Phosphor

Phosphor, (griechisch, «Lichtträger») Symbol P: chemisches Element der Kernladungszahl 15; Atommasse 30,973 76; Wertigkeiten +5, +3, -3. Mineral ist der Apatit, ein Kalziumphosphat mit wechselnden Mengen Kalziumfluorid und -hydroxid; ähnliche Zusammensetzung hat die Grundsubstanz der Knochen und Zähne. Als Bestandteil von Eiweißen, Nukleinsäuren unter anderem ist Phosphor lebensnotwendig. Weißer Phosphor, P4, ist eine gelblichweiße, sehr giftige Substanz, die in Wasser kaum, in Kohlendisulfid reichlich löslich ist; F 44,1 °C; Kp 280 °C; Dichte 1,82 g/cm3. Weißer Phosphor wird an der Luft unter Verbreitung eines knoblauchartigen Geruchs langsam oxydiert, wobei er ein im Dunkeln wahrnehmbares grünliches Licht aussendet; die Selbsterwärmung führt schließlich bei 50 °C zur Entzündung. Man verwendet weißen Phosphor zur Herstellung von Phosphorsäure, Phosphaten und rotem Phosphor Weißer Phosphor ist ein starkes Zellgift, das nach Aufnahme in den Körper zu Erbrechen, Durchfällen, Gelbsucht, Leber- und Nierenschäden, Blutungen der Haut und Schleimhäute sowie Herz-Kreislauf-Schwäche führt. Bei der beruflich bedingten chronischen Vergiftung können Leber- und Knochenschäden auftreten. Roter Phosphor entsteht aus weißem bei 180 °C; er ist amorph und geht (unter Luftabschluss) bei 450 °C in kristallinen violetten Phosphor über. Beide Formen sind unlöslich und in reinem Zustand ungiftig, geruch- und geschmackfrei; sie leuchten nicht und entflammen an der Luft erst bei etwa 440 °C; bei stärkerem Erhitzen unter Luftabschluss spalten sie Dämpfe von weißem Phosphor ab. Roter Phosphor wird für Zündholzreibflächen verwendet. Schwarzer Phosphor (metallisches Phosphor) entsteht aus den anderen Phosphormodifikationen bei 200 °C und 1200 MPa und bildet grauschwarze, metallisch glänzende Kristalle. Alle Phosphorarten verbrennen mit gelber Flamme zu einem weißen Rauch von Phosphorpentoxid. Weißer Phosphor wurde 1669 von dem Hamburger Alchimisten Henning Brand entdeckt, als er auf der Suche nach dem «Stein der Weisen» eingedampften Harn destillierte. Roter Phosphor wurde 1847 von dem österreichischen Chemiker Anton von Schrötter als besondere Form des elementaren Phosphors erkannt.

Phosphor 32: radioaktives Phosphorisotop; sendet ausschließlich Betastrahlen aus (Halbwertszeit 14,3 Tage); wird in Chemie und Medizin als Radioindikator eingesetzt.

Phosphoreszenz: Nachleuchten von Stoffen nach vorheriger Bestrahlung; eine Art der Lumineszenz. Im Gegensatz zur Fluoreszenz ist die Phosphoreszenz durch merkliche Verzögerungszeiten beim An- und Abklingen gekennzeichnet; der der Emission zugrunde liegende Energieübergang erfolgt über metastabile Zwischenzustände in den Grundzustand.

Phosphorhalogenide: chemische Verbindungen zwischen Phosphor und den Halogenen. Phosphortrifluorid und -pentafluorid, PF3 beziehungsweise PF5, sind farblose Gase. Phosphortrichlorid, PC13, ist eine farblose, stechend riechende Flüssigkeit (Kp 74,5 °C), die an der Luft weiße Nebel bildet und sich mit Wasser zu phosphoriger Säure und Chlorwasserstoff umsetzt. Bei Einwirkung von Chlor geht es in Phosphorpentachlorid über, eine weiße Kristallmasse, die bei 164 °C sublimiert und in vielen organischen Verbindungen Sauerstoff gegen Chlor austauscht. Phosphoroxidchlorid, POCl3, eine farblose Flüssigkeit (Kp 105,1 °C), raucht an der Luft und wird durch Wasser zu Phosphor- und Salzsäure zersetzt. Phosphortribromid ist eine farblose Flüssigkeit; Phosphorpentabromid, PBr5, bildet orangefarbene Kristalle.

