InfoNu.nl > Wetenschap > Scheikunde > Fosfor: Het element

Fosfor: Het element

Fosfor: Het element Fosfor is een scheikundig element met symbool P. Het is een niet-metaal dat in verschillende kleuren kan voorkomen waarvan rode- en witte fosfor het bekendst zijn. Fosfor is in 1669 ontdekt door alchemist Hennig Brand. Griekse woord phosphoros, betekent "lichtdrager". Een legering is een vast mengsel van een metaal met andere elementen, meestal andere metalen. Soms is de toegevoegde element geen metaal, bekendste voorbeeld is koolstof in ijzer, maar ook fosfor is een goed voorbeeld, dat zowel ongewenst als gewenst als legeringselement in staal voorkomt.

Eigenschappen van het element fosfor

Het atoom

naamsymboolatoomnummerstikstofgroepperiodeblokreekskleur
fosforP15stikstof
fosfor
arceen
antimoon
bismuth
3Pniet metalenrood/wit

Chemische eigenschappen

atoommassaoxidatiestatenelectronegativiteitatoomstraalionisatiepotentiaal
30,97 u-3+3+52,19 eV Pauling110 pm1ste 1012 KJ/mol
2de 1908 KJ/mol
3de 2914 KJ/mol

Fysische eigenschappen

dichtheidsmelt
punt
kook
punt
aggregatie
toestand
smelt
warmte
verdampings
warmte
kristal
structuur
specifieke
warmte
warmte
geleiding
electrische
weerstand
1,82
g/cm3
°C°Cvast
20°C
0,65
KJ/mol
12,13
KJ/mol
variabel770
J/°C
0,236
W/°C
1.1017??
microhm.cm

Bron: Cepheus / Wikimedia CommonsBron: Cepheus / Wikimedia Commons

Voorkomen

Omdat het zo makkelijk reageert met andere materialen komt fosfor niet in ongebonden toestand voor in de natuur. Het bevindt zich in een groot aantal mineralen. Deze mineralen komen voor in o.a. andere Rusland, Finland, Marokko en de Verenigde Staten.

De winning

Fosfor 'verpakt' in Ferrofosfor wordt als legeringselement in staal toegevoegd. Grondstof voor fosfor is fosfaathoudend gesteente in open mijnbouw (dagbouw) gewonnen. De eerste bewerking in land van winning bestaat uit het concentreren van het fosfaat. Het ruwe fosfaatgesteente heeft een lage fosfaatgehalte en dat wordt opgevoerd tot circa een 33%. Fosfaat wordt gewonnen uit apatiet een mineraal in afzettingsgesteenten.
Fosfor erts apatiet / Bron: OG59 / Wikimedia CommonsFosfor erts apatiet / Bron: OG59 / Wikimedia Commons
Productie vergelijking van fosfor:
In Europa is apatiet in Finland winbaar en op het aan Finland grenzende Russische schiereiland Kola. Dit fosfaaterts is een mineraal dat rijk is aan calciumfosfaat. van gefossileerde organismen, die zich hebben afgezet op de zeebodem. Na een aantal processen ontstaat fosfor, fosfor-oven gas, v.n.l. koolmonoxide en slak volgens de vergelijking:
  • 2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → 6 CaSiO3 + 10 CO + P4
fosfaaterts + grind + cokes → slak + koolmonoxide + fosfor)

Rode fosfor poeder / Bron: Dnn87 / Wikimedia CommonsRode fosfor poeder / Bron: Dnn87 / Wikimedia Commons

De eigenschappen van fosfor

  • In staal is fosfor meestal ongewenst, wegens segregatie door de lage diffusiesnelheid ontstaat een inhomogene verdeling van fosfor. De nadelige invloed van fosfor bestaat bij o.a. de veredelstalen uit toename van de (ontlaat)brosheid, in het algemeen een daling van de taaiheid en stootbestendigheid.
  • In laaggelegeerd staal verhoogt fosfor de sterkte en de weerstand tegen atmosferische aantasting in z.g.n. weervast staal zoals cortenstaal.
  • Fosfor komt het meest voor als een witte vaste stof. Het is niet oplosbaar in water. Zuivere fosfor ontbrandt spontaan in lucht tot (di)fosforpentoxide (P4O10), fosfor wordt onder water bewaard.
  • Witte fosfor poeder / Bron: Wdaloz / Wikimedia CommonsWitte fosfor poeder / Bron: Wdaloz / Wikimedia Commons
    Brandende fosfor kan niet met water worden gedoofd. Fosfor brand te doven met 'bordelese pap' , een oplossing van 2 gewichtsdelen koper(II)sulfaat en 1 deel kalk in 100 delen water. Brandend fosfor wordt Grieks vuur genoemd omdat het in de klassieke oudheid gebruikt werd om schepen tot zinken te brengen.
  • Voor mensen is fosfor giftig. Rode fosfor is minder gevaarlijk, het bevindt zich bv. op het strijkvlak van het luciverdoosje maar moet toch voorzichtig behandeld worden omdat het bij verhoogde temperatuur giftige dampen afgeeft.

