Фосфорная кислота что это

Фосфорная кислота: получение и свойства

Строение молекулы и физические свойства

Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H₃PO₄, мета-фосфорную HPO₃, пиро-фосфорную H₄P₂O₇.

Фосфорная кислота H₃PO₄ – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.

При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H₄P₂O₇.

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO₃, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.

Способы получения

Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет ортофосфорная кислота.

1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:

Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:

3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.

Химические свойства

1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.

HPO₄ 2– ⇄ H + + PO₄ 3–

2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.

Еще пример : при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:

3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.

4. При нагревании H₃PO₄ до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H₂P₂O₇:

5. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:

7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:

Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.

Источник

Фосфорная кислота. Свойства, добыча, применение и цена фосфорной кислоты

Веселье приносит и вкус бодрящий. Фраза из рекламы «Кока-Колы» не раскрывает нюансов бодрящего вкуса напитка.

Значит ли это, что кислота в газировке полезна? Разберемся в вопросе, рассмотрев весь комплекс свойств соединения.

Свойства фосфорной кислоты

В твердом виде соединение не практично, посему, переводится людьми в раствор фосфорной кислоты. Ее полное название – ортофосфорная.

Это значит, что в кислоте наибольшее число гидроксогрупп, а конкретно 3OH. Формула соединения: — H₃PO₄.

Существуют, так же, метофосфорная кислота с одной гидроксогруппой и пирофосфорная.

Итак, просто фосфорной кислотой принято называть соединение с приставкой «орто». Это наиболее известный и распространенный реагент.

Растворяясь в воде, вещество делает ее вязкой, тягучей. Причина – цепляние молекул друг за друга. Вместо рук – водородные связи.

Если говорить о концентрации раствора, фосфорным принято называть 85-процентный. Для сильных кислот это, как говорится, ударная доза.

Но, героиня статьи к сильным не относится. Химическая активность соединения средняя.

Одна из причин малой реакционности – нерастворимость солей фосфорной кислоты.

В итоге, кислота не может пробиться к металлу. Реакция заканчивается, едва начавшись.

Состав фосфорной кислоты дает нерастворимую соль и при взаимодействии с оксидами металлов. Реакция тоже зачаточна.

Со щелочами реакция возможна лишь при правильном соотношении компонентов.

Если щелочь в недостатке, взаимодействие замрет, не дойдя до конца. Идти до него долго, ведь реакция многоступенчатая, как собственно, и с аммиаком.

Сначала, получается дигидроортофосфат с формулой NH₄H₂PO₄. Потом, с аммиаком реагирует уже дегидроортофосфат, образуя гидрофосфат аммония.

Специфическая для героини статьи реакция – постепенная потеря воды при нагреве. Сначала, получается пирофосфорная, а потом и тетраметофосфорная.

Возможна и обратная реакция фосфорной кислоты. Она получается из тетраметафосфорной при растворении в воде 5-го оксида фосфора.

Добыча фосфорной кислоты

Фосфор – один из самых распространенных элементов земной коры. В списке из 20-ти позиций он находится на 11-ом месте.

Красный и черный во взаимодействия вступают с неохотой. Тем не менее, за счет распространенности вещества, на Земле хватает минералов, его содержащих.

Последняя дороже, требует громоздкой аппаратуры и дает загрязненную кислоту.

Суть метода в окислении фосфора до фосфорного ангидрида. Его газы охлаждают, гидротируют и фильтруют.

Производство фосфорной кислоты двухступенчатым способом отличается избирательным окислением фосфора.

Окись углерода остается в стороне. Полученный ангидрит фосфора взаимодействует с водой, «рождая» метакислоту. Для этого нужен нагрев до 800-от градусов Цельсия.

Метафосфорная кислота находится в парообразном состоянии. Остается гидрировать ее и получить ортотуман.

Есть ряд промежуточных реакций, которые могут довести до формирования низших окислов, к примеру, фосфораватистой кислоты.

