Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с вольфрамофосфорной кислоты )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фосфорновольфрамовая кислота
Структура аниона фосфовольфрамата
Имена
Другие имена
Вольфрамофосфорная кислота (TPA)
Фосфорновольфрамовая кислота (PTA, PWA) 12-Фосфорновольфрамовая кислота
12-Вольфрамофосфорная кислота [1]
Додекатунгтофосфорная кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.108.885 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • (гидрат): 603-020-3
UNII
Характеристики
H 3 PW 12 O 40
Молярная масса2880,2 г / моль (безводный)
Температура плавления 89 ° С (192 ° F, 362 К) (гидрат)
Опасности
Пиктограммы GHSGHS05: КоррозийныйGHS07: ВредноGHS09: Опасность для окружающей среды
Сигнальное слово GHSОпасность
H302 , H314 , H318 , H411
Р260 , Р264 , Р270 , Р273 , Р280 , Р301 + 312 , P301 + 330 + 331 , P303 + 361 + 353 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P321 , P330 , P363 , P391 , P405 , P501
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

Фосфорновольфрамовая кислота ( PTA ), вольфрамофосфорная кислота ( TPA ), представляет собой гетерополикислоту с химической формулой H 3 P W 12 O 40 . Обычно он присутствует в виде гидрата. EPTA - это этаноловая фосфорновольфрамовая кислота, ее спиртовой раствор, используемый в биологии. Он имеет вид мелких бесцветных сероватых или слегка желто-зеленых кристаллов с температурой плавления 89 ° C (24 H 2О гидрат). Не имеет запаха и растворим в воде (200 г / 100 мл). Он не особенно токсичен, но является слабым кислотным раздражителем. Это соединение известно под множеством различных названий и сокращений (см. Раздел «Другие названия» в информационном окне).

В этих названиях цифра «12» или «додека» отражает тот факт, что анион содержит 12 атомов вольфрама. Некоторые первые работники, которые не знали строения. [2] назвал его фосфо-24-вольфрамовой кислотой, сформулировав его как 3H 2 O · P 2 O 5 24WO 3 · 59H 2 O, (P 2 W 24 O 80 H 6 ) · 29H 2 O, что правильно определяет атомарный отношения P, W и O. Эта формула все еще цитировалась в статьях даже в 1970 году [3].

Фосфорновольфрамовая кислота используется в гистологии как компонент для окрашивания образцов клеток, часто вместе с гематоксилином в виде PTAH . Он связывается с фибрином , коллагеном и волокнами соединительной ткани и заменяет анионы красителей из этих материалов, выборочно обесцвечивая их.

Фосфорновольфрамовая кислота электронноплотна, непрозрачна для электронов . Это общее отрицательное окрашивание на наличие вирусов , нервов , полисахаридов , а также других материалов , биологических тканей для формирования изображения с помощью просвечивающего электронного микроскопа .

Структура [ править ]

Структура аниона фосфовольфрамата

Gouzerh [4] суммирует исторические взгляды на структуру фосфорновольфрамовой кислоты, которые привели к определению Кеггин структуры структуры как:

  • H 7 [P (W 2 O 7 ) 6 ], предложенный Миолати и развитый Розенхаймом.
  • H 3 [PO 4 W 12 O 18 (OH) 36 ] (Полинг)

Структура была определена Дж. Ф. Кеггиным, впервые опубликованным в 1933 г. [5], а затем в 1934 г. [6] и широко известна как структура Кеггина . Анион имеет полную тетраэдрическую симметрию и представляет собой клетку из двенадцати атомов вольфрама, связанных атомами кислорода с атомом фосфора в его центре. На рисунке справа показана октаэдрическая координация атомов кислорода вокруг атомов вольфрама, и что поверхность аниона имеет как мостиковые, так и концевые атомы кислорода. Дальнейшее исследование показало, что это соединение было гексагидратом, а не пентагидратом, как предполагал Кеггин. [7]

