P

Vuurwerk

Onder andere fosfiden en fosforsulfiden worden toegepast voor vuurwerk en voor rookbommen. Bij bijzondere vuurwerksoorten gebruikt men ook wel 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 nodig, voor een ton graan 10 kg. Als het fosforgehalte van de grond onvoldoende is voor de gewenste productie biedt fosfaathouden­de (kunst)mest uitkomst.

Meestal bevat kunstmest mono- of diwaterstoffosfaten, aangezien gewoon fosfaat nogal 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 gebruikt men onder meer:

• Superfosfaat
  Uit calciumfosfaat en zwavelzuur: Ca₃(PO₄)₂ + 2 H₂SO₄  --> Ca(H₂PO₄)₂ + 2 CaSO₄
• Dubbelsuper
  Uit calciumfosfaat en fosforzuur: Ca₃(PO₄)₂ + 4 H₃PO₄  --> 3 Ca(H₂PO₄)₂
• Thomasslakkenmeel.
  Fijngemalen hoogovenslak dat calciumfosfaat, ijzer­oxide en kalk bevat.

Brandvertrager

Een breed scala aan organische fosforverbindingen is te gebruiken als vlamvertrager in kunststoffen, textiel en andere brandbare stoffen. Vaak bevatten die verbindingen ook één of meer halogenen (met name chloor en broom). Eén van de werkingsmechanismen is dat de verbrandingsproducten van de vlamvertrager (waaronder fosforzuren) een zuurstofafsluitende laag vormen. Ook in blusmiddelen ter bestrijding van grote branden worden fosforverbindingen toegepast.

WC-reiniger

Ontkalkingsmiddellen voor sanitair en voor huishoudelijke apparatuur (onder andere koffiezetappara­ten) bevatten vaak een oplossing van fosforzuur.

Tandpasta

In tandpasta zijn fosfaten te vinden als polijst- of schuurmiddellen, bijvoorbeeld:

• calciumdiwaterstoffosfaat (Ca­(H₂PO₄)₂),
• calciummonowaterstoffos­faat (CaHPO₄),
• magnesi­umam­mo­niumfos­faat (MgNH₄­PO₄)
• calciumpyrofosfaat (­Ca₂P₂O₇).

Daarnaast kan het fluorfosfaat bevatten ter voorkoming van tandbederf, bijvoorbeeld natriumfluorfos­faat (Na₂PO₃F) of 1-hydroxy­ethaan-1,1-difosfonaat (EHDP).

Voedingszuur, emulgator, antioxidant

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

In combinatie met het zuur worden vaak andere fosfaten toegepast, vanwege hun bufferende (zuurgraad stabiliserende) werking:

• natriumdiwaterstoffosfaat,  E 339-1
• dinatrium­monowaterstoffosfaat, E 339-2
• natriumfosfaat, E 339-3
• kaliumfosfaten,  E 340

Je vindt ook fosfaten in voedingsmid­delen ter verbetering van de structuur, zoals in puddingpoe­der, ijs (stabilsator), vetten (emul­ga­tor) en vleeswa­ren.

Als antiklonteringsmiddel gebruikt men vaak 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

Vrijwel alle moderne smeermiddelen voor motoren bevatten zinkdialkyldithiofosfaat of zinkdiaryldithiofosfaat. Dit gaat oxidatie en slijtage tegen. Ook calciumfosfonaten worden hiervoor gebruikt.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

• brandbommen (witte fosfor)
• strijkvlak luciferdoosje (rode fosfor)
• lichtkogels
• lichtspoormunitie
• metaal voor schepen, tandwielen en walsen (Cu/P)

In verbindingen

• antiklonteringsmiddel (o.a. voor zout)                                               MgHPO₄
• badzout                                                                                             Na₄P₂O₇
• controle op bederf in graansilo's                                                       AlP
• 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
• 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                                                                                                   GaP, GaAsP
• lijmbereiding                                                                                      H₃PO₄
• lucifers                                                                                               P₄S₃, P₄S₁₀
• mottenbestrijding                                                                               fosfoniumzouten
• noodsignalen in de zeevaart                                                             SrP3, Ba3P14
• preventie zwart worden van aardappelen                                         Na₂H₂P₂O₇
• raketbrandstof                                                                                   PH₃
• textielkleuring                                                                                    H₃PO₄
• veevoeder (additief)                                                                          NH₄H₂PO₄
• verhogen van het verwekingspunt van asfalt                                    P₂O₅
• was- en reinigingsmiddel                                                                   (KPO₃)x, K₄P₂O₇.3H₂O
• waterontharder (bijv. in wasmiddel)                                                  Na₃PO₄, Na₄P₂O₇, Na₅P₃O₁₀
• waterzuivering                                                                                  H₃PO₄

Naam

De naam fosfor is afgeleid van het Griekse woord fosfo­ros voor lichtdragend of lichtbren­ger (morgenster). Dit is te danken aan het feit dat witte fosfor - onder invloed van zuurstof - oplicht in het donker.

Ontdekking

Hoewel de Arabische alchemist Alchid Bechil fosfor al in 12^e eeuw gekend moet hebben, wordt de ontdekking van fosfor toegeschreven aan de Duitse alchemist Hennig Brand (in 1669). Hij verwerk­te daarvoor een grote hoeveel­heid urine. Na indampen en her­haald destilleren werd het verkregen mengsel 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 de ontdekking geheim en verkocht zijn vinding. De bekende Duitse alche­mist Johann Kunckel werd daardoor lange tijd als de ontdekker van fosfor be­schouwd.

De Engelsman Robert Boyle verbeterde de fosforbereiding rond 1690 door het toevoe­gen van silicaat. Hierdoor wordt een slak gevormd en is fosfor gemakkelijker te isoleren. Dit principe wordt nog steeds gebruikt.

Voorkomen

Fosfor valt net buiten de top tien van de meest voorkomende elementen in de aardkorst. Het staat op plaats elf, met een aandeel van 0,10% op gewichtsbasis.

Het is te vinden in een groot aantal mineralen, zoals apatiet (foto) en fluorapa­tiet {­Ca₅F(PO₄)₃}. In veel mindere mate komt ook chloor- en hy­droxyapatiet voor.

De gemiddelde mens heeft ongeveer driekwart kilo fosfor in zijn lichaam. Fosfaat is een cruciaal structureel onderdeel van de DNA-keten en van belang voor de energievoorziening van levende cellen. Maar het komt vooral voor in beenderen en tanden, die hoofdzakelijk uit calciumfosfaat bestaan (Ca₁₀CO₃(PO₄)₆).

In materiaal afkomstig van meteo­rieten is eveneens fosfor aangetroffen, o.a. schreibe­rsiet {(Fe,Ni)₃P}.

Winning

De belangrijkste wingebieden (van fosfaten) liggen in de Verenigde Staten van Amerika, Rusland, Kazakstan, Marokko, China, Mexico, Venezuela, Peru, Brazilië, Chili, Australië, Syrië, Jordanië, Israël, Finland, Tunesië, Algerije, Mauritanië en vele andere Afrikaanse landen.

Vroeger

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

Tegenwoordig

Fosfor wordt veel 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 °C}-->  3 P₂ + 9 CaSiO₃ + 15 CO + CaF₂

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