Phosphor (chemie-master.de - Website für den Chemieunterricht)

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Phosphor

30,973761 u
₁₅P

V. Hauptgruppe
(Stickstoff-Phosphor-Gruppe)
3. Periode
________________
15. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Nichtmetall	Oxidationsstufe(n): +5 (-3, +3)
Schmelztemperatur: 44,2 °C (317,3 K) (Weißer Phosphor)	Elektronegativität: 2,1
Siedetemperatur: 277 °C (550 K) (Weißer Phosphor)	Atomradius: 110 pm
Dichte: 1,823 g/cm³ (Weißer Phosphor)	Erdkrustenhäufigkeit: 0,09 %

Anordnung der Elektronen

...

Schalenmodell

Lewis-Schreibweise

Energieniveauschema

Name

Von »phosphoros«, griech. Lichtträger.

Entdeckung

1669 von dem Alchimisten Henning Brand bei starkem Glühen von eingedampftem Harn entdeckt. Das Element war jedoch vielleicht schon früher bekannt.

Eigenschaften

Phosphor erscheint in mehreren Modifikationen:

	Weißer Phosphor	Roter Phosphor	Schwarzer Phosphor
Struktur	P₄ (3-D-Darstellung)	[P₄]_n (P₄-Moleküle haben sich zu langen Ketten vereinigt.)	P_n (Grafit-Struktur) (Grafische Darstellung)
Dichte	1,823 g/cm³	2,36 g/cm³	2,67 g/cm³
Schmelz- temperatur	44,1 °C	620 °C	587 °C
Siede- temperatur	280 °C	sublimiert	-
Entzündungs- temperatur	60 °C	300-400 °C	-
Weitere Eigenschaften	nichtmetallisch sehr giftig, leuchtet im Dunkeln bei Luftzutritt, löslich in Kohlenstoffdisulfid (CS₂)	nichtmetallisch ungiftig, leuchtet nicht, unlöslich in Kohlenstoffdisulfid (CS₂)	metallisch ungiftig, leuchtet nicht, unlöslich in Kohlenstoffdisulfid (CS₂)

Weißer Phosphor in Stangenform.

(Dank an Prof. B. Müller, Justus-Liebig-Universität Gießen)

Roter Phosphor mit hohem Reinheitsgrad für die Dotierung von Halbleitern.

(Dank an Prof. B. Müller, Justus-Liebig-Universität Gießen)

Schwarzer Phosphor.

Weitere Phosphor-Modifikationen:
Hittorf'scher oder Violetter Phosphor ist aus Polymerketten aufgebaut, die zu Doppelschichten verbunden sind. Violetter Phosphor wurde 1865 erstmals von W. Hittorf aus einer Bleischmelze erhalten.
2004 wurden von Chemikern der Universität Regensburg zwei neue Phosphor-Modifikationen hergestellt, die ebenfalls aus Phosphorpolymeren bestehen. Dabei handelt es sich um Phosphorstränge mit Durchmessern von weniger als 50 pm. Dies entspricht in etwa dem millionsten Teil der Dicke eines menschlichen Haares. Die Phosphorstränge ("Nanostäbe") lagern sich zu Faserbündeln zusammen. Bei der einen Modifikation sind die Faserbündel linear angeordnet sind, bei der zweiten gewunden.

Weißer Phosphor entflammt von selbst an der Luft. Die Aufbewahrung muss daher unter Wasser erfolgen. Das Leuchten im Dunkeln beruht auf langsamer Oxidation.

Weißer Phosphor entzündet sich sogar unter Wasser. Bei diesem Experiment wird reiner Sauerstoff auf ein kleines, unter heißem Wasser aufbewahrtes Stückchen Phosphor geblasen. Es kommt zu einer sofortigen Reaktion.

Vorkommen

In der Natur in Phosphaten (Apatit, Phosphorit, Knochen, Zähne) sowie in Lebewesen in Form von Phosphorsäureestern (z.B. Lecithin, ATP, DNA, RNA). Phosphor wird von Pflanzenwurzeln als Dihydrogenphosphat-Ion H₂PO₄^– aus dem Boden aufgenommen.

Herstellung

Durch Reduktion von Calciumphosphat.

Verwendung

Phosphate gehören neben Kaliumsalzen und Stickstoffverbindungen zu den notwendigen Kernnährstoffen für Pflanzen. Phosphate werden daher als Düngemittel eingesetzt. Angesichts der Begrenztheit der Phosphatlagerstätten ist für die Zukunft ein möglichst effizienter Einsatz dieses als Mineraldünger unverzichtbaren Elementes notwendig.
Die in Waschmitteln enthaltenen Polyphosphate werden zunehmend durch Silicate ersetzt.
Phosphorsäureester bilden die Basis vieler Biozide.
Phosphor dient zur Herstellung von Phosphorsäure.
Roter Phosphor ist in Zündholzreibflächen enthalten.
Weißer Phosphor wurde militärisch als Brandmittel genutzt.
"Operation Gomorrah": Bei Luftangriffen auf deutsche Städte wie z.B. Hamburg und Dresden wurden im II. Weltkrieg Phosphor- und Magnesium-Brandbomben abgeworfen, die zum Teil einen regelrechten Feuersturm auslösten.

Verbindungen

P₂O₅ (genauer: P₄O₁₀) Diphosphorpentoxid (Trockenmittel); Phosphorsäure H₃PO₄ (als Säuerungsmittel E 338 z.B. in Cola).

Isotope

³¹P (100%)

Redox-Potenziale

H₂PO₂^– + 3 OH^– HPO₃^2- + 2 H₂O + 2 e^–	-1,65 Volt

Literatur-
empfehlung

John Emsley:
Phosphor – ein Element auf Leben und Tod

Die Lebensgeschichte des Phosphors, des ominösen 13. Elements, beginnt zu einer Zeit, als vielen Stoffen noch eine magische Bedeutung zugeschrieben wurde. Durch Zufall entdeckt auf der Suche nach dem Stein der Weisen, wurde der Phosphor berühmt durch sein gespenstisches Leuchten und berüchtigt als langsam wirkendes Gift, dessen tödliche Wirkung zahlreiche mysteriöse Morde belegen. Er besitzt noch viele Facetten, sei es als Mineraldünger, der die Landwirtschaft revolutionierte oder als Bestandteil der berühmtesten Limonade der Welt. Phosphorverbindungen machen Stoffe schwerer entflammbar und die Wäsche weißer, sind aber auch die Grundlage für viele chemische Kampfstoffe. So ist Phosphor seit jeher mit dem Ruch des Teuflischen umgeben, eben ein Element auf Leben und Tod.


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