WikiSort.ru - Еда

Ортофосфорная кислота
Общие
Систематическое наименование	Ортофосфорная кислота
Хим. формула	H3PO4
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	98,0 г/моль
Плотность	1,685 (жидк)
Динамическая вязкость	2,4-9,4 сПуаз
Термические свойства
Т. плав.	+42,35 °C
Т. кип.	+158 °C
Давление пара	0,03 ± 0,01 мм рт.ст.[1]
Химические свойства
pKa	2,12; 7,21; 12,67
Растворимость в воде	548 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7664-38-2
PubChem	1004
Рег. номер EINECS	231-633-2
SMILES	OP(O)(O)=O
InChI	1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4) NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E338
RTECS	TB6300000
ChEBI	26078
Номер ООН	1805
ChemSpider	979
Безопасность
NFPA 704	0 3 0 ACID
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) — неорганическая кислота средней силы, с химической формулой H₃PO₄, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы.

При температуре выше +213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H₄P₂O₇. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85%-й водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

Получение

Фосфорную кислоту получают из фосфатов, например воздействуя на фосфат кальция (минерал апатит) серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+3H_{2}SO_{4}\rightarrow 3CaSO_{4}+2H_{3}PO_{4}}}}$

Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора:

${\displaystyle {\mathsf {PCl_{5}+4H_{2}O\rightarrow H_{3}PO_{4}+5HCl}}}$

Или взаимодействием с водой оксида фосфора(V), полученного сжиганием фосфора в кислороде:

${\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+3H_{2}O\rightarrow 2H_{3}PO_{4}}}}$

С водой реакция идёт очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорной кислоты.

Расплавленная ортофосфорная кислота и её концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

Свойства

H₃PO₄ — трёхосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например, с хлорной HClO₄, фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например [Р(ОН)₄]ClO₄.

В водных растворах подвергается электролитической диссоциации в три стадии с образованием катиона гидроксония. Степень диссоциации и вид зависят от pH раствора:

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4(aq)}+H_{2}O_{(l)}\rightleftharpoons }}}$ ${\displaystyle {\mathsf {H_{3}O_{(aq)}^{+}+H_{2}PO_{4(aq)}^{-}}}}$	${\displaystyle {\mathsf {K_{s1}=6,9\cdot 10^{-3}}}}$
${\displaystyle {\mathsf {H_{2}PO_{4(aq)}^{-}+H_{2}O_{(l)}\rightleftharpoons }}}$ ${\displaystyle {\mathsf {H_{3}O_{(aq)}^{+}+HPO_{4(aq)}^{2-}}}}$	${\displaystyle {\mathsf {K_{s2}=6,2\cdot 10^{-8}}}}$
${\displaystyle {\mathsf {HPO_{4(aq)}^{2-}+H_{2}O_{(l)}\rightleftharpoons }}}$ ${\displaystyle {\mathsf {H_{3}O_{(aq)}^{+}+PO_{4(aq)}^{3-}}}}$	${\displaystyle {\mathsf {K_{s3}=4,7\cdot 10^{-13}}}}$

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра, при этом образуется жёлтый осадок:

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+3AgNO_{3}\rightarrow Ag_{3}PO_{4}+3HNO_{3}}}}$

Качественной реакцией на ион H₂РО₄⁻ является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+12[NH_{4}]_{2}MoO_{4}+21HNO_{3}\rightarrow [NH_{4}]_{3}PMo_{12}O_{40}\cdot 6H_{2}O\downarrow +21NH_{4}NO_{3}+6H_{2}O}}}$

Фосфаты

Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух- и трехзамещенные соли.

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+NaOH\rightarrow NaH_{2}PO_{4}+H_{2}O}}}$ (дигидрофосфат натрия)

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+2NaOH\rightarrow Na_{2}HPO_{4}+2H_{2}O}}}$ (гидрофосфат натрия)

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+3NaOH\rightarrow Na_{3}PO_{4}+3H_{2}O}}}$ (фосфат натрия)

Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую реакцию, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную.

Дигидрофосфаты обычно хорошо растворимы в воде, почти все гидрофосфаты и фосфаты растворимы мало. Прокаливание солей приводит к следующим превращениям:

${\displaystyle {\mathsf {NaH_{2}PO_{4}\rightarrow NaPO_{3}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Na_{2}HPO_{4}\rightarrow Na_{4}P_{2}O_{7}+H_{2}O}}}$

Фосфаты при прокаливании не разлагаются, исключение составляет фосфат аммония (NH₄)₃PO₄.

Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты.

Применение

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленной меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии. Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество.

Примечания

Литература

• Карапетьянц М. Х. Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия1994
• Блум У. Адгезивные системы обзор и сравнение// Дент. Арт.- 2003,№ 2.-С.5-11.
• Давыдова А. В. Характеристика адгезивных систем// Материалы научно-практической конференции «Новые технологии в стоматологии».- Ростов на Дону, 2004.-С.45-46
• Enamel-dentin adhesives, self-etching primers// CRA Newsletter.- Vol.24,№ 11.-2000.-P.1-2.