Phosphor – Phosphoros – Element 15

Der Lichtträger wurde es altgriechisch genannt. Entdeckt wurde Phosphor 1669 von Hennig Brand, einem deutschen Apotheker. Auf der Suche nach dem Stein der Weisen, auf der er Urin eindampfte, konnte er nach Trocknung Phosphate reduzieren und so weißen Phosphor gewinnen. Aber Hennig Brand wurde nicht reich davon.
Er verkaufte seine Herstellungsart und den bereits hergestellten Phosphor – „icy noctiluca“ genannt – an den Alchemisten Johann Daniel Kraft , der damit ein Vermögen machte. Dieser zeigte diese Entdeckung an Königshöfen und vor großen Wissenschaftlern seiner Zeit als spektakulären Versuch. So erfuhr auch der große Robert Boyle endlich von der Methode und konnte Phosphor in großen Mengen herstellen. Phosphor wurde damals mit Gold aufgewogen.

Bild: Joseph Wright (1771) Das Bild entstand 100 Jahre nach Brands Entdeckung des Phosphors.

Phosphor kommt auf der Erde nur in Verbindungen vor. Den Reinstoff Phosphor findet man nicht. Mineralische Vorkommen findet man weltweit und besonders in Afrika, China und den USA. Die Apatite sind eine solche phosphorhaltige Gesteinsgruppe. 90% der daraus geförderten Rohphosphate werden zur Düngemittelherstellung eingesetzt oder zur Herstellung von Phosphorsäure genutzt. Roter Phosphor wird in der Reibefläche von Streichholzschachteln verarbeitet. Einige Phosphate -die Salze der Phosphorsäure- dienen als Flammschutzmittel in Kunststoffen.

Bild:wikipedia.org

Die vier Modifikationen des Phosphors sind „weiß“, „rot“, „violett“ und „schwarz“. Die Phosphoratome neigen je nach äußeren Bedingungen(Druck, Temperatur) zu veränderten Atomanordnungen. Das geht von „kubisch und instabil“ im selbstentzündlichen, weißen Phosphor bis zu „pyramidalen Doppelschichten“ im reaktionsträgen, schwarzen Phosphor.

Weißer Phosphor leitet keinen Strom, ist übelriechend, fest, in Wasser unlöslich und wachsartig weich. Bei ca. 50°C entzündet sich weißer Phosphor von selbst an der Luft. Roter Phosphor ist fest, geruchlos und bei 300°C entzündbar. Schwarzer Phosphor besitzt Halbleitereigenschaften und somit temperaturabhängig einige typische Metalleigenschaften. Er leitet bei tiefen Temperaturen den elektrischen Strom und glänzt. Schwarzer Phosphor ist spröde also nicht wie die Metalle kalt verformbar. Diese Halbleitereigenschaften machen ihn mit Graphit gemischt für die Batterieherstellung interessant. Seine Speicherdichte sei dreimal so hoch, wie die von herkömmlichen Lithiumakkus, und die Wiederherstellung von 80% seiner Kapazität sei nach 10min erreicht, hört man…

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Die chemische Bindung

Warum sind manche Stoffe fest und andere gasförmig oder flüssig? Weshalb zeigen manche Stoffe ein Farbigkeit, während andere farblos erscheinen? Warum reagieren bestimmte Stoffe miteinander und andere kann man zusammen lagern, ohne dass Interaktionen geschehen? Wasser ist ein gutes Lösungsmittel, aber nicht für alle Stoffe. Wieso?
Die Antworten auf diese Fragen kann man mit chemischen Bindung erklären, die den beteiligten Teilchen zu Grunde liegt! Sie bestimmt das chemische Verhalten, stoffliche Zustände und die äußere Erscheinung der Stoffe.

Chemische Bindungen beruhen auf der Annäherung von Atomen. Die dabei gewonnene Nähe führt zur unmittelbaren Anziehung von unterschiedlichen Ladungen. Kerne ziehen Elektronen anderer Atome ebenso an, wie ihre eigenen Elektronen. Die Außenelektronen fremder Atome sind dabei am meisten beeinflussbar.

Nach der Annäherung kommt es zur Durchdringung der Atomhüllen und damit zur Ausbildung von gemeinsamen Bereichen. Dort gibt es keine Zugehörigkeit von Elektronen zu ihrem Kern mehr. Die Elektronen – immer zwei – werden nun gemeinschaftlich genutzt. Es bilden sich gemeinsame „Elektronenpaare“ aus. Es entsteht die Elektronenpaarbindung oder Atombindung.

Nähern sich zwei Partner mit unterschiedlichen Anziehungskräften (EN -Werten), so entsteht eine polare Atombindung. Hier werden die Elektronen des schwächeren Partners (kleinerer EN Wert) stärker vereinnahmt und es entstehen Moleküle mit nach außen wirkenden Ladungsbereichen. Dies hat auf Löslichkeiten und den Aggregatzustand Auswirkungen.

Bei zu hoher Anziehungskraft eines Partners – Elektronegativität – können die Außenelektronen auch vollständig in die Hülle des stärkeren Atoms wechseln. Es entsteht dann Ionen. Diese Bindungsart nennt man Ionenbeziehung.
Unterscheiden sich zwei Atomarten in ihrer Elektronegativität (EN) um 1,7 oder mehr, so ist die Ionenbildung sehr wahrscheinlich. Bei Natrium (EN= 0,9) und Chlor (EN=3,0) beträgt der Unterschied 2,1. Wir kennen die Verbindung von Natrium und Chlor als Natriumchlorid, dem Kochsalz.

Weitere Bindungsanalysen

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