Kwas fosforowy (H3PO4)

Indywidualna cząsteczka kwasu fosforowego

Co to jest kwas fosforowy?

On Kwas fosforowy Jest to kwas okso fosforu, który ma wzór chemiczny H₃PO₄. Składa się z kwasu mineralnego, w którym trzy protony kwasu są powiązane z anionem fosforanowym (PO₄^3-). Chociaż nie jest uważane za silny kwas, jego niewłaściwe użycie może mieć zagrożenie dla zdrowia.

Można go znaleźć w dwóch stanach: jako stał w postaci grubych kryształów ortorombowych lub jako krystaliczny płynny syrop. Jego najbardziej zwykła prezentacja komercyjna ma stężenie 85% P/P i gęstość 1685 g/cm³. Ta gęstość pochodzi z ręki koncentracji.

Trzy grupy OH są odpowiedzialne za przekazanie hydrogenów kwasowych. Ze względu na ich obecność w ich strukturze możesz reagować z różnymi wodorotlenkami powodującymi kilka soli.

W przypadku wodorotlenku sodu możesz utworzyć trzy: monobazowy fosforan sodu (Nah₂PO₄), Dibasowy fosforan sodu (na₂HPO₄) i trybazowy fosforan sodu (na₃PO₄).

Jednak w zależności od tego, która podstawa jest wykorzystywana do neutralizacji lub jakie kationy są bardzo bliskie, możesz tworzyć inne sole fosforanowe. Wśród nich są: fosforan wapnia (CA₃(PO₄)₂), Fosforan litowy (Li₃PO₄), fosforan żelazowy (Fepo₄), i inni. Każdy z różnym stopniem protonowania anionu fosforanowego.

Z drugiej strony, kwas fosforowy może „porwać” kationów zróżnicowanych, takich jak wiara²⁺, Cu²⁺, AC²⁺ i Mg²⁺. W wysokich temperaturach możesz zareagować ze sobą z utratą cząsteczki H₂Lub tworzące średnice, trymer i polimery kwasów fosforowych.

Ten rodzaj reakcji sprawia, że ​​ten związek zdolny do ustanowienia dużej liczby struktur z fosforami i szkieletami tlenu, z których można również uzyskać szeroki zakres znanych soli, takich jak polifosforany.

Jeśli chodzi o jego odkrycie, został zsyntetyzowany w 1694 roku przez Roberta Boyle'a (1627-1691), rozpuszczając P₂ALBO₅ (Pentlenek fosforu) w wodzie. Jest to jeden z najbardziej przydatnych kwasów mineralnych, który jest najważniejszą funkcją nawozu.

Fosfor, potas i azot stanowią trzy główne składniki odżywcze roślin.

Chemiczna struktura kwasu fosforowego

Chemiczna struktura kwasu fosforowego

Kwas fosforowy składa się z wiązania p = o. Z atomem fosforu w środku tlen narysuje rodzaj molekularnego tetrahedanu.

W ten sposób kwas fosforowy można wizualizować jako tetrahedron. Z tej perspektywy te tetrahedry (przez jednostki H₃PO₄) oddziaływać ze sobą przez mosty wodorowe; to znaczy ich wierzchołki zbliżają się.

Te interakcje międzycząsteczkowe umożliwiają krystaliczne kwas fosforowy w dwóch stałach: bezwodnych i hemihydrat (H (H (H. H₃PO₄· 1/2h₂O), oba z monoklinicznymi układami krystalicznymi. Jego formularz anhydra można również opisać wraz z wzorem: 3H₂Lub · p₂ALBO₅, który jest równy tri-hydracanemu pentoksykowi fosforu.

Tetrahedra może nawet łączyć się kowalencyjnie, ale dla tej jednej z jej jednostek musi wyeliminować cząsteczkę wody poprzez odwodnienie. Dzieje się tak, gdy h₃PO₄ Używa ogrzewania i generuje w konsekwencji tworzenie kwasów polifosferycznych (PA).

Kwas dyposforowy (h₄P₂ALBO₇)

Najprostszym ze wszystkich PA jest kwas diposforowy (h₄P₂ALBO₇), znany również jako kwas pirofosforowy. Równanie chemiczne twoich formacji jest następujące:

Może ci służyć: fosforan glinowy (ALPO4): struktura, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

2h₃PO₄ H₄P₂ALBO₇ + H₂ALBO

Równowaga zależy od ilości wody i temperatury. Jaka jest jego struktura? Na obrazie odcinka struktury kwasu ortofosfoshowego i pirofosforowego zilustrowano w lewym górnym rogu.

