Gelegentlich als Phosphite bezeichnet, ist ein Phosphonat ein Salz oder ein Ester einer Familie von Phosphonsäuren. Die einfachste – unsubstituierte – Phosphonsäure ist H-(PO)-(OH)2, ein kristalliner weißer Feststoff, der durch Reaktion von Phosphortrioxid mit Wasser erhalten wird. Zwei der Wasserstoffatome sind an Sauerstoffatome gebunden und sind saurer als der einzelne Wasserstoff, der direkt an das Phosphoratom gebunden ist. Natrium kann entweder ein ein- oder zweibasiges Salz der Phosphonsäure bilden, wobei das Dinatriumsalz die chemische Struktur H-PO-(ONa)2∙5H2O hat – die Wassermoleküle werden „Kristallwasser“ genannt. Dimethylphosphonat ist ein flüssiger Ester, der bei 340°F (171°C) siedet; seine chemische Struktur wird H-PO-(OCH3)2 geschrieben.
Derivate der einfachsten Phosphonsäure, wie die obigen Strukturen, lassen das direkt an den Phosphor gebundene Wasserstoffatom unberührt. Es kann jedoch ersetzt werden. Ein einfaches Beispiel hierfür ist Methylphosphonsäure, CH3PO-(OH)2, bei der der Wasserstoff durch eine Methylgruppe, CH3, ersetzt ist. Das Dinatriumsalz der Methylphosphonsäure wird CH3PO-(ONa)2 geschrieben, während die Struktur des Diethylesters – Diethylmethylphosphonat – CH3PO-(OC2H5)2 geschrieben wird. Es können auch Arylderivate hergestellt werden, bei denen der Wasserstoff durch eine aromatische organische Struktur ersetzt ist, wie Phenyl (-C6H5), Naphthyl (-C10H7) oder p-Tolyl (-C6H4CH3).
Ein so breites Spektrum chemischer Strukturen ermöglicht beträchtliche Reaktionsmöglichkeiten; Lehrbücher wurden nur zum Thema Phosphonatchemie geschrieben. Auch für Phosphonate gibt es ein breites Anwendungsspektrum, etwa im Materialdesign und in Industriereinigern sowie bei der Bildung biologisch aktiver Verbindungen. Sie werden verwendet, um Zunderbildung zu verhindern und Rost zu entfernen. Organische Phosphonate sind wichtig bei der Entwicklung von Krankheitsantibiotika und Fungiziden für Anwendungen, die von der Anwendung von Golfplatzrasen bis zum Schutz der Avocadowurzel reichen. Phosphonate werden sogar als Zwischenprodukte bei der Herstellung von synthetischer DNA verwendet.
Obwohl viele nützliche Verbindungen öffentlich wegen ihrer möglichen Gesundheitsrisiken zitiert werden, gibt es wenig Aufschrei über Phosphonate. Die HERA-Initiative, eine europäische Freiwilligenagentur, gibt an, dass drei der wichtigsten Phosphonate, die in Haushaltsanwendungen verwendet werden – ATMP, HEDP und DTPMP – sicher sind und keine Bedenken hinsichtlich der Verwendung durch den Verbraucher geben sollten. Einige der Phosphonate in Säureform bergen Risiken, ebenso wie andere starke Säuren. Monosalze oder Ester von Phosphonsäuren haben nicht beide saure Wasserstoffatome ersetzt und behalten so immer noch ein gewisses Maß ihrer sauren Reaktivität. Natürlich sollten, wie bei anderen Chemikalien auch, alle Sicherheitsdatenblätter sorgfältig gelesen und die Sicherheitshinweise angewendet werden.