О фосфорная кислота

Ортофосфорная кислота

Ортофосфорная кислота
Общие
Систематическое наименование Ортофосфорная кислота
Химическая формула H3PO4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) твердое
Отн. молек. масса 98,0 а. е. м.
Молярная масса 98,0 г/моль г/моль
Плотность 1,685 (жидк) г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.) 2,4-9,4 сПуаз Па·с
(при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления 42,35 °C
Температура кипения 158 °C
Химические свойства
pKa 2,12, 7,21, 12,67
Растворимость в воде 548 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS

Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) — неорганическая кислота средней силы, с химической формулой H3PO4, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы.

При температуре выше 213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H4P2O7. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 % водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

Получение

Фосфорную кислоту получают из фосфата:

Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора:

Или взаимодействием с водой оксида фосфора(V), полученного сжиганием фосфора в кислороде:

С водой реакция идет очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорной кислоты.

Расплавленная ортофосфорная кислота и ее концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

Свойства

H3PO4 — трехосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например, с хлорной HClO4, фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например ·(ClO4).

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок:

Качественной реакцией на ион РО43− является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:

Фосфаты

Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух- и трехзамещенные соли.

(дигидрофосфат натрия) (гидрофосфат натрия) (фосфат натрия)

Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую реакцию, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную.

Дигидрофосфаты обычно хорошо растворимы в воде, почти все гидрофосфаты и фосфаты растворимы мало. Прокаливание солей приводит к следующим превращениям:

Фосфаты при прокаливании не разлагаются, исключение составляет фосфат аммония (NH4)3PO4.

Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты.

Применение

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленой меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии. Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество.

Пищевая промышленность

Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.

Применение ортофосфорной кислоты в сельском хозяйстве. В звероводстве (в частности, при выращивании норок) используют выпойку раствора ортофосфорной кислоты для профилактики повышенного рН желудка и мочекаменной болезни.

Применение ортофосфорной кислоты в стоматологии. Ортофосфорная кислота применяется для снятия зубной эмали перед пломбированием зубов. При применении адгезивных материалов 2 и 3 поколения требуется тотальное протравливание зуба кислотой, с последующим промыванием и просушиванием. Кроме дополнительных временных затрат на проведение данные этапы несут в себе опасность возникновения различных ошибок и осложнений.

При нанесении ортофосфорной кислоты сложно проконтролировать степень и глубину деминерализации дентина и эмали. Это приводит к тому, что нанесенный адгезив не полностью (по всей глубине) заполняет открытые дентинные канальцы, а это в свою очередь не обеспечивает образование полноценного гибридного слоя.

Кроме того, не всегда удается полностью удалить ортофосфорную кислоту после ее нанесения на дентин. Это зависит от того, каким способом сгущена фосфорная кислота. Остатки ортофосфорной кислоты ухудшают прочность бондинга, а также приводят к образованию так называемой «кислотной мины».

Поэтому с появлением адгезивных материалов 5 и 6 поколения ортофосфорная кислота использоваться перестала.

См. также

  • Фосфорные кислоты
  • Фосфор

Примечания

  1. Химия. Лекции и электронные учебники на Бобыч.Ру (рус.). Архивировано из первоисточника 7 февраля 2012. Проверено 13 сентября 2009.

Литература

Ссылки

Фосфорная кислота

Ортофосфорная кислота: применение против ржавчины

Любой металл подвергается «болезни» в виде рыжего налета, представляющего собой ржавчину. Ржавчина образовывается из-за воздействия на металл воды, кислорода и углекислого газа. Протекает химическая реакция, из-за которой образуются гидроксиды и оксиды железа. Чтобы увеличить длительность службы металлического изделия, необходимо вести борьбу с коррозией, так как в отличие от патины на бронзе, ржавчина на металле не образует защитную пленку. Приходит на помощь в данной борьбе ортофосфорная кислота.

Оглавление:

  • Характеристика
  • Ортофосфорная кислота: использование

Характеристика

Ортофосфорная или фосфорная кислота отличается неорганическим происхождением. При комнатной температуре она имеет вид маленьких ромбовидных кристаллов. Чаще всего она продается в виде сироповидного восьмидесяти пятипроцентного раствора с отсутствием запаха и цвета. Ее ромбические кристаллы хорошо растворяются в воде или этаноле. Получается в результате гидролиза пентахлорида фосфора, из фосфата, взаимодействием оксида фосфора (V) с водой.

Свойства

Основное ее свойство — это оказывать влияние на кислотно-щелочной баланс в организме человека, что приводит к повышению кислотности. Повышенная кислотность, способствует формированию кариеса и преждевременного остеопороза. В больших концентрациях она вызывает кровотечение из носа, повреждение слизистой носа, разрушает зубы и трансформирует формулу крови. Она взаимодействует с металлами, основными оксидами, основаниями, аммиаком, солями слабых кислот.

