt nog een stapje verder in de werkelijkheid door als je bedenkt hoe het bovenliggende gebied volledig met lichtwerkingen is doortrokken en het onder je liggende gebied door de zwaarte wordt beheerst. Boven je en om je heen bevindt zich de ruimte, waarin stoffen licht en doorzichtig zijn en waar het beeld van de hemellichamen oplicht. Alles is daar zo ingericht dat je jezelf aangetrokken voelt via het oog een verbinding met de uitgestrektheid en de verte van de hemel te zoeken. Het gebied onder je is dicht en donker. Het geeft steun en draagt je lichaam, stoot het echter ook terug.
Het licht in de wereld boven je lokt je bewustzijn mee naar de verte en de hoogte, de zwaarte trekt je lichaam mee naar beneden.
Als je woorden licht en zwaarte uitspreekt wijs je op de belangrijkste polariteit die er in de ordening van de natuur te vinden is. De houding en de lichaamsbouw van de mens worden er in hoge mate door bepaald. Bij kiemende planten zie je de wortel meteen de weg naar beneden inslaan en de stengel omhoog streven.
Als je de plant in zijn ontwikkeling wilt volgen met de bedoeling om meer inzicht in het levensproces te verkrijgen, dan is de kennis van de vier elementen alleen daarom al noodzakelijk, omdat de plant zich daarin voegt.
In het zaad is de plant aarde, vervuld van wachtend leven; tijdens het kiemen en het ontplooien van de bladeren werkt in eerste instantie het water. Zo gauw de bladeren groen en uitgevouwen zijn, begint de fotosynthese en daarmee de wisselwerking van licht en lucht. In de processen tijdens de bloei, met name de vorming van stuifmeel en zaad en bij het rijpen van vruchten werkt voornamelijk het uitdrogende warmte-element.
Volg je de ontwikkeling van de plant door de generaties heen, dan krijg je het inzicht dat de ordening van de elementen ten opzichte van elkaar ook nog op een andere manier kan worden weergegeven. Terwijl de plant zich ontwikkelt, voltrekt zich de hiervoor besproken stapsgewijze opvolging door de elementen. Met het vallende zaad keert het plantenleven weer terug naar de aarde en begint de cyclus weer opnieuw.”
Ook bij de meeste vuurtjes zie je de oude Griekse elementen terug. De warmte die hierbij ontstaat komt overeen met het Vuur, het vrijkomende koolzuurgas met de Lucht, het water of waterdamp met het Water en de overblijvende as met de Aarde. Vaak komt bij het branden ook nog licht vrij. Kortom al dat wat nodig is bij het groeien van een plant komt bij een vuurtje weer vrij.
Evenals het licht is de warmte geen materie, je kunt de warmte en licht niet vastpakken, of in een doosje doen, of in een vat bewaren. De beweging van de warmte gaat van een centrum uit, waar het ontstaat, naar de omgeving of de verre periferie. Ook doordringt de warmte in tegenstelling tot het licht alle materie lucht, water en al het gesteente. Behalve tot de materiële wereld dringt de warmte ook door tot de niet-materiële wereld. Laten we deze laatste de geestelijke wereld noemen. Je kan dan zeggen dat de warmte een brug is tussen de materiële en de geestelijke wereld.
Het begrip scheikundig element en verdere inleiding
Sinds de Griekse tijd is de mens stevig doorgedrongen in de materiële wereld. Uit de waarnemingen van experimenten vooral in de tweede helft van de 18e eeuw en het denken daarover is men tot een geheel nieuw elementenbegrip gekomen.
Stoffen zoals de zouten kunnen wij verder ontleden in twee of meer andere stoffen. Stoffen die we verder kunnen ontleden noemen we verbindingen. Zo kunnen wij de verbindingen koperoxide, of kwikoxide ontleden in koper, kwik en zuurstof (zie proeven 6 en 11). Deze laatste drie kunnen wij niet verder ontleden en worden de niet-ontleedbare stoffen, of de scheikundige elementen genoemd.
