Brontekst bekijken van Fosforzuur

{{Infobox chemische stof
| Naam                          = Fosforzuur
| afbeelding1                   = Phosphorsäure.svg
| afbeeldingbreedte1            = 150
| onderschrift1                 = [[Structuurformule]] van fosforzuur
| afbeelding2                   = Phosphoric-acid-3D-balls.png
| afbeeldingbreedte2            = 150
| onderschrift2                 = [[Molecuulmodel]] van fosforzuur
| afbeelding3                   = 
| onderschrift3                 = 
| afbeelding4                   = 
| onderschrift4                 = 
| Formule                       = H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>
| Molgewicht                    = 97,995181
| SMILES                        = OP(O)(=O)O
| InChI                         = 1/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)/f/h1-3H
| IUPAC                         = fosforzuur
| AndereNamen                   = orthofosforzuur, (tri)waterstoffosfaat, trihydroxido-oxidofosfor
| CAS                           = 7664-38-2
| EINECS                        = 231-633-2
| PubChem                       = 1004
| EG                            = 015-011-00-6
| VN                            = 1805
| Beschrijving                  = 
| Vergelijkbaar                 = [[zwavelzuur]] ( H2SO4)
| AfbWaarsch                    = {{Pictogram GHS|C}}
| TekstWaarsch                  = Gevaar
| Carcinogeen                   = 
| Hygroscopisch                 = ja<ref name="Sigma"/>
| Rzinnen                       = {{H314}}
| EUHzinnen                     = ''geen''
| Szinnen                       = {{P280}} - {{P305+P351+P338}} - {{P310}}
| Omgang                        = Dampen niet inademen, contact vermijden
| Opslag                        = 
| ADR                           = 
| MAC                           = 1mg/m³<ref name="Sigma"/>
| LethaalRat                    = ([[oraal]]) 1530<ref name="Sigma"/>
| LethaalKonijn                 = ([[dermaal]]) 2740<ref name="Sigma"/>
| MSDS                          = 
| Aggregatie                    = vast<ref name="Sigma"/>
| Kleur                         = wit<ref name="Sigma"/>
| Dichtheid                     = 2,030<ref name="Sigma"/>
| Smeltpunt                     = 42,35<ref name="Sigma"/>
| Kookpunt                      = (ontleedt) 213<ref name="Sigma">[http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search/ProductDetail/SIAL/79622 MSDS fiche fosforzuur, Sigma-Aldrich, productnummer 79622, reviseerdatum 12/02/2006, geraadpleegd op 18/11/2008]{{dode link|datum=september 2017 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>
| Vlampunt                      = 
| Zelfontbranding               = 
| Dampdruk                      = 2200
| Oplosbaarheid                 = 5480
| GoedOplIn                     = water, ethanol
| SlechtOplIn                   = 
| OnoplIn                       = 
| Dipoolmoment                  = 
| Viscositeit                   = 0,147
| Kristalstructuur              = 
| fG0g                          = 
| fG0l                          = 
| fG0s                          = 
| fH0g                          = 
| fH0l                          = −1271,7
| fH0s                          = −1284,4
| S0g                           = 
| S0l                           = 150,8
| S0s                           = 110,5
| Cpm0                          = 
| Evenwicht                     = p''K''<sub>a1</sub> = 2,15 <br /> p''K''<sub>a2</sub> = 7,09 <br /> p''K''<sub>a3</sub> = 12,32<ref name="merck">''Merck'' '''13''',7430</ref>
| KlassiekeAnalyse              = 
| Spectra                       = 
| NutrientType                  = 
| Essentieel                    = 
| Voorkomen                     = cola, vlees, kaasproducten
| ADI                           = 70
| AdditiefType                  = zuurteregelaar, metaalbinder
| E-nummer                      = 338
}}
'''Fosforzuur''' of '''(tri)waterstoffosfaat''' (vroeger aangeduid als '''orthofosforzuur''') is een [[Zwak zuur|zwak]] [[anorganisch zuur]], met als [[brutoformule]] H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>. In water wordt het gedeeltelijk omgezet in diwaterstoffosfaationen en [[proton (deeltje)|protonen]], waardoor het de eigenschappen heeft van een [[zwak zuur]].

