Kyselina fosforečná (H3PO4)

Jednotlivá molekula kyseliny fosforečnej

Čo je kyselina fosforečná?

On kyselina fosforečná Je to kyselina oxo fosforu, ktorá má chemický vzorec h₃Po₄. Skladá sa z minerálnej kyseliny, v ktorej sú tri kyslé protóny spojené s fosfátovým aniónom (PO₄^3-). Aj keď sa nepovažuje za silnú kyselinu, jej nevhodné použitie môže mať zdravotné riziko.

Nachádza sa v dvoch stavoch: ako tuhá látka vo forme hrubých ortorbických kryštálov alebo ako kryštalická tekutina vyzerajúca. Jeho najbežnejšia komerčná prezentácia má koncentráciu 85% P/P a hustotu 1 685 g/cm³. Táto hustota pochádza z ruky koncentrácie.

Tri OH skupiny sú zodpovedné za darovanie kyslých hydrogénov. Kvôli ich prítomnosti v ich štruktúre môžete reagovať s rôznymi hydroxidmi, ktoré spôsobujú niekoľko solí.

V prípade hydroxidu sodného môžete vytvoriť tri: monobazický fosforečnan sodný (NAH₂Po₄), Dibázický fosfát sodný (NA₂HPO₄) a kmeňový fosfát sodný (NA₃Po₄).

Avšak v závislosti od toho, ktorá základňa sa používa na neutralizáciu, alebo na to, aké katióny sú veľmi blízko, môžete tvoriť iné fosfátové soli. Medzi nimi patrí: fosfát vápenatý (CA₃(PO₄)₂), Lítiumfosfát (li₃Po₄), železitý fosfát (FEPO₄), a ďalšie. Každý s rôznymi stupňami protonácie fosfátového aniónu.

Na druhej strane, kyselina fosforečná môže „uniesť“ dvojmocné katióny, ako je viera²⁺, Cu²⁺, Ac²⁺ a mg²⁺. Pri vysokých teplotách môžete so sebou reagovať so stratou molekuly H₂Alebo formovanie priemerov, zastrihávača a polyméry kyselín fosforečnej.

Tento typ reakcie spôsobuje, že táto zlúčenina je schopná vytvoriť veľké množstvo štruktúr s fosforom a kostrami kyslíka, z ktorých je možné získať aj širokú škálu známych solí, ako sú napríklad polyfosfáty.

Pokiaľ ide o jeho objav, v roku 1694 ho syntetizoval Robert Boyle (1627-1691), rozpustil p₂Ani₅ (Fosfor pentoxid) vo vode. Je to jedna z najužitočnejších minerálnych kyselín, čo je jej funkcia ako najdôležitejšie.

Fosfor, draslík a dusík tvoria tri hlavné živiny rastlín.

Štruktúra chemickej kyseliny fosforečnej

Štruktúra chemickej kyseliny fosforečnej

Kyselina fosforečná pozostáva z väzby p = o. S atómom fosforu v strede kyslík kreslí akýsi druh molekulárneho tetraedronu.

Týmto spôsobom sa môže kyselina fosforečná vizualizovať ako tetraedron. Z tohto hľadiska tieto tetraedra (podľa jednotiek H₃Po₄) interagovať medzi sebou vodíkovými mostmi; to znamená, že ich vrcholy úzko pristupujú.

Tieto intermolekulárne interakcie umožňujú kryštalický kryštalický kryštalický v dvoch tuhých látkach: bezvodý a hemihydrát (H₃Po₄· 1/2h₂O), oba s monoklinickými kryštalickými systémami. Jeho forma anhydry sa dá opísať aj s vzorcom: 3H₂Alebo · p₂Ani₅, čo sa rovná trojydratovanému pentoxidu fosforu.

Tetrahedra môže dokonca spájať kovalentne, ale preto musí jedna z jej jednotiek eliminovať molekulu vody dehydratáciou. K tomu dochádza, keď h₃Po₄ Podlieha zahrievaniu a vytvára v dôsledku tvorby polyfosférických kyselín (PA).

Kyselina diposforečná (h₄P₂Ani₇)

Najjednoduchšie zo všetkých PA je kyselina diposforečná (H₄P₂Ani₇), známa tiež ako kyselina pyrofosforečná. Chemická rovnica vašej formácie je nasledovná:

Môže vám slúžiť: hliníkový fosfát (ALPO4): Štruktúra, vlastnosti, získanie, použitia

2h₃Po₄ H₄P₂Ani₇ + H₂Ani

Rovnováha závisí od množstva vody a teploty. Aká je jeho štruktúra? Na obrázku sekcie sú štruktúry ortofosfahickej a kyseliny pyrofosforečnej ilustrované v ľavom hornom rohu.