Phosphoroxide: chemische Verbindungen zwischen Phosphor und Sauerstoff. Phosphorpentoxid, P2Os, ist dimer (Dimerisation) und wird entsprechend der Formel P4O10 auch als Tetraphosphordecaoxid bezeichnet. Es entsteht beim Verbrennen von Phosphor als weiße, geruchlose, bei 360 °C sublimierende, sehr hygroskopische Masse, die sich mit Wasser sehr heftig zu Phosphorsäure vereinigt; es dient als Trockenmittel sowie zur Herstellung von Phosphorsäure und verschiedenen; Säureanhydriden. Das wachsartige Phosphortrioxid, P203 beziehungsweise P406, ist sehr giftig; F 24 °C; Kp 173 °C; es reagiert mit Wasser zu phosphoriger Säure.

Phosphorsauerstoffsäuren: sauerstoffhaltige Säuren des Phosphors. Phosphorsäure, Orthophosphorsäure, H3P04, bildet färb- und geruchlose, hygroskopische Kristalle, ist jedoch meist als zähflüssige 85- bis 95%ige Lösung im Handel. Man verwendet sie zur Herstellung ihrer Salze, der Phosphate (Orthophosphate), insbesondere für Düngemittel, zum Phosphatieren und elektrolytischen Polieren von Metallen sowie als Säuerungsmittel in der Lebensmittelindustrie. Bei stärkerem Erhitzen entsteht über die Zwischenstufe der Diphosphorsäure (Pyrophosphorsäure), H4P207, die glasige, polymere Polyphosphorsäure (Metaphosphorsäure), (HP03). Von der phosphorigen Säure, H2(P03H), die farblose, sehr hygroskopische Kristalle bildet (70,1 °C), leiten sich als Salze und Ester die Phosphite ab. Die Salze der bei 26 °C schmelzenden hypophosphorigen Säure, H(P02H2), heißen Hypophosphite, zum Beispiel das beim stromlosen Vernickeln als Reduktionsmittel verwendete Natriumhypophosphit.

Phosphorsäureester: Substanzen, die formal durch Wasserabspaltung aus einem Molekül Phosphorsäure und einem bis drei Molekülen Alkohol oder Phenol entstehen, zum Beispiel der zu den Alkylphosphaten (P. mit aliphatischen Alkoholen) gehörende farblose, flüssige Phosphorsäuretriethylester. Physiologisch spielen die Phosphorsäureester der Zucker, des Adenins und des Glycerols (Phosphatide) eine wichtige Rolle; weiterhin gehören zu den Phosphorsäureester Insektizide vom Typ Wofatox, Weichmacher und die Phosphorsäureester-Kampfstoffe. Die Giftigkeit vieler Phosphorsäureester beruht auf einer starken Hemmung der Cholinesterase (Cholinesterase Hemmstoffe).

Phosphorsäureester-Kampfstoffe: äußerst stark wirkende Nervengifte vom Typ Tabun, Sarin, Soman und der V-Stoffe. Die Phosphorsäureester-Kampfstoffe rufen durch Hemmung der Cholinesterase eine endogene Acetylcholinvergiftung hervor. Sie eignen sich für den Einsatz als Binärkampfstoffe. Siehe auch chemische Kampfstoffe.

Phosphorsulfide: chemische Verbindungen zwischen Phosphor und Schwefel. Es existieren Tetraphosphortri-, Tetraphosphor-henta-, Tetraphosphorhepta- und Tetraphosphor-Deka-Sulfid der Formeln P4S3, P4S3, P4S7 und P4S10 als gelbe, kristallisierte Substanzen, die an feuchter Luft nach Schwefelwasserstoff riechen. Das Trisulfid eignet sich für Überallzündhölzer; das Deka Sulfid ist Zwischenprodukt für Insektizide und Schmierölzusätze.