|  | ||||||
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, Arabië en Australië 50 % van de wereldpopulatie aan vis voor in slechts 1 % van het wateroppervlak.
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.
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.
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.
Fosfor werd bereid uit beenderen en guano (een afzetting van verdroogde vogelmest, afkomstig van Peru en een aantal eilanden in de Grote Oceaan)
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 °C → 3 P2 + 9 CaSiO3 + 15 CO + CaF2
Rode fosfor wordt gemaakt door witte fosfor langzaam te verwarmen tot ca. 275 °C en daarna weer langzaam af te koelen.
De wereldproductie bedraagt ongeveer 1,3.106 ton per jaar.
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.
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