Fosforsyre (H3PO4)

Individuelt fosforsyremolekyl

Hva er fosforsyre?

Han fosforsyre Det er en oksosyre fra fosfor som har en kjemisk formel H₃Po₄. Den består av en mineralsyre der tre syreprotoner er knyttet til fosfatanionen (PO₄^3-). Selv om det ikke anses som en sterk syre, kan dens upassende bruk ha helserisiko.

Det kan finnes i to tilstander: som et fast stoff i form av tykke ortorrombiske krystaller, eller som en krystallinsk sirup -seende væske. Den vanligste kommersielle presentasjonen har en konsentrasjon på 85% P/P og en tetthet på 1.685 g/cm³. Denne tettheten kommer fra konsentrasjonens hånd.

De tre OH -gruppene er ansvarlige for å donere syrehydrogener. På grunn av deres tilstedeværelse i strukturen deres, kan du reagere med forskjellige hydroksider som forårsaker flere salter.

Når det gjelder natriumhydroksyd, kan du danne tre: monobasisk natriumfosfat (nah₂Po₄), Dibasisk natriumfosfat (Na₂Hpo₄) og tribasisk natriumfosfat (Na₃Po₄).

Avhengig av hvilken base som brukes til nøytralisering, eller hvilke kationer som er veldig nær den, kan du imidlertid danne andre fosfatsalter. Blant dem er: kalsiumfosfat (CA₃(Po₄)₂), Litiumfosfat (li₃Po₄), jernfosfat (FEPO₄), og andre. Hver med sine forskjellige grader av protonering av fosfatanionen.

På den annen side kan fosforsyre "kidnappe" divalente kationer som tro²⁺, Cu²⁺, Ac²⁺ og mg²⁺. Ved høye temperaturer kan du reagere med deg selv med tap av et H -molekyl₂Eller dannende diametre, trimmer og polymerer av fosforsyrer.

Denne typen reaksjoner gjør denne forbindelsen i stand til å etablere et stort antall strukturer med fosfor og oksygenskjeletter, hvorfra et bredt spekter av kjente salter også kan oppnås, så som polyfosfater.

Når det₂ENTEN₅ (Fosfor pentoksyd) i vann. Det er en av de mest nyttige mineralsyrene, og er dens funksjon som gjødsel den viktigste.

Fosfor, kalium og nitrogen utgjør de tre viktigste næringsstoffene til planter.

Kjemisk fosforsyrestruktur

Kjemisk fosforsyrestruktur

Fosforsyre består av en P = O -binding. Med fosforatomet i sentrum trekker oksygen en slags molekylær tetrahedron.

På denne måten kan fosforsyre visualiseres som en tetrahedron. Fra dette perspektivet disse tetrahedraene (av H -enheter₃Po₄) samhandle med hverandre ved hydrogenbroer; det vil si at toppunktene deres nærmer seg nøye.

Disse intermolekylære interaksjonene tillater fosforsyre krystall i to faste stoffer: vannfri og hemihydrat (H₃Po₄· 1/2H₂O), begge med monokliniske krystallinske systemer. Anhydraform kan også beskrives med formelen: 3H₂Eller · p₂ENTEN₅, som er lik et tri-hydratisert fosforpentoksid.

Tetrahedra kan til og med koble kovalent, men for dette må en av enhetene eliminere et vannmolekyl gjennom dehydrering. Dette skjer når h₃Po₄ Den gjennomgår oppvarming, og genererer som en konsekvens av dannelsen av polyfosfæriske syrer (PA).

Diposforsyre (h₄P₂ENTEN₇)

Den enkleste av all PA er diposforsyre (h₄P₂ENTEN₇), også kjent som pyrofosforsyre. Den kjemiske ligningen av din formasjon er som følger:

Det kan tjene deg: aluminiumfosfat (ALPO4): struktur, egenskaper, innhenting, bruk

2H₃Po₄ H₄P₂ENTEN₇ + H₂ENTEN

Balansen avhenger av mengden vann og temperatur. Hva er strukturen? I bildet av seksjonen er strukturene til ortofosfahisk og pyrofosforsyre illustrert i øverste venstre hjørne.