Dwie jednostki łączą kowalencyjnie, gdy cząsteczka wody jest wyeliminowana, tworząc między nimi most tlenu P-O-P. Teraz nie są to trzy kwasowe wodór, ale cztery (cztery grupy -OH). Z tego powodu h₄P₂ALBO₇ przedstawia cztery stałe k_Do.

Kwasy polifosforowe

Odwodnienie może kontynuować kwas pirofosforowy, jeśli ogrzewanie trwa. Ponieważ? Ponieważ na każdym końcu jej cząsteczki istnieje grupa OH, którą można wyeliminować jako cząsteczkę wody, promując w ten sposób późniejszy wzrost szkieletu p-O-O-O-p ... p ..

Przykładami tych kwasów są kwasy trimfosforowe i tetropoliforowe (oba również zilustrowane na poprzednim zdjęciu). Można zobaczyć, jak szkielet P-O-P wydłuża się w łańcuchu utworzonym przez tetrahedry.

Związki te mogą być reprezentowane z formułem HO (PO₂OH)_XH, gdzie Ho jest lewym końcem, który może odwodnić. PO₂Och, jest szkieletem fosforu z łączami P = O i OH; I x są jednostkami kwasu fosforowego lub cząsteczkami niezbędnymi do uzyskania wspomnianego łańcucha.

Gdy te związki są całkowicie zneutralizowane, powstają polifosforany SO. W zależności od tego, które kationów są otoczone, tworzą szeroką gamę soli polifosforanowych.

Z drugiej strony, jeśli reagują z alkoholami ROH, hydrogeny ich szkieletu są zastępowane przez podstawniki alkilowe r-. Zatem pojawiają się estry fosforanowe (lub polifyse): ro (PO₂Lub)_XR. Wystarczy zastąpić H wszystkimi strukturami obrazu sekcji, aby.

Cykliczne kwasy polifosforowe

Łańcuchy P-O-P można nawet zamknąć w pierścieniu lub cyklu fosforowym. Najprostszym tego rodzaju związku jest kwas trimetafosforyczny (prawy górny róg obrazu). Zatem PA mogą być liniowe, cykliczne; lub jeśli ich struktury wykazują oba typy, rozgałęzione.

Nomenklatura

Kwas fosforowy. Źródło: Commons.Wikimedia.org

Nomenklatura kwasu fosforowego rządzi IUPAC i sposób, w jaki nazywane są sole zerowe oksoacidów.

Ponieważ w h₃PO₄ Atom P ma walencję +5, ten o największej wartości, jego kwas przypisuje się sufiks -ico do prefiksu fosforowego-.

Ortho-

Jednak kwas fosforowy jest również powszechnie opowiadany kwas ortofosforowy. Ponieważ? Ponieważ słowo „orto” jest greckie i oznacza „prawdziwe”; co spowodowałoby „prawdziwą formę” lub „bardziej uwodnione” tego samego.

Gdy fosforowe anhydro jest uwodnione nadmiarem wody (str₄ALBO₁₀, „Superior Image„ Cap ”)₃PO₄ (3h₂Lub · p₂ALBO₅). Zatem prefiks Ortho jest przyznawany tym kwasom utworzonym z obfitą wodą.

Piro-

Prefiks PIRO odnosi się do każdego związku pochodzi po zastosowaniu ciepła, ponieważ kwas diposforowy powstaje z termicznego odwodnienia kwasu fosforowego. Jest zatem nazywany kwasem pirofosforowym (2h₂Lub · p₂ALBO₅).

Bramka-

Prefiks docelowy, który jest również słowem greckim, oznacza „po”. Jest dodawany do tych substancji, których wzór wyeliminował cząsteczkę, w tym przypadku, wody:

H₃PO₄ => HPO₃ + H₂ALBO

Należy zauważyć, że tym razem dodanie dwóch jednostek fosforowych nie występuje w celu utworzenia kwasu diposforowego, ale zamiast kwasu metafosforowego (z którego nie ma dowodów na jego istnienie).

