Quelltext der Seite Monophosphan

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel  = [[Datei:Monophosphan.svg|120px|Strukturformel von Monophosphan]]
| Andere Namen    = 
* Phosphin
* Phosphorwasserstoff
* Phosphan
| Summenformel    = PH<sub>3</sub>
| CAS             = {{CASRN|7803-51-2}}
| EG-Nummer       = 232-260-8
| ECHA-ID         = 100.029.328
| PubChem         = 24404
| ChemSpider      = 22814
| Beschreibung    = brennbares, giftiges, farb- und geruchloses Gas; durch Verunreinigungen Geruch nach [[Knoblauch]] und faulem Fisch<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse    = 34,00 [[Gramm|g]]·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat        = gasförmig
| Dichte          = 1,53 kg·m<sup>−3</sup> (0&nbsp;°C)<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Phosphin|ZVG=3530|CAS=7803-51-2|Abruf=2026-01-02}}</ref>
| Schmelzpunkt    = −133,8 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt      = −87,8&nbsp;°C<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck      = 3,49 M[[Pascal (Einheit)|Pa]] (20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
| Löslichkeit     = sehr schwer in Wasser (330 mg·l<sup>−1</sup> bei 20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
| Brechungsindex  = 1,224 (16,85&nbsp;°C)<ref name="DOI10.1021/jp953245k">{{Literatur |Autor=P. G. Sennikov, V. E. Shkrunin, D. A. Raldugin, K. G. Tokhadze |Titel=Weak Hydrogen Bonding in Ethanol and Water Solutions of Liquid Volatile Inorganic Hydrides of Group IV-VI Elements (SiH<sub>4</sub>, GeH<sub>4</sub>, PH<sub>3</sub>, AsH<sub>3</sub>, H<sub>2</sub>S, and H<sub>2</sub>Se). 1. IR Spectroscopy of H Bonding in Ethanol Solutions in Hydrides |Sammelwerk=The Journal of Physical Chemistry |Band=100 |Nummer=16 |Datum=1996-01 |Seiten=6415–6420 |DOI=10.1021/jp953245k}}</ref>
| CLH             = {{CLH-ECHA |ID=100.029.328 |Name=Phosphine |Abruf=2021-01-07}}
| Quelle GHS-Kz   = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02|04|05|06|09}}
| GHS-Signalwort  = Gefahr
| H               = {{H-Sätze|220|280|232|330|314|400}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|071}}
| P               = {{P-Sätze|210|260|273|280|303+361+353+315|304+340+315|305+351+338+315|377|381|403|405}}
| Quelle P        = <ref name="GESTIS" />
| MAK             = 
* [[Deutsche Forschungsgemeinschaft|DFG]]: 0,14 mg·m<sup>−3</sup><ref name="GESTIS" />
* Schweiz: 0,1 ml·m<sup>−3</sup> bzw. 0,15 mg·m<sup>−3</sup><ref>{{SUVA-MAK |Name=Monophosphan |CAS-Nummer=7803-51-2 |Abruf=2015-11-02}}</ref>
}}

'''Monophosphan''', umgangssprachlich unpräzise als ''Phosphorwasserstoff'' oder veraltet als ''Phosphin'' bezeichnet, gehört zur Gruppe der [[Phosphane]]. Monophosphan ist eine [[chemische Verbindung]] des [[Chemisches Element|Elements]] [[Phosphor]] mit der [[Summenformel]] PH<sub>3</sub>. 

Monophosphan ist ein [[Brennbarkeit|brennbares]], äußerst [[gift]]iges, im reinen Zustand geruchloses [[Gas]]. Reines Monophosphan ist erst bei 150&nbsp;°C selbstentzündlich. Durch das Vorhandensein von [[Diphosphan]] P<sub>2</sub>H<sub>4</sub> 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 [[mutagene]]s [[Klastogen]] kann es als [[Gift]] wirken, indem es [[Chromosomenaberration]]en hervorruft und somit eine [[Karzinogen|kanzerogene]] Wirkung besitzen würde.<ref name="Odunola">Oyeronke A. Odunola, Aliyu Muhammad, Ahsana D. Farooq, Kourosh Dalvandi, Huma Rasheed, Muhammad I. Choudhary, Ochuko L. Erukainure: ''Comparative assessment of redox-sensitive biomarkers due to acacia honey and sodium arsenite administration in vivo.'' In: ''Mediterranean Journal of Nutrition and Metabolism'' 6, Nr. 2, 2013, S. 119–126, [[doi:10.1007/s12349-013-0127-1]].</ref>

