Roter und weißer Phosphor

Herstellen

Der kleine Alchemist
├─ Aluminiumalaun
├─ Schwefel
└─ Phosphor → roter und weißer Phosphor
   ├─ Urin als Rohstoff
   └─ Stickstoff aus Kompost und Urin
      └─ Ammoniak

Phosphor aus Asche – Nützliche Erfindung mit bitterem Preis

Wenn man sich mit alter Chemie beschäftigt, staunt man immer wieder, wie einfach es früher war, aus alltäglichen Rohstoffen wie Knochen oder Asche hochinteressante, aber auch hochgefährliche Stoffe herzustellen. In dieser Folge meiner Reihe zu „Knochen als Rohstoff“ schauen wir uns an, wie aus Knochenasche der leuchtende weiße Phosphor entstand – und wie dieser Stoff die Welt der Streichhölzer revolutionierte, aber zugleich hunderte oder sogar tausende Leben zerstörte.

Die Geschichte

Bereits 1669 entdeckte der Hamburger Alchemist Hennig Brand den Phosphor, als er bei der Suche nach dem Stein der Weisen große Mengen Urin eindickte und mit Holzkohle erhitzte. Der entstehende Stoff leuchtete im Dunkeln von allein – ein beeindruckendes Schauspiel.

Ab etwa 1770 verbesserten der Schwede Carl Wilhelm Scheele und Johan Gottlieb Gahn das Verfahren. Statt Urin nutzten sie Knochenasche, die reich an Calciumphosphat ist. Zusammen mit Holzkohle und Sand wurde die Mischung stark erhitzt. Das Ergebnis: weißer Phosphor, der als Dampf entweicht und unter Wasser aufgefangen werden kann.

Dieses Verfahren war so praktikabel, dass es zur Grundlage der frühen Phosphor-Produktion wurde. Alchemisten und frühe Chemiker experimentierten einfach drauflos – oft nur mit Retorten, einfachen Öfen und viel Geduld.

Die Chemie – Was passiert eigentlich?

Knochenasche enthält vor allem Calciumphosphat (Ca₃(PO₄)₂). Wird dieses mit Holzkohle (als Reduktionsmittel) und Sand (SiO₂ als Flussmittel) auf hohe Temperaturen (über 700–1000 °C) erhitzt, reduziert der Kohlenstoff das Phosphat zu elementarem Phosphor. Der Phosphor verdampft als P₄ und kann kondensiert werden.

Der entstehende weiße Phosphor ist eine wachsartige, farblose bis gelbliche Substanz. Sie raucht an der Luft, riecht knoblauchartig und leuchtet im Dunkeln durch Chemolumineszenz (langsame Reaktion mit Sauerstoff). Gleichzeitig ist sie hochgiftig und selbstentzündlich.

Historische Durchführung

Im Labor- oder Werkstattmaßstab mischte man Knochenasche, Holzkohle und Sand und erhitzte die Mischung in einer Retorte oder einem geschlossenen Gefäß. Der Phosphordampf wurde in einem wassergekühlten Vorlagegefäß aufgefangen.

Wichtiger Hinweis: Dieses Experiment ist heute aus guten Gründen verboten und extrem gefährlich. Weißer Phosphor verursacht schwere Verbrennungen, ist hochgiftig und brandgefährlich. Die Beschreibung dient rein historischen Zwecken.

Anwendung in der Praxis – Die Streichhölzer

Ab den 1830er/1840er Jahren wurde weißer Phosphor in die Zündköpfe von Streichhölzern gemischt. Das Ergebnis waren praktische „strike-anywhere“-Matches, die man überall anreißen konnte – ein riesiger Fortschritt im Alltag.

Allerdings gab es ein Problem: Weißer Phosphor war zwar billig herzustellen, aber extrem gefährlich. Die sichere Alternative war roter Phosphor.

Weißer zu rotem Phosphor

Roter Phosphor entsteht, indem man weißen Phosphor unter vollständigem Luftabschluss (in geschlossenen Gefäßen) auf etwa 260–350 °C erhitzt – oft stundenlang. Dabei wandelt sich die Struktur von einzelnen P₄-Molekülen in lange Polymerketten um. Der rote Phosphor ist stabil, nicht selbstentzündlich und leuchtet nicht.

Diese Umwandlung erforderte jedoch einen zusätzlichen Produktionsschritt, mehr Energie und spezielle Apparaturen. Deshalb war roter Phosphor teurer. Viele Fabrikanten blieben daher beim billigeren weißen Phosphor – mit fatalen Folgen.

Die dunkle Seite: Die Streichholzmädels und die Phossy Jaw

In den Streichholzfabriken (z. B. bei Bryant & May in London) arbeiteten vor allem junge Frauen und Mädchen unter schlechten Bedingungen mit den giftigen Dämpfen des weißen Phosphors.

Die Dämpfe drangen über kariöse Zähne oder das Zahnfleisch in den Kieferknochen ein und verursachten die berüchtigte Phosphornekrose des Kiefers – volkstümlich „Phossy Jaw“ genannt. Die Betroffenen litten unter starken Schmerzen, eitrigen Abszessen, Gesichtsdeformationen und manchmal einem gespenstischen grünlich-weißen Leuchten des abgestorbenen Knochens im Dunkeln. Viele verloren Teile des Kiefers, konnten nicht mehr richtig essen oder sprechen und starben teilweise an Blutvergiftung.

Die Krankheit war bereits seit den 1840er Jahren bekannt. Dennoch dauerte es Jahrzehnte, bis etwas geschah. 1888 kam es zum berühmten London Matchgirls’ Strike, bei dem die Arbeiterinnen gegen die unmenschlichen Bedingungen protestierten. Erst die internationale Berner Konvention von 1906 führte zum Verbot von weißem Phosphor in Streichhölzern.

Wenn ich darüber nachdenke, tut es mir persönlich sehr weh. Hunderte oder sogar tausende Leben wurden zerstört oder schwer beeinträchtigt – nur weil die etwas teurere, sichere Variante mit rotem Phosphor nicht genutzt wurde. Profit stand lange über Menschenschutz.

Mein persönliches Fazit

Hätte Hennig Brand damals geahnt, wie seine Entdeckung später missbraucht werden würde – nicht nur in den Streichholzfabriken, sondern auch als Brandmittel im Krieg –, dann hätte er vermutlich alle eingekochten Flüssigkeiten persönlich im nächsten Fluss entsorgt.

Hennig Brand und die hunderten Wissenschaftler, die sich danach mit diesem Stoff befasst haben, können nichts für diesen Missbrauch. Sie experimentierten aus Neugier und mit den begrenzten Mitteln ihrer Zeit. Die Verantwortung dafür, wie eine Entdeckung genutzt wird, liegt letztlich bei den nachfolgenden Generationen.

Fazit

Schon vor 150–300 Jahren konnten Menschen mit simplen Rohstoffen wie Knochenasche, Holzkohle und Sand hochreaktive Stoffe erzeugen. Das brachte uns praktische Erfindungen wie Streichhölzer – zeigte aber auch, wie schnell Nützliches gefährlich werden kann.

Heute nutzen wir fast nur noch roten Phosphor auf den Reibeflächen der Sicherheitsstreichhölzer. Die Geschichte erinnert uns daran, dass Fortschritt immer auch Verantwortung und Vorsicht braucht.