ФОСФОРНА КИСЕЛИНА (Х3ПО4): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Фосфорна киселина је оксо-киселина фосфора имају хемијске формуле Х ₃ ПО ₄ . Састоји се од минералне киселине у којој су три кисела протона везана за фосфатни анион (ПО ₄ ^3– ). Иако се не сматра јаком киселином, њена неправилна употреба може представљати ризик за здравље.

Може се наћи у два стања: као чврста супстанца у облику дебелих орторомбичних кристала, или као кристална течност са сирупастим изгледом. Њен најчешћи комерцијалну презентацију има концентрацију од 85% в / в и густине 1.685 г / цм ³ . Ова густина долази из руку концентрације.

Горња слика приказује један молекул фосфорне киселине. Аутор Леио из Викимедиа Цоммонс

Три ОХ групе одговорне су за донирање киселих водоника. Због присуства истих у својој структури, он може реаговати са различитим хидроксидима, пореклом са разним солима.

У случају натријум хидроксида, може да формира три: монобазног натријум фосфата (НаХ ₂ ПО ₄ ), дибазични натријум фосфат (На ₂ ХПО ₄ ), а трибазног натријум фосфата (На ₃ ПО ₄ ).

Међутим, у зависности од тога која се база користи за њену неутрализацију или који су јој катиони веома блиски, може формирати друге фосфатне соли. Међу њима су: калцијум-фосфат (Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ ), литијум-фосфат (Ли ₃ ПО ₄ ), жељезни фосфат (ФеПО ₄ ) и други. Свака са различитим степеном протонирања фосфатног аниона.

С друге стране, фосфорна киселина може "секвенцирати" двовалентне катионе попут Фе ²⁺ , Цу ²⁺ , Ца ²⁺ и Мг ²⁺ . На повишеним температурама може реаговати са собом са губитком једног Х ₂ О молекула , формирање димера, тримера и полимере фосфорна киселина.

Ова врста реакције чини ово једињење способним за успостављање великог броја структура са фосфорним и кисеоничким скелетима, из којих се такође може добити широк спектар соли познатих као полифосфати.

Што се тиче његовог открића, је синтетисано у 1694. Роберт Боиле, растварање П ₂ О ₅ (фосфор пентоксид) у води. То је једна од најкориснијих минералних киселина, чија је функција гнојива најважнија. Фосфор, заједно са калијумом и азотом, су три главне биљне храњиве материје.

Хемијска структура

Аутор није пружио стројно читљив аутор. Х Падлецкас претпоставља (на основу тврдњи о ауторским правима). , путем Викимедиа Цоммонса

Фосфорна киселина се састоји од везе П = О и три П-ОХ, где су последњи носиоци киселих водоника ослобођених у медијуму за растварање. Са атомом фосфора у центру, оксигени цртају неку врсту молекуларног тетраедра.

На овај начин фосфорна киселина се може визуелизовати као тетраедар. Из ове перспективе, изјавио тетрахедра (би Х ₃ ПО ₄ ком ) међусобно комуницирају преко водоничних веза; то јест, њихови врхови се приближно приближавају.

Ови Међумолекуларне интеракције омогућавају фосфорне киселине кристалишу у две чврсте супстанце: анхидрованог једне и хемихидрата (Х ₃ ПО ₄ · 1 / 2Х ₂ О), оба са моноклинички кристала системима. Њен безводна форма може се описати формулом: 3Х ₂ О · П ₂ О ₅ , која је једнака са фосфор пентоксид три-хидратисани.

Тетраедри могу чак постати ковалентно повезани, али зато једна од њихових јединица мора елиминисати молекул воде дехидрацијом. Ово се дешава када Х ₃ ПО ₄ подвргава грејање, а самим тим ствара формирање полифосфорне киселине (ПА).

Дифосфорна киселина (Х

Најједноставнија од свих ПА је дифосфорна киселина (Х ₄ П ₂ О ₇ ), такође позната као пирофосфорна киселина. Хемијска једначина његовог формирања је следећа:

2Х ₃ ПО ₄ <=> Х ₄ П ₂ О ₇ + Х ₂ О

Равнотежа зависи од количине воде и температуре. Каква је његова структура? На слици у одељку у горњем левом углу приказане су структуре ортофосфорне киселине и пирофосфорне киселине.

Две јединице се ковалентно спајају када се елиминише молекул воде, формирајући између њих П-О - П мост кисеоник. Сада то нису три кисела водоника, већ четири (четири -ОХ групе). Због тога Х ₄ П ₂ О ₇ има четири константе јонизације к _а .

Полифосфорне киселине

Дехидратација се може наставити пирофосфорном киселином ако се загревање настави. Зашто? Јер на сваком крају његовог молекула постоји ОХ група која се може елиминисати попут молекула воде, чиме се поспешује каснији раст скелета П - О - П - О - П …

Примери ових киселина су триполифосфорна и тетраполифосфорна киселина (обе су приказане на слици). Може се приметити како је краљежница П-О - П издужена у својеврсни ланац састављен од тетраедра.