Она не входит в планы промышленников. Поэтому, фосфор сжигают в двухкратном избытке кислорода. Его обилие исключает переход ортофосфорной кислоты в низший окисел.

Двухступенчатая реакция, как видно, основана на извлечении соединения из раствора.

Поэтому, итогом реакций становится экстракционная фосфорная кислота, то есть, обычная, но полученная путем экстракции.

Попутно, образуется чистый фосфор, причем сразу в двух формах. Обе нужны промышленникам и, это еще один плюс двухступенчатой добычи.

Применение фосфорной кислоты

Фосфор нужен не только человеческому организму, но и растениям. Без биогенного элемента у них плохо созревают семена, плоды, в общем, тормозится репродуктивная функция.

Поэтому, 80, а по некоторым данным и 90% фосфорной кислоты применение находят в сельском хозяйстве. Основные поставщики удобрений – Морокко, Россия и США.

От питания растений перейдем к питанию человека. Фосфорная кислота – официально зарегистрированная пищевая добавка.

Ее обозначение – Е338. Примешивается не только к газировкам, но и мармеладу, колбасам, хлебобулочным изделиям, даже к сахару.

Последний продукт реагент осветляет. Желтоватый сахар, как известно, не в почете. Остальные позиции Е338 подкисляет, усиливает вкус.

Все бы ничего, но остаток фосфорной кислоты, перебрасываемый в сферу питания, все увеличивается.

Постоянное употребление Е338 повышает кислотность организма. Нейтрализовать ее удается путем вымывания из костей и зубов кальция.

Его организму требуется единица, а фосфора, как говорилось, на 50% больше. Но, с современными продуктами питания это не 50, а все 150%.

Теперь к животным. Они тоже нуждаются в фосфоре, но продуктов с Е338 не покупают.

Поэтому, ортофосфорную кислоту животным дают ветеринары. Они советуют соединение в качестве профилактического средства от камней в почках.

Пригождается ортофосфорная кислота и в деревообрабатывающей промышленности. Соединение используют в качестве пропитки.

После обработки древесина теряет горючесть. К пламени, так же, устойчивы лакокрасочные смеси с фосфорной кислотой. В пенопласт ее тоже добавляют.

Фосфорная кислота способна смягчить воду. Не удивительно, что реагент входит в состав средств от накипи и некоторых моющих составов.

Своеобразному мытью подвергают и зубы, предназначенные под коронки. Протезы садятся на клей, а он лучше держится на поверхности, обработанной фосфорной кислотой.

Героиня статьи легко разъедает ржавчину. Поэтому, в кустарных условиях с помощью реагента снимают окисленные детали, гайки.

Достаточно капнуть на них кислотой и подождать около получаса. Элемент легко подастся.

Капают, обычно, не чистым соединением, а смесями для гидроусилителей, или тормозной жидкостью. В их составе всегда есть фосфорная кислота.

Цена фосфорной кислоты

Купить фосфорную кислоту можно и по 100 рублей за кило, и по 40. Причем, последний ценник выставлен одним из производителей за улучшенный состав марки «И».

Она соответствует ТУ 113-25-65-01-88. Единственный нюанс, под маркой «И» скрывается 72-ух, а не 85-процентная кислота.

Ценник в 100 рублей выставляется за последнюю. По сути, запросы продавцов зависят от их личных амбиций, чистоты реагента, его концентрации и формы поставок.

Оптовикам предлагают скидки в районе 10-20%. Канистры, обычно, вмещают 35 килограммов кислоты. На Российском рынке она либо китайская, либо отечественная.

В малых объемах реагент продается, к примеру, в виде флюса для пайки. 10-миллилитровый бутылек стоит в районе 20-ти рублей.

За 30 миллилитров просят 40 рублей. В небольших емкостях реализуют и пищевую кислоту, то есть Е338. За 200 миллилитров просят 200-300 рублей.

