Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Phosphor
Phọsphor[zu grch. phōsphóros »Licht tragend« (nach der Leuchteigenschaft)] der, chem. Symbol P, nichtmetall. Element aus der fünften Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente; Ordnungszahl 15, relative Atommasse 30,97376, Dichte 1,8232 g/cm3, Schmelzpunkt 44,2 ºC, Siedepunkt 280,5 ºC. P. ist ein sehr reaktionsfähiges Element, das in der Natur nur gebunden (meist in Form von Phosphaten; z. B. Apatit, Phosphorit) vorkommt.
Elementarer P. tritt in drei kristallinen Modifikationen (als weißer, violetter und schwarzer P.) sowie in einer amorphen Form (roter P.) auf. - Weißer P. (gelber, farbloser P.) ist bei Zimmertemperatur eine wachsartig durchscheinende, weiße bis hellgelbe Masse. Weißer P. ist chemisch sehr reaktionsfreudig; mit Luftsauerstoff reagiert er leicht unter Erwärmung zu P.-Pentoxid; ein Teil der bei der Oxidation frei werdenden Energie wird als Licht abgegeben (Chemolumineszenz; Leuchten des weißen P. im Dunkeln). Da weißer P. selbstentzündlich ist, wird er unter Wasser aufbewahrt. - Roter P. ist ein rotes, amorphes oder feinkristallines Pulver, das sich bei längerem Erhitzen von weißem P. auf 450-550 ºC unter Luftabschluss bildet. Er ist wesentlich weniger reaktionsfähig als der weiße P. (entzündet sich erst oberhalb 300 ºC); im Gemisch mit starken Oxidationsmitteln, z. B. Kaliumchlorat, explodiert er schon beim einfachen Verreiben. Er ist im Ggs. zum weißen P. nicht giftig. - Violetter P. entsteht bei ein- bis zweiwöchigem Erhitzen von weißem P. auf 550-620 ºC; er ist eine klare rote, violettstichige, in monoklinen Tafeln kristallisierende Substanz. - Schwarzer P. (metallischer P.) bildet glänzende eisengraue Kriställchen mit guter therm. und elektr. Leitfähigkeit. Im chem. Verhalten ähnelt er dem roten P. Gewonnen wird er aus weißem P. z. B. durch Anwendung hoher Drücke (bei 200 ºC 12 000 bar).Verbindungen: P. tritt in seinen Verbindungen mit den Oxidationsstufen —3 bis +5 auf; mit Wasserstoff bildet P. die anorgan. Phosphane und die organ. Phosphine. P.-Wasserstoff, PH3, entsteht bei der Umsetzung von Phosphiden mit Wasser als stark riechender, giftiger und z. T. selbstentzündl. Stoff; dient u. a. für organ. Synthesen und als Begasungsmittel. Phosphide entstehen formal durch Ersatz der Wasserstoffatome des Phosphorwasserstoffs durch Metalle; i. d. R. schwer schmelzbare und hitzebeständige Substanzen, die durch Zusammenschmelzen von Metallen und Phosphor unter Luftabschluss hergestellt werden (z. B. Natriumphosphid, Na3P, Calciumphosphid, Ca3P2). Die wichtigsten Sauerstoffverbindungen des P. sind P.-Trioxid, P2O3, eine weiße kristalline Masse, und P.-Pentoxid, P2O5; dieses bildet sich als weiße, geruchlose, flockige Masse, wenn P. mit viel Sauerstoff verbrennt. Die P.-Sauerstoffsäuren (»Phosphorsäuren«) haben die Zusammensetzung H3POn (»Orthosäuren«) oder HPOn—1 (»Metasäuren«; n = 2—4) und H4P2On (»Disäuren«; n = 4—7). Daneben gibt es viele Polyphosphorsäuren. Von allen sind die entsprechenden Salze bekannt. Die wichtige (Ortho-)Phosphorsäure, H3PO4, wird durch Umsetzung von Calciumphosphat mit Schwefelsäure oder durch Lösen von P.-Pentoxid in Wasser erhalten. P.-Säure bildet harte, geruchlose und in Wasser leicht lösl. Kristalle. Ihre Salze sind die Phosphate. Erhitzt man die gewöhnl. Orthophosphorsäure auf über 200 ºC, so geht sie unter Wasserabspaltung in die Diphosphorsäure (Pyrophosphorsäure), H4 P2O7, über, die bei Temperaturen über 300 ºC erneut Wasser abgibt und die Metaphosphorsäure, HPO3, liefert. Die wässrigen Lösungen von Pyro- und Metaphosphorsäure gehen bei längerem Stehen wieder in die Orthophosphorsäure über. Die Phosphonsäure (früher phosphorige Säure), H3PO3, entsteht aus P.-Trichlorid und Wasser als farblose, kristalline, wasserlösl. Masse. Ihre Salze und Ester heißen Phosphonate (früher Phosphite). - Aus weißem P. und heißer Alkalilauge entsteht die Phosphinsäure (früher hypophosphorige Säure), H3PO2, farblose, wasserlösl. Kristallblättchen. Ihre Salze heißen Phosphinate (früher Hypophosphite). Mit den Halogenen (X) bildet P. Verbindungen des Typs PX3, PX5, P2X4 und POX3. Am wichtigsten ist P.-Pentachlorid, PCl5.Biolog. Bedeutung: P. gehört zu den für die Entwicklung der Pflanzen unerlässl. Nährstoffen. Die Pflanzen müssen den P.-Bedarf aus den mineral. P.-Anteilen des Bodens decken, die durch chem. Verwitterung aus dem Gestein verfügbar werden. P. ist auch für Menschen und Tiere unentbehrlich; es ist z. B. in Nucleinsäuren und Enzymen enthalten und an allen Vorgängen des Energiestoffwechsels und an Stoffwechselreaktionen (z. B. Proteinbiosynthese, Knochenaufbau) beteiligt.