Może ci służyć: alkohol etylowy: struktura, właściwości, zastosowania, uzyskiwanie

Należy również podkreślić, że ten kwas można opisać jako H₂Lub · p₂ALBO₅ (Podobnie do hemidratu, mnożąc HPO₃ Dla 2). Prefiks meta- jest idealnie zgodnie z cyklicznym PA, ponieważ jeśli kwas trfosforowy zostanie odwodniony, ale nie dodaje kolejnej jednostki H₃PO₄ Aby stać się kwasem tetrafosforowym, musisz uformować pierścień.

I to jest to samo z innymi kwasami polimeetofosforowymi, chociaż IUPAC zaleca nazywanie ich jako cyklicznymi związkami odpowiedniego PA.

Właściwości kwasu fosforowego

Formuła molekularna

H₃PO₄

Waga molekularna

97 994 g/mol

Wygląd fizyczny

W swojej stałej postaci przedstawia kryształy ortorombowe, higroskopijne i przezroczyste. W postaci cieczy jest krystaliczny, z lepkim wyglądem syropu.

W handlu osiąga się w roztworze wodnym o stężeniu 85% P/P. We wszystkich tych prezentacjach nie ma zapachu.

Punkty wrzenia i fuzji

158º C (316º F A 760 mmHg).

108º F (42,2º C).

Rozpuszczalność wody

548 g/100 g H₂Lub 20º C; 369,4 g/100 ml w 0,5º C; 446 g/100m przy 14,95º C.

Gęstość

1 892 g/cm³ (solidny); 1 841 g/cm³ (100%rozwiązanie); 1685 g/cm³ (85%rozwiązania); 1334 g/cm³ 50%rozwiązanie) w 25ºC.

Gęstość pary

Względne powietrze 3.4 (powietrze = 1).

Immon

To nie jest łatwopalne.

Breja

3,86 MPOISE (40% do 20º C).

Kwasowość

PH: 1,5 (0,1 N roztwór w wodzie)

PKA: PKA1 = 2148; PKA2 = 7198 i PKA3 = 12 319. Dlatego jego najbardziej kwaśny wodór jest pierwszym.

Rozkład

Kiedy jest ogrzewany, uwalnia tlenki fosforu. Jeśli temperatura wzrośnie do 213º C lub więcej staje się kwasem pirofosforowym (H (H₄P₂ALBO₇).

Korozja

Korozyjne do metali żelaznych i aluminium. Podczas reakcji z tymi metaliami pochodzi gaz palny wodór.

Polimeryzacja

Gwałtownie polimeryza z związkami mistyfikacji, epoksydami i związkami polimeryzowani.

Kwas fosforowy

Fosfat i ogólne wykorzystują sprzedaż

-Kwas fosforowy służy jako podstawa opracowania fosforanu, które są stosowane jako nawozy, ponieważ fosfor jest głównym składnikiem odżywczym roślin.

-Został zastosowany w leczeniu wiodących zatruć i innych warunków, w których wymagane są ważne ilości fosforanu i wytwarzanie łagodnej kwasicy.

-Służy do kontrolowania pH przewodów moczowych norki i kotów w celu uniknięcia tworzenia się obliczeń nerek.

-Kwas fosforowy powoduje sole NA₂HPO₄ i nie₂PO₄ które stanowią system amortyzatora pH z PKA 6,8. Ten system regulacyjny pH jest obecny u ludzi, ma znaczenie w regulacji pH wewnątrzkomórkowej, a także w leczeniu stężenia wodoru w dystalnych i kolekcjonerskich kanalikach nefronów.

-Jest stosowany w eliminacji warstwy mohozy tlenku żelaza, która gromadzi się na tym metalu. Kwas fosforowy tworzy fosforan żelaza, który można łatwo usunąć z powierzchni metalowej. Jest również stosowany w aluminium elektrycznym.

Przemysłowcy

-Kwas fosforowy jest przeznaczony jako środek katalityczny w opracowaniu nylonu i benzyny. Jest stosowany jako środek odwadniający w grawerowaniu litograficznym, w opracowaniu barwników do stosowania w przemyśle tekstylnym, w procesie krzepnięcia lateksu w przemyśle brzegowym i o oczyszczaniu nadtlenku wodoru (nadtlenek wodoru (nadtlenek wodoru).

-Kwas jest używany jako dodatek w napojach bezalkoholowych przyczyniających się w ten sposób do swojego smaku. Rozcieńczony, jest stosowany w procesie rafinacji cukru. Działa również jako układ amortyzatora w przygotowaniu szynki, żelatyny i antybiotyków.

Może ci służyć: wodorotlenek aluminiowy: struktura, właściwości, zastosowania, ryzyko

-Interweniuje w opracowaniu detergentów, w katalizie kwasowej produkcji acetylenu.