De toepassingen van fosfor

  • Vroeger werd het giftige witte fosfor gebruikt voor lucifers. Later ging men over op het minder giftige rode fosfor.
  • Fosfor is wegens de productie van kunstmest van grote waarde in de landbouw .
  • Fosfaten dienen als grondstof voor speciaal glas dat wordt gebruikt voor bv. natriumlampen.
  • Calciumfosfaat wordt in China veel gebruikt voor de productie van vuurwerk.
  • Fosfor kan een ongewenste verontreiniging in metaal zijn maar ook een gewenste legeringselement. Bekend is cortenstaal (weervaststaal) en fosfor brons.
  • Als natriumtrifosfaat (Na5P3O10) wordt het gebruikt om hardwater zachter te maken.
  • Voor militaire doeleinden wordt fosfor gebruikt bij de productie van o.a. rookbommen.
  • Fosfor is van belang voor de ontwikkeling van wortels, voor de bloei en voor het rijpen van vruchten en zaden.
  • Met zwavel reageert het tot fosforpentasulfide dat een belangrijk industrieel chemisch tussenproduct is.
  • Fosfor wordt toegepast bij het maken van pesticiden en tandpasta.
  • In de biologie speelt fosfor een belangrijke rol. DNA en RNA bestaan voor een deel uit anorganisch fosfor en in de vorm van adenosine trifosfaat (ATP) is fosfor belangrijk voor de opslag en transport van energie. Botten bestaan voor een groot deel uit calciumfosfaat.
  • Naast de witte en rode fosfor zijn er andere vormen zoals de zwarte, de scharlakenrode en de vezelachtige fase, ieder met een eigen kristalstructuur.
  • Er is een groot aantal op de oxiden van fosfor gebaseerde zuren en zouten bekend.

Milieu en gezondheid

  • Fosfor komt in het milieu het meeste voor in de vorm van fosfaat. Fosfaat is een belangrijke stof in het menselijk lichaam, het is deel van het DNA materiaal en onderdeel van de energiedistributie. Fosfaten worden ook gevonden in planten.
  • Menselijke activiteiten hebben de natuurlijke fosfaatvoorraad veranderd, door de toevoeging van fosfaatrijke meststoffen aan de bodem en door het gebruik van wasmiddelen met fosfaat.
  • Te veel fosfaat kan gezondheidsproblemen zoals nierbeschadiging en osteoporose veroorzaken. Er is soms fosfaatgebrek, veroorzaakt door intensief medicijngebruik. Ook een gebrek aan fosfaat kan gezondheidsproblemen als gevolg hebben.
  • Fosfor geeft stevigheid aan het skelet, is betrokken bij de energievoorziening van het lichaam en maakt het deel uit van het DNA. fosfor is nodig voor de koolhydraat-, vet- en eiwitstofwisseling.

Witte fosfor

Fosfor heeft in zijn pure vorm een witte kleur. Wit fosfor is de gevaarlijkste vorm van fosfor; vaak is de blootstelling eraan dodelijk. In de meeste dodelijke gevallen door wit fosfor, gaat het om per ongeluk binnen krijgen van rattengif. Witte fosfor kan ook huidverbranding veroorzaken, tijdens de verbranding kan wit fosfor schade toebrengen aan lever, hart of nieren.

Explosie van een(witte)fosforbom  / Bron: US Gov. / Wikimedia CommonsExplosie van een(witte)fosforbom / Bron: US Gov. / Wikimedia Commons
Witte fosfor komt in het milieu terecht via de chemische industrie en het leger dat het als munitie gebruikt. Via de afvoer van afvalwater komt het in het oppervlaktewater. Witte fosfor reageert gelijk met zuurstof wanneer het in de lucht terecht komt en omgezet in minder schadelijke deeltjes, waardoor verdere chemische reacties voorkomen worden. In het water reageert witte fosfor niet zo snel met andere stoffen en wordt opgeslagen in waterorganismen.

Rode fosfor

Rode fosfor is normaal amorf met een dichtheid tussen 2,0 - 2,4 g/cm3 en smeltpunt tussen 585 °C - 610 °C. Rode fosfor is in tegenstelling tot witte fosfor niet giftig. Rode fosfor wordt gemaakt uit witte fosfor door verhitting tot 260 °C onder afsluiting van lucht. Een langzame omzetting voltrekt zich onder invloed van licht. Het is niet zelfontbrandbaar maar kan met oxidatiemiddelen door wrijving ontbranden. Rode fosfor kan weer omgezet worden in witte fosfor door verhitten tot 260 °C, zoals gebeurt bij afstrijken van een lucifer, waarbij de benodigde warmte geleverd wordt door wrijvingswarmte op het strijkvlak.