In de wereld van de scheikunde heeft men de elementen ingedeeld in het periodiek systeem. Een geniale vondst die in eerste instantie gedaan is door de Rus Dmitri Mendelejev (1834-1902). Hij rangschikte de elementen naar opklimmend relatief gewicht. Het geeft voor een deel hun eigenschappen aan en ook het verband tussen de verschillende elementen. Maar in dit model is geen samenhang te vinden van de elementen met hun werkzaamheden in de dode en levende natuur. Voor de scheikundigen zijn de elementen de bouwstenen van de materiële wereld. Maar voor het natuurgebeuren gaat deze “bouwsteen gedachte” niet helemaal op. Zo is in de natuur het element zuurstof zeer vaak betrokken bij allerlei stofomzettingen, maar met het element koolstof kan de natuur weinig beginnen. Wel met de verbinding van koolstof met zuurstof het koolstofdioxide of te wel het koolzuurgas. Deze stof wordt door de natuur als bouwsteen gebruikt bij de fotosynthese. Voor de natuur zijn zowel de elementen als de verbindingen de bouwstenen voor alle grote stofomzettingen.
We gaan bij de behandeling van de elementen dan ook niet uit van het periodiek systeem, maar van een ander principe. Omdat de processen van de chemische elementen en hun verbindingen zich zowel in het rijk van het leven bij plant, dier en mens als in het dode mineraalrijk afspelen, gaan wij kijken naar de kwaliteiten die overeenkomen met de krachten die ten grondslag liggen aan de levens- en doodsprocessen.
Zolang er leven is, zijn er krachten werkzaam die de op zich staande stoffen en entiteiten, zoals licht en warmte tot één geheel maken en bij elkaar houden. Dit zijn de krachten die aan het scheppende ten grondslag liggen, of de krachten die ook de kunstenaar gebruikt om van de op zich staande dingen een compositie of er een geheel van te maken.
Een veelheid wordt een eenheid en de richting van deze levenskrachten gaat van uit de omgeving (de kosmos) naar een centrum toe. Zo zien wij dat bij het groeien van een plant, licht en warmte van de zon verbonden worden met het koolzuurgas uit de lucht en water uit de grond (tijdens de fotosynthese) en zich verdichten tot glucose en zuurstof. Uit glucose worden allerlei substanties gevormd, die de plant zijn materiële verschijning geeft. De op zich staande entiteiten koolzuurgas, water, licht en warmte worden één geheel. In zo`n plant stellen wij ons het wonderbaarlijke geheel van een levend lichaam voor, waarin ieder deel met het geheel en met ieder ander deel in een voortdurende levendige samenhang staat.
Dit beeld stellen wij tegenover een lijk. Alles is verstard en koud. De levenskrachten kunnen het geheel niet meer bijeenhouden, want de doodskrachten gaan meer opspelen. Het lijk valt verder uit elkaar in stinkende gassen, slijmerige en snotachtige substanties en tenslotte blijven de botten, de zouten over. De kwaliteiten van de doodskrachten worden gekenmerkt door het uiteenvallen in verschillende op zich staande delen. De richting van de krachten is van een centrum, waar de eenheid zich bevindt naar de omgeving toe. Een eenheid wordt een veelheid.
Beide krachten, de levens- en de doodskrachten zijn in de natuur werkzaam. Overheersen de levenskrachten, dan hebben wij te maken met stofomzettingen in een levende plant, dier of mens. Gaan de doodskrachten overheersen, dan vallen de levende wezens uit elkaar en lossen ze op in het dode mineraalrijk. De vaste stoffen die overblijven zijn de zouten. De zouten zijn verbindingen, die uiteindelijk in de elementen ontleed kunnen worden.(zie proef 11)
Wij sommen eerst de chemische elementen op, die als de belangrijkste
ontledingsproducten van een menselijk lichaam te voorschijn komen en zetten daar hun namen en symbolen bij.
Deze opsomming biedt nog geen overzichtelijk geheel. Maar drie elementen onderscheiden zich door hun wederzijdse verwantschap en door hun eigenzinnig gedrag ten aanzien van zuurstof. Dat zijn fluor, chloor en jodium, die samen met broom de vier halogenen worden genoemd. Zij hebben weinig of geen affiniteit met zuurstof en zijn bijzonder reactief.
