Mein Element: Phosphor
| 11. Dezember 2019
Phosphor ist überall: In unserem Körper, unserer Nahrung, in Medikamenten und unserer Umwelt. Chemikerin Katharina Pallitsch stellt ihr "Lieblingselement" vor. (© Daniel Spreitzer)
Phosphor ist ein Element des Lebens: Ein Kilogramm hat jeder erwachsene Mensch in seinem Körper, auch in der Umwelt spielen Phosphate und Phosphonate eine große Rolle. Chemikerin Katharina Pallitsch stellt das "lichtbringende" Element vor.
Was mich an Phosphor besonders fasziniert …
Phosphor ist überall: In unserem Körper, unserer Nahrung, in Medikamenten und unserer Umwelt. Selbst als "phosphatfrei" deklarierte Waschmittel können Phosphorverbindungen beinhalten – in Form von Phosphonaten. Das sind jene organischen Verbindungen, in denen Phosphor direkt an Kohlenstoff gebunden ist und die mich besonders interessieren. Erst langsam wird klar, dass Phosphonate eine viel größere Rolle spielen als gedacht und sogar den Klimawandel beeinflussen. Trotz dieser Wichtigkeit ist die Erforschung ihrer Rolle für die Umwelt noch immer ein Nischenthema. Die weißen Flecken auf der Phosphonat-Landkarte machen das Thema für mich aber erst richtig interessant.
In meiner Forschung arbeite ich mit Phosphor, um …
... neue biologische Abbauwege für Phosphonate zu entdecken und die bereits bekannten genauer zu erforschen. Jährlich werden viele Tonnen an Phosphonaten in Form von Düngern, Herbiziden oder Waschmitteln in die Umwelt freigesetzt. Trotz dieser großen industriellen Bedeutung wissen wir noch relativ wenig über den Abbau von Phosphonaten in der Natur. Dies liegt teilweise daran, dass ihre Bedeutung für den Phosphorkreislauf lange unterschätzt wurde.
Mein Element in 3 Worten:
Lebenswichtig, knapp, lichtbringend.
Forschen für ein besseres Verständnis des Phosphorkreislaufs. (© Fakultät für Chemie)
Phosphor: "Held" oder "Bösewicht"?
Kommt darauf an, in wessen Händen! Es gibt eine Reihe von Beispielen, bei denen Phosphorverbindungen aktuell negativ belegt sind: Glyphosat, der Kampfstoff Sarin, Rattengift. Was weniger bekannt ist: Das häufig eingesetzte Breitbandantibiotikum (Fosfomycin) bei Penicillinunverträglichkeit ist ein Phosphonat. Ebenso gibt es viele andere phosphorhaltige Medikamente, z.B. gegen HIV, Osteoporose oder Malaria. Und natürlich ist Phosphor ein lebenswichtiger Nährstoff, ohne den keine Pflanze und kein Tier auskommt.
Die Entdeckung von Phosphor:
Phosphor war das erste Element, das seit der Antike entdeckt wurde. Sein Entdecker Henning Brand hat dabei Phosphor aus Urin isoliert, er hatte sich ursprünglich mit seinen Versuchen auf die Suche nach dem "Stein der Weisen" begeben – fand aber stattdessen die weiße, selbstleuchtende Substanz.
"The Alchymist, in Search of the Philosopher's Stone, Discovers Phosphorus, and prays for the successful Conclusion of his operation, as was the custom of the Ancient Chymical Astrologers", gemalt von Joseph Wright of Derby 1771. (© Wikipedia/Wikicommons
Phosphor im menschlichen Körper:
Jeder erwachsene Mensch trägt in seinem Körper ein Kilogramm Phosphor! 85 Prozent davon sind Teil der Knochen, 15 Prozent sind in den Weichteilen zu finden, in der DNA, in Zellwänden, in dem Adenosintriphosphat (ATP) der Körperzellen, das für die Energiegewinnung wichtig ist. Auf die zentrale Bedeutung des Phosphors bezieht sich auch das Zitat von Jacob Moleschott: "Ohne Phosphor kein Gedanke."
Wussten Sie, dass ...
… jedes Jahr allein 80 Millionen Megatonnen Phosphorpentoxid (P4O10) als Grundstein für alle anderen Phosphorverbindungen produziert werden? Daher werden laut Schätzungen in 50 bis 100 Jahren alle Phosphorreserven auf der Erde verbraucht sein. Noch fehlt der verantwortungsvolle Umgang mit der endenwollenden Reserve an Phosphor.
Die wichtigsten Kenndaten von Phosphor:
Ordnungszahl: 15; Symbol:P; Gruppe: Stickstoffe; Masse (gerundet): 30,974u; Vorkommen: natürlich.
Eine Welt ohne Phosphor wäre …
... ganz einfach leblos.
Katharina Pallitsch ist Forscherin und Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Organische Chemie der Fakultät für Chemie, Universität Wien, wo sie auch ihr Doktoratsstudium absolvierte. Sie leitet seit 2016 das FWF-Einzelprojekt "Die ungewöhnlichen Enzyme des Phosphonatmetabolismus" und wird ab 2020 das FWF-Einzelprojekt "Die Synthese fluorierter seltener Zucker" durchführen. Für ihre Masterthesis im Fach Chemie hat Pallitsch den BMWF-Würdigungspreis und für ihre Dissertation "Studies on the Biodegradation of P-C Compounds – Phosphonic Acids as Enzyme Inhibitors" den Karl Schlögl-Preis, den Bank Austria Forschungspreis Anerkennungspreis sowie den Dr. Maria Schaumayer Stiftungspreis erhalten. (© Georg Gesellmann)
Der Dezember steht im uni:view Magazin ganz im Zeichen der Elemente: Im Dossier "Mein Element" präsentieren Wissenschafter*innen den ganzen Dezember lang Überraschendes und Wissenswertes zu Elementen, mit denen sie in Forschung und Lehre arbeiten.