Elementarer P. tritt in drei kristallinen Modifikationen (als weißer, violetter und schwarzer P.) sowie in einer amorphen Form (roter P.) auf. - Weißer P. (gelber, farbloser P.) ist bei Zimmertemperatur eine wachsartig durchscheinende, weiße bis hellgelbe Masse. Weißer P. ist chemisch sehr reaktionsfreudig; mit Luftsauerstoff reagiert er leicht unter Erwärmung zu P.-Pentoxid; ein Teil der bei der Oxidation frei werdenden Energie wird als Licht abgegeben (Chemolumineszenz; Leuchten des weißen P. im Dunkeln). Da weißer P. selbstentzündlich ist, wird er unter Wasser aufbewahrt. - Roter P. ist ein rotes, amorphes oder feinkristallines Pulver, das sich bei längerem Erhitzen von weißem P. auf 450-550 ºC unter Luftabschluss bildet. Er ist wesentlich weniger reaktionsfähig als der weiße P. (entzündet sich erst oberhalb 300 ºC); im Gemisch mit starken Oxidationsmitteln, z. B. Kaliumchlorat, explodiert er schon beim einfachen Verreiben. Er ist im Ggs. zum weißen P. nicht giftig. - Violetter P. entsteht bei ein- bis zweiwöchigem Erhitzen von weißem P. auf 550-620 ºC; er ist eine klare rote, violettstichige, in monoklinen Tafeln kristallisierende Substanz. - Schwarzer P. (metallischer P.) bildet glänzende eisengraue Kriställchen mit guter therm. und elektr. Leitfähigkeit. Im chem. Verhalten ähnelt er dem roten P. Gewonnen wird er aus weißem P. z. B. durch Anwendung hoher Drücke (bei 200 ºC 12 000 bar).Verbindungen: P. tritt in seinen Verbindungen mit den Oxidationsstufen —3 bis +5 auf; mit Wasserstoff bildet P. die anorgan. Phosphane und die organ. Phosphine. P.-Wasserstoff, PH3, entsteht bei der Umsetzung von Phosphiden mit Wasser als stark riechender, giftiger und z. T. selbstentzündl. Stoff; dient u. a. für organ. Synthesen und als Begasungsmittel. Phosphide entstehen formal durch Ersatz der Wasserstoffatome des Phosphorwasserstoffs durch Metalle; i. d. R. schwer schmelzbare und hitzebeständige Substanzen, die durch Zusammenschmelzen von Metallen und Phosphor unter Luftabschluss hergestellt werden (z. B. Natriumphosphid, Na3P, Calciumphosphid, Ca3P2). Die wichtigsten Sauerstoffverbindungen des P. sind P.-Trioxid, P2O3, eine weiße kristalline Masse, und P.-Pentoxid, P2O5; dieses bildet sich als weiße, geruchlose, flockige Masse, wenn P. mit viel Sauerstoff verbrennt. Die P.-Sauerstoffsäuren (»Phosphorsäuren«) haben die Zusammensetzung H3POn (»Orthosäuren«) oder HPOn—1 (»Metasäuren«; n = 2—4) und H4P2On (»Disäuren«; n = 4—7). Daneben gibt es viele Polyphosphorsäuren. Von allen sind die entsprechenden Salze bekannt. Die wichtige (Ortho-)Phosphorsäure, H3PO4, wird durch Umsetzung von Calciumphosphat mit Schwefelsäure oder durch Lösen von P.-Pentoxid in Wasser erhalten. P.-Säure bildet harte, geruchlose und in Wasser leicht lösl. Kristalle. Ihre Salze sind die Phosphate. Erhitzt man die gewöhnl. Orthophosphorsäure auf über 200 ºC, so geht sie unter Wasserabspaltung in die Diphosphorsäure (Pyrophosphorsäure), H4 P2O7, über, die bei Temperaturen über 300 ºC erneut Wasser abgibt und die Metaphosphorsäure, HPO3, liefert. Die wässrigen Lösungen von Pyro- und Metaphosphorsäure gehen bei längerem Stehen wieder in die Orthophosphorsäure über. Die Phosphonsäure (früher phosphorige Säure), H3PO3, entsteht aus P.-Trichlorid und Wasser als farblose, kristalline, wasserlösl. Masse. Ihre Salze und Ester heißen Phosphonate (früher Phosphite). - Aus weißem P. und heißer Alkalilauge entsteht die Phosphinsäure (früher hypophosphorige Säure), H3PO2, farblose, wasserlösl. Kristallblättchen. Ihre Salze heißen Phosphinate (früher Hypophosphite). Mit den Halogenen (X) bildet P. Verbindungen des Typs PX3, PX5, P2X4 und POX3. Am wichtigsten ist P.-Pentachlorid, PCl5.Biolog. Bedeutung: P. gehört zu den für die Entwicklung der Pflanzen unerlässl. Nährstoffen. Die Pflanzen müssen den P.-Bedarf aus den mineral. P.-Anteilen des Bodens decken, die durch chem. Verwitterung aus dem Gestein verfügbar werden. P. ist auch für Menschen und Tiere unentbehrlich; es ist z. B. in Nucleinsäuren und Enzymen enthalten und an allen Vorgängen des Energiestoffwechsels und an Stoffwechselreaktionen (z. B. Proteinbiosynthese, Knochenaufbau) beteiligt.