Ова једињења се могу представити формулом ХО (ПО ₂ ОХ) _к Х, где ХО представља леви крај која може бити дехидрирана. ПО ₂ ОХ је фосфора кичма са П = О и ОХ обвезница; и к су јединице или молекули фосфорне киселине потребне за добијање наведеног ланца.

Када се ова једињења потпуно неутралишу базом, стварају се такозвани полифосфати. У зависности од тога који их катиони окружују, формирају широку палету полифосфатних соли.

С друге стране, ако реагују са РОХ алкохолима, водонике у њиховим окосницама замењују Р-алкил супституентима. Стога, фосфатне естре (или полипхоспхатес) настају: РО (по ₂ ОР) _к Р. Довољно је да замени Х би Р у свим структурама имиџа одељку да их добију.

Цикличне полифосфорне киселине

Ланци П-О - П могу се чак затворити на фосфорном прстену или циклусу. Најједноставније ове врсте једињења је триметафосфорна киселина (горњи десни угао слике). Према томе, АП могу бити линеарни, циклични; или ако њихове структуре имају обе врсте, разгранате.

Номенклатура

Извор: цоммонс.викимедиа.орг

Номенклатура фосфорне киселине диктира ИУПАЦ и како се називају тернарне соли оксо киселина.

Јер у Х ₃ ПО ₄ атомом П има валенце +5, највишу вредност, његова киселина је додељен суфикс -ицо да префикс пхоспхор-.

Орто

Међутим, фосфорна киселина се обично назива и ортофосфорна киселина. Зашто? Јер је реч 'ортхо' грчка и значи 'истинита'; што би превело у "прави облик" или "више хидрирано" од њега.

Када се безводни фосфор хидрира са вишком воде (П ₄ О ₁₀ , фосфорна "капа" на горњој слици), ствара се Х ₃ ПО ₄ (3Х ₂ О · П ₂ О ₅ ). Тако је префикс орто додељен оним киселинама формираним са обиљем воде.

Пиро

Префикс пиро односи се на свако једињење које је настало након примене топлоте, јер дифосфорна киселина настаје услед термичке дехидрације фосфорне киселине. Стога се назива пирофосфорна киселина (2Х ₂ О · П ₂ О ₅ ).

Циљ

Префикс мета, која је такође грчка реч, значи „после“. Додаје се оним супстанцама чија је формула елиминисала молекул, у овом случају, воду:

Х ₃ ПО ₄ => ОВП ₃ + Х ₂ О

Имајте на уму да овог пута додавање две фосфорне јединице не настаје да формира дифосфорну киселину, већ се уместо ње добије метафосфорна киселина (за коју нема доказа о њеном постојању).

Такође је важно напоменути да ова киселина може се описати као Х ₂ О · П ₂ О ₅ (слично хемидрате, множење ОВП ₃ са 2). Мета Префикс долази потпуно у складу са цикличним заштићених, јер ако киселина дехидрира трипхоспхориц, али не додате други Х ₃ ПО _{4 јединице} да постану тетрапхоспхориц киселину, онда мора формирају прстен.

Исто је и са другим полиметафосфорним киселинама, мада ИУПАЦ препоручује да се они називају цикличним једињењима одговарајућих ПА.

Својства

Молекуларна формула

Х ₃ ПО ₄

Молекуларна тежина

97.994 г / мол

Физичка присутност

У свом чврстом облику представља орторомичне, хигроскопне и прозирне кристале. У течном облику је кристални са изгледом вискозног сирупа.

Комерцијално је доступан у воденом раствору са концентрацијом од 85% в / в. У свим овим презентацијама нема мириса.

Тачке кључања и талишта

158 ° Ц (316 ° Ф на 760 ммХг).

42.2 ° Ц.

Растворљивост у води

548 г / 100 г Х ₂ О при 20 ° Ц; 369,4 г / 100 мл на 0,5 ° Ц; 446 г / 100м на 14.95ºЦ.

Густина

1.892 г / цм ³ (добар); 1.841 г / цм ³ (100% раствор); 1.685 г / цм ³ (85% раствор); 1.334 г / цм ³ 50% раствор) на 25 ° Ц.

Густина паре

У односу на ваздух 3,4 (ваздух = 1).

Аутоматско паљење

Није запаљиво.

Вискозност

3,86 мПоисе (40% раствор на 20 ° Ц).

Киселост

пХ: 1,5 (0,1 Н раствор у води)

пКа: пКа1 = 2.148; пКа2 = 7.198 и пКа3 = 12.319. Стога вам је најпре кисели водоник.

Декомпозиција

Када се загрева, ослобађа фосфорне оксиде. Ако температура порасте на 213 ° Ц или више, постаје пирофосфорна киселина (Х ₄ П ₂ О ₇ ).

Корозивност

Корозивно на црне метале и алуминијум. Реагирањем са тим металима настаје водоник-гориво.

Полимеризација

Полимеризира насилно са азо једињењима, епоксидима и једињењима која се могу полимеризирати.

Апликације

Фосфатне соли и општа употреба

-Фосфорна киселина служи као основа за производњу фосфата, који се користе као ђубриво, јер фосфор је главно храњиво средство у биљкама.

