Фосфорная кислота

редактировать

Химическое соединение

Фосфорная кислота

Структурная формула фосфорной кислоты с указанием размеров

Названия

Название IUPAC Фосфорная кислота

Другие названия Ортофосфорная кислота

Идентификаторы

Номер CAS

7664-38-2

3D-модель (JSmol )

Интерактивное изображение

ChEBI

CHEBI: 26078

ChEMBL

ChEMBL1187

231-633-2

Номер E

E338 (антиоксиданты,...)

KEGG

D05467

PubChem CID

1004

номер RTECS

TB6300000

UNII

E4GA8884NN

Номер ООН

1805

Панель управления CompTox (EPA )

DTXSID5024263

InChI

InChI = 1S / H3O4P / c1-5 (2,3) 4 / ч (H3, 1,2,3,4) Обозначение: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N
InChI = 1 / H3O4P / c1-5 (2,3) 4 / ч (H3,1,2,3, 4) Обозначение: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYAI

SMILES

OP (= O) (O) O

Свойства

Химическая формула

H. 3PO. 4

Молярная масса

97,994 г · моль

Внешний вид

бесцветный сироп

Запах

Odorl ess

Плотность

1,6845 г⋅см (25 ° C, 85%), 1,834 г⋅см (твердое вещество)

Точка плавления

40–42,4 ° C (104,0–108,3 ° F; 313,1–315,5 K)

Температура кипения

212 ° C (414 ° F; 485 K)

Растворимость в воде

392,2 г / 100 г (-16,3 ° C)
369,4 г / 100 мл (0,5 ° C)
446 г / 100 мл (15 ° C)
548 г / 100 мл (20 ° C)

Растворимость

Растворимый в этаноле

log P

-2,15

Давление пара

0,03 мм рт.ст. (20 ° C)

Основание конъюгата

Дигидрофосфат

Магнитная восприимчивость (χ)

-43,8 · 10 см / моль

Показатель преломления (nD)

1,3420 (8,8% масс. водн. Раствор )
1,4320 (85% вод. Раствор) 25 ° C

Вязкость

2,4–9,4 сП (85% водный раствор ). 147 сП (100%)

Структура

Кристаллическая структура

Моноклинная

Форма молекулы

Тетраэдр

Термохимия

Теплоемкость (C)

145,0 Дж / моль⋅K

Стандартная молярная. энтропия (S 298)

150,8 Дж / моль⋅K

Стандартная энтальпия образования. (ΔfH298)

−1271,7 кДж / моль

Свободная энергия Гиббса (ΔfG˚)

-1123,6 кДж / моль

Опасности

Dange r

Краткая характеристика опасности GHS

H290, H314

Меры предосторожности GHS

P280, P305 + 351 + 338, P310

NFPA 704 (огненный алмаз)

0 3 0

Температура вспышки

Невоспламеняющийся

Смертельная доза или концентрация (LD, LC):

LD50(средняя доза )

1530 мг / кг (крыса, перорально)

NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):

PEL (допустимый)

TWA 1 мг / м

REL (рекомендуется)

TWA 1 мг / м ST 3 мг / м

IDLH (Непосредственная опасность)

1000 мг / м

Родственные соединения

Родственный фосфор оксикислоты

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандарте состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).

N (что такое ?)

Ссылки на ink

Фосфорная кислота, также известная ортофосфорная кислота или фосфорная (V) кислота, представляет собой слабую кислоту w с химической формулой H. 3P O. 4. Обычно встречается в виде бесцветного сиропа с концентрацией 85% в воде. Чистое соединение представляет собой бесцветное твердое вещество.

Все три атома водорода кислые в различной степени и могут быть потеряны из молекулы в виде ионов H (протонов ). Когда все три иона H удалены, в результате получается ортофосфат ион PO 4, обычно называемый «фосфатом». Удаление одного или двух протонов дает ион дигидрофосфата H. 2PO. 4и ион гидрофосфата HPO. 4, соответственно. Ортофосфорная кислота также образует сложные эфиры, называемые органофосфатами.

Фосфорная кислота обычно встречается в химических лабораториях в виде 85% водного раствора, который представляет собой бесцветная, не имеющая запаха и не летучая сиропообразная жидкость. Хотя фосфорная кислота не соответствует строгому определению сильной кислоты, 85% раствор все же может сильно раздражать кожу и повреждать глаза.

Название «ортофосфорная кислота» может использоваться для отличия этой конкретной кислоты от других «фосфорных кислот », таких как пирофосфорная кислота. Тем не менее, термин «фосфорная кислота» часто означает это конкретное соединение; и это текущая номенклатура ИЮПАК.

Содержание

1 Производство
2 Кислотные свойства
3 Использование
4 Безопасность
5 См. также
6 Ссылки
7 Цитированные источники
8 Внешние ссылки

Производство

Фосфорная кислота производится промышленным способом по двум основным направлениям. В мокром процессе фосфатсодержащий минерал, такой как кальций гидроксиапатит, обрабатывается серной кислотой.

