Monophosphan
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| Strukturformel | ||||
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| Allgemeines | ||||
| Name | Monophosphan | |||
| Andere Namen | Phosphin, Phosphorwasserstoff, Phosphan | |||
| Summenformel | PH3 | |||
| CAS-Nummer | 7803-51-2 | |||
| Kurzbeschreibung | farbloses Gas | |||
| Eigenschaften | ||||
| Molmasse | 34.00 g/mol | |||
| Aggregatzustand | gasförmig | |||
| Dichte | 0.1379 g/cm3 | |||
| Schmelzpunkt | -133 °C | |||
| Siedepunkt | -87.7 °C | |||
| Kritische Temperatur | 51,6 °C | |||
| Kritischer Druck | 6.5 MPa | |||
| Dampfdruck | 4186 kPa (20 °C) | |||
| Löslichkeit | 31.2 mg/100 ml (17 °C) in Wasser, besser löslich in flüssigem Ammoniak, Schwefelkohlenstoff und Trichloressigsäure. | |||
| Thermodynamische Eigenschaften | ||||
| ΔfH0g | 5 kJ/mol | |||
| ΔfG0g | 13 kJ/mol | |||
| S0g | 210 J/(mol·K) | |||
| Cp0g | 37 J/(mol·K) | |||
| ΔHV | 1 kJ/mol | |||
| p | 1.9 * 10-30 C·m | |||
| Sicherheitshinweise | ||||
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| R- und S-Sätze | R: 12-17-26-34-50 S: 1/2-28-36/37-45-61-63 |
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| MAK | 0.1 ppm; 0.15 mg/m3 | |||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||
Monophosphan, umgangssprachlich etwas unpräzise als Phosphorwasserstoff, Phosphan oder veraltet als Phosphin bezeichnet, ist eine chemische Verbindung des Elements Phosphor mit der Summenformel PH3. Es ist ein brennbares, äußerst giftiges, im reinen Zustand geruchloses Gas. Reines Monophosphan ist erst bei 150 °C selbstentzündlich. Durch die Anwesenheit von Diphosphan P2H4 brennt kommerziell erhältliches und im Labor zubereitetes Gas jedoch auch bei Raumtemperatur beim Zutritt von Luft; das Diphosphan und andere Phosphane verleihen diesem gewöhnlichen, nicht ganz reinen Monophosphan einen starken Geruch nach Knoblauch.
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[Bearbeiten] Gewinnung und Darstellung
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten zur Darstellung von Monophosphan. Zum Beispiel disproportioniert weißer Phosphor (P4) im alkalischen Medium zu Phosphan und Phosphinsäure, welche bei höheren Temperaturen zu Monophosphan und Phosphonsäure disproportioniert, welche wiederum zu Phosphorsäure und Monophosphan disproportioniert:
2 P4 + 12 H2O --> 2 PH3 + 6 H3PO2 --> 4 PH3 + 4 H3PO3 --> 5 PH3 + 3 H3PO4
Diese Methode wird technisch im Autoklaven bei 250°C durchgeführt.
Analog zur Herstellung von Ammoniak (Haber-Bosch-Verfahren) kann auch eine Synthese aus den Elementen erfolgen:
5,4 kJ + 0,25 P4 + 1,5 H2 ---> PH3
Monophosphan entsteht auch bei der sauren Hydrolyse von salzartigen Phosphiden und Phosphonium-Salzen, sowie bei der Hydridolyse von Phosphorhalogeniden wie z.B. Phosphortrichlorid mit Lithiumaluminiumhydrid in Ether.
[Bearbeiten] Eigenschaften
[Bearbeiten] Physikalische Eigenschaften
Monophosphan ist in Wasser kaum löslich, die wässrige Lösung reagiert neutral.
Das Molekül ist trigonal-pyramidal gebaut, der Winkel zwischen den einzelnen Wasserstoffatomen beträgt 93.5°, der Abstand zwischen dem Phosphor und den Wasserstoffatomen beträgt 1.419 Å.
[Bearbeiten] Chemische Eigenschaften
Monophosphan ist eine schwache Base (pKb ~27). Mit Halogenwasserstoffsäuren reagiert es zu unbeständigen Salzen, den sogenannten Phosphoniumsalzen. Bei erhöhter Temperatur zersetzt es sich in die Elementen Wasserstoff und Phosphor.
Mit starken Basen wie Natriumamid oder Butyllithium lassen sich die Wasserstoffatome durch Alkalimetalle ersetzen. Durch Substitution sämtlicher Wasserstoffatome lassen sich die sogenannten Phosphide synthetisieren.
Das Standard-Reduktionspotential beträgt in im sauren Milieu -0.063 V, im basischen -0.89V. Deshalb wird Monophosphan bereits bei 150°C vom Luftsauerstoff nach der Reaktionsgleichung PH3 + 2 O2 ---> H3PO4 + 1270 kJ zu Phosphorsäure oxidert.
[Bearbeiten] Verwendung
Monophosphan wird zur Schädlingsbekämpfung, insbesondere zur Mäuse- und Insektenbekämpfung in Getreidesilos und Lagern von Pflanzenprodukten eingesetzt. Die Begasung kann durch Fachkräfte direkt mit Monophosphangas erfolgen. Häufig werden stattdessen feste Präparate (z. B. mit dem Wirkstoff Aluminiumphosphid (AlP) oder Calciumphosphid) ausgelegt, die mit der Luftfeuchtigkeit reagieren und so das Monophosphangas freisetzen.
Es wird auch bei der Herstellung von Leuchtdioden zur Dotierung von Silicium mit Phosphor verwendet. Außerdem wird es zur Synthese diverser organischer Verbindungen verwendet.
Es wurden auch schon Versuche zur Phosphordüngung mittels Monophosphan angestellt.
[Bearbeiten] Physiologie
Monophosphan ist ein sehr starkes Nerven- und Stoffwechselgift, das nicht nur bei Säugetieren, sondern auch bei Insekten schon bei niedriger Konzentration hochwirksam ist. Beim Menschen löst es Blutdruckabfall, Erbrechen, Lungenödeme und Koma aus.
[Bearbeiten] Nachweis
Monophosphan lässt sich am einfachsten mit sogenannten Drägerröhrchen oder entsprechenden Sensoren nachweisen. Außerdem ist der Geruch von Phosphin (genauer gesagt, der Geruch der enthaltenen Verunreinigungen) ab einer Konzentration von 2 ppm wahrnehmbar.
[Bearbeiten] Quellen
- Produkteinformationen der Firma AIR LIQUIDE
- CRC Handbook of Chemistry and Physics, 60th Edition, 1980, CRC Press, Inc.
- Prof. Dr. Hermann Römpp, Chemielexikon, fünfte Auflage, 1962, Franck'sche Verlagshandlung
- Holleman-Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, hundertunderste Auflage, 1995, Walter de Gruyter & Co
- G.H. Aylward, T.J.V. Findlay, Datensammlung Chemie in SI-Einheiten, dritte Auflage, 1999, Wiley-VCH