Zuiver, [[watervrij]] fosforzuur is een witte, [[kristallijn]]e [[vaste stof]] die bij 42,35&nbsp;°C [[Smelten (faseovergang)|smelt]] tot een kleurloze, [[Viscositeit|viskeuze]] [[vloeistof]]. Fosforzuur is een driewaardig zuur.

[[Zouten]] en [[Ester (scheikunde)|esters]] van fosforzuur worden [[Fosfaat|fosfaten]] genoemd en komen vrijwel overal op [[Aarde (planeet)|Aarde]] voor: in [[Mineraal (geologie)|mineralen]] en in levende wezens (onder meer in [[Desoxyribonucleïnezuur|DNA]], [[Ribonucleïnezuur|RNA]] en [[Adenosinetrifosfaat|ATP]]).

== Naamgeving ==
De officiële [[IUPAC]]-benaming is fosforzuur, ofwel trihydroxido-oxidofosfor via de systematische naamgeving.<ref name="IUPAC">{{en}} [[IUPAC|International Union of Pure and Applied Chemistry]] (2005) - [http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf ''Nomenclature of Inorganic Chemistry''], IUPAC Recommendations 2005, Cambridge (Verenigd Koninkrijk), p. 128 - {{ISBN|0-85404-438-8}}. [https://web.archive.org/web/20230701160143/http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf Gearchiveerd] op 1 juli 2023.</ref> Vroeger werd het prefix ''ortho'' gebruikt om dit zuur te onderscheiden van andere fosforzuren, de polyfosforzuren.

== Synthese ==
Fosforzuur wordt bereid door fosfaatertsen (hoofdzakelijk [[calciumfosfaat]]) te laten reageren met [[zwavelzuur]]:

:<chem>Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 -> 2H3PO4 +3CaSO4</chem>

Een andere methode leunt aan bij het [[Oddaprocedé]]. In dit productieproces wordt er [[salpeterzuur]] gebruikt om het fosfaaterts om te zetten in fosforzuur en [[calciumnitraat]]:

:<chem>Ca3(PO4)2 + 6HNO3 -> 2H3PO4 +3Ca(NO3)2</chem>

Het calciumnitraat kan deels worden verwijderd door afkoeling en [[kristallisatie]] en het restant kan dan nog worden verwijderd met [[ammoniumsulfaat]] of [[zwavelzuur]].

Een alternatieve methode is de [[exotherme reactie]] tussen [[difosforpentoxide]] en [[water]]:

:<chem>P2O5+ 3H2O -> 2H3PO4</chem>

== Eigenschappen ==
Fosforzuur is een [[Proticiteit|triprotisch zuur]]. De [[protolyse]] vindt plaats in drie stappen, elk gekenmerkt door een [[zuurconstante]] (respectievelijk p''K''<sub>a1</sub> = 2,15; p''K''<sub>a2</sub> = 7,21; p''K''<sub>a3</sub> = 12,32):

:<chem>H3PO4 <=> H2PO4- + H+</chem>
:<chem>H2PO4- <=> HPO4^2- + H+</chem>
:<chem>HPO4^2- <=> PO4^3- + H+</chem>

Bij deze protolysereactie ontstaan respectievelijk het [[diwaterstoffosfaat]]-, het [[waterstoffosfaat]] en het [[fosfaat]]-[[Ion (deeltje)|anion]]. In waterig medium vindt hoofdzakelijk enkel de eerste reactie plaats. De tweede reactie gaat slechts voor een klein deel door en de afsplitsing van het laatste [[Waterstofion|proton]] is zo goed als nihil. Zo bedraagt de aanwezige fractie fosfaat in een oplossing van 1 [[Mol (eenheid)|mol]]/[[Liter|L]] fosforzuur amper 1,60 × 10<sup>−17</sup>%. De zuurrestionen protolyseren alleen verder wanneer er een [[Sterke base|sterkere base]] dan water aanwezig is in de oplossing.