Ca 5 (PO 4) 3 OH + 5 H 2 SO 4 ⟶ 3 H 3 PO 4 + 5 CaSO 4 ↓ + H 2 O {\ displaystyle {\ ce {Ca5 (PO4) 3OH + 5H2SO4 ->3H3PO4 + 5CaSO4v + H2O}}}

${\ce {Ca5(PO4)3OH + 5H2SO4 ->3H3PO4 + 5CaSO4v + H2O}}$

Альтернативное сырье фторапатита в этом случае фторид удаляется в виде нерастворимого соединения Na 2 SiF 6. Раствор фосфорной кислоты обычно содержит 23–33% P 2O5(32–46% H 3PO4Его можно концентрировать для производства фосфорной кислоты товарного или товарного сорта, которая содержит около 54–62% P2O5 (75–85% H 3PO4). Дальнейшее удаление воды дает суперфосфорную кислоту с P 2O5концентрация выше 70% (соответствует почти 100% H 3PO4). Сульфат кальция (гипс) образуется как побочный продукт и удаляется как фосфогипс.

Для производства пищевой фосфорной кислоты фосфатную руду сначала восстанавливают коксом в дуговой электропечи, чтобы получить элементарный фосфор. Также добавляется диоксид кремния, что приводит к образованию шлака из силиката кальция. Элементарный фосфор отгоняется из печи и сжигается с воздухом для получения высокочистого пентоксида фосфора , который растворяется в воде для получения фосфорной кислоты.

Фосфорная кислота, полученная в обоих процессах, может быть дополнительно очищена путем удаления соединений мышьяка и других потенциально токсичных примесей.

Кислотные свойства

Все три атома водорода кислые, с константами диссоциации pK a1 = 2,14, pK a2 = 7,20 и pK a3 = 12,37. Отсюда следует, что в водных растворах фосфорная кислота в основном диссоциирует на некоторую комбинацию трех своих анионов, за исключением очень низкого pH. Уравнения равновесия:

H3PO4+ H 2 O ⇌ H 3 O + H 2PO4Ka1= 7,25 × 10 [pK a1 = 2,14]

H2PO4+ H 2 O ⇌ H 3 O + HPO 4Ka2= 6,31 × 10 [pK a2 = 7,20]

HPO 4 + H 2 O ⇌ H 3 O + PO 4Ka3= 3,98 × 10 [pK a3 = 12,37]

Использует

В основном фосфорная кислота используется для удобрений, на которые приходится примерно 90% производства.

Применение	Спрос (2006) в тысячах тонн	Основные производные фосфата
Мыло и моющие средства	1836	STPP
Пищевая промышленность	309	STPP (Na 5P3O10), SHMP, TSP, SAPP, SAlP, MCP, DSP (Na 2 HPO 4), H 3PO4
Водоподготовка	164	ШМП, СТПП , ТСПП, MSP (NaH 2PO4), DSP
Зубные пасты	68	DCP (CaHPO 4), IMP, SMFP
Другие приложения	287	STPP (Na 3P3O9), TCP, APP, DAP, фосфат цинка (Zn 3 (PO 4)2), фосфат алюминия (AlPO 4, H 3PO4)

фосфорная кислота пищевого качества (добавка E338 ) используется для подкисления пищевых продуктов и напитков, таких как различные колы и джемы, придающие пикантный или кислый вкус. Безалкогольные напитки, содержащие фосфорную кислоту, в том числе Coca-Cola, иногда называют содовыми фосфатами или фосфатами. Фосфорная кислота в безалкогольных напитках может вызвать эрозию зубов. Фосфорная кислота также может способствовать образованию камней в почках, особенно у тех, у кого ранее были камни в почках.

Конкретные применения фосфорной кислоты включают:

В анти- обработка ржавчины фосфатным конверсионным покрытием или пассивированием
В качестве внешнего стандарта для ядерного магнитного резонанса с фосфором-31.
В топливных элементах на основе фосфорной кислоты.
В производство активированного угля.
В переработке полупроводниковых соединений для избирательного травления арсенида индия-галлия по отношению к фосфиду индия.
В микропроизводство для травления нитрида кремния селективно по отношению к диоксиду кремния.
в качестве регулятора pH в косметике и продуктах по уходу за кожей.
в качестве дезинфицирующего средства агент в молочной, пищевой и пивоваренной промышленности.

Безопасность

Была показана связь между длительным регулярным потреблением колы и остеопорозом у женщин в более позднем среднем возрасте (но не люди). Считалось, что это связано с присутствием фосфорной кислоты, и было обнаружено, что риск для женщин выше для сахарной колы и колы с кофеином, чем для диеты и вариантов без кофеина, при этом более высокое потребление колы коррелирует с более низкой плотностью костей.

При умеренных концентрациях растворы фосфорной кислоты раздражают кожу. Контакт с концентрированными растворами может вызвать серьезные ожоги кожи и необратимое повреждение глаз.

См. Также

Фосфатные удобрения, такие как фосфат аммония удобрения

Ссылки

Цитированные источники

Haynes, William M., ed. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). CRC Нажмите. ISBN 978-1439855119.

Внешние ссылки

Викискладе есть средства массовой информации, связанные с фосфорной кислотой.