Препарат и химические свойства [ править ]

Фосфорновольфрамовая кислота может быть получена реакцией вольфрамата натрия Na 2 WO 4 · 2H 2 O с фосфорной кислотой H 3 PO 4 , подкисленной соляной кислотой , HCl. [8]

Растворы фосфорновольфрамовой кислоты разлагаются при повышении pH. Было определено ступенчатое разложение, и приблизительные составы при различных значениях pH следующие: [9]

pHосновные компоненты
1.0[PW 12 O 40 ] 3−
2.2[PW 12 O 40 ] 3− , [P 2 W 21 O 71 ] 6− , [PW 11 O 39 ] 7−
3.5[PW 12 O 40 ] 3- , [P 2 W 21 O 71 ] 6- , [PW 11 O 39 ] 7- , [P 2 W 18 O 62 ] 6- , [P 2 W 19 O 67 ] 10-

5,4[P 2 W 21 O 71 ] 6− , [PW 11 O 39 ] 7− , [P 2 W 18 O 62 ] 6−
7.3[PW 9 O 34 ] 9–
8,3PO 4 3- , WO 4 2-

Вид [PW 11 O 39 ] 7– является лакунарным или дефектным ионом Кеггина. [P 2 W 18 O 62 ] 6− имеет структуру Доусона . При pH менее 8 присутствие этанола или ацетона стабилизирует анион [PW 12 O 40 ] 3- , уменьшая разложение. [9]

Вольфрамофосфорная кислота термически стабильна до 400 ° C и более стабильна, чем аналогичная кремневольфрамовая кислота H 4 SiW 12 O 40 . [10]

Большие количества полярных молекул, таких как пиридин , поглощаются основной фазой, а не просто на поверхности. Исследования твердотельного ЯМР этанола, абсорбированного в объемной фазе, показывают, что присутствуют как протонированные димеры ((C 2 H 5 OH) 2 H + ), так и мономеры (C 2 H 5 OH 2 + ).

Фосфорновольфрамовая кислота менее чувствительна к восстановлению, чем фосфорно-молибденовая кислота. Восстановление мочевой кислотой или сульфатом железа (II) дает соединение коричневого цвета. родственная кремневольфрамовая кислота при восстановлении образует подобное коричневое соединение, где одно из четырех звеньев W 3 в структуре Кеггина становится связанным металлом-металлом кластером из трех общих ребер октаэдров W (IV). [11]

Фосфорновольфрамовая кислота - самая сильная из гетерополикислот . Его сопряженным основанием является анион PW 12 O 40 3– . [12] Его кислотность в уксусной кислоте была исследована и показала, что три протона диссоциируют независимо, а не последовательно, и кислотные центры имеют одинаковую силу. [13] Одна оценка кислотности состоит в том, что твердое вещество имеет кислотность выше, чем H 0 = -13,16, [10], что позволяет квалифицировать соединение как суперкислоту . Эта сила кислоты означает, что даже при низком pH кислота полностью диссоциирует.

Использует [ редактировать ]

Катализатор [ править ]

Как и другие гетерополикислоты, фосфорновольфрамовая кислота является катализатором, а ее высокая кислотность и термическая стабильность делают ее предпочтительным катализатором, по мнению некоторых исследователей. [14] Он находится в растворе в виде гомогенного катализатора и в виде гетерогенного катализатора, «нанесенного» на подложку, например оксид алюминия , диоксид кремния . Некоторые реакции, катализируемые кислотой, включают:

  • гомогенный катализ гидролиза пропена с получением 2-пропанола
  • гомогенный катализ в реакции Принса
  • гетерогенный катализ дегидратации 2-пропанола в пропен и метанола в углеводороды.

