Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про ортофосфорную кислоту. Для других кислот, обычно называемых «фосфорной кислотой», см. Фосфорные кислоты и фосфаты .
Не путать с фосфорной кислотой .

Фосфорная кислота
Структурная формула фосфорной кислоты с указанием размеров
Шариковая модель
Модель заполнения пространства
Имена
Название ИЮПАК
Фосфорная кислота
Другие имена
Ортофосфорная кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.028.758 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 231-633-2
Номер EE338 (антиоксиданты, ...)
КЕГГ
Номер RTECS
  • TB6300000
UNII
Номер ООН1805 г.
  • InChI = 1S / H3O4P / c1-5 (2,3) 4 / ч (H3,1,2,3,4) проверитьY
    Ключ: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / H3O4P / c1-5 (2,3) 4 / ч (H3,1,2,3,4)
    Ключ: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYAI
  • OP (= O) (O) O
Характеристики
ЧАС
3PO
4
Молярная масса97,994  г · моль -1
Внешностьбесцветный сироп
ЗапахБез запаха
Плотность1,6845  g⋅cm -3 (25 ° С, 85%), [1] 1,834  g⋅cm -3 (твердое вещество) [2]
Температура плавления40–42,4 ° C (104,0–108,3 ° F, 313,1–315,5 K) [6]
Точка кипения
  • 212 ° C (414 ° F) [3] (испаряется только вода) [4]
 
  • 392,2  г / 100 г (-16,3 ° С)
  • 369,4  г / 100 мл (0,5 ° С)
  • 446  г / 100 мл (15 ° C) [5]
  • 548  г / 100 мл (20 ° C) [6]
РастворимостьРастворим в этаноле
журнал P−2,15 [7]
Давление газа0,03  мм рт. Ст. (20  ° C) [8]
Основание конъюгатаДигидрофосфат
Магнитная восприимчивость (χ)
-43,8 · 10 -6  см 3 / моль [10]
Показатель преломления ( n D )
  • 1,3420 (8,8% водн. Раствор ) [11]
  • 1,4320 (85% водн. Раствор) 25 ° C
Вязкость2,4–9,4 сП (85% водн. Раствор ) 147 сП (100%) 
 
Структура
Кристальная структура
Моноклиника
Молекулярная форма
Тетраэдр
Термохимия [12]
Теплоемкость ( C )
145,0 Дж / моль⋅K
Стандартная мольная энтропия ( S o 298 )
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 безопасностиICSC 1008
Пиктограммы GHS[13]
Сигнальное слово GHSОпасность
Формулировки опасности GHS
H290 , H314 [13]
Меры предосторожности GHS
P280 , P305 + 351 + 338 , P310 [13]
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
0
0
точка возгоранияНегорючий
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
  • Гипофосфористая кислота
  • Фосфорная кислота
  • Пирофосфорная кислота
  • Трифосфорная кислота
  • Пероксомонофосфорная кислота
  • Пероксодифосфорная кислота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Фосфорная кислота , также известная как ортофосфорная кислота или фосфорная (V) кислота , представляет собой слабую кислоту 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 в разной степени кислые 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 производства 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) образуется как побочный продукт и удаляется в виде фосфогипса .

Для производства пищевой фосфорной кислоты фосфатную руду сначала восстанавливают коксом в дуговой электропечи , чтобы получить элементарный фосфор . Также добавляется кремнезем, что приводит к образованию силикатного шлака кальция . Элементарный фосфор дистиллируется из печи и сжигается с воздухом для получения пятиокиси фосфора высокой чистоты , которая 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 [ 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 ее 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]

ЗаявлениеСпрос (2006 г.) в тысячах тоннОсновные производные фосфата
Мыло и моющие средства1836 г.STPP
Пищевая промышленность309STPP (Na 5 P 3 O 10 ), ШМП , ТСП , САПП , SALP , МСР , DSP (Na 2 HPO 4 ), Н 3 РО 4
Очистка воды164ШМП, STPP , TSPP , ССП (NaH 2 PO 4 ), DSP
Зубные пасты68DCP (CaHPO 4 ), IMP, SMFP
Другие приложения287STPP (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 применения фосфорной кислоты включают:

  • При антикоррозионной обработке фосфатным конверсионным покрытием или пассивированием
  • В качестве внешнего эталона 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 микротехнологий к травлению нитрида кремния селективно по отношению к двуокиси 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 позднем среднем 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 необратимые повреждения глаз. [28]

См. Также [ править ]

  • Фосфорные удобрения , например, фосфорно-аммонийные удобрения.

Ссылки [ править ]

  1. 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 .
  2. ^ "Технический паспорт химикатов CAMEO - фосфорная кислота" .
  3. ^ http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.979.html
  4. ^ https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ie50507a050
  5. ^ Сейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд . Дата обращения 2 июня 2014 .
  6. ^ а б Хейнс, стр. 4,80
  7. ^ "фосфорная кислота_msds" .
  8. ^ a b c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0506» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  9. Перейти ↑ Haynes, p. 5,92
  10. Перейти ↑ Haynes, p. 4,134
  11. ^ 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 .
  12. Перейти ↑ Haynes, p. 5,13
  13. ^ a b c Sigma-Aldrich Co. , Фосфорная кислота . Проверено 9 мая 2014 года.
  14. ^ "Фосфорная кислота" . Немедленно опасные для жизни или здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  15. ^ 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 .  
  16. ^ Беккер, Пьер (1988). Фосфаты и фосфорная кислота . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 978-0824717124.
  17. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . С. 520–522. ISBN 978-0-08-037941-8.
  18. ^ 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 .
  19. ^ «Текущие добавки, одобренные ЕС, и их номера E» . Агентство пищевых стандартов. 14 марта 2012 . Проверено 22 июля 2012 года .
  20. 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 . 
  21. ^ Qaseem, A; Даллас, П; Forciea, MA; 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 . 
  22. ^ 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 .
  23. ^ Влажное химическое травление. umd.edu.
  24. ^ Wolf, S .; Р. Н. Таубер (1986). Обработка кремния для эпохи СБИС: Том 1 - Технологические процессы . п. 534. ISBN 978-0-9616721-6-4.
  25. ^ «Составной словарь: P» . Словарь косметических ингредиентов . Выбор Паулы. Архивировано из оригинала 18 января 2008 года . Проверено 16 ноября 2007 года .
  26. ^ "ЗВЕЗДА САН" (PDF) . Five Star Chemicals . Проверено 17 августа 2015 года .
  27. ^ 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 Фрамингема» . Американский журнал клинического питания . 84 (4): 936–942. DOI : 10.1093 / ajcn / 84.4.936 . PMID 17023723 . 
  28. ^ "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 ]

  • Национальный кадастр загрязнителей - Информационный бюллетень по фосфорной кислоте
  • Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям