Имена | |||
---|---|---|---|
Название ИЮПАК Фосфорная кислота | |||
Другие названия Ортофосфорная кислота | |||
Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) | |||
ЧЭБИ | |||
ЧЭМБЛ | |||
ChemSpider | |||
ECHA InfoCard | 100.028.758 | ||
Номер ЕС |
| ||
Номер E | E338 (антиоксиданты, ...) | ||
КЕГГ | |||
PubChem CID | |||
Номер RTECS |
| ||
UNII | |||
Номер ООН | 1805 г. | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| |||
Характеристики | |||
ЧАС 3PO 4 | |||
Молярная масса | 97,994 г · моль -1 | ||
Появление | бесцветный сироп | ||
Запах | Без запаха | ||
Плотность | 1,6845 g⋅cm -3 (25 ° С, 85%), [1] 1,834 g⋅cm -3 (твердое вещество) [2] | ||
Температура плавления | 40–42,4 ° C (104,0–108,3 ° F, 313,1–315,5 K) [6] | ||
Точка кипения | |||
| |||
Растворимость | Растворим в этаноле | ||
журнал P | −2,15 [7] | ||
Давление газа | 0,03 мм рт. Ст. (20 ° C) [8] | ||
Основание конъюгата | Дигидрофосфат | ||
Магнитная восприимчивость (χ) | -43,8 · 10 -6 см 3 / моль [10] | ||
Показатель преломления ( n D ) |
| ||
Вязкость | 2,4–9,4 сП (85% водн. Раствор ) 147 сП (100%) | ||
Состав | |||
Кристальная структура | Моноклиника | ||
Молекулярная форма | Тетраэдр | ||
Термохимия [12] | |||
Теплоемкость ( C ) | 145,0 Дж / моль⋅К | ||
Стандартная мольная энтропия ( S | 150,8 Дж / моль⋅К | ||
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | −1271,7 кДж / моль | ||
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ˚) | -1123,6 кДж / моль | ||
Опасности | |||
Паспорт безопасности | ICSC 1008 | ||
Пиктограммы GHS | [13] | ||
Сигнальное слово GHS | Опасность | ||
Положения об опасности GHS | H290 , H314 [13] | ||
Меры предосторожности GHS | P280 , P305 + 351 + 338 , P310 [13] | ||
NFPA 704 (огненный алмаз) | 3 0 0 | ||
точка возгорания | Негорючий | ||
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
LD 50 ( средняя доза ) | 1530 мг / кг (крыса, перорально) [14] | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (Допустимо) | TWA 1 мг / м 3 [8] | ||
REL (рекомендуется) | TWA 1 мг / м 3 ST 3 мг / м 3 [8] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 1000 мг / м 3 [8] | ||
Родственные соединения | |||
Родственные оксикислоты фосфора |
| ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
проверить ( что есть ?) | |||
Ссылки на инфобоксы | |||
Фосфорная кислота , также известная как ортофосфорная кислота или фосфорная (V) кислота , является слабой кислотой с химической формулой H
3P O
4. Обычно он встречается в воде в виде бесцветного сиропа с концентрацией 85%. Чистое соединение представляет собой бесцветное твердое вещество .
Все три атома водорода в той или иной степени являются кислотными и могут быть потеряны из молекулы в виде ионов H + ( протонов ). Когда все три иона H + удалены, в результате образуется ортофосфатный ион PO 4 3- , обычно называемый «фосфатом». Удаление одного или двух протонов дает ион дигидрофосфата H
2PO-
4, а гидрофосфат- ион HPO2-
4, соответственно. Ортофосфорная кислота также образует сложные эфиры , называемые органофосфатами . [15]
Фосфорная кислота обычно встречается в химических лабораториях , в виде 85% водного раствора , который представляет собой бесцветный, без запаха, и не- летучего густую жидкость. Хотя фосфорная кислота не соответствует строгому определению сильной кислоты , 85% раствор все же может сильно раздражать кожу и повреждать глаза.
Название «ортофосфорная кислота» можно использовать, чтобы отличить эту конкретную кислоту от других « фосфорных кислот », таких как пирофосфорная кислота . Тем не менее, термин «фосфорная кислота» часто означает это конкретное соединение; и это текущая номенклатура ИЮПАК .
