fosfor

Fosfor danner polare kovalente bindinger og kan ha oksidasjonstall fra −III til +V. Vanligvis er koordinasjonstallet fire, men det kan også være seks, som i PF₆⁻.

Selv om fosfor er i samme gruppe som nitrogen i periodesystemet, ligner det mer på karbon enn på nitrogen. I likhet med fosfor danner karbon både molekylforbindelser (som fullerener) og nettverkforbindelser (som grafitt), mens nitrogen er en gass som består av N₂-molekyler (:N≡N:). Først ved høy temperatur i gassfase er fosfor i form av P₂-molekyler (:P≡P:), på samme måte som nitrogen.

Fosfor danner to oksider som begge er molekylforbindelser: P₄O₆ og P₄O_10. De kalles vanligvis fosfortrioksid og fosforpentoksid. Sentralt i begge molekylene er et fosfortetraeder. I P₄O₆ er er fosforatomene bundet sammen med oksygenatomer som sitter over hver av de fire kantene av teraederet. I P₄O₁₀ er hvert P-atom i tillegg bundet til et et oksygenatom med en dobbeltbinding.

Den mest alminnelige fosforsyren er H₃PO₄, som har strukturformel (HO)₃P=O. Den er en svak treprotisk syre. Saltene av fosforsyre kalles fosfater.

Fosfor utgjør 1000 ppm av jordskorpen. De viktigste fosfatmineralene er hydroksidapatitt (Ca₅(PO₄)₃OH) og fluoridapatitt (Ca₅(PO₄)₃F). Jordens reserver av fosfatmineraler antas å utgjøre minst 180–200 milliarder tonn med et innhold på minst 60 milliarder tonn regnet som fosforpentoksid, P₄O₁₀. Av andre mineraler kan nevnes jernfosfatet vivianitt. Jernmalm kan også inneholde fosfater.

Fosfor fremstilles i dag ved å varme opp en blanding av apatitt, koks og kvartssand i elektriske ovner ved 1400–1600 °C. Energiforbruket er ca. 14 kilowatt per kilogram fremstilt fosfor. Produktene er kalsiumsilikat og fosforpentoksid, som denne reaksjonsligningen viser:

2Ca₃(PO₄)₂ (s) + 6SiO₂ (s) → 6CaSiO₃ (s) + P₄O₁₀ (s)

Fosforpentoksidet reduseres med karbon under dannelse av fosformolekyler og karbonmonoksid:

P₄O₁₀ (s) + 10C (s) → 2P₂ (g) + 10CO (g)

Ved avkjøling kondenserer hvitt fosfor i vann. Fosformassen blir renset ved destillasjon. Hvitt fosfor kommer i handelen som støpte stenger. Det må oppbevares under vann for å hindre reaksjon med oksygen i luften.

Hvitt fosfor brukes som utgangsmateriale for fremstilling av fosforforbindelser, særlig fosforpentoksid, fosforsyre og fosfater for bruk som gjødselstoffer, vaskemidler og legemidler.

Fosfor blir videre brukt ved fremstilling av legeringer, insekticider og rottegift, og for militært formål i brannbomber, sporgranater, røyktepper og lignende.

Høyrent hvitt og rødt fosfor blir brukt til fremstilling av bor-, gallium- og indiumfosfider for halvlederformål. Silisium til halvlederformål tilføres kontrollerte mengder fosfor ved at det bombarderes med nøytroner i en kjernereaktor. Rødt fosfor blir brukt ved fremstilling av fyrstikker, røyk- og fyrverkeriartikler med mer.

Fosfor finnes blant annet i hår, tenner, klover, skalldyrenes skall og fremfor alt i virveldyrenes knokler i form av forskjellige fosfater. Fosfatgrupper inngår i både DNA og ATP, og alle levende celler inneholder fosfolipider.

Hos dyr er blod, eggeplommer, melk, muskelfibrer og nerve- og hjernesubstansen særlig rike på fosfor. Menneskekroppen inneholder cirka 700−900 gram fosfor (85 prosent i knokler og tenner, resten i blant annet musklene, nervene og hjernen), og trenger en daglig tilførsel på 600–750 milligram fosfor i form av fosforforbindelser. For å dekke dyrkede planters behov for fosfor tilføres jorden fosfatgjødsel.

Hvitt fosfor er svært giftig. Allerede et inntak av 0,1 gram kan ha dødelig virkning. Ved lengre tids tilførsel av små mengder fosfor, enten ved svelging eller ved innånding av fosfordamper, oppstår kroniske forgiftninger. Symptomer på en slik forgiftning er magesmerter, oppstøt og brekninger, og blødning i slimhinnene. Særlig karakteristisk er harde forknoklinger i kjeveregionen med fremadskridende ødeleggelse av over- og underkjeveknoklene (fosfornekrose).

På huden fremkaller brennende hvitt fosfor dype brannsår som vanskelig leges. Man må derfor unngå å berøre hvitt fosfor med hendene. Skulle uhellet likevel inntreffe, må de forbrente hudpartiene dyppes i eller dusjes med vann. Ved alvorlige fosforforgiftninger og fosforbrannsår må den skadde snarest komme under legebehandling.

Fosfor ble første gang fremstilt i 1669 av den tyske alkymisten Hennig Brand fra urin som ble varmet opp med hvit sand. Han ga det navnet fosfor fordi det lyser i mørket.

Urin var den eneste fosforkilden inntil Carl Wilhelm Scheele og Johan Gottlieb Gahn i 1769–1770 påviste at fosfor finnes i knoklene til mennesker og dyr og kunne fremstilles ved å varme opp beinaske med sand og trekull.

Metoden som nå brukes til utvinning av fosfor fra apatitt, ble stort sett utviklet på slutten av 1800-tallet.

• fosfor – ernæring
• fosforescens
• beinvev
• fosforer
• fosfider
• fosfater
• fosforoksider
• grunnstoff
• periodesystemet