Ортофосфорная кислота: использование

Ортофосфорная (фосфорная) кислота представляет из себя состав на водной основе неорганического происхождения, выпускается в виде 85-процентного водного раствора сироповидной прозрачной консистенции.

Употребляется в следующих областях деятельности человека:

  • В производстве фосфатных удобрений.
  • В производстве чистящих средств, относящихся к бытовой химии.
  • В стоматологии.
  • В производстве веществ для борьбы со ржавчиной металла.
  • В звероводстве.
  • В пищевой промышленности.
  • В нефтяной промышленности.
  • При изготовлении спичек.
  • При изготовлении кинопленки.
  • При изготовлении противопожарных или огнеупорных предметов и материалов.

Использование в медицине

Употребляется в стоматологии при пломбировании зубов. Ею протравливают поверхность зубной эмали перед лечением зуба. Самой существенной сложностью представляется невозможность проконтролировать глубину и уровень деминерализации дентина и эмали, а также трудность в ее совершенном удалении перед началом лечения зуба. Остатки ортофосфорной кислоты могут повергнуть к уменьшению прочности бондинга и формированию «кислотной мины». Также кислотный раствор в незначительных количествах применяется в составах отбеливающих средств для зубов.

Удаление ржавчины ортофосфорной кислотой с поверхности металла

Большой плюс кислотного раствора в том, что он снимает рыхлую массу окислов с металла и образует тонкую защитную пленку на обработанной поверхности детали. При нанесении на поверхность детали кислотного раствора разъедается и поглощается оксид железа, ортофосфорный состав фосфатирует поверхность металла.

После обработки металла кислотным составом на поверхности формируется серого цвета пленка, маслянистая на ощупь. Существует несколько способов удаления окислов:

  • с полным погружением детали из металла в кислотный раствор;
  • обработка поверхности пульверизатором, кистью или валиком;
  • нанесение состава с предварительной ручной механической обработкой металла.

Ортофосфорная кислота для металла

Проанализируем вариации очищения металла с использованием ортофосфорного раствора подробнее.

  • Очищение ортофосфорным составом с полным погружением детали.

Предварительно очищают деталь от жиров самого различного происхождения. Для этого промывают металл моющим средством. Вслед за тем растворяют в 1 литре воды 150 мл кислоты. Вслед за этим спускают в кислотный состав обрабатываемую деталь на 1 час, периодически перемешивая раствор для наилучшего воздействия. Следом за этим смывают состав особенным раствором из 50 долей воды, 2 долей нашатырного спирта, 48 долей спирта. Далее споласкивают обработанную деталь проточной водой и тщательно сушат.

  • Нанесение распылителем, валиком или обыкновенной кистью на обрабатываемый металл.

Сначала вручную очищают ржавчину с металлической детали. После этого наносят ортофосфорный раствор, выдерживают некоторый период времени, после этого смывают состав нейтрализующим раствором и сушат.

Преобразователь ржавчины

Преобразователь коррозии или модификатор представляет собой смесь ортофосфорной кислоты со специфичными добавками. В зависимости от добавок эти растворы подразделяют на грунтовки, модификаторы-стабилизаторы, преобразователи ржавчины. К первой группе принадлежит грунтовка ЭВА-0112, она состоит из основы и восьмидесяти пятипроцентной кислоты. Представляет собой основу под краску, используется перед покраской изделий из металла. Преобразователь «Цинкарь» состоит из кислоты и солей цинка и марганца. При использовании из трансформированной ржавчины получается прочный защищающий поверхность слой, то есть совершается легирования металла.

Применение ортофосфорной кислоты в быту

Ортофосфорный раствор употребляют в бытовой химии. Он чрезвычайно хорошо очищает ржавчину с поверхностей санузлов. Запрещается использовать кислотный раствор для поверхностей из акрила. Ортофосфорным составом можно обрабатывать фаянсовые и эмалированные поверхности, он удаляет отпечатки ржавчины с умывальников, ванн и унитазов.

Для этого вначале предварительно обезжиривают поверхность любым имеющимся моющим средством, вслед за тем на поверхность фаянсового или эмалированного сан изделия наносят кислотный раствор. Для его приготовления смешивают 1 литр воды и 200 гр фосфорной кислоты. Полученный раствор наносят на обрабатываемую эмалированную или фаянсовую поверхность и оставляют на поверхности от 1 до 12 часов. После этого нейтрализуют смесь раствором соды и тщательно смывают. Плюс данной обработки в том, что не производится механическое воздействие на эмаль изделия, вследствие чего не повреждается поверхность.