Aangezien fosforzuur een zeer [[Polaire verbinding|polair molecuul]] is, is de [[oplosbaarheid]] in [[water]] extreem groot. De hoge oplosbaarheid wordt ook verklaard door de bovenstaande protolysereacties.

De [[Dichtheid (natuurkunde)|dichtheid]] van een 85%-oplossing bedraagt 1,685 g/mL. De [[oxidatietoestand]] van fosfor in de verbinding is +V.

Oplossingen van zuurresten van fosforzuur worden veelvuldig ingezet als [[Buffer (scheikunde)|buffer]]. Afhankelijk van de zuurtegraad, zal een ander bufferpaar de bufferende werking uitoefenen: bijvoorbeeld HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup>/H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup> rond [[pH]] 7,21.

Verwarming van fosforzuur boven 213&nbsp;°C leidt tot een [[condensatiereactie]] waarbij [[water]] wordt verdreven en [[pyrofosforzuur]] ontstaat. Wanneer één molecuul water per molecuul fosforzuur is verdreven, ontstaat een gel-achtige substantie met brutoformule HPO<sub>3</sub>, wat ''metafosforzuur'' wordt genoemd.<ref>{{en}} ''Phosphoric acid'', The Columbia Encyclopedia (6th Edition), 2001</ref> Bijgevolg kan metafosforzuur beschouwd worden als anhydrisch orthofosforzuur. Het wordt soms ingezet als water- of vochtabsorberend reagens. Verdere dehydratie is zeer moeilijk en leidt uiteindelijk tot vorming van difosforpentoxide, dat onder meer als chemisch [[droogmiddel]] in [[Droogpistool|droogpistolen]] wordt ingezet.

=== Samenstelling en pH van een waterige fosforzuuroplossing ===
Onderstaande tabel geeft een overzicht van enkele [[Concentratie (oplossing)|concentraties]], aangeduid met [A], fosforzuuroplossing, met bijbehorende fracties van de verschillende zuurresten en de [[pH]] van de oplossing. De [A] moet hier gezien worden als de totale [[analytische concentratie]] zuur, dus [A] = [H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>] + [H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup>] + [HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup>] + [PO<sub>4</sub><sup>3−</sup>].

{| class="wikitable"
!width="60" | [A] (mol/L)
!width="50" | pH
!width="110" | [H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>]/[A] (%)
!width="110" | [H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub><sup>−</sup>]/[A] (%)
!width="110" | [HPO<sub>4</sub><sup>2−</sup>]/[A] (%)
!width="110" | [PO<sub>4</sub><sup>3−</sup>]/[A] (%)
|-
|1||1,08||91,7||8,29||6,20 × 10<sup>−6</sup>||1,60 × 10<sup>−17</sup>
|-
|10<sup>−1</sup>||1,62||76,1||23,9||6,20 × 10<sup>−5</sup>||5,55 × 10<sup>−16</sup>
|-
|10<sup>−2</sup>||2,25||43,1||56,9||6,20 × 10<sup>−4</sup>||2,33 × 10<sup>−14</sup>
|-
|10<sup>−3</sup>||3,05||10,6||89,3||6,20 × 10<sup>−3</sup>||1,48 × 10<sup>−12</sup>
|-
|10<sup>−4</sup>||4,01||1,30||98,6||6,19 × 10<sup>−2</sup>||1,34 × 10<sup>−10</sup>
|-
|10<sup>−5</sup>||5,00||0,133||99,3||0,612||1,30 × 10<sup>−8</sup>
|-
|10<sup>−6</sup>||5,97||1,34 × 10<sup>−2</sup>||94,5||5,50||1,11 × 10<sup>−6</sup>
|-
|10<sup>−7</sup>||6,74||1,80 × 10<sup>−3</sup>||74,5||25,5||3,02 × 10<sup>−5</sup>
|-
|10<sup>−10</sup>||7,00||8,24 × 10<sup>−4</sup>||61,7||38,3||8,18 × 10<sup>−5</sup>
|}

