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Nichtmetalle: Phosphor

Symbol: P
Kategorie: Nichtmetalle
Ordnungszahl: 15
Relative Atommasse: 30,973762
Schmelzpunkt: 317,3 K
Siedepunkt: 553 K
Dichte: 1,82 g cm-3
Elektronegativität: 2,1
Ionisierungsenergie: 10,486 eV
Konfiguration: [Ne] 3s² 3p³
Oxidationszahlen: 5, 3, -3
Atomradius: 93 pm
Ionenradius: 212 pm (-3); 44 pm (+3)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Der Phosphor im Universum stammt aus Supernova-Explosionen, die Erdkruste enthält etwa ein Zehntel Prozent des Elements. Abgebaut wird es aus phosphathaltigen Gesteinen, die überwiegend aus Apatit bestehen. Man gewinnt das Element, indem man phosphorhaltige Gesteine mit Schwefelsäure umsetzt und die entstehende Phosphorsäure mit einem Reduktionsmittel erhitzt. Dabei entsteht weißer Phosphor, der verdampft und aufgefangen werden kann. Dieser Prozess ist so bedeutend, dass für die Gewinnung von Phosphaten wiederum der meiste technisch genutzte Schwefel verwendet wird.

Weißer Phosphor sendet ein schwaches Leuchten aus, wenn es mit Sauerstoff in Kontakt kommt. Von diesem Phänomen stammt der Begriff Phosphoreszenz für das Phänomen, dass bestimmte Materialien Energie »tanken« können und dann im Dunkeln leuchten. Der Begriff »Phosphor« als Bezeichnung für Leuchtstoffe leitet sich ebenfalls von dem Element ab. Kurioserweise haben die drei Phänomene nichts miteinander zu tun: Die Leuchtstoffe an der Hülle von Leuchtstoffröhren erzeugen Licht durch Lumineszenz&nsp;- sie wandeln andere Strahlung direkt in sichtbares Licht um. Das Leuchten des weißen Phosphors dagegen stammt aus der Reaktion von Spuren verdampften Phosphors mit Lichtsauerstoff. Man bezeichnet das als Chemolumineszenz.

Elementarer Phosphor kommt in drei Varianten vor, von denen der weiße Phosphor die wichtigste ist. Diese Modifikation des Elements besteht aus Tetraedern von vier Phosphoratomen, deren Bindungen stark gespannt sind. Dadurch ist weißer Phosphor recht reaktionsfreudig und entzündet sich an der Luft von selbst; außerdem ist er sehr giftig, einerseits weil er mit Biomolekülen reagiert, andererseits weil sich in Gegenwart von Wasser hochgiftige Reaktionsprodukte bilden. Außerdem gibt es schwarzen Phosphor, der analog zum Graphen aus Schichten aufgebaut und thermodynamisch stabil ist, den amorphen roten Phosphor sowie eine exotische faserige Variante.

Alle Lebewesen brauchen Phosphate für ihre DNA, RNA und ihren Energiestoffwechsel, deswegen ist Phosphor ein essenzieller Nährstoff. Wie fruchtbar ein Boden ist, hängt stark davon ab, wieviel Phosphat er enthält. Deswegen wird der größte Teil des technisch erzeugten Phosphors zu Phosphorsäure umgesetzt – die wiederum ist der Ausgangsstoff für Phosphatdünger für die Landwirtschaft. Elementaren Phosphor verwendet man in der Stahlherstellung und anderen metallurgischen Prozessen; phosphorhaltige organische Moleküle spielen eine Rolle als Weichmacher, Flammschutzmittel, Pestizide, und bei der Trinkwasseraufbereitung. Weißer Phosphor wird militärisch in Brand- und Rauchbomben eingesetzt, eine Reihe von Nervengasen sind Phosphorverbindungen.

Anorganische Phosphate nutzt man bei der Herstellung von Keramik und Spezialgläsern und nicht zuletzt als Lebensmittelzusatz. Einst enthielten auch viele Waschmittel Triphosphate – bis man feststellte, dass diese Praxis Gewässer überdüngt und »umkippen« lässt. Das gleiche Problem besteht beim Phosphatdünger der Landwirtschaft, allerdings auf wesentlich größerer Skala; die Überdüngung lässt große, sauerstoffarme Zonen vor vielen Küsten entstehen, in denen nur noch wenige Lebewesen existieren können. Besonders Binnenmeere wie die Ostsee sind von diesen Todeszonen betroffen.

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