De andere genoemde elementen worden door zuurstof aangetast en als ze met zuurstof reageren, worden ze meestal geactiveerd. Denk hier aan koolstof, dat weinig actief is, maar de verbinding van koolstof met zuurstof; koolstofdioxide of koolzuurgas, maakt deel uit van de grote stofkringloop via de fotosynthese. Stoffen die niet worden aangetast zijn meestal in passieve toestand, zoals zouten of min of meer chemisch niet in staat met zuurstof te reageren, zoals goud.
We kunnen de opgesomde elementen in twee groepen onderscheiden. De stoffen die goed met zuurstof reageren en de halogenen die weinig of niet in de natuur met zuurstof reageren. We zullen deze laatstgenoemde in het laatste hoofdstuk bespreken.
We kunnen de eerste groep vanuit het gezichtspunt van de vier Griekse elementen beschouwen. Stikstof, zuurstof en waterstof zijn gasvormig en zijn de hoofdbestanddelen van de lucht. Natrium, kalium, magnesium en calcium vormen samen de basis van de zouten in de zeeën. Zij hebben een bijzondere verbinding met het water. Silicium, ijzer en calcium zijn typische bouwers van de aardkorst. Zij zijn verwant met de aarde. Van magnesium zijn ook gesteentes bekend. Koolstof, zwavel en fosfor hebben wij leren kennen als stoffen die een speciale verbinding met het vuur hebben. Waterstof kun je hier ook toe rekenen. De bovenstaande elementencirkel geeft een schets weer van het gezegde.
Een van de meest opvallende uitzonderingen op deze regel is het element aluminium. Het is een van de belangrijkste gesteentevormers. Het maakt 7,9 gewicht % deel uit van de aardkorst, is het meest voorkomende metaal in deze sfeer en hoort in deze indeling thuis, maar het komt niet in het menselijk lichaam voor. 4,7 gewicht % van de aardkorst bestaat uit ijzer en dat is het enige zware metaal dat in goed weegbare hoeveelheden in de ontledingsproducten van ons lichaam voorkomt.
Veel van de overige zware metalen zijn in het menselijk lichaam aantoonbaar, maar komen in nauwelijks weegbare hoeveelheden voor. Wat betreft aluminium en ijzer kun je de indruk krijgen, dat er in ons lichaam een soort “ruil” heeft plaatsgevonden tussen ijzer en aluminium. Beide metalen zetten wij op de onderste plaats van onze elementencirkel. IJzer en de andere zware metalen zullen wij in een ander verband gaan bespreken.
De genoemde elementen kunnen wij als vertegenwoordigers van alle natuurgebieden opvatten op grond van de samenhang tussen de eigenschappen van deze stoffen en het geheel van de natuur. Deze uitspraak illustreren wij aan de hand van de volgende proef:
“In een schaaltje nemen wij een stukje van het metaal natrium. Wij laten het open aan de lucht staan. We zien het verdwijnen en na een paar dagen blijft er een waterige, snotterige vloeistof over” (zie proef 19).
Het stukje natrium wordt uit het meest voorkomende zeezout (natriumchloride) gewonnen. Het stukje natrium is als het ware in staat een klein stukje zee te vormen. Algemeen kunnen wij zeggen dat vele kenmerkende eigenschappen van de elementen uit onze cirkel afgeleid kunnen worden of overeenkomen met de natuurgebieden waar ze vooral uit voortkomen. Schetsmatig kunnen wij in de elementencirkel enkele kenmerkende kwaliteiten van de elementen weergeven, die bij de behandeling van de desbetreffende elementen uitvoeriger behandeld gaan worden.
Gaan we nu terug naar de mens, dan kunnen we zien dat het menselijk lichaam kan worden ontleed in stoffen die samen het geheel van de natuur vertegenwoordigen. Wat van oudsher door de overlevering tot uitdrukking is gebracht, treedt hier opnieuw naar voren. De wereld is vergelijkbaar met een uiteengevallen mens en de mens is een samenvatting van de wereld. De mens staat tegenover de wereld als een microkosmos tegenover de wereld als macrokosmos.