Крашение и пигменты [ править ]

Фосфорновольфрамовая кислота использовалась для осаждения различных типов красителей в виде « озер ». [15] Примерами являются основные красители и трифенилметановые красители, например производные парарозанилина . [16]

Гистология [ править ]

Фосфорновольфрамовая кислота используется в гистологии для окрашивания образцов, как компонент гематоксилина фосфорновольфрамовой кислоты, PTAH и «трихромных» реагентов, а также как отрицательный краситель для визуализации с помощью просвечивающего электронного микроскопа . [ необходима цитата ]

Гематоксилин фосфорновольфрамовой кислоты ( PTAH )
Мэллори описал реагент, который теперь широко известен как PTAH, в 1897 году. [17] PTAH окрашивает ткани в красновато-коричневый или синий цвет в зависимости от их типа. Это свойство одновременного окрашивания двух разных цветов отличается от других реагентов гематоксилина, например, квасцов-гематоксилин. Роль фосфорновольфрамовой кислоты и механизм окрашивания до конца не изучены. Активным компонентом гематоксилина является окисленная форма гематин, хотя это редко упоминается в литературе, относящейся к окрашиванию гематоксилином. Фосфорновольфрамовая кислота образует озеро с гематином. [18] Состав реагента неизвестен, исследование образца годичной давности показало, что в нем присутствуют три окрашенных компонента: синий, красный и желтый. [19]Они не были идентифицированы. Некоторые исследования «модельных» систем, реагирующих с ФТАГ различными соединениями, такими как аминокислоты , пурины , пиримидины и амины, показывают, что они вызывают различные цвета. [20]
Трихромовые реагенты
В этих реагентах используются два или три основных красителя с фосфорновольфрамовой кислотой в одностадийной или многоступенчатой ​​процедуре. Эти реагенты окрашивают разные типы тканей в разные цвета. Опять же, механизм окрашивания полностью не изучен. Некоторые объяснения включают предположение, что фосфорновольфрамовая кислота действует как протрава, связывающая краситель с тканью [21], или что, альтернативно, она связывается с тканью, блокируя ее с молекулами красителя. [22]
Отрицательное окрашивание
Адсорбция на ткань или поверхность вирусов и их электронная плотность являются основой действия фосфорновольфрамовой кислоты как отрицательного красителя . Эта электронная плотность возникает из-за присутствия 12 атомов вольфрама, каждый из которых имеет атомный номер 74. Механизм адсорбции на ткани был предложен как электростатический, а не связанный с водородными связями, поскольку адсорбция не зависит от pH. [3]

Анализ [ править ]

Соль калия мало растворима, в отличие от большинства других солей фосфовольфрамата, и была предложена в качестве метода гравиметрического анализа калия. [23]

Осаждение белков [ править ]

В ряде аналитических процедур одна из функций фосфорновольфрамовой кислоты заключается в осаждении белков. Его назвали «универсальным» осадителем полярных белков. [24] Дальнейшие исследования показали, что осаждение α-аминогрупп не происходило, но происходило с гуанидино-, ε-амино- и имидазольными группами. [25]

Лекарственное [ править ]

Похоже, что в этой области было проведено очень мало работы. Один из примеров относится к некрозу печени у крыс. [26]

Композитные протонообменные мембраны [ править ]

Гетерополикислоты, включая фосфорновольфрамовую кислоту, исследуются как материалы в композитных протонообменных мембранах , таких как Nafion . Интерес кроется в потенциале этих композиционных материалов для производства топливных элементов, поскольку они имеют улучшенные рабочие характеристики. [27]

См. Также [ править ]