Es wurde zuerst von dem [[Antoine Laurent de Lavoisier|Lavoisier]]-Schüler [[Philippe Gengembre]] 1789 dargestellt,<ref>Gengembre, Über eine neue Luft, welche man durch die Wirkung von Laugensalzen auf Kunckels Phosphor erhält, Crells Chemische Annalen, Band 11, 1789, S. 450–457</ref> in der flüssigen selbstentzündlichen Form von [[Paul Thénard]] 1845,<ref>Thénard, Mémoire sur les combinaisons du phosphore avec l'hydrogène, Ann. Chim., Reihe 3, Band 14, 1845, S. 5–50</ref> der auch die feste Form fand, und die erste direkte Analyse erfolgte durch [[Ludwig Gattermann]] 1890.<ref>Gattermann, W. Haussknecht, Untersuchungen über den selbstentzündlichen Phosphorwasserstoff, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Band 23, 1890, S. 1174–1190</ref>

Der Nachweis von Monophosphan in der Atmosphäre wurde als ein möglicher Hinweis auf Leben auf [[Erdähnlicher Himmelskörper|erdähnlichen Planeten]] vorgeschlagen, da es [[Spektroskopie|spektroskopisch]] nachweisbar ist und auf der Erde nur biologisch oder künstlich erzeugt wird.<ref>{{Literatur| Autor = Clara Sousa-Silva, Sara Seager, Sukrit Ranjan, Janusz Jurand Petkowski, Zhuchang Zhan, Renyu Hu, William Bains| Titel = Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres| Sammelwerk = Astrobiology| Jahr = 2020| Band = 20| Nummer = 2| DOI = 10.1089/ast.2018.1954}} S. a. [https://arxiv.org/pdf/1910.05224 Preprint] (PDF, 4,56 MB) (abgerufen am 15. September 2020).</ref> Am 14. September 2020 wurde in einer Veröffentlichung bei [[Nature Astronomy]] der Nachweis von Monophosphan in der Atmosphäre der [[Venus (Planet)|Venus]] bekannt gegeben, wobei ein Mechanismus für die Bildung des Gases in der Venusatmosphäre bisher unbekannt ist.<ref>{{Literatur| Autor = Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W. et al.| Titel = Phosphine gas in the cloud decks of Venus| Sammelwerk = Nature Astronomy| Jahr = 2020|DOI = 10.1038/s41550-020-1174-4}}</ref> In der Atmosphäre der [[Gasplanet]]en [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] und [[Saturn (Planet)|Saturn]] ist Monophosphan seit den 1970er-Jahren bekannt und wird hier wahrscheinlich in den tieferen, heißen Regionen unter hohem Druck gebildet.<ref>{{Literatur| Autor = Jack A. Kaye, Darrell F. Strobel| Titel = Phosphine Photochemistry in the Atmosphere of Saturn| Sammelwerk = Icarus| Jahr = 1984| Seiten = 314--335| Band = 59| DOI = 10.1016/0019-1035(84)90105-2}}</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten zur [[Synthese (Chemie)|Darstellung]] von Monophosphan. Zum Beispiel [[Disproportionierung|disproportioniert]] weißer Phosphor (P<sub>4</sub>) im alkalischen Medium zu Phosphan und [[Phosphinsäure]], welche bei höheren Temperaturen zu Monophosphan und Phosphonsäure disproportioniert, welche wiederum zu Phosphorsäure und Monophosphan disproportioniert:

: <math>\mathrm{ 2\ P_4 + 12\ H_2O  \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{ 2\ PH_3 + 6\ H_3PO_2 \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{ 4\ PH_3 + 4\ H_3PO_3 \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{ 5\ PH_3 + 3\ H_3PO_4 }</math>

Diese Methode wird technisch im [[Autoklav]]en bei 250&nbsp;°C durchgeführt.

Analog zur Herstellung von [[Ammoniak]] ([[Haber-Bosch-Verfahren]]) kann auch eine Synthese aus den Elementen erfolgen:

: <math>\mathrm{ P_4 + 6\ H_2 \longrightarrow 4\ PH_3 }</math>

Monophosphan entsteht auch bei der sauren Hydrolyse von salzartigen [[Phosphid]]en und [[Phosphonium]]-Salzen, sowie bei der [[Wasserstoff#Verbindungen|Hydridolyse]] von Phosphorhalogeniden wie z.&nbsp;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<ref name="IS9">{{Literatur| Autor=Sudarshan D. Gokhale, William L. Jolly | Titel=Phosphine| Hrsg=S. Young Tyree, Jr.| Sammelwerk=Inorganic Syntheses| Band=9| Verlag=McGraw-Hill Book Company, Inc.| Datum=1967| Sprache=en| Seiten=56–58}}</ref>

:<chem>4 H3PO3 ->[T][] 3 H3PO4 + PH3</chem>

oder durch Umsetzung von [[Aluminiumphosphid]] mit konzentrierter [[Schwefelsäure]] erhalten<ref name="IS14">{{Literatur| Autor=Robert C. Marriott et al. | Titel=Phosphine| Hrsg=Aaron Wold, John K. Ruff| Sammelwerk=Inorganic Syntheses| Band=14| Verlag=McGraw-Hill Book Company, Inc.| Datum=1973| Sprache=en| Seiten=1–4| ISBNdefekt=07-071320-0}}</ref>:

:<chem>2 AlP + 3 H2SO4 -> 2 PH3 + Al2(SO4)3</chem>

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
Monophosphan ist in Wasser kaum löslich, die wässrige Lösung reagiert neutral.