Техника безопасности

Ортофосфорная кислота — это опасное вещество и требует соблюдения осторожности. Работают с ней в специальном помещении с проветриванием, вдали от открытого пламени, так как ортофосфорный раствор пожаро- и взрывоопасен. Перед обработкой изделий необходимо облачиться в респиратор, перчатки, особенную одежду, нескользящие башмаки, очки. Попадание кислоты на кожу, в глаза, в дыхательные пути вызывает сильный ожог, головокружение, рвоту, кашель. При попадании раствора быстро освобождаются от одежды, промывают место поражения проточной водой, вызывают доктора, сооружают просторную повязку, а разлитую жидкость нейтрализуют щелочью.

Вред ортофосфорной кислоты

Существует вред от употребления кислоты. Она оказывает нехорошее воздействие на кислотность организма человека и расстраивает баланс. Скверно воздействует на кальций, вытесняя его из зубов и костей. В стоматологии очень долго для удаления эмали применяли ортофосфорную кислоту и всего лишь недавно наложили запрет на ее использование. При употреблении в пищу она пробуждает рвоту, дурноту, отсутствие аппетита. При попадании на кожу порождает химические ожоги.

Использование в пищевой промышленности

Ортофосфорная кислота или Е338 представляет собой антиоксидант, защищающий съестные припасы от окисления и изменения окраски. Употребляется для подкисления различных продуктов и напитков. От лимонки, полученной природным путем, она отличается небольшой стоимостью и легкостью получения.

Ее широко применяют при производстве хлебопекарных порошков, при расплавлении сыров, изготовлении всевозможных колбас, сахара, колы, пепси, спрайта. Кислота, как пищевая добавка, официально разрешена к использованию, но она очень вредно воздействует на организм человека, оказывает скверное влияние на баланс кислоты в организме. Продолжительное употребление продуктов с данной добавкой приводит к утрате аппетита и веса.

При умелом и правильном использовании ортофосфорные растворы приносят колоссальную пользу человеку несмотря на некоторые их негативные свойства.

Фосфорная кислота

Кислота средней силы. Ее соли – фосфаты плохо растворимы в воде, кроме фосфатов щелочных металлов и аммония.

Альтернативные названия

Ортофосфорная кислота, гидроксид фосфора (V)

Формула

Свойства фосфорной кислоты

Физические свойства

Фосфорная кислота самая устойчивая при комнатной температуре фосфорных кислот. Кроме ортофосфорной кислоты H3PO4 существует метафосфорная кислота HPO3, пирофосфорная H4P2O7, трифосфорная H3P3O9 и тетрафосфорная H4P4O12. Последние три намного сильнее ортофосфорной кислоты (K1 = 7 ⋅\cdot⋅ 10-3).

Свойство Описание
Внешний вид Бесцветная жидкость в водном растворе, в чистом виде – гигроскопичные кристаллы
Молярная масса, г/моль 98,0
Плотность при 20°С, г/см3 1,83
Температура плавления, °С +42,35
Температура кипения, °С 213 (разл.)

Химические свойства

В водных растворах фосфорная кислота диссоциирует на ионы:

H3PO4 ⇄\rightleftarrows⇄ H+ + H2PO4-, ⇄\rightleftarrows⇄ 2H+ + HPO42- ⇄\rightleftarrows⇄ 3H+ + PO43-.

K1 = 7,1·10-3,

K2 = 6,2·10-8,

K3 = 5,0·10-13.

При комнатной температуре фосфорная кислота реагирует лишь с активными металлами, оксидами и гидроксидами:

6Li + 2H3PO4 = 2Li3PO4 + 3H2,

3CaO + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3H2O,

3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O.

При нагревании она более активна:

3Zn + 2H3PO4 = 2Zn3(PO4)2 ↓+ 3H2,

Fe2O3 +2H3PO4 = 2FePO4↓+ 3H2O.

Фосфорная кислота разлагается при нагревании:

4H3PO4 = 2H4P2O7 + 2H2O.

Фосфорная кислота вступает в реакцию с хлорной кислотой, образуя соли фосфорила:

H3PO4 + HClO4= P(OH)4ClO4.

Поэтому можно считать фосфорную кислоту амфотерным гидроксидом фосфора (V) с преобладанием кислотных свойств.

Получение

Лабораторные способы получения

Фосфорную кислоту в лабораторных условиях получают из оксида фосфора (V):

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.

Реакция протекает бурно, поэтому ее лучше получать таким способом в промышленности.

Можно получить фосфорную кислоту из фосфатов действием соляной или серной кислоты:

Na3PO4 + 3HCI = 3NaCI + H3PO4.

Наконец, можно подвергнуть гидролизу хлорид фосфора (V):

2PCl5+ 8H2O = 2H3PO4 + 10HCl.

