Natriumphosphat

Natriumphosphat ist ein Natriumsalz der Phosphorsäure. Es besteht aus Natrium- (3 Na⁺) und Phosphationen (PO₄³⁻).

Strukturformel
Allgemeines
Name	Natriumphosphat
Andere Namen	Trinatriumphosphat Trinatriumorthophosphat E 339 TRISODIUM PHOSPHATE (INCI)
Summenformel	Na3PO4
Kurzbeschreibung	weißer geruchloser Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7601-54-9 15819-50-8 (Hexahydrat) 10101-89-0 (Dodecahydrat) ECHA-InfoCard 100.028.645 PubChem 24243 Wikidata Q409501
Arzneistoffangaben
ATC-Code	A06AD17, V10XX01
Eigenschaften
Molare Masse	163,94 g·mol−1 272,03 g·mol−1 (Hexahydrat) 380,12 g·mol−1 (Dodecahydrat)
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,62 g·cm−3 (Dodecahydrat)
Schmelzpunkt	75 °C Kristallwasserabspaltung (Dodecahydrat) 100 °C Kristallwasserabspaltung (Hexahydrat) 1583 °C Schmelzpunkt (wasserfrei)
pKS-Wert	pKb: 1,64
Löslichkeit	leicht in Wasser (285 g·l−1 bei 20 °C, Dodecahydrat)
Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Achtung H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335 P: 261​‐​264​‐​271​‐​280​‐​302+352​‐​305+351+338
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Natriumphosphat

Gewinnung und Darstellung

Hergestellt werden kann Natriumphosphat durch die Neutralisation von Phosphorsäure mit Natriumhydroxid. Dies muss nicht zwingend in wässrigem Medium geschehen.

$\mathrm {3\;NaOH+H_{3}PO_{4}\rightarrow Na_{3}PO_{4}+3\;H_{2}O}$

Eigenschaften

Natriumphosphat bildet farblose Kristalle aus. Natriumphosphat reagiert in wässriger Lösung basisch, da das basische Phosphation protoniert wird. Der pH-Wert einer zehnprozentigen Lösung beträgt 11,8-12,2.

$\mathrm {Na_{3}PO_{4}\rightarrow 3\;Na^{+}+PO_{4}^{3-}}$

$\mathrm {PO_{4}^{3-}+H_{2}O\rightarrow HPO_{4}^{2-}+OH^{-}}$

$\mathrm {2\;Na_{3}PO_{4}+3\;CaCO_{3}}$ $\mathrm {\rightarrow Ca_{3}(PO_{4})_{2}+3\;Na_{2}CO_{3}}$

Die Verbindung tritt in mehreren Modifikationen auf, so eine tetragonale [α], orthorhombische [β] und orthorhombische (pseudokubische) [γ] Form. Die α-Form entsteht unter 600 °C (a = 10,757 und c = 6,824 Å). Die γ-Form entsteht zwischen 700 °C und 800 °C (a = 5,237, b = 5,203 und c = 7,400 Å) und besitzt eine Kristallstruktur mit der Raumgruppe Pnma (Raumgruppen-Nr. 62)Vorlage:Raumgruppe/62. Die bisher nicht charakterisierte β-Form scheint ein Zwischenprodukt bei den α → γ- und γ → α-Änderungen zu sein und wurde immer im Gemisch mit der α- oder γ-Form erhalten. Ihre Struktur ist eng mit der von β-Natriumarsenat Na₃AsO₄ verwandt. Die Wärmeleitfähigkeit bei 300 K beträgt 0,8 W·m⁻¹·K⁻¹.

Verwendung

Phosphate werden als Zusatz in Waschmitteln verwendet. Sie sind in der Lage, durch Komplexbildung mit mehrwertigen Metallionen (Mg²⁺ etc.) die Wasserhärte herabzusetzen. Ihr Einsatz ist heute in einigen Ländern (unter anderem in der Schweiz) verboten. Unter der Bezeichnung „Trinatriumphosphat“ wird Natriumphosphat im Betrieb von Dampfkesseln und Heizwasserkreisläufen als Dosierlösung eingesetzt, um das Inhaltswasser zu enthärten und gleichzeitig zu alkalisieren (Korrosionsschutz). Es wird hierzu eine drei- bis fünfprozentige Lösung (3–5 kg/100 l) in einem Dosierbehälter angesetzt. Die Dosierung erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer Dosierpumpe in den Speisewasserbehälter, im Bedarfsfall in den Kondensatbehälter. Die Zugabemenge für Füllwasser in Heizungsanlagen richtet sich nach der Härte und der Füllwassermenge. Für 1 m³ Füllwasser bei 0,18 mol/m³ = 1° dH werden 68 Gramm Trinatriumphosphat zugegeben.

Beispiel:

• Nachfüllmenge eines Heizungssystems: 0,8 m³
• Füllwasser - GH 2,14 mol/m³ = 12 °dH
• Menge Trinatriumphosphat = Nachfüllmenge [m³] mal [°dGH] mal 68 [g] = 0,8 × 12 mal 68
• Zugabemenge Trinatriumphosphat = 650 g

Die Zugabe erfolgt zweckmäßigerweise in den Heizungsrücklauf mittels Dosierpumpe oder Chemikalien-Einziehschleuse.

In der Lebensmitteltechnik wird Natriumphosphat als Komplexbildner, Säureregulator, Schmelzsalz oder Festigungsmittel eingesetzt. Es ist zusammen mit Natriumdihydrogenphosphat und Dinatriumhydrogenphosphat in der EU als Lebensmittelzusatzstoff unter der gemeinsamen Nummer E 339 („Natriumphosphate“) für bestimmte Lebensmittel mit jeweils unterschiedlichen Höchstmengenbeschränkungen zugelassen. Nach der Zusatzstoff-Zulassungsverordnung sind dies – für die meisten zugelassenen Phosphate weitgehend einheitliche – einzelne Festlegungen für eine breite Palette mit zahlreichen unterschiedlichen Lebensmittelsorten. Die zugelassenen Höchstmengen variieren von 0,5 bis hin zu 50 Gramm pro Kilogramm (in Getränkeweißer für Automaten) oder auch dem Fehlen einer festen Beschränkung (quantum satis – nach Bedarf, bei Nahrungsergänzungsmitteln und teils bei Kaugummis).

Phosphate werden auch als Kunstdünger eingesetzt.

Das radioaktive ³²Phosphor wird als Natriumphosphat (oder Dihydrogenphosphat) zur nuklearmedizinischen Therapie bei Polycythaemia vera eingesetzt (Radiophosphortherapie).

Biologische Bedeutung

Die Folge des Einsatzes von Phosphaten in Waschmitteln ist ein größeres Nährstoffangebot in Gewässern (Eutrophierung). Daraus resultiert ein verstärktes Algenwachstum, was zum Umkippen eines Gewässers führen kann.