Phosphorsäure

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP)

Gefahr

H- und P-Sätze

H: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
Bei Verschlucken: Mund ausspülen. Kein Erbrechen herbeiführen
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Bei Exposition oder Unwohlsein: Sofort Giftinformationszentrum oder Arzt anrufen (keine offizielle P-Satz-Kombination).

EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP)

Ätzend

(C)

R- und S-Sätze

R: Verursacht Verätzungen.

Unter Verschluss und für Kinder unzugänglich aufbewahren. (Text nur erforderlich bei Abgabe an nichtgewerbliche Endverbraucher)
Bei Berührung mit den Augen gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren.
Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt hinzuziehen (wenn möglich, Etikett vorzeigen).

Maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK)

2 mg/m³ (einatembarer Aerosolanteil)

Strukturformel

Allgemeines
Name	Phosphorsäure
Andere Namen	ortho-Phosphorsäure Phosphor(V)-säure E 338
Summenformel	H₃PO₄
CAS-Nummer	7664-38-2
PubChem	1004
Kurzbeschreibung	farb- und geruchloser Feststoff oder Flüssigkeit
Eigenschaften
Molare Masse	98,00 g/mol
Aggregatzustand	fest (oft flüssig, da eine unterkühlte Schmelze recht lange lagerbar ist)
Dichte	1,87 g/cm³ (25 °C)
Schmelzpunkt	42,35 °C
Siedepunkt	Zersetzung: 21 °C (Wasserabspaltung)
Dampfdruck	3,8 Pa (20 °C)
pK_s-Wert	pK_s₁: 2,16 pK_s₂: 7,21 pK_s₃: 12,32
Löslichkeit	vollständig mischbar mit Wasser

Die "normale" oder ortho-Phosphorsäure ist die wichtigste Sauerstoffsäure des Phosphors und eine der wichtigsten anorganischen Säuren. Sie ist eine dreiprotonige Säure und reagiert bezüglich der ersten Deprotonierung als mittelstarke Säure. Ihre Salze und Ester heißen Phosphate; auch die Bezeichnung Organophosphate ist für Ester der Phosphorsäure geläufig. Der Phosphor hat in diesen Verbindungen die Oxidationsstufe V. Wichtige Arbeiten zur Aufklärung der Struktur leistete Thomas Graham.

Von der Phosphorsäure leiten sich außerdem die Kondensate Diphosphorsäure, Meta- und Polyphosphorsäuren ab.

Als Lebensmittelzusatzstoff wird Phosphorsäure als E 338 deklariert.

Gewinnung und Darstellung

Phosphorsäure kann aus Rohphosphat (meistens Apatit, Ca₅(PO₄)₃X mit X = F, OH oder Cl) und Schwefelsäure, Salzsäure oder Salpetersäure hergestellt werden. Als Nebenprodukte fallen dabei CaSO₄ (Phosphorgips, verunreinigter Gips) und H₂[SiF₆] (Hexafluorokieselsäure) an. Alternativ lässt sich Phosphorsäure durch Verbrennung elementaren Phosphors zu Phosphorpentoxid, P₄O₁₀, und anschließende Hydrolyse herstellen (sogenannte thermische Phosphorsäure). Ein hochreines Produkt erhält man durch aufkonzentrieren einer handelsüblichen Phosphorsäurelösung auf einen Gehalt von über 90 Prozent und anschließende Kristallisation in einem genau eingehaltenen Temperaturbereich.

Eigenschaften

Die wasserfreie Substanz ist stark hygroskopisch. Gewöhnlich kommt sie als 85-%ige wässrige Lösung in den Handel.

Die Phosphorsäure ist eine dreiprotonige Säure, die ihre Protonen in drei Stufen an Wassermoleküle unter Bildung von Oxonium (H₃O⁺) und unter Bildung von Dihydrogenphosphat-, Hydrogenphosphat- bzw. Phosphat-Anionen abgeben kann. Die zugehörigen pKs-Werte betragen pK_s₁ = 2,161; pK_s₂ = 7,207 und pK_s₃ = 12,325.

$\mathrm{H_3PO_{4(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons}$ $\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + H_2PO^-_{4(aq)}}$	$\mathrm{K_{s1} = 6,9 \cdot 10^{-3}}$
$\mathrm{H_2PO^-_{4(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons}$ $\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + HPO^{2-}_{4(aq)}}$	$\mathrm{K_{s2} = 6,2 \cdot 10^{-8}}$
$\mathrm{HPO^{2-}_{4(aq)}+ H_2O_{(l)} \rightleftharpoons}$ $\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + PO^{3-}_{4(aq)}}$	$\mathrm{K_{s3} = 4,7 \cdot 10^{-13}}$

Verwendung

Phosphorsäuren dienen als Ausgangsstoff zur Herstellung phosphathaltiger Dünger (in den USA über 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.

Phosphorsäure wird zur Herstellung von Pufferlösungen eingesetzt.

Phosphorsäure ist in hoher Konzentration ätzend, verdünnt wird sie in der Lebensmittelindustrie als Konservierungsmittel, Säuerungsmittel (z. B. in Cola-Getränken), als Säureregulator und als Antioxidans (um das Ranzigwerden von Fetten und die Verfärbung von beispielsweise Fleisch, Wurst oder Kuchenfüllungen zu verhindern) eingesetzt (E 338). Phosphorsäure ist bei Gesunden bis auf ihre ätzende Wirkung für den menschlichen Organismus ungiftig.

Biologische Bedeutung

Phosphorsäureester und Polyphosphate spielen im Stoffwechsel eine zentrale Rolle, insbesondere als Energie- und Gruppenüberträger. Sie sind unter anderem integraler Bestandteil der DNA, der RNA und vieler Coenzyme.

In der Medizin ist die Anreicherung der Nahrung mit Phosphorsäure (E 338) bei bestimmten Krankheitsbildern kontraindiziert. Krankheitsbilder wie beispielsweise chronische Niereninsuffizienz (auch bei Dialysebehandlung), Osteoporose und Urolithiasis (Calciumphosphatsteine) bedürfen einer phosphatarmen Ernährung.

Nachweis

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

Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de