Производство [ править ]
Фосфорная кислота производится промышленным способом по двум основным направлениям. [16] В мокром процессе фосфатсодержащий минерал, такой как гидроксиапатит кальция, обрабатывается серной кислотой . [17]
Фторапатит является альтернативным сырьем, и в этом случае фторид удаляется в виде нерастворимого соединения Na 2 SiF 6 . Раствор фосфорной кислоты обычно содержит 23–33% P 2 O 5 (32–46% H 3 PO 4 ). Его можно концентрировать для получения фосфорной кислоты товарного или товарного сорта , которая содержит около 54–62% P 2 O 5 (75–85% H 3 PO 4 ). Дальнейшее удаление воды дает суперфосфорную кислоту с P 2 O 5.концентрация выше 70% (соответствует почти 100% H 3 PO 4 ). Сульфат кальция (гипс) производится как побочный продукт и удаляется в виде фосфогипса .
Для производства пищевой фосфорной кислоты фосфатную руду сначала восстанавливают коксом в электродуговой печи , чтобы получить элементарный фосфор . Также добавляется кремнезем, что приводит к образованию силикатного шлака кальция . Элементарный фосфор перегоняется из печи и сжигается с воздухом для получения пятиокиси фосфора высокой чистоты , которая растворяется в воде для получения фосфорной кислоты.
Фосфорная кислота из обоих процессов может быть дополнительно очищена путем удаления соединений мышьяка и других потенциально токсичных примесей.
Кислотные свойства [ править ]
Все три атома водорода кислые, с константами диссоциации p K a1 = 2,14, p K a2 = 7,20 и p K a3 = 12,37. Отсюда следует, что в водных растворах фосфорная кислота в основном диссоциирует на некоторую комбинацию трех своих анионов, за исключением очень низких значений pH . Уравнения равновесия:
- H 3 PO 4 + H 2 O ⇌ H 3 O + + H 2 PO 4 - K a1 = 7,25 × 10 −3 [p K a1 = 2,14]
- H 2 PO 4 - + H 2 O ⇌ H 3 O + + HPO 4 2− K a2 = 6,31 × 10 −8 [p K a2 = 7,20]
- HPO 4 2− + H 2 O ⇌ H 3 O + + PO 4 3− K a3 = 3,98 × 10 -13 [p K a3 = 12,37]
Использует [ редактировать ]
Фосфорная кислота используется в основном для удобрений , на которые приходится примерно 90% производства. [18]
заявка | Спрос (2006 г.) в тысячах тонн | Основные производные фосфата |
---|---|---|
Мыло и моющие средства | 1836 г. | STPP |
Пищевая промышленность | 309 | STPP (Na 5 P 3 O 10 ), ШМП , ТСП , САПП , SALP , МСР , DSP (Na 2 HPO 4 ), Н 3 РО 4 |
Очистка воды | 164 | ШМП, STPP , TSPP , ССП (NaH 2 PO 4 ), DSP |
Зубные пасты | 68 | DCP (CaHPO 4 ), IMP, SMFP |
Другие приложения | 287 | STPP (Na 3 P 3 O 9 ), TCP, APP, DAP, фосфат цинка (Zn 3 (PO 4 ) 2 ), фосфат алюминия (AlPO 4 , H 3 PO 4 ) |
Пищевая фосфорная кислота (добавка E338 [19] ) используется для подкисления пищевых продуктов и напитков, таких как различные колы и джемы, придавая им острый или кислый вкус. Безалкогольные напитки, содержащие фосфорную кислоту, в том числе кока-колу , иногда называют фосфорной содой или фосфатами. Фосфорная кислота в безалкогольных напитках может вызвать эрозию зубов. [20] Фосфорная кислота также может способствовать образованию камней в почках , особенно у тех, кто ранее имел камни в почках. [21]
Конкретные области применения фосфорной кислоты включают:
- При антикоррозионной обработке фосфатным конверсионным покрытием или пассивированием
- В качестве внешнего эталона для ядерного магнитного резонанса фосфора-31 .
- В топливных элементах на основе фосфорной кислоты .
- В производстве активированного угля . [22]
- При обработке сложных полупроводников для селективного травления арсенида индия-галлия по отношению к фосфиду индия . [23]
- В микропроизводстве для селективного травления нитрида кремния по отношению к диоксиду кремния . [24]
- В качестве регулятора pH в косметике и средствах по уходу за кожей. [25]
- В качестве дезинфицирующего средства в молочной, пищевой и пивоваренной промышленности. [26]
Безопасность [ править ]
Была показана связь между длительным регулярным потреблением колы и остеопорозом в более зрелом возрасте у женщин (но не у мужчин). [27] 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.
Растворы фосфорной кислоты в умеренных концентрациях вызывают раздражение кожи. Контакт с концентрированными растворами может вызвать серьезные ожоги кожи и необратимое повреждение глаз. [28]
См. Также [ править ]
- Фосфорные удобрения , например, фосфорно-аммонийные удобрения.
