15  P
Fosfor 


Voorkomen
Wingebieden
Naam
Ontdekking
Bereiding vroeger
Bereiding nu
Toepassingen en toelichting
Verdere toepassingen

 

 

 

VOORKOMEN            

Fosfor komt voor op aarde (in de aardkorst tot 16 km diepte) in een hoe­veelheid van 0,10 %. Het is het 11e element in rangorde van voorkomen. 

Men treft het aan in een groot aantal mineralen, zoals apatiet en fluorapa­tiet {­Ca5F(PO4)3}. In veel mindere mate komt ook chloor- en hy­droxyapatiet voor. Fosfor komt tevens voor in beenderen en tanden {Ca10CO3(PO4)6}. In materiaal afkomstig van meteo­rieten is eveneens fosfor aangetroffen, o.a. schreibe­rsiet {(Fe,Ni)3P}.

 

Fosfaat is van groot belang voor alle leven op aarde. Het is een zeer belangrij­ke voe­dingsstof voor alle levende organis­men in zee en neemt in de DNA-keten een sleutelpositie in. Zo komt in de fosfaatrijke wateren voor de kusten van Amerika, ArabiŽ en AustraliŽ 50 % van de wereld­po­pulatie aan vis voor in slechts 1 % van het wateropper­vlak.

WINGEBIEDEN

De belangrijkste wingebieden (van fosfaten) liggen in de Verenigde Staten van Amerika, Rusland, Kazakstan, Marokko, China, Mexico, Venezuela, Peru, BraziliŽ, Chili, AustraliŽ, SyriŽ, JordaniŽ, IsraŽl, Finland, TunesiŽ, Algerije, MauritaniŽ en vele andere Afrikaanse landen.

NAAM

De naam is afgeleid van het Griekse woord fosfo­ros, wat lichtdragend of lichtbren­ger (morgenster) bete­kent. De naam is gegeven vanwege het feit dat (witte) fosfor - onder invloed van zuurstof - oplicht in het donker.

ONTDEKKING

Hoewel de Arabische alchemist Alchid Bechil fosfor al in 12e eeuw gekend moet hebben, wordt de ontdekking van dit element toegeschreven aan H. Brand (1669). Hij verwerk­te daarvoor een grote hoeveel­heid urine. Na indampen en her­haald destilleren werd het verkregen mengsel nog urenlang in een stenen retort verhit. Hierbij kwamen witte nevels vrij die zich als vaste stof op het steen afzetten. De verkregen stof bleek op te lichten in het donker. Brand hield zijn ontdekking geheim en verkocht later zijn vinding aan Kraft, die het op zijn beurt doorverkocht aan de bekende alche­mist J. Kunckel, waardoor laatstge­noemde lange tijd als de ontdekker van fosfor werd be­schouwd.

R. Boyle verbeterde dit proces (ca. 1690) door het toevoe­gen van silicaat. Hierdoor wordt een slak gevormd en is fosfor gemakkelijker te isoleren. Dit principe wordt nog steeds gebruikt.

BEREIDING VROEGER

Fosfor werd bereid uit beenderen en guano (een afzetting van verdroogde vogelmest, afkomstig van Peru en een aantal eilanden in de Grote Oceaan) 

BEREIDING NU

Fosfor wordt bereid door verhitting van (calcium)fosfaat of van fluorapatiet met cokes en grind in een elektrische oven:

 

    2 Ca5F(PO4)3  +  9 SiO2 + 15 C → 1400 įC → 3 P+ 9 CaSiO3 + 15 CO + CaF2 

 

Rode fosfor wordt gemaakt door witte fosfor langzaam te verwarmen tot ca. 275 įC en daarna weer langzaam af te koelen.

 

De wereldproductie bedraagt ongeveer 1,3.10ton per jaar.

TOEPASSINGEN EN TOELICHTING

Vuurwerk

Voor vuurwerk en voor rookbommen worden fosfiden en fosforsulfiden ge­bruikt. Bij bijzondere soorten wordt nog gebruik gemaakt van rode fosfor.

 

Kunstmest

Fosfor (in de vorm van fosfaten) is onmisbaar voor de groei van plan­ten. Voor een ton aardappelen is ongeveer 1,6 kg, voor een ton graan 10 kg nodig. Daarom wordt er fosfaathouden­de (kunst)mest gebruikt als het fosforgehalte van de grond te laag is. Meestal wordt een mono- of diwaterstoffosfaat gebruikt, omdat fosfaat te lang­zaam wordt opgenomen. De in de natuur voorkomende fosfaten kunnen daartoe met salpeterzuur of fosforzuur wor­den omgezet:

 

      Ca10(PO4)6F2  +  14 HNO3  →  3 Ca(H2PO4)2  +  7 Ca(­NO3)2  +  2 HF  

 

Als fosfaathoudende kunstmest wordt onder meer gebruikt: 

superfosfaat, verkregen uit calciumfosfaat en zwavelzuur:

      Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4  → Ca(H2PO4)2  +  2 CaSO4 

dubbelsuper, verkregen uit calciumfosfaat en fosforzuur: 

      Ca3(PO4)2 + 4 H3PO4  → 3 Ca(H2PO4)2 

Thomas-slakkenmeel, fijngemalen hoogovenslak;  bevat calciumfosfaat,  ijzer­oxide en kalk.

Ook kaliumzouten van fosfaten worden toegepast als kunstmest.

 

WC-reiniger

Als ontkalkingsmiddel voor sanitair en huishoudelijke apparatuur, zoals koffiezetappara­ten, wordt gebruik gemaakt van een oplossing van fosforzuur.

 

Tandpasta

In tandpasta worden fosfaten meestal toegepast als polijst- of schuurmiddel, bijvoorbeeld:

calciumdiwaterstoffosfaat (Ca­(H2PO4)2), 

calciummonowaterstoffos­faat (CaHPO4), 

magnesi­umam­mo­niumfos­faat (MgNH4­PO4

calciumpyrofosfaat (­Ca2P2O7).

Tevens wordt gebruik gemaakt van fluorfosfaat om tandbederf te voorkomen, bijvoorbeeld natriumfluorfos­faat (Na2PO3F) of 1-hydroxy­ethaan-1,1-difosfonaat (EHDP).

 

Voedingszuur, emulgator, antioxidant

(Ortho)fosforzuur (E 338) wordt gebruikt als voedingszuur en antioxidant in diverse voedings­middelen, zoals cola (0,28 %), kaas, vleeswaren, bier (in flessen). Sterk verdund fosforzuur heeft een aangename smaak. Fosforzuur is een natuurlijk bestand­deel van veel vruchten.

 

Ook worden, vanwege de bufferende werking, andere fosfaten toegepast - vaak in combinatie - zoals: 

natriumdiwaterstoffosfaat,  E 339-1, 

dinatrium­monowaterstoffosfaat, E 339-2, 

natriumfosfaat, E 339-3,

kaliumfosfaten,  E 340. 

Het verbetert de textuur van vele voedingsmid­delen. Men vindt het terug in puddingpoe­der en ijs (stabilisator), in vetten (emul­ga­tor), in cola, frisdrank, vleeswa­ren, bakpoeders, gecon­denseerde melk.

 

Als antiklonteringsmiddel wordt gebruik gemaakt van een mengsel van calcium­fosfaten, zoals Ca(H2P­O4)2, CaH­PO4  (E 341 1,2,3).

 

Bij de bereiding van kaas wordt een meng­sel van natriumdiwa­terstoffosfaat, natriummonowaterstof­fosfaat en natriumfosfaat als emulgator gebruikt.

 

Smeermiddeladditief 

Aan vrijwel alle moderne smeermiddelen voor motoren wordt zinkdialkyldithiofosfaat of zinkdiaryldithiofosfaat toegevoegd om oxidatie en slijtage tegen te gaan (zie voor smeermiddelen ook 3 - Lithium). Ook calciumfosfonaten worden hiervoor gebruikt. 

VERDERE TOEPASSINGEN

Toepassingen als niet-ontleedbare stof of als legering:

brandbommen (witte fosfor)

strijkvlak luciferdoosje (rode fosfor)

lichtkogels

lichtspoormunitie

metaal voor schepen, tandwielen en walsen (Cu/P)

 

Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):

antiklonteringsmiddel (o.a. voor zout) MgHPO4
badzout  Na4P2O7
controle op bederf in graansilo's  AlP
doteren van halfgeleiders fosfiden
  PH3
drogen van gassen P2O5
etsen van offset-platen H3PO4
fosfateren (beschermen van metaal tegen corrosie) H3PO4
geneeskunde        behandeling  van botziekte EHDP - zie bij tand­pasta
                         behandeling van artritis of rheuma triethylfosfine 
                         behandeling van osteoporose Na2FPO4
                               onderzoek naar uitzaaiing van een gezwel in het skelet Na2H32PO4
                               oplossen van stenen in de urinewegen Na2HPO4
                         radiodiagnosticum bij hartonderzoek org. tetrafosfonaten
                         reduceren van de aanmaak van bloedlichaampjes 32P - in de vorm van
  difosfonaat -
glas met hoge UV-doorlaatbaarheid Na3PO4
kaas- en ijsbereiding Na4P2O7
keramiek (bindmiddel) Al(H2PO4)3
  AlPO4
kippenvoeradditief   natriumtripolyfosfaat NTPP
  Na5P3O10
krimpvrij maken van wol  H3PO4
kunstbot Ca5(F,Cl)P3O12
LED's GaP
  GaAsP
lijmbereiding  H3PO4
lucifers P4S3
  P4S10
mottenbestrijding  fosfoniumzouten
noodsignalen in de zeevaart SrP3
 Ba3P14
ongediertebestrijding (m.n. in de scheepvaart) AlP
preventie zwart worden van aardappelen  Na2H2P2O7
raketbrandstof  PH3
rooksignalen in de zeevaart ZnP3
textielkleuring H3PO4
veevoeder (additief) NH4H2PO4
verbetering van de gietbaarheid van metalen fosfaten
verhogen van het verwekingspunt van asfalt P2O5
vlamwerend middel in kunststof  ammoniumpolyfosfaat 
 fosforzure esters
vlamwerend middel in zijde fosfoniumzouten
was- en reinigingsmiddel (KPO3)x 
 K4P2O7.3H2O
waterontharder (bijv. in wasmiddel) Na3PO4
 Na4P2O7
 Na5P3O10
waterzuivering H3PO4