Phosphor

Phosphor
Elementsymbol	P
Ordnungszahl	15
Relative Atommasse	30,973761998
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	44,2 °C (weiße Modifikation)
Siedepunkt	280 °C (weiße Modifikation)
Elementkategorie	Nichtmetall

Phosphor (zu altgr. φωσφόϱος phōsfóros „Licht tragend“) ist ein chemisches Element in der 5. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Es kommt in vier verschiedenen Modifikationen vor, wobei der rote und der weiße Phosphor die bekanntesten sind. Phosphor gehört zu den 20 häufigsten Elementen der Erdhülle und ist ein biologisch bedeutsames Element.

Eigenschaften

Phosphor ist ein reaktionsfähiges Nichtmetall und tritt als weißer Phosphor (Dichte 1,82), roter Phosphor (Dichte 2,2), violetter Phosphor (Dichte 2,36) und schwarzer Phosphor (Dichte 2,69) auf.

Weißer Phosphor

Weißer Phosphor leuchtet im Dunkeln (Chemolumineszenz), ist nicht Strom leitend und in Wasser kaum, in Schwefelkohlenstoff dagegen gut löslich; er wandelt sich langsam, unter Lichteinwirkung jedoch schneller, in roten Phosphor um und ist sehr reaktionsfähig. So setzt an der schon bei schwach erhöhter Temperatur unter Entzündung eine Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft unter Bildung von Phosphorpentoxid ein. Weißer Phosphor ist ein sehr gefährlicher Stoff, da er sich schon bei 50 °C von selbst entzündet und dann heftig brennt. Er ist sehr giftig und in seiner Beschaffenheit kristallin, wachsartig weiß bis gelblich gefärbt und unangenehm riechend.

Schwarzer Phosphor

Schwarzer Phosphor entsteht durch starkes Erhitzen von weißem Phosphor unter sehr hohem Druck. Er ist kristallin und wird auch metallischer Phosphor genannt, da er ähnlich einem Metallgitter aufgebaut ist und eisenähnlich glänzt. Außerdem ist schwarzer Phosphor elektrisch leitfähig.

Violetter Phosphor / Hittdorfscher Phosphor

Aus weißem Phosphor kann durch langes Erhitzen (bis zu mehreren Wochen) violetter Phosphor (Hittdorfscher Phosphor) gebildet werden, rötliche Kristalle mit violettem Schimmer.

Roter Phosphor

Roter Phosphor ist nicht kristallin sondern amorph, das heißt er besitzt eine unregelmäßige Struktur. Er ist pulverförmig und besteht aus unzähligen, miteinander vernetzten Phosphor- Atomen. Roter Phosphor entsteht auch durch Erhitzen auf etwa 250 °C aus weißem Phosphor. Er ist nicht so gefährlich wie der weiße Phosphor, entzündet sich erst bei 300 °C, kann aber mit Kaliumchlorat hochexplosive Mischungen bilden.

Biologie

Phosphorverbindungen sind für Lebewesen von großer (Bestandteil der DNA und des Energieträgers Adenosintriphosphat). Als Calciumphosphat kommt es zudem in Knochen und Zähnen vor. Im Körper eines erwachsenen Menschen mit einem durchschnittlichen Körpergewicht von 70 kg befindet sich eine Phosphormenge von ca. 700 g.

Geschichte

Im Jahre 1669 stieß der Hamburger Apotheker und Alchemist Henning Brand im Harnrückstand „Oleum urinae“ auf Phosphor. Zur damaligen Zeit wurden alle im Dunkeln von selbst leuchtenden Stoffe als Phosphor bezeichnet, abgeleitet von den altgriechischen Bezeichnungen phos („Licht“) und phero („ich trage“). Doch erst 1743 gelang es dem deutschen Chemiker Andreas Sigismund Marggraf, Phosphor als chemisches Element nachzuweisen, als er Phosphor mithilfe von Salpetersäure zu Phosphorsäure oxidierte. Der französische Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier bewies schließlich 1772, daß die Phosphorsäure Sauerstoff und Phosphor enthält.

Vorkommen

Phosphor kommt in der Natur ausschließlich in gebundenem Zustand in Form von Phosphaten vor. Er steht mit einem Massenanteil in der Erdhülle von 0,09 Prozent an 12. Stelle der Elementhäufigkeit.

Größere Phosphatfundstätten befinden sich in den US-Bundesstaaten Florida, North Carolina, Utah und Montana sowie in Algerien, Ägypten, Peru, auf der Kola-Halbinsel (Rußland) und in Marokko. Die weltweiten Phosphorreserven werden auf etwa 5,8 Milliarden Tonnen geschätzt (Stand 2019).

Verwendung

Weißer Phosphor dient als Ausgangsmaterial für die Produktion von Phosphorsäure und Phosphaten (u. a. für Düngemittel). In der Pyrotechnik (Feuerwerkskörper usw.) findet der rote Phosphor Verwendung. Zudem dienen Phosphate als Flammenschutzmittel in Kunststoffen. Phosphor ist unersetzlich bei der Herstellung von Streichholzschachteln, wo er in der Reibefläche enthalten ist. Ferner wird Phosphorsäure auch in der Getränkeindustrie als Konservierungsmittel eingesetzt.

Aufgrund seiner Neigung zur Selbstentzündung erlangte weißer Phosphor im Bereich des Krieges Bedeutung, als er im Zweiten Weltkrieg vor allem in von alliierten Terrorbombern eingesetzten Brandbomben zum Einsatz kam, wie sie im Februar 1945 auch auf Dresden abgeworfen wurden.

Verweise

• Lexikon der Chemie: Phosphor (Spektrum.de)
• Phosphor (Chemie.de)
• Gesundheitliche Auswirkungen von Phosphor - Umwelttechnische Auswirkungen von Phosphor (Lenntech)