Kwas fosforowy - Phosphoric acid

Wzór strukturalny kwasu fosforowego z podaniem wymiarów
Model kulowo-kijowy
Model wypełniający przestrzeń
Nazwy
Nazwa IUPAC
Kwas fosforowy
Inne nazwy
Kwas ortofosforowy
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CZEBI
CHEMBL
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.028.758 Edytuj to na Wikidata
Numer WE
Numer E E338 (przeciwutleniacze, ...)
KEGG
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
UNII
Numer ONZ 1805
  • InChI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4) sprawdzaćTak
    Klucz: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N sprawdzaćTak
  • InChI=1/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)
    Klucz: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYAI
  • OP(=O)(O)O
Nieruchomości
h
3
PO
4
Masa cząsteczkowa 97,994  g·mol -1
Wygląd zewnętrzny białe ciało stałe
Zapach Bezwonny
Gęstość 1,6845  g⋅cm -3 (25°C, 85%),  1,834 g⋅cm -3 (ciało stałe)
Temperatura topnienia 40–42,4 ° C (104,0–108,3 ° F; 313,1–315,5 K)
Temperatura wrzenia  
Rozpuszczalność Rozpuszczalny w etanolu
log P -2,15
Ciśnienie pary 0,03  mmHg (20  °C)
Podstawa sprzężona Fosforan diwodorowy
-43,8 x 10 -6  cm 3 / mol
Lepkość 2,4-9,4 cP (85% wodny roztwór ) 147 cP (100%)  
 
Struktura
Jednoskośny
Czworościenny
Termochemia
145,0 J/mol⋅K
150,8 J/mol⋅K
-1271,7 kJ/mol
-1123,6 kJ/mol
Zagrożenia
Arkusz danych dotyczących bezpieczeństwa ICSC 1008
Piktogramy GHS GHS05: żrący
Hasło ostrzegawcze GHS Zagrożenie
H290 , H314
P280 , P305+351+338 , P310
NFPA 704 (ognisty diament)
3
0
0
Temperatura zapłonu Nie palne
Dawka lub stężenie śmiertelne (LD, LC):
LD 50 ( mediana dawki )
1530  mg/kg (szczur, doustnie)
NIOSH (limity ekspozycji dla zdrowia w USA):
PEL (dopuszczalne)
TWA 1  mg/m 3
REL (zalecane)
TWA 1  mg/m 3 ST 3  mg/m 3
IDLH (Bezpośrednie niebezpieczeństwo)
1000  mg / m 3
Związki pokrewne
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒n zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Kwas fosforowy , znany również jako kwas ortofosforowy lub kwas fosforowy (V) , jest słabym kwasem o wzorze chemicznym H
3
P O
4
. Czysty związek jest bezbarwnym ciałem stałym .

Wszystkie trzy wodory mają odczyn kwasowy w różnym stopniu i mogą zostać utracone z cząsteczki jako jony H + ( protony ). Po usunięciu wszystkich trzech jonów H + powstaje jon ortofosforanowy PO 4 3- , powszechnie nazywany „fosforanowym”. Usunięcie jednego lub dwóch protonów daje jon diwodorofosforanowy H
2
PO
4
, a jon wodorofosforanowy HPO2-
4
, odpowiednio. Kwas ortofosforowy tworzy również estry , zwane organofosforanami .

Kwas fosforowy jest powszechnie spotykane w laboratoriach chemicznych jako 85% roztwór wodny , który jest bezbarwny, bezwonny, a nie- lotnej cieczy syropu. Chociaż kwas fosforowy nie spełnia ścisłej definicji mocnego kwasu , 85% roztwór może nadal poważnie podrażniać skórę i uszkadzać oczy.

Nazwę „kwas ortofosforowy” można stosować do odróżnienia tego specyficznego kwasu od innych „ kwasów fosforowych ”, takich jak kwas pirofosforowy . Niemniej jednak termin „kwas fosforowy” często oznacza ten konkretny związek; i to jest obecna nomenklatura IUPAC .

Produkcja

Kwas fosforowy jest wytwarzany przemysłowo dwoma ogólnymi sposobami. W procesie mokrym minerał zawierający fosforan, taki jak hydroksyapatyt wapnia, jest traktowany kwasem siarkowym .