Wij zullen de eigenschappen van de te behandelen elementen alleen kunnen begrijpen, als wij letten op hun samenhang met het geheel van de natuur en het menselijk lichaam. Wij zoeken de oorzaken van bepaalde eigenschappen niet in de kleinste theoretische deeltjes van een element het atoom, maar in de plaats en de opgave die het element heeft in het grote natuurgeheel. Daarmee wordt niet gezegd dat er geen samenhang bestaat tussen de eigenschappen en de atomaire structuur van een element, maar deze structuur is niet de oorzaak, maar hoogstens een gevolg van de plaats en de opgave die het element in het grote natuurgebeuren inneemt.
Voor wij het element fosfor gaan beschrijven, dat als illustratie dient hoe de verschillende elementen in DEEL II beschreven worden, volgt nu de weergave van de gebruikte methode.
De gebruikte methode
De natuurwetenschap is gefundeerd op het waarnemen en de denkende verwerking daarvan. Op welke wijze de onderzoeker deze beide polen (waarnemen en denken) benadert, is bepalend voor zijn methodiek.
In de fenomenologie volgens Goethe neemt de scholing van de waarneming een zeer belangrijke plaats in. Als wij de fenomenen in de natuur of bijvoorbeeld bij scheikundige proeven gaan waarnemen, proberen wij de vooroordelen en verklaringen zoveel mogelijk terug te houden en laten wij de beelden op ons inwerken. In eerste instantie merken wij, dat onze herinneringsbeelden een vrij zwakke verbinding hebben met de waarnemingen. Door de fenomenen te gaan beschrijven worden de opgedane waarnemingen scherper in ons voorstellingsleven gebracht. In deze beschrijvingen komen geen verklaringen voor en de zinsneden met “want” of “omdat” dienen vermeden te worden. Het gaat hier om de vraag van het “hoe”. Tekenen van de waargenomen fenomenen en bij scheikundige experimenten een exacte weergave van de proefopstellingen stimuleren een meer gevoelsmatige verbinding met de fenomenen. Hierbij wordt de fantasie van het gevoelsleven beleerd door de waarnemingswereld. Dat ineenweven van de waarnemingsbeelden met die van de voorstellingen duidt Goethe aan als het ontwikkelen van de “Exacte sinnliche Phantasie”(exacte zintuiglijke fantasie)3.
Zeer bevorderlijk is dat wij na het beschrijven en tekenen van de fenomenen er een nacht4 overheen laten gaan. Nadien ontstaat dan een drang om deze opgedane ervaringen te willen verbinden met ons denken. Door vragen te stellen worden de fenomenen opnieuw in het bewustzijn gehaald. Zo ontstaan er doorleefde voorstellingen, die dynamischer en sprekender van aard zijn dan de voorstellingen van de vorige dag of de vorige keer. Deze waarnemingsgetrouwe voorstellingsbeelden worden bij deze trap van scholing zo vaak in het bewustzijn opgenomen, dat de beschouwer duidelijk bemerkt, dat hij zich meer en meer in het object gaat “inleven”. Goethe noemt deze stap “der Trieb zur Nachahmung” (de drang om na te bootsen)5. Nogmaals dient gezegd te worden, dat ervan een werkelijk getrouw innerlijk inleven in de fenomenen alleen sprake kan zijn, als onze inlevende nabootsing gebaseerd is op de “exacte zintuiglijke fantasie” en gesteund wordt door een sterke “resignatie” ten aanzien van de vooroordelen. De resignatie heeft voor de goetheanistische fenomenoloog onder andere het gevolg, dat hij met “open vragen” leert te leven. Bekend als de zogenaamde “vraagpijn”.