Keď je eliminovaná molekula vody, sa kovalentne spájajú dve jednotky. Teraz to nie sú tri kyslé vodík, ale štyri (štyri skupiny -OH). Z tohto₄P₂Ani₇ predstavuje štyri konštanty K_do.

Kyseliny polyfosforečnice

Dehydratácia môže pokračovať s kyselinou pyrofosforečnou, ak bude zahrievanie pokračovať. Pretože? Pretože na každom konci svojej molekuly je skupina OH, ktorá sa dá eliminovať ako molekula vody, čím sa podporuje následný rast kostry P-O-O-O-P ... P ..

Príkladmi týchto kyselín sú tribosforečné a tetropoliforové kyseliny (obidve tiež ilustrované na predchádzajúcom obrázku). Je vidieť, ako sa kostra P-O-P predlžuje v akomsi reťazci tvorenej Tetrahedra.

Tieto zlúčeniny môžu byť reprezentované pomocou HO vzorca (PO₂Oh)_XH, kde je ho ľavý koniec, ktorý môže dehydratovať. Po₂OH je kostra fosforu s odkazmi P = O a OH; A x sú jednotky alebo molekuly kyseliny fosforečnej potrebné na získanie uvedeného reťazca.

Ak sú tieto zlúčeniny úplne neutralizované, tak -zavolané polyfosfáty vznikajú. V závislosti od toho, ktoré katióny sú obklopené, tvoria širokú škálu polyfosfátových solí.

Na druhej strane, ak reagujú s alkoholmi ROH, sú vodiče ich kostry nahradené alkylovými substituentmi r-. Takto vznikajú fosfátové estery (alebo polyfyse): RO (PO₂Alebo)_XR. Stačí nahradiť H za R všetkými štruktúrami obrazu sekcie, aby sa ich získalo.

Cyklické kyseliny polyfosforečnice

Reťaze P-O-P sa môžu dokonca uzavrieť v cykle kruhu alebo fosforeku. Najjednoduchší z tohto typu zlúčeniny je kyselina trimetafosforečná (horný pravý roh obrazu). PA teda môžu byť lineárne, cyklické; alebo ak ich štruktúry vykazujú oba typy, rozvetvené.

Menovanie

Kyselina fosforečná. Zdroj: Commons.Wikimedia.orgán

Nomenklatúru kyseliny fosforečnej vládne IUPAC a ako sa pomenujú nulliové soli oxoacidy.

Pretože v h₃Po₄ Atóm P má Valencia +5, ten s najväčšou hodnotou, jej kyselina je priradená prípona -ico k predpone fosforu-.

Orto-

Kyselina fosforečná sa však bežne hovorí aj kyselina ortofosforečná. Pretože? Pretože slovo „orto“ je grécke a znamená „pravdivé“; čo by malo za následok „skutočnú formu“ alebo „hydratovanejšiu“ toho istého.

Keď je fosforečná anhydro hydratovaná prebytkom vody (P₄Ani₁₀, „Superior Image“ Cap “)₃Po₄ (3h₂Alebo · p₂Ani₅). Preto sa orto predpona udeľuje kyselinami tvorenými hojnou vodou.

Piro-

Predpona PIRO sa týka každej zlúčeniny vznikajúcej po aplikácii tepla, pretože kyselina diposforečná vzniká z tepelnej dehydratácie kyseliny fosforečnej. Preto sa nazýva kyselina pyrofosforečná (2H₂Alebo · p₂Ani₅).

Cieľ-

Cieľová predpona, ktorá je tiež grécke slovo, znamená „po“. Pridá sa k látkam, ktorých vzorec vylúčil molekulu, v tomto prípade vodou:

H₃Po₄ => HPO₃ + H₂Ani

Všimnite si, že tentoraz sa pri pridávaní dvoch fosforečných jednotiek nevyskytuje pri tvorbe kyseliny diposforečnej, ale namiesto kyseliny metafosforečnej sa získa (z ktorých neexistuje dôkaz o jej existencii).