Fluoroapatyt jest alternatywą surowca, w którym to przypadku fluorków usuwa się nierozpuszczalny związek IIA 2 SIF 6 . Roztwór kwasu fosforowego zawiera zwykle 23–33% P 2 O 5 (32–46% H 3 PO 4 ). Może być zagęszczany do produkcji kwasu fosforowego o jakości handlowej lub handlowej , który zawiera około 54–62% P 2 O 5 (75–85% H 3 PO 4 ). Dalsze usuwanie wody daje kwas superfosforowy o stężeniu P 2 O 5 powyżej 70% (co odpowiada prawie 100% H 3 PO 4 ). Siarczan wapnia (gips) powstaje jako produkt uboczny i jest usuwany jako fosfogips .

Aby wyprodukować kwas fosforowy o jakości spożywczej, ruda fosforanowa jest najpierw redukowana koksem w elektrycznym piecu łukowym , aby uzyskać fosfor elementarny . Dodaje się również krzemionkę, w wyniku czego powstaje żużel krzemianowo-wapniowy . Fosfor elementarny jest oddestylowany z pieca i spalany z powietrzem w celu wytworzenia pięciotlenku fosforu o wysokiej czystości , który rozpuszcza się w wodzie, aby wytworzyć kwas fosforowy.

Kwas fosforowy z obu procesów może być dalej oczyszczany poprzez usuwanie związków arsenu i innych potencjalnie toksycznych zanieczyszczeń.

Właściwości kwasowe

Wszystkie trzy atomy wodoru są kwaśne z dysocjacji P K a1 = 2,14, P K a2 = 7,20 i p K a3 = 12,37. Wynika z tego, że w roztworach wodnych kwas fosforowy jest w większości dysocjowany na pewną kombinację swoich trzech anionów, z wyjątkiem bardzo niskiego pH . Równania równowagi to:

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]

Zastosowania

Dominującym zastosowaniem kwasu fosforowego są nawozy , zużywające około 90% produkcji.

Podanie Popyt (2006) w tysiącach ton Główne pochodne fosforanowe
Mydła i detergenty 1836 STPP
Przemysł spożywczy 309 STPP (Na 5 P 3 O 10 ), SHMP , TSP , SAPP , SAlP , MCP , DSP (Na 2 HPO 4 ), H 3 PO 4
Uzdatnianie wody 164 SHMP, STPP , TSPP , MSP (NaH 2 PO 4 ), DSP
Pasty do zębów 68 DCP (CaHPO 4 ), IMP, SMFP
Inne aplikacje 287 STPP (Na 3 P 3 O 9 ), TCP, APP, DAP, fosforan cynku (Zn 3 (PO 4 ) 2 ), fosforan glinu (AlPO 4 , H 3 PO 4 )

Kwas fosforowy klasy spożywczej (dodatek E338 ) jest stosowany do zakwaszania żywności i napojów, takich jak różne cola i dżemy, nadając im pikantny lub kwaśny smak. Kwas fosforowy służy również jako konserwant . Napoje bezalkoholowe zawierające kwas fosforowy, w tym Coca-Cola , są czasami nazywane sodą fosforanową lub fosforanami. Kwas fosforowy w napojach bezalkoholowych może powodować erozję zębów. Kwas fosforowy może również przyczyniać się do powstawania kamieni nerkowych , zwłaszcza u tych, którzy wcześniej mieli kamienie nerkowe.

Specyficzne zastosowania kwasu fosforowego obejmują:

Bezpieczeństwo

Wykazano związek między długotrwałym regularnym przyjmowaniem coli a osteoporozą w późniejszym wieku średnim u kobiet (ale nie mężczyzn). Uważano, że jest to spowodowane obecnością kwasu fosforowego, a ryzyko dla kobiet jest większe w przypadku coli z cukrem i kofeiną niż w przypadku wariantów dietetycznych i bezkofeinowych, przy czym wyższe spożycie coli koreluje z niższą gęstością kości.

W umiarkowanych stężeniach roztwory kwasu fosforowego działają drażniąco na skórę. Kontakt ze stężonymi roztworami może spowodować poważne oparzenia skóry i trwałe uszkodzenie oczu.

Zobacz też

Bibliografia

Cytowane źródła

Zewnętrzne linki