To enheter blir kovalent når et vannmolekyl elimineres, og danner en P-O-P oksygenbro mellom dem. Nå er de ikke tre syrehydrogen, men fire (fire grupper -OH). På grunn av dette, h₄P₂ENTEN₇ presenterer fire k -konstanter k_til.

Polyfosforsyrer

Dehydrering kan fortsette med pyrofosforsyre hvis oppvarmingen fortsetter. Fordi? For i hver ende av molekylet er det en OH-gruppe som kan elimineres som et vannmolekyl, og dermed fremme den påfølgende veksten av P-O-O-O-P-skjelettet ... P ..

Eksempler på disse syrene er trimfosforiske og tetropolifforsyrer (begge illustrert i forrige bilde). Det kan sees hvordan P-O-P-skjelettet forlenges i en slags kjede dannet av tetrahedra.

Disse forbindelsene kan være representert med HO -formelen (PO₂ÅH)_xH, der ho er venstre ende som kan dehydrere. Po₂Å er fosforskjelettet med P = O og OH -koblingene; Og x er fosforsyreenheter eller molekyler som er nødvendige for å oppnå nevnte kjede.

Når disse forbindelsene er fullstendig nøytraliserte, stammer de så -kallede polyfosfatene opp. Avhengig av hvilke kationer de er omgitt, danner de et bredt utvalg av polyfosfatsalter.

På den annen side, hvis de reagerer med ROH -alkoholer, erstattes hydrogenene i skjelettet deres av alkylsubstituentene r-. Dermed oppstår fosfatestere (eller polyfyse): RO (PO₂Eller)_xR. Det er nok å erstatte H med R alle strukturer i bildet av seksjonen for å skaffe dem.

Sykliske polyfosforsyrer

P-O-P-kjeder kan til og med lukkes i en ring- eller fosforsyklus. Den enkleste av denne typen forbindelse er trimetafosforsyre (øverste høyre hjørne av bildet). Dermed kan PAS være lineære, sykliske; eller hvis strukturene deres viser begge typer, forgrenet.

Nomenklatur

Fosforsyre. Kilde: Commons.Wikimedia.org

Nomenklaturen av fosforsyre styres av IUPAC og hvordan nullionsaltene av oksoacids er navngitt.

Fordi i h₃Po₄ Atomet til P har Valencia +5, det med størst verdi, syren tildeles suffikset -ico til fosforprefikset-.

Ortho-

Imidlertid blir fosforsyre ofte fortalt ortofosforsyre. Fordi? Fordi ordet 'ortho' er gresk og betyr 'sant'; som vil resultere i den "sanne formen" eller "mer hydrert" av det samme.

Når den fosforiske anhydroen er hydrert med et overskudd av vann (P₄ENTEN₁₀, "Superior Image" -hetten ")₃Po₄ (3H₂Eller · p₂ENTEN₅). Dermed tildeles orto -prefikset til de syrene som er dannet med rikelig vann.

Piro-

PIRO-prefikset- refererer til hver forbindelse som har sin opprinnelse etter påføring av varme, siden diposforsyren oppstår fra termisk dehydrering av fosforsyre. Det kalles derfor pyrofosforsyre (2H₂Eller · p₂ENTEN₅).

Mål-

Målprefikset, som også er et gresk ord, betyr 'etter'. Det tilsettes de stoffene hvis formel har eliminert et molekyl, i dette tilfellet vann:

H₃Po₄ => Hpo₃ + H₂ENTEN

Merk at denne gangen tilsetning av to fosforenheter ikke forekommer for å danne diposforsyre, men i stedet for metafosforsyre oppnås (hvorfra det ikke er bevis for dens eksistens).