  • Фосфомолибденовая кислота

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Cotton FA, Wilkinson G (1966). Высшая неорганическая химия: обширный текст (2-е изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN 0470175583. LCCN  66020662 . OCLC  85904497 .
  2. ^ Hsein Вт (1920). «Вклад в химию фосфорномолибденовых кислот, фосфорновольфрамовых кислот и родственных им веществ» . Журнал биологической химии . 43 : 189–220. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 86325-6 .
  3. ^ a b Quintarelli G, Zito R, Cifonelli JA (ноябрь 1971 г.). «О окрашивании фосфорно-вольфрамовой кислотой. I» . Журнал гистохимии и цитохимии . 19 (11): 641–7. DOI : 10.1177 / 19.11.641 . PMID 4107745 . 
  4. ^ Gouzerh P, Che M (2006). «От Шееле и Берцелиуса до полиоксометаллатов Мюллера (ПОМ) снова и снова и« недостающее звено »между подходами снизу вверх и сверху вниз» . L'Actualité Chimique . 298 : 9–22. S2CID 42749543 - через Semantic Scholar. 
  5. ^ Кеггин JF (1933). «Структура молекулы 12-фосфорновольфрамовой кислоты». Природа . 131 (3321): 908–909. DOI : 10.1038 / 131908b0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4122733 .  
  6. ^ Кеггин JF (1934). «Строение и формула 12-фосфорновольфрамовой кислоты» . Труды Королевского общества А . 144 (851): 75–100. Bibcode : 1934RSPSA.144 ... 75K . DOI : 10.1098 / RSPA.1934.0035 . ISSN 0950-1207 . 
  7. ^ Коричневый GM, Noe-Spirlet MR, Подвоз WR, Леви HA (1977). «Гексагидрат додекатунгстофосфорной кислоты, (H 5 O 2 + ) 3 (PW 12 O 40 3- ). Истинная структура« пентагидрата »Кеггина по данным рентгеновской дифракции и нейтронографии на монокристаллах» . Acta Crystallographica Раздел B . 33 (4): 1038–1046. DOI : 10.1107 / s0567740877005330 . ISSN 0567-7408 . 
  8. ^ Bailar-младший, Джон C .; Будка, HS; Греннерт, М. (1939). Фосфорновольфрамовая кислота . Неорганические синтезы. 1 . С. 132–133. DOI : 10.1002 / 9780470132326.ch49 . ISBN 9780470132326.
  9. ^ а б Чжу З., Тайн Р., Родос С. (2003). «Исследование разложения 12-вольфрамофосфатной гетерополикислоты в растворе». Канадский химический журнал . 81 (10): 1044–1050. DOI : 10.1139 / v03-129 .
  10. ^ a b Оксидные катализаторы в химии твердого тела Т. Окухара, М. Мисоно Энциклопедия неорганической химии, редактор Р. Брюс Кинг (1994) Джон Вили и сыновья ISBN 0-471-93620-0 
  11. ^ Полиоксоанионы MTPope, Энциклопедия редактора неорганической химии Р. Брюс Кинг (1994) John Wiley and Sons ISBN 0-471-93620-0 
  12. ↑ Acid Catalysis. Архивировано 11 августа2011 г. в Wayback Machine , Davis Group, Департамент химической инженерии, Университет Вирджинии. Проверено 2 июня 2009.
  13. ^ Farcasiu D, Li JQ (март 1995). «Измерение кислотности гидрата гетерополикислоты в растворе уксусной кислоты: случай трех гидронов, ионизирующих независимо, а не последовательно». Журнал катализа . 152 (1): 198–203. DOI : 10,1006 / jcat.1995.1073 .
  14. ^ Devassy Б.М., Лефевр F, Halligudi SG (2005). «12-вольфрамофосфорная кислота на носителе из диоксида циркония в качестве твердого катализатора для синтеза линейных алкилбензолов». Журнал катализа . 231 (1): 1–10. DOI : 10.1016 / j.jcat.2004.09.024 . ISSN 0021-9517 . 