-Користила се у лечењу тровања оловом и другим условима у којима су потребне значајне количине фосфата и производњи благе ацидозе.

-Користи се за контролу пХ мокраћног тракта минкса и трошкова како би се избегло стварање бубрежних каменаца.

-Пхоспхориц ацид доводи до На ₂ ХПО ₄ и НаХ ₂ ПО ₄ соли које чине систем пХ пуфера са пКа од 6.8. Овај систем за регулисање пХ присутан је у човеку, важан је у регулацији унутарћелијског пХ, као и у управљању концентрацијом водоника у дисталним и сакупљачким тубулима нефрона.

-Користи се за уклањање плеснивог слоја оксида гвожђа који се накупља на овом металу. Фосфорна киселина формира жељезни фосфат који се лако уклања са површине метала. Такође се користи у електричном полирању алуминијума и везује средство за ватросталне производе као што су глиница и магнезија.

Индустриал

-Фосфорна киселина се користи као каталитичко средство у производњи најлона и бензина. Користи се као средство за дехидратацију у литографском гравирању, у производњи боја за употребу у текстилној индустрији, у процесу коагулације латекса у гуменој индустрији и у пречишћавању водоник пероксида.

-Киселина се користи као додатак безалкохолним пићима и на тај начин доприноси њеном укусу. Разблажено се наноси у процесу рафинирања шећера. Такође делује као пуфер систем у припреми шунке, желатине и антибиотика.

-Учествује у разради детерџената, у киселој катализи производње ацетилена.

-Користи се као киселина у уравнотеженој храни за сточарску индустрију и кућне љубимце. Фармацеутска индустрија користи га у производњи антиеметичких лекова. Такође се користи у мешавини за прављење асфалта за поплочавање земље и поправљање пукотина.

-Фосфорна киселина делује као катализатор у реакцији хидратације алкена за производњу алкохола, углавном етанола. Поред тога користи се у одређивању органског угљеника у тлима.

Стоматолошка

Стоматолози га користе за чишћење и стање зубне површине пре постављања зубних носача. Такође се користи у избељивању зуба и уклањању зубних плакова. Поред тога користи се у производњи лепкова за зубне протезе.

Козметика

Фосфорна киселина се користи за подешавање пХ у козметичким производима и средствима за негу коже. Користи се као хемијско оксидантно средство за производњу активног угља.

Формирање фосфорне киселине

-Фосфорна киселина се добија из фосфатних стијена типа апатита, кроз варење концентрованом сумпорном киселином:

Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ + 3 Х ₂ СО ₄ + 6 Х ₂ О => 2 Х ₃ ПО ₄ + 3 ( ЦаСО _4. 2Х ₂ О)

Фосфорна киселина добијена овом реакцијом је мале чистоће, због чега је подвргнута процесу пречишћавања који укључује технике таложења, екстракције растварача, кристализације и јонске размене.

-Фосфорна киселина се може добити растварањем фосфорног пентоксида у кипућој води.

-То се може добити и загревањем фосфора мешавином ваздуха и водене паре:

П ₄ (л) + 5 О ₂ (г) => П ₄ О ₁₀ (с)

П ₄ О ₁₀ (с) + Х ₂ О (г) => 4Х ₃ ПО ₄ (л)

Ризици

-С обзиром да је притисак паре низак на собној температури, вероватно је да се паре неће удисати ако се не прска киселина. Ако је то случај, симптоми удисања укључују: кашаљ, грлобољу, краткоћу даха и тешко дисање.

-У литератури се наводи случај помораца који је био изложен димима фосфорне киселине током дужег временског периода. Трпео је општу слабост, сув кашаљ, бол у грудима и проблеме са дисањем. У току једне године од излагања примећена је реактивна дисфункција дисајних путева.

- Контакт коже са фосфорном киселином може узроковати црвенило, бол, пликове и опекотине на кожи.

-Котација киселине са очима, у зависности од њене концентрације и трајања контакта, може изазвати озљеде корозивног ткива или озбиљне опекотине са трајним оштећењима ока.

Уношење киселине изазива пецкање у устима и грлу, пецкање изван дојке, бол у трбуху, повраћање, шок и колапс.

Референце

1. Краљевско хемијско друштво. (2015). Фосфорне киселине. Преузето са: цхемспидер.цом
2. Канадски центар за заштиту на раду. (1999). Фосфорна киселина - ефекти на здравље. Преузето са: ццссо.ца
3. Ацидс.Инфо. (2018). Фосфорна киселина »Разне употребе овог хемијског једињења. Преузето са: ацидос.инфо
4. Јамес П. Смитх, Валтер Е. Бровн и Јамес Р. Лехр. (1955). Структура кристалне фосфорне киселине. Ј. Ам. Цхем., Соц. 77, 10, 2728-2730
5. Википедиа. (2018). Фосфорне киселине и фосфати. Преузето са: ен.википедиа.орг
6. Наука је забава. Сазнајте више о фосфорној киселини. . Преузето са: сцифун.цхем.висц.еду