Редкое предложение – бутыли по 1,5-2 килограмма. Такие реализует одна из компаний Новокузнецка. За бутыль просят 350 рублей.

Источник

Фосфорная кислота [H3PO4]: Структура | Свойства | Применение

В чистом виде фосфорная кислота представляет собой бесцветное твердое вещество. В менее концентрированном виде это вязкая жидкость без запаха с плотностью 1,885 г/мл. Обычно она нелетучая и нетоксична, но 85-процентный раствор по-прежнему может повредить глаза и вызвать сильное раздражение кожи.

Давайте копнем глубже и выясним, как образуется фосфорная кислота, как она выглядит на молекулярном уровне, каковы ее физические и химические свойства и где она используется.

Профиль фосфорной кислоты

Молярная масса: 97,994 г/моль
Внешний вид: густая бесцветная жидкость.

Точка кипения: 212 °C
Точка плавления: 42,35 °C (кристаллического твердого вещества)

Динамическая вязкость: от 2,4 до 9,4 сантипуаз (85% водный раствор).
Плотность: 1,83 г / см 3 (твердое вещество); 1,68 г / см 3 (85% водный раствор при 25 °C)

Структура

Соединение H₃PO₄ имеет в общей сложности 32 валентных электрона. Поскольку фосфор является наименее электроотрицательным, он помещается в центре. Атомы водорода присоединяются к внешней стороне атомов кислорода, образуя он-Группы.

В этой структуре каждый атом имеет полную внешнюю оболочку: атомы фосфора и кислорода имеют восемь валентных электронов, а атомы водорода имеют вокруг себя два валентных электрона.

В структуре все еще есть 32 валентных электрона, и каждый атом имеет формальный заряд, равный нулю. Таким образом, это наиболее вероятная или вероятная структура Льюиса для H₃PO₄.

Соединение содержит 3 одинарные связи ОН, 3 одинарные связи PO и 1 двойную связь P = O. Каждая одинарная связь является сигма-связью, а двойная связь состоит из сигма-связи и пи-связи.

Фосфорная кислота: шарообразная модель и размеры структурной формулы

Молекулярная геометрия PO (OH)₃ является тетраэдрической, а кристаллическая структура-моноклинной. А поскольку распределение зарядов на центральных атомах асимметрично, то молекула считается полярной.

Последние достижения в области нанотехнологий, включая методы поглощения рентгеновских лучей вблизи краев и методы рассеяния рентгеновских лучей под большим углом, позволили ученым точно определить структуру фосфорной кислоты. Расстояние связи P=O в структуре близко к 152 пикометрам, и расстояния P=O-O были уточнены до 309 пикометров, с углом связи близким к тетраэдрическому.

Как она производится?

Фосфорная кислота может быть синтезирована либо мокрым способом, либо термическим способом.

В последнем в качестве сырья используются воздух, вода и элементарный фосфор. Он включает в себя три важных этапа: сгорание, увлажнение и запотевание. Вот как это происходит:

Во-первых, жидкий элементарный фосфор сжигается в камере сгорания при высоких температурах в диапазоне от 1650 до 2760 °C. Эта реакция окисления происходит в окружающем воздухе и производит пятиокись фосфора.

Затем продукт гидратируют водой с образованием сильной фосфорной кислоты (в жидком состоянии).

На последнем этапе для удаления фосфорно-кислотного тумана из потока дымовых газов используются высоконапорные каплеуловители.

Концентрация фосфорной кислоты, синтезированной в этом процессе, обычно составляет от 75 до 85 процентов. Такие уровни концентрации необходимы для производства высококачественной химической продукции. Несколько эффективных установок извлекают чрезвычайно концентрированную фосфорную кислоту (до 99,9%), используя тот же тепловой процесс.

Однако почти 80% фосфорной кислоты производится мокрым способом. В этом методе серная кислота обрабатывается природным фосфатсодержащим минералом, таким как гидроксиапатит.