Môže vám slúžiť: etylalkohol: štruktúra, vlastnosti, použitie, získanie

Je tiež dôležité zdôrazniť, že táto kyselina sa dá opísať ako H₂Alebo · p₂Ani₅ (Podobne ako hemidrate, vynásobenie HPO₃ Pre 2). Predpona meta- je dokonale podľa cyklických PA, pretože ak sa kyselina tposforečná stane dehydratovanou, ale nepridáva ďalšiu jednotku H₃Po₄ Aby ste sa stali kyselinou tetrafosforečnou, musíte vytvoriť prsteň.

A to je to isté s ostatnými polymeetofosforečnými kyselinami, hoci IUPAC ich odporúča nazývať ich ako cyklické zlúčeniny zodpovedajúceho PAS.

Vlastnosti kyseliny fosforečnej

Molekulárna receptúra

H₃Po₄

Molekulová hmotnosť

97 994 g/mol

Fyzický vzhľad

Vo svojej tuhej podobe predstavuje orcombické, hygroskopické a priehľadné kryštály. V tekutej forme je kryštalická, s viskóznym sirupom.

Komerčne sa dosahuje vo vodnom roztoku s koncentráciou 85% p/p. Vo všetkých týchto prezentáciách chýba vôňa.

Body varu a fúzie

158 ° C (316 ° F A 760 mmHg).

108 ° F (42,2 ° C).

Rozpustnosť

548 g/100 g z h₂Alebo 20 ° C; 369,4 g/100 ml pri 0,5 ° C; 446 g/100 m pri 14,95 ° C.

Hustota

1 892 g/cm³ (pevné); 1 841 g/cm³ (100%roztok); 1685 g/cm³ (85%roztok); 1 334 g/cm³ 50%roztok) pri 25 ° C.

Hustota pary

Vzduch relatívny 3,4 (vzduch = 1).

Vlastné zapaľovanie

Nie je to horľavé.

Hrebeň

3,86 MPoise (40% až 20 ° C).

Kyslosť

PH: 1,5 (0,1 N roztok vo vode)

PKA: PKA1 = 2 148; PKA2 = 7,198 a PKA3 = 12 319. Preto je jeho najsahnejší vodík prvý.

Rozklad

Keď je zahrievaný, uvoľní oxidy fosforu. Ak teplota stúpa na 213 ° C alebo viac, stáva sa kyselinou pyrofosforečnou (H₄P₂Ani₇).

Kričanie

Korozívne k železným kovom a hliníku. Pri reagovaní s týmito kovmi pochádza vodík horľavý plyn.

Polymerizácia

Násilne polymeriza s podvodmi, epoxidmi a polymerizovateľnými zlúčeninami.

Kyselina fosforečná používa

Fosfat a všeobecné využívanie predaja

-Kyselina fosforečná slúži ako základ pre rozpracovanie fosfátu, ktoré sa používajú ako hnojivá, pretože fosfor je hlavnou živinou rastlín.

-Používa sa pri liečbe vedúceho otravy a ďalších podmienok, v ktorých sú potrebné dôležité množstvá fosfátov a produkcia miernej acidózy.

-Používa sa na kontrolu pH močových ciest norok a mačiek, aby sa zabránilo tvorbe výpočtov obličiek.

-Kyselina fosforečná spôsobuje soli Na soli₂HPO₄ a nie₂Po₄ ktoré tvoria systém tlmiča pH s PKA 6,8. Tento regulačný systém pH je prítomný u ľudí, ktorý má význam pri regulácii intracelulárneho pH, ako aj pri liečbe koncentrácie vodíka v distálnych a kolektorových tubuloch nefronov.

-Používa sa na elimináciu mochosovej vrstvy oxidu železa, ktorá sa hromadí na tomto kovu. Kyselina fosforečná forma fosforečnanu, ktoré sa dajú ľahko odstrániť z kovového povrchu. Používa sa tiež v hliníkovom elektrickom leštení.

Priemyselný pracovník

-Kyselina fosforečná je určená ako katalytické činidlo pri vypracovaní nylonu a benzínu. Používa sa ako dehydratačné činidlo v litografickom gravírovaní, pri vypracovaní farbív na použitie v textilnom priemysle, v procese koagulácie latexu v pobrežnom priemysle a pri čistení peroxidu vodíka (peroxid vodíka).

-Kyselina sa používa ako prísada v nealkoholických nápojoch, ktoré týmto spôsobom prispievajú k svojej chuti. Zriedená, aplikuje sa v procese rafinácie cukru. Pôsobí tiež ako systém tlmiča nárazov pri príprave šunky, želatíny a antibiotík.

