Phosphor

Synonym

  • Phosphorus [engl.]

Übersicht

Physiologie

Mangelerscheinungen

  • Vitamin-D-resistente Rachitis
  • Störungen des Knochenstoffwechsels (Minderwuchs, Osteoporose, Knochendeformationen, Kyphose, Zahnfehlstellungen)
  • Metabolische Azidose
  • Diarrhoe
  • Erhöhte Anfälligkeit für Infektionen des Respirationstraktes (Bronchitiden, Pneumonien)
  • Adynamie, Muskelschwäche

Chemie

Allgemeine Eigenschaften

Formelzeichen P
Ordnungszahl 15
Isotope [%] 31P - 100
32P - künstlich (14,3 d -> 32S)
33P - künstlich (25,3 d -> 33S)

Chemische Eigenschaften

Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe) 2,19 (III)
Elektronenkonfiguration 1s22s22p63s23p3
Oxidationszahlen +5, +3, -3, -5
bevorzugt +5

Physikalische Eigenschaften (Modifikation: weißer Phosphor)

Mittlere Atommasse [u] 30,973761 ± 2
Dichte [g/cm3] 1,8232
Schmelztemperatur [°C] 44,1
Siedetemperatur [°C] 280,5
Härte [Mohs] 1,5 - 2
Atomradius [pm] 110,5
Ionenradius [pm] (bei Ladung bzw. Oxidationszahl) 44 (3+)
1. Ionisierungsenergie [kJ/mol] (bei 25 °C) 1018

Sonstige Eigenschaften

  • Phosphor ist ein Nichtmetall und kommt in drei kristallinen Modifikationen vor:
    • Weißer Phosphor
      • Wachsartige, nach Knoblauch riechende Modifikation aus tetraedrischen P4-Molekülen.
      • Ist instabil und entflammt an der Luft ohne weitere Aktivierung, durch die bei der Oxidation entstehende Wärme. Dabei entsteht Phosphorpentoxid (P2O5), das sich in Wasser zur Phosphorsäure löst.
      • Leuchtet (im Dunkeln wahrnehmbar), was auf der langsamen stufenweisen Oxidation beruht. Zu deren Verhinderung wird weißer Phosphor unter Wasser aufbewahrt.
      • Sehr giftig, bereits Dosen um 50 mg sind tödlich.
    • Violetter Phosphor
    • Schwarzer Phosphor
      • Metallisch glänzende Modifikation
  • Zusätzlich tritt eine amorphe Form auf:
    •  Roter Phosphor.
  • Roter, violetter und schwarzer Phosphor sind deutlich weniger reaktionsfreudig und giftig als weißer Phosphor.

Geschichtliches

  • Entdeckung durch H. Brand (Hamburg, Deutschland) im Jahr 1669.
  • Der Name leitet sich vom griechischen phosphoros ("Lichtträger") ab.

Vorkommen

  • Phosphor findet sich in der Natur vor allem in Form der Phosphatminerale Phosphorit [Ca3(PO4)2 · Ca(OH)2] und Apatit [Ca3(PO4)2 · Ca(F, Cl, OH)2].
  • Phosphor findet sich bei Tieren in Knochen und Zähnen. Phosphorsäureester wie ATP sind essentielle Substanzen im gesamten Stoffwechselprozess.

Verwendung

  • Weißer Phosphor wird v.a. zur Herstellung von Phosphoroxiden, Phosphorsäuren sowie davon abgeleiteten Verbindungen verwendet, z.B. PCl3 oder PCl5 als Chlorierungsmittel für die organische Chemie.
  • Roter Phosphor ist Bestandteil der Reibflächen für Zündhölzer.

Herstellung

  • Durch Reduktion von Phosphatmineralien mit Hilfe von Kohle im Elektroofen.

Analytik

Identität

 

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