Минерал высушивают, крошат, а затем подают в реактор вместе с серной кислотой. В результате реакции сульфат сливается с кальцием (из минерала), образуя сульфат кальция (гипс).

Затем добавляется обработанная вода, и гипс вместе с другими нерастворимыми примесями удаляется через фильтр. Фосфорная кислота, полученная этим мокрым способом, содержит 25-30% пятиокиси фосфора.

Обычно эта кислота дополнительно концентрируется, чтобы соответствовать требованиям, предъявляемым к производству удобрений. В большинстве случаев фосфорная кислота концентрируется до 40-55% пятиокиси фосфора с помощью двух / трех вакуумных испарителей.

Свойства

Чистая фосфорная кислота в лаборатории выглядит как плотное, бесцветное, бесформенное кристаллическое твердое вещество, которое плавится при температуре 42,35 °C. Ее физические свойства зависят от чистоты, концентрации кислоты, а также от температуры, при которой вы ее видите.

Фосфорная кислота менее агрессивна и менее опасна по сравнению с азотной и серной кислотами. Это негорючее вещество как в жидкой, так и в твердой форме.

Когда кислота подвергается воздействию тепла, а затем охлаждается до комнатной температуры, она образует прозрачное, хрупкое стекло. После такого воздействия тепла состав кислоты остается прежним.

Обычно фосфорная кислота выпускается в виде бесцветного сиропа с концентрацией в воде 85 процентов и плотностью 1,885 граммов на миллилитр.

В водном растворе фосфорная кислота действует как трипротовая кислота, имеющая три ионизируемых атома водорода. Соединение может потерять эти атомы в виде протонов (ионов H + ).

Кислота растворима как в воде, так и в этаноле. Однако большинство ее солей не растворимы в воде, если нет сильной минеральной кислоты.

Области применения

Фосфорная кислота имеет несколько важных применений. Ее соли, такие как фосфаты аммония и кальция, широко используются в качестве удобрений. Кислота используется для производства электролитов, средств для удаления ржавчины, модификаторов рН, травителей, бытовых чистящих средств и дезинфицирующих средств.

Поскольку это вещество нетоксично и имеет умеренно кислую природу, оно также используется в напитках, пищевых ароматизаторах, косметике, средствах для ухода за зубами и кожей. Давайте подробнее рассмотрим, чем полезна фосфорная кислота.

В менее концентрированной форме она используется для производства различных видов безопасных фосфорных удобрений, которые помогают растениям расти. Фактически, почти 90% синтезированной фосфорной кислоты используется в качестве удобрений.

Многие безалкогольные напитки, в том числе Coca-Cola, содержат фосфорную кислоту. Это придает напитку слегка кисловатый вкус. Несмотря на то, что его концентрация достаточно низкая, экстремальный прием таких напитков может вызвать эрозию зубов и даже привести к образованию почечных камней.

Фосфорная кислота в качестве электролита имеет полезные характеристики, такие как хорошая ионная проводимость, низкая летучесть, стабильность при относительно высоких температурах и устойчивость к диоксиду углерода и монооксиду углерода.

Поскольку чистая фосфорная кислота обладает высокой протонной проводимостью и превосходной термостабильностью, полибензимидазол (PBI), допированный фосфорной кислотой, является наиболее многообещающим среди мембран на основе PBI, которые могут обеспечить хорошую производительность топливных элементов даже при низком уровне увлажнения и температуре 200 °С.

Специфическое применение фосфорной кислоты:

Глобальный рынок

Многие развивающиеся страны начали сосредотачиваться на увеличении добычи фосфатов и производства фосфатов. Правительства некоторых стран уже сотрудничали с различными поставщиками по всему миру для создания заводов по добыче минералов для производства фосфорной кислоты.
В 2019 году объем мирового рынка фосфорной кислоты оценивался в 45,85 миллиарда долларов. Ожидается, что к 2027 году он достигнет более 61 миллиарда долларов, а совокупный годовой темп роста составит 3,7%.