Das Molekül ist [[VSEPR-Modell|trigonal-pyramidal]] gebaut. Der Winkel zwischen den einzelnen Wasserstoffatomen beträgt 93,5°.<ref>{{Literatur |Autor=[[M. Binnewies]] et al. |Titel=Allgemeine und Anorganische Chemie |Auflage=2. |Verlag=Spektrum |Ort= |Datum=2010 |ISBN=3-8274-2533-6 |Seiten=511}}</ref> Der Abstand zwischen dem Phosphor- und den Wasserstoffatomen beträgt 1,419 [[Ångström (Einheit)|Å]].

[[Datei:Phosphine.svg|mini|hochkant=0.7|ohne|Geometrie von Monophosphan]]

{| class="wikitable float-right"
|-
| [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|Kritische Temperatur]] || 51,9&nbsp;°C<ref name="GESTIS" />
|-
| [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|Kritischer Druck]] || 65,3 bar<ref name="GESTIS" />
|-
| [[Gibbs-Energie]] || 13 kJ/mol
|-
| [[Standardentropie]] || 210 J/(mol·K)
|-
| [[Wärmekapazität]] || 37 J/(mol·K)
|-
| [[Verdampfungsenthalpie]] || 1 kJ/mol
|-
| [[Elektrisches Dipolmoment]] || 1,9·10<sup>−30</sup> C·m
|}

=== Chemische Eigenschaften ===
Monophosphan ist eine schwache Base ([[Basenkonstante|pK<sub>b</sub>]] ~27). Mit [[Halogenwasserstoffsäure]]n 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 [[Phosphid]]e synthetisieren.

Das [[Redoxpotential|Standard-Reduktionspotential]] beträgt im sauren Milieu −0,063&nbsp;V, im basischen −0,89&nbsp;V.

Bei 150&nbsp;°C entzündet sich reines Monophosphan in Luft und wird zu Phosphorsäure oxidiert:
:<math>\mathrm{ PH_3 + 2\ O_2 \longrightarrow H_3PO_4 + 1270\ kJ }</math>
In Gegenwart von Spuren von [[Diphosphan]] mit 0,2 % entzündet sich Monophosphan sofort spontan in Gegenwart von Luft.<ref>P. G. Urban, M. J. Pitt (Hrsg.): ''Bretherick’s Handbook of Reactive Chemical Hazards.'' 6th edition. Butterworths-Heinemann, Oxford u.&nbsp;a., ISBN 0-7506-3605-X.</ref>

== 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.&nbsp;B. mit dem Wirkstoff [[Aluminiumphosphid]] AlP oder [[Calciumphosphid]] Ca<sub>3</sub>P<sub>2</sub>) ausgelegt, die mit der Luftfeuchtigkeit reagieren und so das Monophosphangas freisetzen.

Es wird auch in der Halbleiterindustrie, beispielsweise bei der Herstellung von [[Leuchtdiode]]n, 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 ==
{{hauptartikel|Phosphorwasserstoffvergiftung}}
Monophosphan ist ein sehr starkes [[Nervengift|Nerven-]] und [[Stoffwechsel]]gift, das nicht nur bei [[Säugetier]]en, sondern auch bei [[Insekten]] schon bei niedriger Konzentration hochwirksam ist. Beim Menschen löst es Blutdruckabfall, Erbrechen, [[Lungenödem]]e und [[Koma]] aus. Außerdem ist Monophosphan durch Spuren von [[Diphosphan]] an der Luft selbstentzündlich, so dass bei Handhabung strenge Sicherheitsvorkehrungen notwendig sind.

== 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 [[Parts per million|ppm]] wahrnehmbar.

== Literatur ==
* {{RömppOnline|ID=RD-16-01853|Name=Phosphane}}
* Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics.'' 60th Edition. CRC Press, Boca Raton FL 1979, {{falsche ISBN|0-8493-0460-8}}.
* {{Holleman-Wiberg|Auflage=101.|Startseite=?}}
* G. H. Aylward; T. J. V. Findlay: ''Datensammlung Chemie in SI-Einheiten.'' 3., erweiterte und neu bearbeitete Auflage. Wiley-VCH, Weinheim u.&nbsp;a. 1999, ISBN 3-527-29468-6.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wasserstoffverbindung]]
[[Kategorie:Phosphan]]
[[Kategorie:Begasungsmittel]]