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Christensen, JH & Reed, RB (1955). «Данные проектирования и анализа - измерения плотности водных растворов фосфорной кислоты при 25 ° C». Ind. Eng. Chem . 47 (6): 1277–1280. DOI : 10.1021 / ie50546a061 .
- ^ "Технический паспорт химикатов CAMEO - фосфорная кислота" .
- ^ http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.979.html
- ^ https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ie50507a050
- ^ Seidell, Atherton; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд . Проверено 2 июня 2014 .
- ^ а б Хейнс, стр. 4,80
- ^ "фосфорная кислота_msds" .
- ^ a b c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0506» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Хейнс, стр. 5,92
- ^ Хейнс, стр. 4,134
- ^ Эдвардс, О.В. Данн, Р.Л. и Хэтфилд, Д.Д. (1964). «Показатель преломления растворов фосфорной кислоты при 25 ° C». J. Chem. Англ. Данные . 9 (4): 508–509. DOI : 10.1021 / je60023a010 .
- ^ Хейнс, стр. 5,13
- ^ a b c Sigma-Aldrich Co. , Фосфорная кислота . Проверено 9 мая 2014 года.
- ^ «Фосфорная кислота» . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Westheimer, FH (6 июня 1987). «Почему природа выбрала фосфаты». Наука . 235 (4793): 1173–1178 (см. Стр. 1175–1176). Bibcode : 1987Sci ... 235.1173W . CiteSeerX 10.1.1.462.3441 . DOI : 10.1126 / science.2434996 . PMID 2434996 .
- ^ Беккер, Пьер (1988). Фосфаты и фосфорная кислота . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 978-0824717124.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . С. 520–522. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Шредтер, Клаус; Беттерманн, Герхард; Стаффель, Томас; Валь, Фридрих; Кляйн, Томас; Хофманн, Томас (2008). «Фосфорная кислота и фосфаты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a19_465.pub3 .
- ^ «Текущие добавки, одобренные ЕС, и их номера E» . Агентство пищевых стандартов. 14 марта 2012 . Проверено 22 июля 2012 года .
- Перейти ↑ Moynihan, PJ (23 ноября 2002 г.). «Диетические советы в стоматологической практике» . Британский стоматологический журнал . 193 (10): 563–568. DOI : 10.1038 / sj.bdj.4801628 . PMID 12481178 .
- ^ Qaseem, A; Даллас, П; Форсиа, Массачусетс; Старки, М; и другие. (4 ноября 2014 г.). «Диетическое и фармакологическое управление для предотвращения рецидивирующего нефролитиаза у взрослых: руководство по клинической практике Американского колледжа врачей» . Анналы внутренней медицины . 161 (9): 659–67. DOI : 10.7326 / M13-2908 . PMID 25364887 .
- ^ Toles, C .; Rimmer, S .; Хауэр, JC (1996). «Производство активированного угля из лигнита вашингтон с использованием активации фосфорной кислотой». Углерод . 34 (11): 1419. DOI : 10.1016 / S0008-6223 (96) 00093-0 .
- ^ Влажное химическое травление. umd.edu.
- ^ Wolf, S .; Р. Н. Таубер (1986). Обработка кремния для эпохи СБИС: Том 1 - Технологические процессы . п. 534. ISBN 978-0-9616721-6-4.
- ^ «Словарь ингредиентов: P» . Словарь косметических ингредиентов . Выбор Паулы. Архивировано из оригинала 18 января 2008 года . Проверено 16 ноября 2007 года .
- ^ "ЗВЕЗДА САН" (PDF) . Five Star Chemicals . Проверено 17 августа 2015 года .
- ^ Tucker KL, Морита K, Цяо N, Hannan MT, Cupples LA, Киль DP (1 октября 2006). «Кола, но не другие газированные напитки, связаны с низкой минеральной плотностью костей у пожилых женщин: исследование остеопороза во Фрамингеме» . Американский журнал клинического питания . 84 (4): 936–942. DOI : 10.1093 / ajcn / 84.4.936 . PMID 17023723 .
- ^ "Фосфорная кислота, 85 мас.% SDS" . Сигма-Олдрич . 5 мая 2016.
Цитированные источники [ править ]
- Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press . ISBN 978-1439855119.
Внешние ссылки [ править ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с фосфорной кислотой . |
- Национальный кадастр загрязнителей - Информационный бюллетень по фосфорной кислоте
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям