| Symbool | P |
|---|---|
| Atoomnummer | 15 |
| Atoommassa | 30,974 u |
| Categorie | Niet-metaal |
| Groep | 15 |
| Periode | 3 |
| Blok | p-blok |
| Fase bij 20 °C | vast |
| Smeltpunt | 44,15 °C |
| Kookpunt | 280,5 °C |
| Dichtheid | 1,82 g/cm³ (witte fosfor) |
| Elektronenconfiguratie | [Ne] 3s2 3p3 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 5 |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 2,19 |
| Oxidatiegetallen | −3, +3, +5 |
| Ontdekt | 1669 door Hennig Brand |
| Engelse naam | Phosphorus |
| Latijnse naam | Phosphorus |
Eigenschappen van fosfor
Fosfor heeft meerdere allotropen. Witte fosfor bestaat uit P4-moleculen in de vorm van een piramide; het is wasachtig, zeer giftig en ontbrandt in lucht al bij ongeveer 30 °C. Daarom wordt het onder water bewaard. In het donker reageert het langzaam met zuurstof en geeft het een spookachtig groen licht, een vorm van chemiluminescentie. Door verhitting zonder lucht ontstaat rode fosfor, een stabieler, niet giftig poeder dat pas boven 240 °C ontbrandt. Zwarte fosfor is de meest stabiele vorm en lijkt op grafiet. Bij verbranding ontstaat fosforpentoxide (P4O10), dat water gretig opneemt tot fosforzuur. Fosforzuur en de bijbehorende fosfaten (PO43−) zijn de belangrijkste fosforverbindingen. Sommige organische fosforverbindingen werken als insecticide, en de zenuwgassen sarin en VX zijn er gevaarlijke varianten van. Fosfor heeft één stabiele isotoop, fosfor-31; radioactief fosfor-32 wordt in biologisch onderzoek als tracer gebruikt.
Naam. De naam komt van het Griekse ‘phosphoros’ (lichtdrager), omdat witte fosfor in het donker groen oplicht.
Atoombouw en plaats in het periodiek systeem
Fosfor staat in periode 3 en groep 15 (stikstofgroep) van het periodiek systeem, in het p-blok.
Een neutraal atoom heeft 15 protonen in de kern en 15 elektronen, verdeeld over 3 schillen: 2, 8, 5. Het periodenummer (3) is gelijk aan het aantal schillen.
Omdat het in groep 15 staat, heeft Fosfor 5 valentie-elektronen in de buitenste schil; die bepalen hoe het reageert en bindingen vormt (zie chemische bindingen).
Buren in het systeem: links/ervoor: Silicium (Si, 14); rechts/erna: Zwavel (S, 16); erboven in dezelfde groep: Stikstof (N); eronder in dezelfde groep: Arseen (As).
Andere elementen in groep 15: Stikstof, Arseen, Antimoon, Bismut, Moscovium.
Voorkomen
In de natuur is fosfor te reactief om vrij voor te komen. Het zit vooral in fosfaatgesteente, gesteenten met het mineraal apatiet. Marokko en de Westelijke Sahara bezitten verreweg de grootste reserves; ook China, de VS en Rusland winnen fosfaat. Fosfor is een essentieel element voor alle organismen: een volwassen mens bevat ongeveer 700 gram, het grootste deel in botten en tanden als calciumfosfaat. Planten halen fosfaat uit de bodem, en omdat dat vaak schaars is, wordt het als kunstmest aangevuld. Elementaire fosfor wordt gemaakt door fosfaaterts met cokes en zand in een elektrische oven te verhitten.
Toepassingen
- Fosfaatkunstmest levert planten de fosfor die ze nodig hebben voor wortelgroei, bloei en energieopslag; dit is verreweg de grootste toepassing.
- Het strijkvlak van veiligheidslucifers bevat rode fosfor, die door wrijving ontbrandt en de luciferkop aansteekt.
- Fosforzuur wordt gebruikt in cola als zuurmiddel, in roestverwijderaar en voor het behandelen van metaal.
- Fosfaten zitten in diervoeding, bakpoeder en smeltkaas, en vroeger in wasmiddelen.
- Lithium-ijzerfosfaat (LFP) is een veilig en goedkoop materiaal voor accu’s van elektrische auto’s.
- In de chipindustrie wordt silicium met fosfor gedoteerd om n-type halfgeleiders te maken.
Veelgestelde vragen
Waarom geeft fosfor licht in het donker?
Witte fosfor reageert aan de lucht langzaam met zuurstof. Bij die reactie komt een deel van de energie vrij als groenachtig licht, zonder dat er een echte vlam ontstaat. Dat heet chemiluminescentie. ‘Fosforescentie’, het nagloeien van glow-in-the-dark materialen, is vernoemd naar fosfor maar werkt anders.
Waar zit fosfor in je lichaam?
Ongeveer 85 procent van de fosfor in je lichaam zit in botten en tanden als calciumfosfaat. De rest zit in elke cel: in DNA en RNA, in celmembranen (fosfolipiden) en in ATP, de molecule waarmee cellen energie opslaan en overdragen. Je krijgt fosfor binnen via zuivel, vlees, vis en granen.
Raakt fosfaat op?
Fosfaatgesteente is een eindige grondstof en er bestaat geen vervanger voor fosfor in de landbouw. De bekende reserves zijn nog voor honderden jaren genoeg, maar ze liggen geconcentreerd in een paar landen. Daarom wordt steeds meer fosfaat teruggewonnen uit rioolwater en mest, onder meer als struviet.