Na dit proces dient ons denken geactiveerd te worden. In eerste instantie kunnen wij deze belevenissen met het causale denken verwerken om zo tot de wetmatigheden door te dringen. Maar als wij een beeld willen opbouwen of door willen dringen tot de idee die ten grondslag ligt aan het fenomeen, dan dienen wij gebruik te maken van een andere manier van denken. In zijn werk roert Frits Julius2 (pagina 105 en in de vertaling pagina 146) het begrip “aanschouwelijk beelddenken” aan. Goethe noemt deze manier van denken “Anschauende Urteilskraft6”. Wat bedoelen zij daarmee en hoe kunnen wij deze denkwijze ontwikkelen? Allereerst leveren de gedane experimenten beelden op, die we op ons in kunnen laten werken. Wij kunnen het fenomeen dat wij willen beschrijven van verschillende kanten benaderen. Daarvoor dienen wij vragen te stellen. Een leidraad voor het stellen van deze vragen kan geschieden volgens de Aristotelische categorieënleer7. We gaan hier uit van het Platonisch beginsel, dat aan alle fenomenen in de natuur gedachten ten grondslag liggen. Deze gedachten of ideeën worden ook wel de logos of het wereld-denken genoemd.
In een voordracht van Rudolf Steiner8 gaat hij in op de categorieënleer van Aristoteles. Hij zegt daarin dat de natuur opgevat kan worden als een boek waar deze gedachten in weergegeven zijn. In oude tijden noemde men dit het “Boek der Natuur”. De categorieën zijn op te vatten als een soort kosmisch alfabet. Als we nu gaan werken met de Aristotelische categorieën, dan kunnen we leren lezen in het boek van de natuur. De categorieën richten onze individualiteit door telkens vragen te stellen.
De 10 Aristotelische categorieën zijn:
• Substantie of het wezen. De vraag wie is het, of wat is het.
• Kwantiteit door het stellen van de vraag hoeveel.
• Kwaliteit door de vraag hoe of wat te stellen.
• Relatie Wat is eigenschap in verhouding tot, of reageert het met.
• Plaats Waar?
• Tijd Wanneer?
• Situatie In wat voor positie bijvoorbeeld is de toestand vast, vloeibaar, gas.
Stond hij, liep hij, zat hij.
• Hebben (kleding, attributen, wat voor kenmerken heeft het).
• Doen Wat doet het of wat is zijn werkzaamheid.
• Lijden Wat ondergaat het of wat wordt er mee gedaan.
Zo kunnen wij het gebeuren in de natuur opvatten als een groot toneelstuk. En op de bühne speelt zich het drama af, dat zich uit in allerlei gedaanteverwisselingen en stofveranderingen, waarbij de bovengenoemde elementen de hoofdrol spelen. Met behulp van deze categorieën kunnen wij deze spelers leren kennen door ze vragen te stellen. Wie ben je? Waar in de natuur kom je het meeste voor, of waar vinden je werkzaamheden plaats? Wat zijn je kwaliteiten? Hoe vaak kom je op het podium voor? Wat zijn je relaties met de andere spelers? In wat voor een situatie kom je voor; vast, vloeibaar of gasvormig? Wat voor kenmerken heb je zoal? Wat zijn je activiteiten in dit grote drama? En tenslotte wat onderga je als element?
De wereld als totaliteit kan met het denken bevraagd worden met behulp van deze categorieën. We kunnen hierdoor de wereld totaliteit in begrippen vatten.
We hopen op deze wijze door te dringen tot het idee of het wezen van ieder element.
3. FOSFOR – PHOSPHORUS – P
Als voorbeeld uit dit boek zullen wij nu een element gaan behandelen, dat sterk met het licht verwant is, in de levensprocessen een zeer belangrijke rol speelt bij de skeletvorming en vele fysiologische processen. Het element heet fosfor, dat drager van licht betekent en het is een niet-metaal. Maar laten wij eerst naar zijn proeven kijken.
