Eigenschaften von Phosphor

Hausarbeiten.de - Phosphor

Michael Geißendörfer

Phosphor

Wir alle kennen ihn, den Phosphor allerdings meist nur in der Verbindung mit Streichhölzern, Düngemitteln und als Leuchtstoff. Phosphor kommt aus dem Griechischen und bedeutet so viel wie ,,lichttragend". Im Periodensystem steht er in der fünften Hauptgruppe mit der Abkürzung ,,P", hat eine Ordnungszahl von 15 (siehe Tabelle). Es gibt vier verschiedene Arten von Phosphor, den weißen- ,roten-, violetten und den schwarzen Phosphor.

Phosphor ist sehr bindungslustig und ist in der Natur nie im Reinen zu finden. Phosphor ist in folgenden Naturstoffen enthalten: in Form von Salzen der Phosphorsäuren, Phosphaten, im menschlichen Knochen, so wie im Fluss bzw. Meeresschlick (10-P/g).P

Phosphor wurde 1669 von dem Alchimisten H. Brand entdeckt. Allerdings wurde es erst 1743 als Element erkannt von A.S. Markgraf durch Oxidation mit Salpetersäure in Phosphorsäure. Die Herstellung von Phosphor ist sehr gefährlich, da weißer Phosphor höchst giftig ist und nach Verzehr schon bei geringen Mengen zum Tode führt, weil er fettlöslich ist. Die Symptome sind erst Magenschmerzen und Übelkeit, die nach einem Tag vergehen, doch dann am dritten oder vierten Tag entstehen starke Bauchschmerzen, sowie extreme Übelkeit, die am vierten oder fünften Tag zum Tode führen. Genauso schädlich sind die Phosphordämpfe, die nach häufigem Inhalieren zu Zahnausfall und einer Ausbeulung am Hinterkopf führen.

Weißer Phosphor bildet ein P4-Molekül und ist systematisch angeordnet. Weißer Phosphor ist in der Luft sehr leicht brennbar; daher wird er in Wasser aufbewahrt. Damals wurde er als Zündkopf von Streichhölzern benutzt, war aber zu schädlich. Nimmt man ein kleines Stück Phosphor und erwärmt es, fängt es mit einer weißen Flamme an zu brennen. Dichter weißer Rauch entsteht. Dieser Qualm ist sauer! Dieses lässt sich leicht überprüfen, in dem man den Qualm in einem Behälter sammelt und diesen dann im Wasser löst, nun wird nur noch mit einem ph-Werttester der Säureanteil gemessen ( 6H2O+P4O10 => 4H3PO4). Der Verbrennungsrest vom weißen Phosphor ist roter Phosphor, auf den ich aber erst später zurückkomme.

Der rote Phosphor entstand durch die Erwärmung, konnte dann aber nicht abbrennen, weil Sauerstoffmangel entstand. Weißer Phosphor vermischt sich sehr gut mit Schwefelkohlenstoff (CS2). Nimmt man z.B. ein 1cm 3Stück weißen Phosphor mit ca. 20ml Schwefelkohlenstoff, vermischt dieses unter Wärme, löst sich das Stückchen in der Flüssigkeit auf. Mit dieser Flüssigkeit lässt sich allerlei anstellen ! Taucht man zunächst ein Stückchen Papier in die Lösung und nimmt sie in der Dunkelheit wieder heraus, entsteht eine kleine Flamme, bzw. blaue Glut von oben nach unten, weil der Schwefelkohlenstoff von oben noch unten verdampft und auf dem Papierstück eine sehr dünne Phosphorschicht zurückbleibt, die in Verbindung mit dem Luftsauerstoff verglüht; denn durch die Oxidation entsteht Energie, die sich durch Licht entlädt. Desweiteren kann man mit der Flüssigkeit auf einer Wand schreiben, der Text leuchtet im Dunklen mit einer kurzen Verzögerung für wenige Sekunden auf. Dabei entsteht Qualm, der zur Seite wegzieht, der also etwa das gleiche Gewicht hat wie die Raumluft.