Voor hoge concentraties fosforzuur is de waterige oplossing hoofdzakelijk samengesteld uit fosforzuur. Bij lagere concentraties verschuiven de protolyse-evenwichten naar diwaterstoffosfaat, waterstoffosfaat en uiteindelijk - bij zeer lage concentraties - naar het fosfaation.

== Toepassingen ==
Fosforzuur wordt voornamelijk gebruikt in de productie van [[kunstmest]], in [[detergent]]en, en in kleine hoeveelheden in [[frisdrank]]en, zoals [[cola]]. Als voedingsadditief heeft fosforzuur het [[E-nummer]] E338. Verder wordt het gebruikt als externe standaard bij [[Fosfor-31|<sup>31</sup>P]]-[[Kernspinresonantie|NMR]], bij [[high-performance liquid chromatography]], als [[oxidator]] bij de productie van [[actieve kool]], als [[elektrolyt]] in [[fosforzuurbrandstofcel]]len, als [[Etsen|etsmiddel]] voor [[siliciumnitride]] en als zuurteregelaar in [[cosmetica]]. Het wordt ook gebruikt als [[katalysator]] bij de productie van synthetische drugs als [[MDMA]] en [[amfetamine]].

===Synthese van waterstofhalogeniden===
Fosforzuur wordt in het laboratorium gebruikt ter synthese van waterstofhalogeniden ([[waterstofchloride]], [[waterstofbromide]] en [[waterstofjodide]]) uit de overeenkomstige [[natrium]]zouten:

:<chem>NaCl + H3PO4 -> NaH2PO4 + HCl</chem>
:<chem>NaBr + H3PO4 -> NaH2PO4 + HBr</chem>
:<chem>NaI + H3PO4 -> NaH2PO4 + HI</chem>

===Roestverwijderaar===
Fosforzuur wordt vaak ingezet om [[Roest (metaal)|roest]] te verwijderen van [[metaal]]oppervlakken. Formeel wordt [[IJzer(III)oxide|ijzer(III)oxide]] omgezet tot [[IJzer(III)fosfaat|ijzer(III)fosfaat]]:

:<chem>Fe2O3 + 2H3PO4 -> 2FePO4 + 3H2O</chem>

== Toxicologie en veiligheid ==
Fosforzuur is geen toxische verbinding. In hoge concentraties (75% of meer) in water kan het sterk [[corrosief]] zijn. Contact met [[Oog (anatomie)|ogen]] en [[huid]] kan hevige irritatie, [[Blaar (medisch)|blaarvorming]] en [[brandwond]]en opleveren. Inhalatie van dampen of inslikken van de zuivere stof kan irritaties aan de [[Keel (anatomie)|keel]], [[slokdarm]] en [[ademhalingsstelsel]] opleveren. Verder optredende symptomen zijn [[hoest]]en, [[kortademigheid]] en [[Braken (lichaamsfunctie)|braken]].

== Zie ook ==
* [[Fosforigzuur]]
* [[Onderfosforigzuur]]

== Externe links ==
* {{Link International Chemical Safety Card|id=1008}}
* {{en}} [https://web.archive.org/web/20181208152919/http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927393 MSDS van fosforzuur]

{{Appendix}}
{{Commonscat|Phosphoric acid}}
{{Woordenboek}}

[[Categorie:Voedingsadditief]]
[[Categorie:Verbinding van fosfor]]
[[Categorie:Oxozuur]]
[[Categorie:Antioxidant]]
[[Categorie:Corrosieve stof]]