Phosphor – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Elementarer Phosphor ist zu reaktiv, um in der Natur vorzukommen. Er findet sich ausschließlich gebunden, fast immer als Phosphat. Das wichtigste Mineral ist Apatit, ein Calciumphosphat, das große Rohphosphat-Lagerstätten bildet. Die größten Vorräte liegen in Marokko und der Westsahara, weitere in China, den USA und Russland. Auch Knochen und Zähne bestehen zu einem großen Teil aus einem apatitähnlichen Calciumphosphat.

Der Hamburger Kaufmann und Alchemist Hennig Brand entdeckte Phosphor im Jahr 1669, als er auf der Suche nach dem Stein der Weisen große Mengen Urin eindampfte und den Rückstand erhitzte. Er erhielt einen Stoff, der im Dunkeln leuchtete. Daher der Name, der aus dem Griechischen stammt und Lichtträger bedeutet. Heute stellt man weißen Phosphor im elektrischen Ofen her: Rohphosphat wird zusammen mit Quarzsand und Koks stark erhitzt, der Phosphor entweicht als Dampf und wird unter Wasser aufgefangen. Der weitaus größte Teil des Rohphosphats wird jedoch nicht zum Element verarbeitet, sondern mit Schwefelsäure direkt zu Phosphorsäure und Düngemitteln umgesetzt. Weil Phosphatlagerstätten endlich sind, wird die Rückgewinnung aus Klärschlamm zunehmend wichtig.

Eigenschaften und Reaktionen

Phosphor hat die Elektronenkonfiguration [Ne] 3s² 3p³ und fünf Valenzelektronen. Er steht in Periode 3 und Gruppe 15, direkt unter Stickstoff. Die Elektronegativität beträgt 2,19. In Verbindungen kommen vor allem die Oxidationsstufen minus drei, plus drei und plus fünf vor; in Phosphaten hat Phosphor die Oxidationsstufe plus fünf.

Phosphor bildet mehrere Modifikationen. Weißer Phosphor besteht aus tetraedrischen Molekülen mit vier Atomen. Er ist wachsweich, hat eine Dichte von 1,82 g/cm³, schmilzt bei 44,2 °C und siedet bei 280,5 °C. An der Luft reagiert er langsam mit Sauerstoff und leuchtet dabei im Dunkeln; schon bei leicht erhöhter Temperatur entzündet er sich von selbst. Weißer Phosphor ist sehr giftig und verursacht schwere, schlecht heilende Brandwunden. Er wird deshalb unter Wasser aufbewahrt. Erhitzt man ihn unter Luftausschluss, wandelt er sich in roten Phosphor um. Dieser besteht aus vernetzten Ketten, ist an der Luft beständig, entzündet sich nicht von selbst und ist deutlich weniger giftig. Schwarzer Phosphor entsteht unter hohem Druck. Er ist die stabilste Form, besitzt eine Schichtstruktur ähnlich wie Graphit und ist ein Halbleiter.

Phosphor verbrennt mit heller Flamme zu Phosphorpentoxid, einem weißen Pulver, das begierig Wasser anzieht und mit Wasser Phosphorsäure bildet. Mit Metallen bildet Phosphor Phosphide, mit Chlor Phosphorchloride.

Verwendung in Alltag und Technik

Der Großteil des geförderten Phosphats endet als Dünger. Pflanzen brauchen Phosphor für Wachstum, Blüten und Wurzeln, und auf vielen Äckern muss er ergänzt werden, damit die Erträge stabil bleiben. Gelangen zu viele Phosphate in Seen und Flüsse, wachsen Algen übermäßig; deshalb sind Phosphate in Waschmitteln heute weitgehend verboten.

In Lebewesen ist Phosphat allgegenwärtig. Es verbindet die Zuckerbausteine im Rückgrat von DNA und RNA, steckt im Energieträger ATP und in den Phospholipiden der Zellmembranen. Knochen und Zähne erhalten ihre Härte durch Calciumphosphat. Wir nehmen Phosphat mit fast allen Lebensmitteln auf, besonders mit Milchprodukten, Fleisch und Getreide.

Im Alltag begegnet dir roter Phosphor an der Reibfläche von Streichholzschachteln. Erst beim Anreiben reagiert er mit dem Oxidationsmittel im Zündkopf und entzündet das Streichholz; deshalb heißen sie Sicherheitszündhölzer. Phosphorsäure säuert Colagetränke und ist Bestandteil von Rostumwandlern. Phosphorverbindungen dienen als Flammschutzmittel in Kunststoffen und Textilien, als Weichmacher und in Pflanzenschutzmitteln. Weißer Phosphor wird außerdem in Brandmunition eingesetzt, deren Einsatz wegen der schweren Verletzungen international umstritten ist.

Moleküle mit diesem Element

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Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Phosphor (P)?

Häufige Fragen