Kan tjene deg: etylalkohol: struktur, egenskaper, bruk, skaffe

Det er også viktig å fremheve at denne syren kan beskrives som h₂Eller · p₂ENTEN₅ (Ligner på hemidrat, multipliser HPO₃ For 2). Prefiksmeta- er perfekt i henhold til den sykliske PAS, siden hvis trfosforsyre blir dehydrert, men ikke legger til en annen enhet H₃Po₄ For å bli tetrafosforsyre, må du danne en ring.

Og dette er det samme med andre polymtofosforsyrer, selv om IUPAC anbefaler å kalle dem som sykliske forbindelser av de tilsvarende PAS.

Fosforsyreegenskaper

Molekylær formel

H₃Po₄

Molekylær vekt

97.994 g/mol

Fysisk utseende

I sin faste form presenterer den ortorrombiske, hygroskopiske og gjennomsiktige krystaller. I væskeformen er den krystallinsk, med et viskøst siruputseende.

Kommersielt oppnås det i vandig løsning med en konsentrasjon på 85% P/P/P/P. I alle disse presentasjonene mangler det lukt.

Kokende og fusjonspunkter

158º C (316º F A 760 mmHg).

108º F (42,2 ºC).

Vannløselighet

548 g/100 g h₂Eller 20º C; 369,4 g/100 ml ved 0,5 ºC; 446 g/100m ved 14,95 º C.

Tetthet

1.892 g/cm³ (fast); 1.841 g/cm³ (100%løsning); 1.685 g/cm³ (85%løsning); 1.334 g/cm³ 50%løsning) ved 25 ºC.

Damptetthet

Luft relativ 3.4 (luft = 1).

Selvantenning

Det er ikke brannfarlig.

Goo

3,86 MPOISE (40% til 20 ºC).

Surhet

PH: 1,5 (0,1 N -løsning i vann)

PKA: PKA1 = 2,148; PKA2 = 7.198 og PKA3 = 12.319. Derfor er dets suriske hydrogen det første.

Nedbrytning

Når han er oppvarmet, frigjør han fosforoksider. Hvis temperaturen stiger til 213 ºC eller mer, blir den pyrofosforsyre (h₄P₂ENTEN₇).

Korrosivitet

Etsende for jernholdige metaller og aluminium. Når du reagerer med disse metallene, stammer hydrogenbrennbar gass.

Polymerisasjon

Voldsomt polymeriza med hoaxforbindelser, epoksider og polymeriserbare forbindelser.

Fosforsyre bruker

Fosfat og general bruker salg

-Fosforsyre fungerer som grunnlag for fosfatutarbeidelse, som brukes som gjødsel fordi fosfor er et viktig næringsstoff for planter.

-Det har blitt brukt i behandlingen av ledende forgiftning og andre forhold der viktige fosfatmengder og produksjon av mild acidose er nødvendig.

-Det brukes til å kontrollere urinveiene for mink og katter for å unngå dannelse av nyreberegninger.

-Fosforsyre forårsaker NA -salter₂Hpo₄ og nah₂Po₄ som utgjør et pH -støtdempersystem med en PKA på 6,8. Dette pH -reguleringssystemet er til stede hos mennesker, og har betydning i reguleringen av intracellulær pH, så vel som i behandlingen av hydrogenkonsentrasjon i de distale og samler -tubuli av nefronene.

-Det brukes i eliminering av mohosa -laget av jernoksyd som samler seg på dette metallet. Fosforsyre danner jernfosfat, som enkelt kan fjernes fra metalloverflaten. Det brukes også i elektrisk polsk i aluminium.

Industriister

-Fosforsyre er bestemt som et katalytisk middel i utdyping av nylon og bensin. Det brukes som et dehydratiserende middel i litografisk gravering, i utdyping av fargestoffer for bruk i tekstilindustrien, i prosessen med koagulering av latexen i kystenindustrien og i renset av hydrogenperoksyd (hydrogenperoksyd (hydrogenperoksyd).

-Syre brukes som tilsetningsstoff i brus som bidrar på denne måten til smaken. Utvannet, det brukes i sukkerraffineringsprosessen. Det fungerer også som et støtdempersystem i tilberedningen av skinke, gelatin og antibiotika.