-Jest stosowany jako kwasulant w zrównoważonej żywności dla przemysłu zwierząt gospodarskich i zwierząt domowych. Przemysł farmaceutyczny wykorzystuje go w produkcji leków przeciwwymiotowych. Wykorzystuje również mieszaninę, aby uczynić asfalt, aby utorować ziemię i naprawić pęknięcia.

-Kwas fosforowy działa jak katalizator w reakcji hydratacji alkenów w celu wytworzenia alkoholu, głównie etanolu. Ponadto jest stosowany w określeniu węgla organicznego w glebie.

Dentystyczny

Jest używany przez dentystów do czyszczenia i kondycjonowania powierzchni dentystycznej przed umieszczeniem wsporników dentystycznych. Znajduje się również w wybielaniu dentystycznym i eliminacji płyt dentystycznych. Ponadto jest stosowany w produkcji kleju do protez dentystycznych.

Kosmetyki

Kwas fosforowy służy do dostosowania pH w opracowywaniu produktów kosmetycznych i do pielęgnacji skóry. Jest stosowany jako chemiczny środek utleniający do produkcji węgla aktywnego.

Tworzenie kwasu fosforowego

-Kwas fosforowy jest przygotowywany ze skał fosforanowych typu apatytowego za pomocą stężonego trawienia kwasu siarkowego:

AC₃(PO₄)₂    +       3 godz₂południowy zachód₄      +       6 godz₂O => 2 H₃PO₄     +       3 (sprawa₄.2h₂ALBO)

Kwas fosforowy uzyskany w tej reakcji jest niską czystością, więc ulega on procesowi oczyszczania, który obejmuje wytrącanie, ekstrakcję rozpuszczalnika, krystalizację i techniki wymiany jonów.

-Kwas fosforowy może wystąpić przez rozpuszczenie pentoksydu fosforu w wrzącej wodzie.

-Można go również uzyskać przez ogrzewanie fosforu z mieszaniną pary powietrza i wody:

P₄ (l) +5 o₂ (g) => p₄ALBO₁₀ (S)

P₄ALBO₁₀ (s) +h₂Lub (g) => 4h₃PO₄ (L)

Ryzyko

-Ponieważ ciśnienie pary jest niskie w temperaturze pokojowej, jest mało prawdopodobne, aby twoje opary były wdychane, chyba że kwas zostanie spryskany. Jeśli tak, objawy ich wdychania obejmują: kaszel, ból gardła, krótkie i pracochłonne oddychanie.

-W literaturze sprawa marynarza, która była narażona na opary kwasu fosforowego przez długi czas. Cierpiało ogólne osłabienie, suchy kaszel, ból w klatce piersiowej i problemy z oddychaniem. Po roku po wystawie zaobserwowano reaktywną dysfunkcję dróg oddechowych.

-Skórny kontakt z kwasem fosforowym może powodować zaczerwienienie, ból, pęcherze i oparzenia skóry.

-Kontakt kwasu z oczami, w zależności od jego stężenia i czasu trwania kontaktu, może wytwarzać w tych, zmian żrących tkanek lub ciężkie oparzenia z trwałym uszkodzeniem oka.

-Spożycie kwasu powoduje oparzenie w jamie ustnej i gardle, uczucie żaroodporne poza mostkiem, ból brzucha, wymioty, wstrząs i zapadnięcie się.

Bibliografia

1. Royal Society of Chemistry. (2015). Kwas fosforowy. Zaczerpnięte z: Chemspider.com
2. Kanadyjskie centrum zdrowia i bezpieczeństwa zawodowego. (1999). Kwas fosforowy - skutki zdrowotne. Zaczerpnięte z: CCSSO.AC
3. Kwasy.Informacje. (2018). Kwas fosforowy „różnorodność zastosowań tego związku chemicznego. Zaczerpnięte z: kwasów.Informacje
4. James p. Smith, Walter E. Brown i James R. Lehr. (1955). Struktura krystalicznego kwasu fosforowego. J. JESTEM. Chem. Soc.  77, 10, 2728-2730
5. Wikipedia. (2018). Kwasy fosforowe i fosforany. Zaczerpnięte z: w.Wikipedia.org
6. Nauka jest zabawą. Dowiedz się o kwasie fosforowym. [PDF]. Zaczerpnięte z: Scifun.Chem.Wisc.Edu