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Phosphate
In der Natur sind
die Phosphate weit verbreitet, z.B. in den Knochen als Calciumphosphat
oder als Nährstoff im Boden für Pflanzen. Auch einige Mineralien
sind aus Phosphatverbindungen aufgebaut, z.B. der Apatit,
der Pyromorphit oder der Vivianit.
In den Knochen gewährleistet
das Calciumphosphat die Druckfestigkeit
(vergrößerte
Abbildung auf CD-ROM bei www.digitalefolien.de)
Phosphor
ist ein lebensnotwendiges Spurenelement für Mensch und Tier. Knochen
enthalten einen großen Anteil an Calciumphosphat, das vor allem die
Druckfestigkeit der Knochen gewährleistet. Die Phosphate stellen wie
die Nitrate einen wichtigen Nährstoff für
Pflanzen dar. Daher werden die Phosphate in Düngemitteln
eingesetzt. Gelangen aber zuviel Phosphate in den Boden und den Wasserkreislauf,
kommt es zu einem übermäßigen Wachstum, vor allem bei den
Algen. Als Folge tritt eine Eutrophierung der
Gewässer auf. Dieser Effekt wird noch durch phosphathaltige Abwässer
verstärkt. Durch das Einschränken von Phosphaten als Enthärter
in Waschmitteln in vielen Ländern ist diese Einleitung zwar stark
zurückgegangen, aber es gibt immer noch ein Vielzahl von Produkten,
die phosphathaltig sind. So werden die Phosphate weiterhin in Klarspülern
bei Geschirrspülmaschinen und in Lebensmitteln
als Schmelzsalze oder als Säuerungsmittel verwendet.
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Ein Zuviel an Phosphat
führt zur Eutrophierung in den Gewässern
Die Phosphate sind die Salze der Phosphorsäure,
insbesondere der ortho-Phosphorsäure.
Die ortho-Phosphate lassen sich in drei Gruppen einteilen: Bei den
primären Phosphaten (Dihydrogenphosphate) ist nur ein Wasserstoffatom
durch ein Metallatom ersetzt. Bei den sekundären Phosphaten (Hydrogenphosphate)
sind zwei ersetzt und bei den tertiären Phosphaten drei.
ortho-Phosphorsäure: H3PO4
primäres ortho-Phosphat:
NaH2PO4 (Natriumdihydrogenphosphat)
sekundäres
ortho-Phosphat: Na2HPO4 (Dinatriumhydrogenphosphat)
tertiäres ortho-Phosphat:
Na3PO4 (Trinatriumphosphat)
Natriumphosphate
lassen sich herstellen, wenn man Phosphorsäure mit Natronlauge
neutralisiert. In unserem Beispiel bildet sich Natriumdihydrogenphosphat:
H3PO4
+ NaOH -----> NaH2PO4 +
H2O
Die primären ortho-Phosphate
sind gut wasserlöslich, die Lösungen reagieren sauer. Bei den
sekundären ortho-Phosphaten sind nur noch die Alkali-Phosphate
löslich, sie reagieren in Lösung neutral, während die tertiären
ortho-Phosphate gar nicht mehr wasserlöslich sind. Beim Erhitzen
gehen die primären ortho-Phosphate ab 200°C in Polyphosphate
über. Dabei bilden sich kettenförmige Verbindungen. Dabei können
auch ringförmige Verbindungen entstehen, die Metaphosphate (cyclo-Polyphosphate).
Die Polyphosphate sind besonders bei der Herstellung von Waschmitteln von
Bedeutung. Die sekundären ortho-Phosphate gehen beim Erhitzen
unter Wasserabspaltung in Diphosphate über:
2 K2HPO4
-----> K4P2O7
+ H2O
Dikaliumhydrogenphosphat ----->
Dikaliumphosphat + Wasser
Chemischer Nachweis
von Phosphaten:
Auf eine Tüpfelplatte wird eine streichholzkopfgroße
Menge der zu untersuchenden Substanz gegeben. Nach dem Zutropfen von 3
Tropfen 10%iger Salpetersäure
gibt man drei Tropfen gesättigte Ammoniummolybdatlösung
hinzu. Das Auftreten eines gelben Niederschlag von Ammoniummolybdophosphat
weist auf Phosphat-Ionen hin.
Weitere Informationen:
Die Eutrophierung
eines Gewässers
Phosphatnachweis
bei den virtuellen Analysen
Phosphorsäure
Arbeitsblatt:
Analyse unbekannter Substanzen