Kan tjene deg: Aluminiumhydroksyd: Struktur, egenskaper, bruksområder, risikoer

-Griper inn i utdyping av vaskemidler, i syrekatalysen av acetylenproduksjon.

-Det brukes som syremiddel i balanserte matvarer til husdyrindustrien og kjæledyr. Farmasøytisk industri bruker den i fremstilling av antiemetikkmedisiner. Det drar også fordel av en blanding for å lage asfalt for å bane bakken og reparere sprekker.

-Fosforsyre fungerer som en katalysator i hydratiseringsreaksjonen til alkener for å produsere alkohol, hovedsakelig etanol. I tillegg brukes det i bestemmelsen av organisk kull i jordsmonn.

Tannlege

Det brukes av tannleger for å rengjøre og kondisjonere tannoverflaten før plassering av tannlegestøtter. Den finner også bruk i tannbleking og eliminering av tannplater. I tillegg brukes det i fremstilling av lim for tannproteser.

Kosmetikk

Fosforsyre brukes til å justere pH i utdyping av kosmetiske produkter og for hudpleie. Det brukes som et kjemisk oksidasjonsmiddel for produksjon av aktivert karbon.

Fosforsyredannelse

-Fosforsyre fremstilles fra fosfatbergarter av apatittype ved hjelp av dens konsentrerte svovelsyre fordøyelse:

Ac₃(Po₄)₂    +       3 H₂SW₄      +       6 timer₂O => 2 H₃Po₄     +       3 (sak₄.2H₂ENTEN)

Fosforsyre oppnådd i denne reaksjonen er lav renhet, så den gjennomgår en rensingsprosess som inkluderer nedbør, løsningsmiddelekstraksjon, krystallisering og ionutvekslingsteknikker.

-Fosforsyre kan oppstå ved å løse opp fosforpentoksid i kokende vann.

-Det kan også oppnås ved å varme opp fosfor med en blanding av luft og vanndamp:

P₄ (l) +5 o₂ (g) => P₄ENTEN₁₀ (S)

P₄ENTEN₁₀ (S) +H₂Eller (g) => 4h₃Po₄ (L)

Risiko

-Fordi damptrykket er lavt ved romtemperatur, er det lite sannsynlig at damper kan inhaleres, med mindre syren sprayes. I så fall inkluderer symptomene på innånding: hoste, sår hals, kortvarig og arbeidskrevende pust.

-I litteraturen er saken om en sjømann som ble utsatt for fosforsyre -damper i lang tid sitert. Led generell svakhet, tørr hoste, smerter i brystet og luftveisproblemer. Etter ett år etter utstillingen ble det observert en reaktiv dysfunksjon i luftveiene.

-Kutan kontakt med fosforsyre kan forårsake rødhet, smerter, blemmer og hudforbrenninger.

-Kontakten til syren med øynene, avhengig av dens konsentrasjon og varigheten av kontakten, kan produsere i disse, vevets korrosive lesjoner eller alvorlige forbrenninger med permanent okulær skade.

-Syreinntak forårsaker forbrenning i munnen og halsen, Ardor -sensasjon utover brystbenet, magesmerter, oppkast, sjokk og kollaps.

Referanser

1. Royal Society of Chemistry. (2015). Fosforsyre. Hentet fra: Chemspider.com
2. Canadian Health and Occupational Safety Center. (1999). Fosforsyre - helseeffekter. Hentet fra: ccsso.Ac
3. Syrer.Info. (2018). Fosforsyre "variasjon av bruk av denne kjemiske forbindelsen. Hentet fra: syrer.Info
4. James p. Smith, Walter E. Brown, og James R. Lehr. (1955). Struktur av krystallinsk fosforsyre. J. ER. Chem. Soc.  77, 10, 2728-2730
5. Wikipedia. (2018). Fosforsyrer og fosfater. Hentet fra: i.Wikipedia.org
6. Vitenskap er morsom. Lære om fosforsyre. [PDF]. Hentet fra: scifun.Chem.Wisc.Edu