Получение в промышленности

В промышленности наиболее чистую фосфорную кислоту получают термическим способом, для чего фосфор сжигают:

4P +5O2 = 2P2O5.

Фосфорный ангидрид взаимодействует с водой слишком бурно, поэтому фосфорный ангидрид смешивают с нагретой до 200°С фосфорной кислотой в концентрации 50-60%. Полученную кислоту разводят и частично запускают вновь в процесс.

Есть экстракционный метод получения фосфорной кислоты непосредственно из руд, например, из апатита:

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + n H3PO4 + 3H2O = (n+3) H3PO4+ 5CaSO4·H2O + HF.

Применение

Фосфорная кислота используется при производстве высококонцентрированных фосфорных удобрений, полифосфатов, синтетических моющих средств, умягчителей воды, а также в качестве катализатора.
В стекольном производстве ее добавляют при варке специальных стекол.
В медицине ее применяют при производстве многих лекарственных препаратов.
В химическом анализе из фосфорной кислоты и фосфатов готовят буферные растворы.

Пример решения задачи

Осуществите следующие превращения:
Na3PO4 → H3PO4 → HPO3 → KPO3→ AgPO3.

Решение

Ортофосфорная кислота — H3PO4

Главная / Кислоты / Ортофосфорная кислота — H3PO4 %D
%d.%M.%y %h~:~%m

Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) — неорганическая кислота средней силы, с химической формулой H3PO4, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы.

При температуре выше 213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H4P2O7. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 % водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленной меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии. Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество.

Авиационная промышленность

В составе гидрожидкостей НГЖ-5У и ее иностранных аналогов.

Пищевая промышленность

Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.

Сельское хозяйство

В звероводстве (в частности, при выращивании норок) используют выпойку раствора ортофосфорной кислоты для профилактики повышенного рН желудка и мочекаменной болезни.

Стоматология

Ортофосфорная кислота применяется для протравливаня (снятия смазанного слоя) эмали и дентина перед пломбированием зубов. При применении адгезивных материалов 2 и 3 поколения требуется протравливание эмали зуба кислотой, с последующим промыванием и просушиванием. Кроме дополнительных временных затрат на проведение данные этапы несут в себе опасность возникновения различных ошибок и осложнений.

При нанесении ортофосфорной кислоты сложно проконтролировать степень и глубину деминерализации дентина и эмали. Это приводит к тому, что нанесенный адгезив не полностью (по всей глубине) заполняет открытые дентинные канальцы, а это в свою очередь не обеспечивает образование полноценного гибридного слоя.

Кроме того, не всегда удается полностью удалить ортофосфорную кислоту после её нанесения на дентин. Это зависит от того, каким способом сгущена фосфорная кислота. Остатки ортофосфорной кислоты ухудшают прочность бондинга, а также приводят к образованию так называемой «кислотной мины».

С появлением адгезивных материалов 4 и 5 поколения стали использовать технику тотального протравливания (дентин — эмаль). В адгезивных системах 6 и 7 поколения отдельный этап протравливания кислотой отсутвует. Так адгезивы являются самопротравливающимися. Хотя некоторые производители все же рекомендуют для усиления адгезии кратковременно протравливать эмаль и при использовании самопротравливащих адгезивов.

Фосфорные кислоты.

К классу фосфорных кислот относят кислоты, имеющие в своем составе атом фосфора в степени окисления +3, +5.

Наиболее значимой кислотой является ортофосфорная (фосфорная) H3PO4.

Координационное число фосфора в его кислотах равно 4. Связи:

1)Р-О-Н – сигма-связь, ковалентная полярная.

2)Р=О – сигма и π-связь, ковалентная полярная.

3)Р-Н – сигма –связь, ковалентная неполярная.

4)Р-О-Р – сигма –связь, ковалентная полярная.

5)Р-Р – сигма –связь, ковалентная неполярная.

Кислота представляет собой твердое вещество, которое очень хорошо растворяется в воде, диссоциирует ступенчато.

Строение фосфорной кислоты .

H3PO4 является трехосновной кислотой, может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты (K2PO4), гидрофосфаты (K2HPO4), фосфаты (K3PO4). Все дигидрофосфаты растворяются в воде. Из фосфатов и гидрофосфатов к растворимым относятся только соединения щелочных металлов и аммония.

Соли фосфорной кислоты являются хорошими удобрениями:

Качественные реакции ортофосфатов.

Качественные реакции метафосфатов .

Физические свойства кислот фосфора.

Другой кислотой является фосфористая кислота H3PO3:

Это кислота средней силы, образует 2 ряда солей – фосфиты и гидрофосфиты. Получается по реакциям:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *