Phosphorsäure

Phosphorsäure, chemische Formel H3PO4, ist eine mineralische triprotische Säure, die in wässriger Lösung als schwache Säure auftritt. Sie kommt in der Natur nicht als freies Molekül vor, wird aber industrialisiert hergestellt und in vielen Bereichen genutzt. In Lösungen bildet sie H3O+-Ionen sowie Phosphat-Ionen wie H2PO4− und HPO4^2−, abhängig vom pH-Wert. Typische pKa-Werte sind ca. 2,15; 7,20; 12,37.

Herstellung und Struktur: Industriell erfolgt die Hauptproduktion im nassen Prozess, bei dem Phosphatgestein mit Schwefelsäure umgesetzt wird und phosphorsäure sowie CaSO4 (Gips) entstehen. Die resultierende Lösung wird je nach Reinheitsgrad weiterverarbeitet, konzentriert oder als Rohstoff für Düngemittel wie Mono- und Diammoniumphosphat verwendet. Eine alternative Methode ist die thermische Hydratisierung von P4O10 aus weißem Phosphor; dieses Verfahren liefert konzentrierte Phosphorsäure für spezielle Anwendungen.

Eigenschaften und Formen: Konzentrationen reichen von wässrigen Lösungen bis hin zu ca. 85% H3PO4. Phosphorsäure ist farblos, geruchlos und stark viskos. In Lösung bilden sich verschiedene Phosphat-Ionen, darunter H2PO4−, HPO4^2− und PO4^3−. Sie reagiert mit Basen, bildet Salze und kann sich unter Abspaltung von Wasser zu Pyrophosphorsäure oder Polyphosphaten umbauen.

Verwendung und Anwendungen: Hauptsächlich dient Phosphorsäure als Rohstoff für Düngemittel (z. B. Mono- und Diammoniumphosphat, Triple Superphosphate). In der Lebensmittelindustrie wird sie als Säureregulator (E338) und Säuerungsmittel eingesetzt. Weitere Anwendungen finden sich in der Metall- und Oberflächenbehandlung als Ätzmittel, in der Zahnmedizin zum Ätzen von Zahnschmelz sowie in der Glas-, Keramik- und Reinigungsmittelindustrie.

Sicherheit und Umweltschutz: Phosphorsäure ist stark reizend und korrosiv, besonders in konzentrierter Form. Haut- und Augenkontakt kann schwere Verätzungen verursachen; Dämpfe können Atemwege irritieren. Sie reagiert heftig mit Basen und bestimmten Metallen. Lagerung erfolgt in geeigneten, gut belüfteten Behältern; Umweltgefährdung für Wasserorganismen beachten.