Roter Phosphor: Dieser Stoff wurde und wird als Reibefläche mit Glaspulver an der Streichholzschachtel verwendet (der Zündkopf besteht aus Schwefel und Kaliumnitrat). Roter Phosphor ist im Gegensatz zum weißen Phosphor sehr schwer entzündlich (erst ab 300°C). Wenn es dann aber brennt, ist es schwer zu löschen. Die Flamme ist rötlich/weiß und brennt im Verhältnis zum weißen Phosphor ziemlich lang, entzündet sich auch nicht von selber bei der normalen Raumluft. Er ist daher auch viel ungefährlicher, obwohl er schon bei einer Reibung explodiert.

Durch die Anordnung der Moleküle, die asymmetrisch sind, ist der rote Phosphor ungiftig und nicht fettlöslich. Der rote Phosphor entsteht durch Erhitzung von weißem Phosphor auf 450-550°C unter Luftabschluss, weil er sich sonst entzünden würde. Dieses war bei der Verbrennung von dem weißen Phosphor z.T. zu erkennen da, wie schon gesagt, roter Phosphor zurück blieb.

Violetter Phosphor ist schon wesentlich schwerer herzustellen; denn um ihn herzustellen, muss man weißen Phosphor zwei Wochen auf 550-620°C erhitzen. Violetter Phosphor wird auch Hittorf-Phosphor genannt, da die gleiche Modifikation von J. W. Hittorf beim Umkristallisieren von Phosphor aus einer Bleischmelze gewonnen wurde. Violetter Phosphor ist eine klare rote, violettstichige in ,,monoklinen", gut spaltbaren Tafeln kristallisierende Substanz. Seine Kristallstruktur liegt ein kompliziertes Schichtgitter zu Grunde, in dem die Phosphoratome röhrenförmig verbunden sind.

Schwarzer Phosphor (metallischer Phosphor) hat die Form von kleinen Kristallen und hat eine graumetallische Farbe und ist ein sehr guter Leiter für Wärme und Elektrizität. Das Phosphorkristallgitter enthält Doppelschichten von Phosphoratomen. Auch der schwarze Phosphor ist nur schwer herzustellen. Hierfür muss man weißen Phosphor auf 200°C erhitzen und unter 12 000 bar bringen. Die Umwandlung erfolgt dann augenblicklich. Der schwarze Phosphor hat sonst sehr ähnliche Eigenschaften wie roter Phosphor.

Phosphor lässt sich auch selber herstellen aus 1/3 Knochenmehl(Ca3(PO4)2) und 2/3 Kohle (C); diese Mischung erhitzt man auf ca. 500°C, und so sollte Phosphor entstehen. Aber es müssen alle Faktoren genau stimmen, da es sonst zu keinem Ergebnisse kommt. Stickstoff (CO2) mit Phosphor ist brennbar, wenn man diese mit Sauerstoff (O2) in Verbindung bringt. Lässt man CO2 durch einen Doppelhalskolben strömen, in dem sich ein Stück weißer Phosphor in Schwefelkohlenstoff gelöst befindet, und diesen mit einem Bunsenbrenner erhitzt, entsteht an dem Punkt, an dem das Gemisch an die Raumluft gelangt, eine kleine blaue Flamme. Variiert man diesen Versuch, sieht die Sache schon spaßiger aus, denn wenn man den Stickstoff durch Sauerstoff ersetzt und den Doppelhalskolben mit Wasser von außen erhitzt, fängt es im Kolben an zu blitzten und zu funken mit kurzen Ruhepausen. Nach dem es sich ausgefunkt hat, kann man entdecken, dass sich die Mischung rot gefärbt hat. Es müsste dann ein wenig roter Phosphor im Wasser gelöst sein.

(Michael Geißendörfer)