Kallas ibland fosfiter, ett fosfonat är ett salt eller en ester av en av en familj av fosfonsyror. Den enklaste – osubstituerade – fosfonsyran är H-(PO)-(OH)2, ett kristallint vitt fast ämne som erhålls genom att omsätta fosfortrioxid med vatten. Två av väteatomerna är bundna till syreatomer och är surare än det ensamma väte som är anslutet direkt till fosforatomen. Natrium kan bilda antingen ett mono- eller tvåbasiskt salt av fosfonsyra, dinatriumsaltet har den kemiska strukturen, H-PO-(ONa)2∙5H2O – vattenmolekylerna kallas ”kristallisationsvatten”. Dimetylfosfonat är en flytande ester som kokar vid 340°F (171°C); dess kemiska struktur skrivs H-PO-(OCH3)2.
Derivat av den enklaste fosfonsyran, såsom ovanstående strukturer, lämnar väteatomen bunden direkt till fosforn orörd. Den kan dock bytas ut. Ett enkelt exempel på detta är metylfosfonsyra, CH3PO-(OH)2, där vätet är ersatt med en metylgrupp, CH3. Dinatriumsaltet av metylfosfonsyra skrivs CH3PO-(ONa)2, medan strukturen för dietylestern – dietylmetylfosfonat – skrivs CH3PO-(OC2H5)2. Arylderivat kan också framställas, i vilka vätet är ersatt av en aromatisk organisk struktur, såsom fenyl (-C6H5), naftyl (-C10H7) eller p-tolyl (-C6H4CH3).
Ett sådant brett spektrum av kemiska strukturer möjliggör avsevärda reaktionsmöjligheter; läroböcker har skrivits om just ämnet fosfonatkemi. Det finns också ett brett spektrum av tillämpningar för fosfonater, såsom i materialdesign och industriella rengöringsmedel, såväl som vid bildning av biologiskt aktiva föreningar. De används för att förhindra beläggningsbildning och för att ta bort rost. Organiska fosfonater är viktiga i utvecklingen av sjukdomsantibiotika och fungicider för användningar som sträcker sig från applicering på golfbanor till skydd av avokadorot. Fosfonater används till och med som mellanprodukter i produktionen av syntetiskt DNA.
Även om många användbara föreningar citeras offentligt för hälsorisker som de kan utgöra, finns det lite ramaskri över fosfonater. HERA Initiative, en europeisk volontärbyrå, indikerar att tre av de huvudsakliga fosfonater som används i hushållstillämpningar – ATMP, HEDP och DTPMP – är säkra och bör inte orsaka oro när det gäller konsumentanvändning. Vissa av fosfonater i syraform innebär risker, precis som andra starka syror gör. Monosalter eller estrar av fosfonsyror har inte båda sura väteatomerna ersatta, och bibehåller därför fortfarande ett mått på deras sura reaktivitet. Naturligtvis, som med andra kemikalier, bör alla säkerhetsdatablad noggrant läsas och säkerhetsförslagen tillämpas.