  15. ^ Неокрашивающие пигменты и их использование Патент США: 2999026 Дата выпуска: сентябрь 1961 г., изобретатель: Честер Дэвис
  16. Перейти ↑ Hunger K, Herbst W (2000). «Пигменты органические». В Bohnet M (ред.). Энциклопедия промышленной химии Ульмана (6 изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley InterScience. DOI : 10.1002 / 14356007.a20_371 . ISBN 9783527306732. OCLC  751968805 .
  17. ^ Мэллори FB (сентябрь 1897 г.). «О некоторых усовершенствованиях в гистологической технике: I. Дифференциальное окрашивание на амоэлигбукколи. II. Окрашивание фосфорно-вольфрамовой кислотой-гематоксилином для определенных тканевых элементов. III. Метод фиксации волокон нейроглии» . Журнал экспериментальной медицины . 2 (5): 529–33. DOI : 10,1084 / jem.2.5.529 . PMC 2132861 . PMID 19866848 .  
  18. ^ Тернера JY, Гурланд Дж, Гаер F (май 1964 г.). «Фосфорновольфрамовая кислота-гематоксилин; спектрофотометрия озера в растворе и в окрашенной ткани». Пятнистая технология . 39 (3): 141–53. DOI : 10.3109 / 10520296409061220 . PMID 14157455 . 
  19. ^ Puchtler Н, Волдроп ФС, Meloan С.Н. (1980). «О механизме окрашивания фосфорно-вольфрамовой кислотой-гематоксилином Мэллори». Журнал микроскопии . 119 (3): 383–390. DOI : 10.1111 / j.1365-2818.1980.tb04109.x . ISSN 0022-2720 . PMID 6157822 . S2CID 3148787 .   
  20. ^ Terner JY (апрель 1966). «Фосфорновольфрамовая кислота-гематоксилин, реакционная способность in vitro» . Журнал гистохимии и цитохимии . 14 (4): 345–51. DOI : 10.1177 / 14.4.345 . PMID 4164215 . 
  21. ^ Кирнан JA (2006). «Красители и другие красители в микротехнике и биомедицинских исследованиях». Цвет. Technol . 122 (1): 1–21. DOI : 10.1111 / j.1478-4408.2006.00009.x . ISSN 1472-3581 . 
  22. ^ Эверетт MM, Миллер WA (1974). «Роль фосфорновольфрамовой и фосфорно-молибденовой кислот в окрашивании соединительной ткани I. Гистохимические исследования». Гистохимический журнал . 6 (1): 25–34. DOI : 10.1007 / bf01011535 . PMID 4130630 . S2CID 27429820 .  
  23. ^ Rieben WK, Ван Слайк DD (1944). «Гравиметрическое определение калия в виде фосфо-12-вольфрамата» . Журнал биологической химии . 156 (2): 765–76. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 51159-5 .
  24. ^ Скотт JE (ноябрь 1971). «Фосфовольфрамат:« универсальный »(неспецифический) осадитель полярных полимеров в растворе кислоты» . Журнал гистохимии и цитохимии . 19 (11): 689–91. DOI : 10.1177 / 19.11.689 . PMID 5121870 . 
  25. ↑ Штернберг MZ (январь 1970). «Разделение белков с помощью гетерополикислот». Биотехнология и биоинженерия . 12 (1): 1–17. DOI : 10.1002 / bit.260120102 . PMID 5433882 . S2CID 27459070 .  
  26. ^ Ускокович-Маркович S, Миленкович M, Топич A, Котур-Стевулевич J, Стефанович A, Антич-Станкович J (2007). «Защитные эффекты вольфрамофосфорной кислоты и вольфрамата натрия на химически индуцированный некроз печени у крыс линии Вистар». Журнал фармации и фармацевтических наук . 10 (3): 340–9. PMID 17727797 . 
  27. ^ Альберти G, Casciola M (2003). «Композитные мембраны для среднетемпературных топливных элементов на основе ПЭМ». Ежегодный обзор исследований материалов . 33 (1): 129–154. Bibcode : 2003AnRMS..33..129A . DOI : 10.1146 / annurev.matsci.33.022702.154702 . ISSN 1531-7331 .