Monophosphan

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),
02 – Leicht-/Hochentzündlich 04 – Gasflasche 06 – Giftig oder sehr giftig
05 – Ätzend 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H:
  • Extrem entzündbares Gas.
  • Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.
  • Lebensgefahr bei Einatmen.
  • Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
  • Sehr giftig für Wasserorganismen.
P:
  • Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellenarten fernhalten. Nicht rauchen.
  • Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol nicht einatmen.
  • Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
  • Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
  • Bei Berührung mit der Haut [oder dem Haar]: Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen [oder duschen].
  • Bei Einatmen: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen.
  • Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
  • Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen
  • Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann.
  • Bei Undichtigkeit alle Zündquellen entfernen.
  • An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
  • Unter Verschluss aufbewahren.
MAK
  • DFG: 0,14 mg/m3
  • Schweiz: 0,1 ml/m3 bzw. 0,15 mg/m3

Monophosphan, umgangssprachlich etwas unpräzise als Phosphorwasserstoff oder veraltet als Phosphin bezeichnet, gehört zur Gruppe der Phosphane. Monophosphan 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 bei der Zufuhr von Luft; das Diphosphan und andere Phosphane verleihen diesem gewöhnlich nicht ganz reinen Monophosphan einen starken Geruch nach Knoblauch.

Als mutagenes Klastogen kann es möglicherweise als Gift wirken, welches Chromosomenaberrationen hervorrufen kann und somit kanzerogene Wirkung besitzen kann.

Es wurde zuerst von dem Lavoisier-Schüler Philippe Gengembre 1789 dargestellt, in der flüssigen selbstentzündlichen Form von Paul Thénard 1845, der auch die feste Form fand, und die erste direkte Analyse erfolgte durch Ludwig Gattermann 1890.

Strukturformel
Struktur von Monophosphan
Allgemeines
Name Monophosphan
Andere Namen
  • Phosphin
  • Phosphorwasserstoff
  • Phosphan
Summenformel PH3
Kurzbeschreibung brennbares, giftiges, farb- und geruchloses Gas. Durch Verunreinigungen Geruch nach Knoblauch und faulem Fisch
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7803-51-2
EG-Nummer 232-260-8
ECHA-InfoCard 100.029.328
PubChem 24404
ChemSpider 22814
Eigenschaften
Molare Masse 34,00 g/mol
Aggregatzustand gasförmig
Dichte 1,53 kg/m3 (0 °C)
Schmelzpunkt −133,8 °C
Siedepunkt −87,8 °C
Dampfdruck 3,49 MPa (20 °C)
Löslichkeit sehr schwer in Wasser (330 mg/l bei 20 °C)
Brechungsindex 1,224 (16,85 °C)

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:

{\mathrm  {2\ P_{4}+12\ H_{2}O\longrightarrow }} {\mathrm  {2\ PH_{3}+6\ H_{3}PO_{2}\longrightarrow }} {\mathrm  {4\ PH_{3}+4\ H_{3}PO_{3}\longrightarrow }} {\mathrm  {5\ PH_{3}+3\ H_{3}PO_{4}}}

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:

{\mathrm  {P_{4}+6\ H_{2}\longrightarrow 4\ PH_{3}}}

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.

Im Labor wird Monophosphan in annähernd quantitativer Ausbeute durch thermische Zersetzung von kristalliner Phosphonsäure zwischen 200 und 350 °C

{\displaystyle {\ce {4 H3PO3 ->[T][] 3 H3PO4 + PH3}}}

oder durch Umsetzung von Aluminiumphosphid mit konzentrierter Schwefelsäure erhalten:

{\displaystyle {\ce {2 AlP + 3 H2SO4 -> 2 PH3 + Al2(SO4)3}}}

Eigenschaften

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.

Geometrie von Monophosphan
Kritische Temperatur 51,9 °C
Kritischer Druck 65,3 bar
Gibbs-Energie 13 kJ/mol
Standardentropie 210 J/(mol·K)
Wärmekapazität 37 J/(mol·K)
Verdampfungsenthalpie 1 kJ/mol
Elektrisches Dipolmoment 1,9·10−30 C·m

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 Elemente 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 im sauren Milieu −0,063 V, im basischen −0,89 V.

Bei 150 °C entzündet sich reines Monophosphan in Luft und wird zu Phosphorsäure oxidiert:

{\mathrm  {PH_{3}+2\ O_{2}\longrightarrow H_{3}PO_{4}+1270\ kJ}}

In Gegenwart von Spuren von Diphosphan mit 0,2 % entzündet sich Monophosphan sofort spontan in Gegenwart von Luft.

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 Ca3P2) ausgelegt, die mit der Luftfeuchtigkeit reagieren und so das Monophosphangas freisetzen.

Es wird auch bei der Herstellung von Leuchtdioden zur Dotierung mit Phosphor verwendet. Außerdem wird es zur Synthese diverser organischer Verbindungen verwendet.

Es wurden auch schon Versuche zur Phosphordüngung mittels Monophosphan angestellt.

Sicherheitshinweise

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. Außerdem ist Monophosphan durch Spuren von Diphosphan an der Luft selbstentzündlich, was die Handhabung sehr heikel macht.

Nachweis

Monophosphan lässt sich am einfachsten mit sogenannten Prüfröhrchen oder entsprechenden Sensoren nachweisen. Außerdem ist der Geruch von Phosphan (genauer gesagt, der Geruch der enthaltenen Verunreinigungen) ab einer Konzentration von 2 ppm wahrnehmbar.

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Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de
 
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Datum der letzten Änderung:  Jena, den: 03.11. 2021