Môže vám slúžiť: hydroxid z hliníka: štruktúra, vlastnosti, použitia, riziká

-Zasahuje do vypracovania detergentov, pri kyslej katalýze produkcie acetylénu.

-Používa sa ako kyslosť vo vyvážených potravinách pre hospodárske zvieratá a domáce zvieratá. Farmaceutický priemysel ho používa pri výrobe antiemetických liekov. Využíva tiež zmes na vytvorenie asfaltu na vydláždenie zeme a opravu prasklín.

-Kyselina fosforečná pôsobí ako katalyzátor pri hydratačnej reakcii alkénov na výrobu alkoholu, najmä etanolu. Okrem toho sa používa pri určovaní organického uhlia v pôdach.

Zubný

Používajú ju zubní lekári na čistenie a kondicionovanie zubného povrchu pred umiestnením zubných podperov. Nájde tiež použitie pri bielení zubov a eliminácii zubných dosiek. Okrem toho sa používa pri výrobe lepidla pre zubné protézy.

Kozmetika

Kyselina fosforečná sa používa na úpravu pH pri vypracovaní kozmetických výrobkov a starostlivosti o pleť. Používa sa ako chemické oxidačné činidlo na výrobu aktívneho uhlia.

Tvorba kyseliny fosforečnice

-Kyselina fosforečná sa pripravuje z hornín fosforečnanov typu apatitu prostredníctvom svojho koncentrovaného trávenia kyseliny sírovej:

Ac₃(PO₄)₂    +       3 h₂SW₄      +       6 h₂O => 2 h₃Po₄     +       3 (Prípad₄.2h₂Buď)

Kyselina fosforečná získaná v tejto reakcii je nízka čistota, takže sa podrobuje procesu čistenia, ktorý zahŕňa zrážanie, extrakciu rozpúšťadla, kryštalizáciu a techniky výmeny iónov.

-Kyselina fosforečná sa môže vyskytnúť rozpustením fosforu pentoxidu vo vriacej vode.

-Môže sa tiež získať zahrievaním fosforu so zmesou vzduchu a vodnej pary:

P₄ (l) +5 o₂ (g) => P₄Ani₁₀ (S)

P₄Ani₁₀ (s) +h₂Alebo (g) => 4h₃Po₄ (L)

Riziká

-Pretože váš tlak pary je nízky pri teplote miestnosti, je nepravdepodobné, že by sa vaše výpary mohli vdýchnuť, pokiaľ sa kyselina nestriekajú. Ak áno, príznaky ich vdýchnutia zahŕňajú: kašeľ, bolesť hrdla, krátke a namáhavé dýchanie.

-V literatúre sa uvádza prípad námorníka, ktorý bol po dlhú dobu vystavený výparom kyseliny fosforečnej. Utrpel celkovú slabosť, suchý kašeľ, bolesť na hrudníku a problémy s dýchacími cestami. Po jednom roku po výstave sa pozorovala reaktívna dysfunkcia respiračného traktu.

-Kožný kontakt s kyselinou fosforečnej môže spôsobiť začervenanie, bolesť, pľuzgiere a spaľovanie pokožky.

-Kontakt kyseliny s očami, v závislosti od jej koncentrácie a trvania kontaktu, môže v týchto, tkanivových korozívnych léziách alebo silných popáleninách s trvalým poškodením oka.

-Požitie kyseliny spôsobuje horieť v ústach a krku, nadriadený pocit za hrudnou kosťou, bolesť brucha, zvracanie, šok a kolaps.

Odkazy

1. Kráľovská spoločnosť chémie. (2015). Kyselina fosforečná. Prevzatý z: ChemSpider.com
2. Kanadské centrum pre ochranu zdravia a bezpečnosti. (1999). Kyselina fosforečná - účinky na zdravie. Prevzaté z: CCSSO.Ac
3. Kyseliny.Info. (2018). Kyselina fosforečná „rozmanitosť použitia tejto chemickej zlúčeniny. Prevzaté z: kyseliny.Info
4. James P. Smith, Walter E. Brown a James R. Lehr. (1955). Štruktúra kyseliny kryštalickej fosforečnej. J. Hod. Chem. SOC.  77, 10, 2728-2730
5. Wikipedia. (2018). Kyseliny fosforečnej a fosfáty. Prevzaté z: v.Wikipedia.orgán
6. Veda je zábava. Dozviete sa viac o kyseline fosforečnej. [PDF]. Prevzaté z: Scifun.Chem.Wisc.Edu