KARAKTERISERING van FOSFOR – P 2,9 en 12
De naam van het element fosfor is afkomstig van het Griekse woord phosphorus. Het betekent lichtdrager. Als 11e element komt het in gebonden staat voor in de aardkorst vooral in het mineraal fosforiet (calciumfosfaat). Het mineraal wordt gedolven aan de Noordwest kust van Afrika Mauritanië, Marokko, Florida, de westkust van Zuid-Amerika en op Guano eilandjes in de Indische oceaan. Bij deze eilanden ontmoeten koude en warme zeestromen elkaar, waardoor deze gebieden zeer visrijk en vogelrijk zijn. De vogels poepen de visskeletjes uit en zo ontstaan er in de loop van de tijd vogelpoeplagen, die guanolagen genoemd worden. Deze lagen worden veelal als mest gebruikt. Na lange tijd vervliegen de vluchtige bestanddelen en mineraliseert de guano tot fosforiet. Behalve het fosforiet komt fosfor ook in het mineraal apatiet voor. Het bestaat voornamelijk uit calciumfosfaat, waarin ook chloor aanwezig is. Het heet dan chloorapatiet, of als er fluor in voorkomt wordt het fluorapatiet genoemd en als er een hydroxygroep (zuurstof waterstof groep) aanwezig is, wordt het hydroxyapatiet genoemd. Deze laatste verbinding vinden wij terug in het skelet van gewervelde dieren, terwijl fluorapatiet in het tandglazuur voorkomt.
In het water en op de akkers komt fosfor voor in de vorm van de oplosbare zouten kalium- en natriumfosfaat.
Fosfor zijn geschiedenis, bereiding en kwaliteiten:
Toen de Hamburgse koopman en alchemist Henning Brand in 1669 menselijke urine uit een latrine van een kazerne verzamelde en deze met zand in een kolf ging verhitten, ontwaarde hij in de kolf een geelgroen lichtverschijnsel. De materie in de kolf zond dit eigenaardige licht uit zonder dat het brandde of gloeide. Zelfs onder water lichtte het op. Een eeuw later verhitte de Zweedse ingenieur Johann Gottlieb Gahn gemalen vissenbeenderen met zand en houtskool. Uit de vanaf komende dampen was voor het eerst het element fosfor bereid.
Tegenwoordig wordt fosfor in een elektrische oven bereid, waarin fosforiet (calciumfosfaat) met zand en cokes verhit worden tot zo`n 1500 graden C. De dampen die er vanaf komen worden dan snel afgekoeld en zo ontstaat het vaste ietwat wasachtige witte fosfor. De stof moet onder water en in het donker bewaard worden. Het smelt bij 44 graden C en ontbrandt bij 60 graden C. Als je witte fosfor aan de open lucht bloot stelt, dan gaat het oplichten. Het gaat hierbij om een langzame oxidatie, waarbij het zich met zuurstof verbindt tot witte nevels (zie proef 43). Het lost goed op in zwavelkoolstof en als deze stof verdampt, blijft witte fosfor over en begint het te gloeien, of te branden (zie proeven 44 en 45). Laat je witte fosfor onder afsluiting van de lucht in het licht staan of als je het gaat verhitten, dan verandert witte fosfor in rode fosfor. Deze stof is stabieler en hoeft niet onder water in het donker bewaard te worden. Het heeft zowel een hoger smeltpunt 600 graden C als een hogere ontbrandingswarmte 260 graden C. Beide fosforsoorten kunnen zeer goed branden. Ze geven veel licht en relatief minder warmte en merkwaardiger wijze is het ontstane oxide geen gas, maar een vaste witte stof. Bij verbranding van de andere niet-metalen, zoals koolstof en zwavel ontstaan gassen. Het gevormde fosforpentoxide is bijzonder hygroscopisch en met water vormt het verschillende fosforzuren (zie proef 46).
Als gebaar kunnen wij opmerken dat het element over een enorme hoeveelheid immanent licht beschikt en bij het vrijkomen van het licht tijdens de verbranding verstart het tot een vaste aardse stof.
De rol van fosfor in de levensprocessen:
Het skelet of pantser van de schaaldieren bestaat voornamelijk uit kalk (calciumcarbonaat). Deze diergroepen hebben zeer weinig bewegingsmogelijkheden. Zodra het skelet zich verinnerlijkt, wat bij de vissen en hogere diersoorten gebeurt, bevindt zich 85% calciumfosfaat in de botten en neemt de beweeglijkheid van deze dieren sterk toe. De opgave die fosfor in levende wezens vervult, is dan ook de opbouw van het skelet. Bij de vorming van het kalk en calciumfosfaat heeft fosfor zijn intrek in het aardse element genomen, maar toch zijn verwantschap met het licht behouden. In de botten zijn twee “aardse” eigenschappen van het fosfor tot evenwicht gebracht:
1e) De neiging om uit de vloeibare toestand in de vaste vorm over te gaan en zich aan de zwaarte over te leveren.
