Weißer Phosphor

Weißer Phosphor ist eines der drei Allotrope des Elements Phosphor. Die anderen beiden sind rot, ein amorphes Polymer, und schwarz, ein graphitähnliches Polymer. Der als gelber Phosphor bekannte Stoff ist eigentlich weißer Phosphor, der Verunreinigungen (z. B. roter Phosphor) enthält oder durch Lichteinwirkung nachgedunkelt ist. Roter Phosphor färbt sich violett oder lila, wenn er auf >550 ºC erhitzt wird.

Weißer Phosphor (siehe Bilder) enthält vier Phosphoratome in tetraedrischer Anordnung. Er hat einen unangenehmen, knoblauchähnlichen Geruch und ist extrem giftig (siehe Tabelle mit Gefahrenhinweisen). In der Luft ist er instabil – er bildet zunächst weiße Dämpfe, bevor er in Flammen aufgeht. Weißer Phosphor wird auch als „Element des Teufels“ bezeichnet, da er im Dunkeln grün leuchtet und pyrophor ist.

Aufgrund seiner Instabilität wird weißer Phosphor normalerweise unter Wasser gelagert, in dem er kaum löslich ist. Das Allotrop ist in Kohlenwasserstoffen, Schwefelkohlenstoff, Schwefelchlorid (S2Cl2) und anderen unpolaren Lösungsmitteln löslich.

Molekularer Phosphor kommt in der Natur nicht vor; er ist jedoch in vielen Mineralien enthalten, vor allem in Hydroxylapatit, Fluorapatit und Chorapatit. Weißer Phosphor wurde 1669 von dem Hamburger Apotheker/Alchemisten Hennig Brandt (in manchen Berichten Brand) entdeckt, der Gegenstand des Gemäldes The Alchemist Discovering Phosphorus von Joseph Wright ist. Auf der Suche nach dem mythischen Stein der Weisen stellte Brandt durch Zufall Phosphor her, indem er phosphathaltige Urinfeststoffe mit kohlenstoffhaltigen Substanzen erhitzte. Phosphor wurde als Gas (P2) freigesetzt, das als glühendes Wachs kondensierte.

Brandt hatte kein Verständnis für die Elemente, wie wir sie heute kennen. Mehr als 100 Jahre nach seiner Entdeckung erkannte der legendäre französische Chemiker Antoine Lavoisier Phosphor als Element an.

Brandts grobes Verfahren ist die Grundlage der modernen Produktion von weißem Phosphor. Apatite werden mit Siliziumdioxid (Sand) und einer Kohlenstoffquelle wie Koks gemischt, um P2-Dampf zu erzeugen, der in Wasser kondensiert wird. Wird Fluorapatit verwendet, kann das Nebenprodukt Kalziumfluorid zur Herstellung von Fluorgas genutzt werden.

Weltweit werden jährlich ≈900.000 t Phosphor produziert. Der größte Teil davon wird ironischerweise zu Phosphaten für Düngemittel (der weitaus größte Verwendungszweck) und zur Herstellung von Pestiziden, Weichmachern und Futtermittelzusätzen oxidiert. Die Verwendung von weißem Phosphor selbst ist auf Bestandteile in der Metallurgie und Nagetiergifte beschränkt. Er wurde als Bestandteil von Reibungshölzern verwendet, bis er um die Wende zum 20. Jahrhundert durch das sicherere Phosphorsesquisulfid (P4S3) ersetzt wurde.

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