Fosfaat

Fosfaat heeft verschillende effecten op organismen, grote hoeveelheden fosfaat belanden door mijn- en landbouw in het milieu. Bij de waterzuivering wordt fosfaat niet 100% verwijderd. Eenmaal in het oppervlaktewater verspreidt het zich over grote afstand.
De fosforcyclus is verstoord en fosforconcentraties in het oppervlaktewater doen de groei van organismen, zoals algen en eendekroos, toenemen. Deze organismen gebruiken veel zuurstof en belemmeren het zonlicht in het water. waardoor vele waterorganismen sterven.

Lees verder

© 2013 - 2017 Custor, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Fosfor: fosfortekort symptomen, oorzaak en behandelingFosfor: fosfortekort symptomen, oorzaak en behandelingFosfor of fosfaat is een mineraal en samen met het mineraal calcium geeft het stevigheid aan de botten en de tanden. De…
Inspanningsfysiologie; fosfor en magnesium bij sportenFosfor en magnesium zijn micronutriënten. Dit betekent dat het lichaam maar weinig van deze stoffen nodig heeft. Omdat z…
Urine door fosfor te kostbaar om zomaar weg te spoelenUrine door fosfor te kostbaar om zomaar weg te spoelenVeel mensen denken met enige huivering aan de dag dat de laatste druppel aardolie naar boven wordt gehaald. Maar misschi…
De fosforcyclusDe fosforcyclusFosfor is een element dat essentieel is voor het leven op aarde, zonder het element fosfor zou helemaal niks op aarde in…
Fosfor, het allesregulerende mineraalFosfor is een belangrijk mineraal dat 1% van ons lichaamsgewicht uitmaakt. Fosfor zit in elke lichaamscel. Fosfor speelt…
Bronnen en referenties
  • http://nl.wikipedia.org/wiki/Legering
  • http://www.vitamine-info.nl/alle-vitamines-en-mineralen-op-een-rij/fosfor/
  • http://www.periodictableontheweb.com/periodiek-systeem/element-Phosphorus.php
  • http://www.lenntech.nl/periodiek/elementen/p.htm#ixzz2WXxizgiK
  • Ttp://www.thermphosvlissingen.nl/nl/ProductieProcessen/B_Fosfor.aspx
  • http://nl.made-in-china.com/co_ranboyan/product_Ferro-Phosphorus_hurehneug.html(foto ferro fosfor)
  • Afbeelding bron 1: Cepheus / Wikimedia Commons
  • Afbeelding bron 2: OG59 / Wikimedia Commons
  • Afbeelding bron 3: Dnn87 / Wikimedia Commons
  • Afbeelding bron 4: Wdaloz / Wikimedia Commons
  • Afbeelding bron 5: US Gov. / Wikimedia Commons

Reageer op het artikel "Fosfor: Het element"

Plaats een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Reactie

P. van Kleef, 15-12-2014 15:18 #1
L.S.! Fosfor is lichtgevend. Is dat omdat het spontaan fotonen uitzendt of is het een uitstraling van eerder opgenomen licht? Met dank voor uw reactie en met vriendelijke groet. Reactie infoteur, 16-12-2014
Beste P van Kleef
Fosfor wordt bestraald met licht (bijvoorbeeld autokoplampen) de electronen in de fosforatomen worden aangeslagen, dwz springen naar hoger energieniveau, om gelijk weer terug te vallen op hun oude baan waardoor de specifieke energie vrijkomt die als lichtfoton uitgezonden wordt. Deze fotonenergie bepaald de kleur van het uitgezonden licht. Dus we stoppen energie in fosfor en dat komt er gelijk weer uit in energie paketjes van een bepaalde kleur. Stopt de lichttoevoer dan stopt ook de uitstraling. Dit proces heet fosforescentie (werkwoord:fosforesceren).

Bij fluorescentie (werkwoord: fluoresceren) vindt na belichting wel enige tijd uitstraling plaats omdat de aangeslagen elektronen enige tijd op hun aangeslagen plaats blijven zitten en pas later, statisch gespreid over een periode, terug vallen.

De derde manier van oplichten van een stof is door radioactiviteit, bijvoorbeeld het element radium. Deze methode wordt niet meer toegepast voor huishoudelijk gebruik (vroeger voor wijzerplaten voor wekkers en horloges). Alleen in geval van radioactiviteit straalt de stof dus zelf licht uit zonder energie toevoer van buitenaf.

M.Vr.Gr.
Custor

Infoteur: Custor
Laatste update: 04-11-2016
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Special: Niet-metalen
Bronnen en referenties: 11
Reacties: 1
Schrijf mee!