2e) Het vermogen de structuur vast te houden en zich tegen de zwaarte te keren.
Hierdoor wordt het voor het bewegingssysteem van de dieren pas bruikbaar en hebben de gewervelde dieren met name de zoogdieren hun meesterschap verkregen in het beheersen van mechanische krachten en de vogels hun vermogen om zich zelf van de aarde los te maken. Bij de mens is dit principe tot een volledig evenwicht gestegen. Meer dan ieder ander wezen richt hij zich naar tegen de wetten van de zwaarte, door met zijn recht opgaande houding de grootste triomf te vieren over de zwaarte. En ook daarin toont zich een groot evenwicht, dat hij zich net zo naar het licht als naar de zwaarte wendt. Het menselijk skelet is niet alleen zo gebouwd, dat de hele gestalte tot drager van de hersenen tot een bewustzijn en een denkorgaan wordt, maar het oog, het zintuig van het licht wordt ook boven alle andere organen en delen van het lichaam gedragen.
Fosfor in het skelet is vastgelegd in het zout calciumfosfaat, maar de fosforverbindingen in het zenuwstelsel en vooral in de hersenen zijn voortdurend bij processen betrokken, die in verbinding staan met het bewust worden van waarnemingen en met het ontwikkelen van gedachten. Fosfor is hier voornamelijk aanwezig in de energierijke verbinding ATP (adenosine trifosfaat). Deze verbinding ontstaat hoofdzakelijk bij de vertering of verbranding van ons voedsel, waarbij glucose met zuurstof omgezet wordt in koolzuurgas en water. Dit proces wordt ook wel de oxidatieve fosforilering genoemd. Niet alleen voor het bewustzijn wordt ATP gebruikt, maar ook bij spierbewegingen en bij de eiwitsynthese, waarbij het lichaam opgebouwd wordt.
In de plant wordt bij de fotosynthese niet alleen koolhydraten gevormd, maar ook wordt de energie van het licht omgezet in de energierijke verbinding ATP. Behalve in het skelet en het ATP komt fosfor ook in het DNA (desoxyribonucleInezuur) en het RNA (ribonucleInezuur) voor, de dragers van de erfelijke informatie. Opvallend is dat fosfor in al deze verbindingen in de fosfaatgroep (PO4 3-) voorkomt. Deze fosfaatgroep zien wij ook terug in het zout calciumfosfaat. Je kunt zeggen, dat fosfor niet geheel opgaat in verbindingen van het leven, zoals bij zwavel het geval is in eiwitten, maar dat fosfor zijn anorganische minerale component in al deze verbindingen behoudt.
Ook hier zien wij en voornamelijk bij de mens het gebaar terug van fosfor:
Aan de ene kant het opgaan in het licht, dat bij de mens terug te vinden is in de bewustzijnsprocessen en aan de andere kant het vallen in de aardse zwaarte dat zich in de skeletvorming uit.
Verschillen tussen witte fosfor en rode fosfor:
Als witte fosfor in het licht staat of onder afsluiting van de lucht verhit wordt, ontstaat het stabielere rode fosfor. Dit element komt in verschillende gedaanten voor. We noemen dit verschijnsel allotropie.
Toepassingen van fosfor en zijn verbindingen:
- De eerste lucifers werden van witte fosfor gemaakt. Dit was giftig en te gevaarlijk. Nu zien wij het rode fosfor op het strijkvlak van het luciferdoosje.
- In oorlog situaties wordt fosfor vaak samen met zwavel als brandbommen gebruikt.
- Fosfaat wordt veelal gebruikt als kunstmest en
- Als waterontharder.
Fosforchemie:
Als wij fosfor willen bereiden, dienen wij fosforiet met zand en cokes te mengen. In een elektrische oven bij 1500 graden C vindt het volgende proces plaats:
