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Phosphor

Reaktivität von Phosphor

Reaktion mit Sauerstoff

Weißer Phosphor ist sehr reaktionsfähig. In feinverteilter Form entzündet er sich bereits bei Zimmertemperatur von selbst und verbrennt an der Luft mit gelblich-weißer Flamme und intensiver Wärmeentwicklung zu Tetraphosphordekaoxid (Phosphorpentoxid). Die Aufbewahrung muss deshalb unter Wasser erfolgen.

P 4 + 5 O 2 P 4 O 10 ( ΔrH° = 2968 kJmol-1 )

Verbrennt man Phosphor bei kontrolliertem Luftzutritt und niedrigen Temperaturen, entsteht Tetraphosphorhexaoxid:

P 4 + 3 O 2 P 4 O 6 ( ΔrH° = 1640 kJmol-1 )

Reaktion mit Schwefel

Die Elemente Phosphor und Schwefel verbinden sich unter starker Wärmeentwicklung zu den Sulfiden P 4 S n ( n = 2 bis 10). Von technischer Bedeutung ist P4S10 , das durch Reaktion von flüssigem weißen Phosphor mit flüssigem Schwefel bei 300 °C gewonnen wird. Verunreinigungen wie S8 und P4O6S4 werden durch Vakuumdestillation abgetrennt:

4P4+ 5S8 4P4S10

Synthese von Phosphiden

Phosphor bildet mit fast jedem Element des Periodensystems binäre Verbindungen. Die Verbindungen, die mit Metallen eingegangen werden, heißen Phosphide. Zu deren Darstellung erhitzt man eine berechnete Menge von rotem Phosphor mit dem entsprechenden Metall im Inertgasstrom auf hohe Temperaturen.

n M + m P M n P m ( M = Metall )

In salzartigen Phosphiden ist der Phosphor stets anionisch in Form von isolierten P3-Ionen oder in geladenen Ketten, Ringen oder Käfigen gebunden. Es sind auch hochmolekulare kovalente Phosphide und metallartige Phosphide bekannt.

Reaktion mit Halogenen

Phosphor reagiert mit Halogenen zu den Verbindungstypen

  • PX3 (Phosphortrihalogenide),
  • P2X4 (Diphosphortetrahalogenide) und
  • PX5 (Phosphorpentahalogenide).

PCl3 wird technisch durch direkte Reaktion von trockenem Chlorgas mit gasförmigem weißen Phosphor erhalten.

P 4 + 6 Cl 2 4 PCl 3 ( ΔrH° = 1280 kJmol-1 )

Die weitere Umsetzung von PCl3 mit Chlor liefert PCl5 :

PCl 3 + Cl 2 PCl 5 ( ΔrH° = 124 kJmol-1 )

Synthese von Phosphanen

Es gibt eine große Anzahl von Wasserstoffverbindungen des dreiwertigen Phophors mit kettenförmiger, ringförmiger oder Käfigstruktur. Die einfachste derartige Verbindung ist das Monophosphan PH3 . Phosphan entsteht in einer Disproportionierungsreaktion, wenn weißer Phosphor mit einer berechneten Menge NaOH in höhersiedenden Alkoholen erhitzt wird:

P4+ 3NaOH+ 3H2O 3NaH2PO2+ PH3

Unter hohem Druck und einer Temperatur von etwa 300 °C lässt sich Monophosphan auch aus den Elementen darstellen:

P 4 + 6 H 2 4 PH 3 ( ΔrH° = 38,4 kJmol-1 )

Im Labor erhält man reines Monophosphan, indem man Phosphoniumiodid aus elementarem Phosphor und Iod in Wasser synthetisiert und anschließend mit KOH zersetzt:

P4+ 2I2+ 8H2O 2(PH4)I+ 2HI+ 2H3PO4 (PH4)I+ KOH PH3+ KI+ H2O

Monophosphan zersetzt sich bei höheren Temperaturen in die Elemente. Diese Eigenschaft wird bei der Dotierung von Silicium ausgenutzt. Monophosphan setzt man dazu in Spuren dem Prozess des Zonenschmelzens zu.

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