Die normale oder ortho-Phosphorsäure ist die wichtigste Säure des Phosphors. Die wasserfreie Substanz ist stark hygroskopisch. Sie ist eine dreiprotonige Säure und reagiert bezüglich der ersten Deprotonierung als mittelstarke Säure. Von ihr leiten sich die Kondensate Diphosphorsäure, Meta- und Polyphosphorsäuren ab. Als Lebensmittelzusatzstoff wird Phosphorsäure als E 338 deklariert.

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Gewinnung und Darstellung

Phosphorsäure kann aus Rohphosphat (meistens Apatit, Ca₅(PO₄)₃(F, OH, Cl)) mit Schwefelsäure, Salzsäure oder Salpetersäure hergestellt werden. Als Nebenprodukte fallen dabei CaSO₄ (Anhydrit, Gips) und H₂[SiF₆] (Hexafluorokieselsäure) an. Alternativ lässt sich Phosphorsäure durch Verbrennung elementaren Phosphors zu Phosphorpentoxid, P₄O₁₀, und anschließende Hydrolyse herstellen (sogenannte thermische Phosphorsäure).

Eigenschaften

Die Phosphorsäure ist eine dreiwertige Säure, die ihren Wasserstoff als solvatisierte Protonen in drei Stufen unter Bildung von Dihydrogenphosphat-, Hydrogenphosphat- und Phosphat-Anionen abgeben kann. Die zugehörigen pKs-Werte betragen pK_s1 = 2,161; pK_s2 = 7,207 und pK_s3 = 12,325^[1].

$\mathrm{H_3PO_{4(s)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons}$ $\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + H_2PO^-_{4(aq)}, \ K_{a1} = 7,5 \cdot 10^{-3}}$

$\mathrm{H_2PO^-_{4(aq)}+ H_2O_{(l)} \rightleftharpoons}$ $\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + HPO^{2-}_{4(aq)}, \ K_{a2} = 6,2 \cdot 10^{-8}}$

$\mathrm{HPO^{2-}_{4(aq)}+ H_2O_{(l)} \rightleftharpoons}$ $\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + PO^{3-}_{4(aq)}, \ K_{a3} = 2,14 \cdot 10^{-13}}$

Verwendung

Phosphorsäure dient als Ausgangsstoff zur Herstellung phosphathaltiger Dünger (in den USA >90 % der Produktion), von Waschmitteln, Rostentfernern bzw. von Rostumwandler sowie zur Passivierung von Eisen und Zink zum Schutz vor Korrosion. In der Zahnmedizin findet Zinkphosphatzement Verwendung.

Während sie in hoher Konzentration ätzend wirkt, wird sie verdünnt in der Lebensmittelindustrie als Konservierungsmittel, Säuerungsmittel (vor allem in Cola-Getränken) sowie als Säureregulator eingesetzt (E 338), denn die Phosphorsäure ist bis auf ihre ätzende Wirkung für den menschlichen Organismus ungiftig. Sie eignet sich auch zur Herstellung von Pufferlösungen (verschiedene „Phosphatpuffer“).

Biologische Bedeutung

Phosphorsäureester spielen im Stoffwechsel eine zentrale Rolle, insbesondere als Energie- und Gruppenüberträger (siehe z. B. ATP bzw. GTP). Sie sind integraler Bestandteil der DNA, der RNA, vieler Coenzyme etc.

Nachweis

Die Phosphorsäure und lösliche Phosphate lassen sich durch Fällung mit Ammoniummolybdat zu gelbem Ammoniummolybdatophosphat, oder durch Fällung mit Magnesiumionen in ammoniakalischer Lösung zu MgNH₄PO₄ nachweisen.

Quellen

↑ ^a ^b RÖMPP Online, Thieme 2007
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g BGIA GESTIS Stoffdatenbank: http://www.hvbg.de/d/bia/gestis/stoffdb/index.html. 3. Mär. 2007
↑ ^a ^b ^c ESIS-European chemical Substances Information System

Siehe auch

andere Sauerstoffverbindungen des Phosphors

Kategorien: Ätzender Stoff | Mineralsäure | Phosphorverbindung | Phosphat

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Phosphorsäure