Рынок подразделяется на Азиатско-Тихоокеанский регион, Европу, Северную Америку, Латинскую Америку, Ближний Восток и Африку. Ожидается, что в ближайшем будущем Азиатско-Тихоокеанский регион будет доминировать на мировом рынке. Рост рынка фосфорной кислоты в этих регионах будет дополнительно подпитываться развитым сельскохозяйственным сектором Индии и Китая.

Источник

Фосфорная кислота

Фо́сфорные кисло́ты — соединения фосфора в степени окисления +5 общей формулы P₂O₅·nH₂O:

Из ортофосфорной кислоты легко испаряется вода и она становится концентрированной. При нагревании до 300°C ортофосфорная кислота отдает воду, разлагаясь сначала на пирофосфорную кислоту, затем различные полифосфорные кислоты. При этом образуется гигроскопичная стекловидная масса. Если затем эту массу разбавить водой, то она превратится обратно в ортофосфорную кислоту. Полифосфорные кислоты можно получить также растворением при повышенной температуре оксида фосфора(V) в ортофосфорной кислоте.

Наибольшее значение имеет ортофосфорная кислота (или просто фосфорная), которую для технических целей получают по реакции

Применение

Применяют ортофосфорную кислоту в настоящее время довольно широко.

Интересны и другие применения ортофосфорной кислоты в промышленности:

Н₃РО₄ применяют для производства удобрений, в пищевой, текстильной промышленности, в медицине, как флюс при пайке. Фосфаты применяют как фосфорные удобрения, в производстве эмалей, стёкол.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Фосфорная кислота» в других словарях:

Фосфорная кислота — (ортофосфорная кислота или обыкновенная фосфорная кислота) (H3PO4) получается при действии серной кислоты на природный фосфат трикальция. Полученная таким образом техническая кислота содержит в качестве примесей пентаоксид дифосфора,… … Официальная терминология

ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА — Соединение фосфора с кислородом. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их корней. Михельсон А.Д., 1865. ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА соединение фосфора к кислородом, кристаллы её бесцветны, призматичны,… … Словарь иностранных слов русского языка

ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА — (ортофосфорная кислота), H3PO4, твердое вещество, tпл 42,35шC. Применяют фосфорную кислоту в производстве удобрений, различных фосфатов, для обработки кормов для скота, нанесения антикоррозионных покрытий на металлы, осветления сахара, как… … Современная энциклопедия

ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА — (Acidum phosphori cum), этим наименованием охватывают к ты 5 валентного фосфора. Для удобства классификации их можно рассматривать как продукты взаимодействия фосфорного ангидрида (Р206) и воды; известны одноосновная метафосфор ная к та, НР03( =… … Большая медицинская энциклопедия

фосфорная кислота — (ортофосфорная кислота), Н3РО4, tпл 42,5°C, кислота средней силы. Соли и эфиры называются фосфатами. Фосфорная кислота полупродукт в производстве удобрений, фармацевтических препаратов, кормовых концентратов, катализатор в органическом синтезе,… … Энциклопедический словарь

фосфорная кислота — ortofosfato rūgštis statusas T sritis chemija formulė H₃PO₄ atitikmenys: angl. orthophosphoric acid; phosphoric acid rus. ортофосфорная кислота; фосфорная кислота ryšiai: sinonimas – vandenilio tetraoksofosfatas (3–) sinonimas – fosforo rūgštis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА — (ортофосфорная кислота), Н3РО,), tnn 42,5 °С, кислота средней силы. Соли и эфиры наз. фосфатами. Ф. к. полупродукт в произ ве удобрений, фарм. препаратов, кормовых концентратов, катализатор в органич. синтезе, антипирен, компонент… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Фосфорная кислота — Жарг. шк. Пренебр. То же, что серная кислота 2. (Запись 2004 г.) … Большой словарь русских поговорок

фосфорная кислота — ортофосфорная кислота … Cловарь химических синонимов I

Фосфорная кислота — см. Фосфор … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Источник