Fosfor (P), niet-metalen chemisch element van de stikstoffamilie (groep 15 [Va] van het periodiek systeem) dat bij kamertemperatuur een kleurloze, halfdoorzichtige, zachte, wasachtige vaste stof is die in het donker gloeit.
Elementeigenschappen
| atoomnummer | 15 |
|---|---|
| atoomgewicht | 30.9738 |
| smeltpunt (wit) | 44,1 ° C (111,4 ° F) |
| kookpunt (wit) | 280 ° C (536 ° F) |
| dichtheid (wit) | 1,82 gram / cm 3 bij 20 ° C (68 ° F) |
| oxidatietoestanden | −3, +3, +5 |
| elektronen configuratie | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
Geschiedenis
Arabische alchemisten uit de 12e eeuw hebben misschien per ongeluk elementair fosfor geïsoleerd, maar de gegevens zijn onduidelijk. Fosfor blijkt in 1669 ontdekt te zijn door Hennig Brand, een Duitse koopman wiens hobby alchemie was. Brand liet 50 emmers urine staan totdat ze bedorven waren en 'wormen kweekte'. Vervolgens kookte hij de urine tot een pasta en verwarmde het met zand, waarbij hij elementair fosfor uit het mengsel destilleerde. Brand rapporteerde zijn ontdekking in een brief aan Gottfried Wilhelm Leibniz, en daarna demonstraties van dit element en zijn vermogen om in het donker te gloeien, of 'fosforescentie', wekte de publieke belangstelling op. Fosfor bleef echter tot ongeveer een eeuw later een chemische nieuwsgierigheid, toen het een bestanddeel van botten bleek te zijn. Vertering van botten met salpeter- of zwavelzuur vormde fosforzuur, waaruit fosfor kon worden gedestilleerd door verhitting met houtskool. Aan het einde van de 19e eeuw ontwikkelde James Burgess Readman uit Edinburgh een methode voor een elektrische oven om het element te produceren uit fosfaatgesteente, wat in wezen de methode is die tegenwoordig wordt gebruikt.
Voorkomen en distributie
Fosfor is een zeer wijd verspreid element - de 12e meest voorkomende in aardkorst, waaraan het ongeveer 0,10 gewichtsprocent bijdraagt. De kosmische overvloed is ongeveer één atoom per 100 atomen silicium, de standaard. De hoge chemische reactiviteit zorgt ervoor dat het niet voorkomt in de vrije staat (behalve bij enkele meteorieten). Fosfor komt altijd voor als het fosfaation. De belangrijkste gecombineerde vormen in de natuur zijn de fosfaatzouten. Er zijn ongeveer 550 verschillende mineralen gevonden die fosfor bevatten, maar hiervan is de belangrijkste bron van fosfor de apatiet-serie waarin calciumionen voorkomen, samen met fosfaationen en variabele hoeveelheden fluoride-, chloride- of hydroxide-ionen, volgens de formule [Ca 10 (PO 4) 6 (F, Cl of OH) 2]. Andere belangrijke fosforhoudende mineralen zijn wavelliet en vivianiet. Gewoonlijk vervangen dergelijke metaalatomen als magnesium, mangaan, strontium en loodvervangers calcium in het mineraal en vervangen silicaten, sulfaten, vanadaten en soortgelijke anionen fosfaationen. In grote delen van de aarde worden zeer grote sedimentaire afzettingen van fluorapatiet gevonden. Het fosfaat van bot- en tandglazuur is hydroxyapatiet. (Het principe van het verminderen van tandbederf door fluoridering hangt af van de omzetting van hydroxyapatiet in het hardere, meer vervalbestendige, fluorapatiet.)
De belangrijkste commerciële bron is fosforiet, of fosfaatgesteente, een onzuivere massieve vorm van carbonaathoudend apatiet. Schattingen van het totale fosfaatgesteente in de aardkorst zijn gemiddeld ongeveer 65.000.000.000 ton, waarvan Marokko en de Westelijke Sahara ongeveer 80 procent bevatten. Deze schatting omvat alleen erts dat voldoende rijk is aan fosfaat voor omzetting in bruikbare producten volgens de huidige methoden. Er bestaan ook grote hoeveelheden materiaal met een lager fosforgehalte.
De enige natuurlijk voorkomende isotoop van fosfor is die van massa 31. De andere isotopen van massa 24 tot massa 46 zijn gesynthetiseerd door middel van geschikte nucleaire reacties. Deze zijn allemaal radioactief met relatief korte halfwaardetijden. De isotoop van massa 32 heeft een halfwaardetijd van 14,268 dagen en is uiterst nuttig gebleken in traceronderzoeken met betrekking tot de opname en beweging van fosfor in levende organismen.
