Nombre chino ácido fosfórico
Nombre en inglés ácido fosfórico
También conocido como ácido ortofosfórico
Fórmula química H3PO4
Peso molecular 98
Número de registro del Chemical Abstracts Service 7664-38-2
Número de registro EINECS 231-633-2
El punto de fusión es 42,35 ℃ ( 316K)
Punto de ebullición 158°C (431 K)
Solubilidad en agua Puede ser miscible con agua en cualquier proporción.
Densidad 1,685 g/ml (líquido)
La apariencia es un líquido viscoso sólido e incoloro cuando se supera los 42 ℃
Se utiliza principalmente en medicina y alimentos, fertilizantes químicos. Y otras industrias, y también se pueden utilizar como reactivos químicos.
Transporte de mercancías peligrosas Número UN 3453 8/Página 3
Después de que el empresario alemán Brandt descubrió el fósforo y el químico alemán Kunkel lo preparó, el químico británico Boyle también produce fósforo de forma independiente. También fue el primer químico en estudiar las propiedades y compuestos del fósforo. En su artículo "Nuevos experimentos para observar la luminiscencia" publicado en 1682, escribió que "el fósforo produce humo blanco después de quemarse, y la solución generada por la interacción entre el humo blanco y el agua es ácida. Entre ellos, el humo blanco es fósforo". pentóxido (pentóxido de dióxido de fósforo) reaccionó con agua y la solución resultante fue ácido fosfórico, pero no estudió más el ácido fosfórico.
El primer químico que estudió el ácido fosfórico fue el químico francés Lavoisier. En 1772, realizó este experimento: puso fósforo en una campana de cristal sellada con mercurio y lo dejó arder. Los resultados experimentales muestran que se puede quemar una cierta cantidad de fósforo en un cierto volumen de aire; cuando el fósforo se quema, produce un polvo blanco de fósforo anhidro, como nieve fina después de la combustión, el aire en la botella es aproximadamente el 80% del original; capacidad después de la combustión, la proporción de fósforo a pesa aproximadamente 2,5 veces antes de la combustión; el polvo blanco se disuelve en agua para formar ácido fosfórico; Lavoisier también demostró que se podía producir ácido fosfórico haciendo reaccionar ácido nítrico concentrado con fósforo.
Aproximadamente cien años después, el químico alemán Justus von Liebig realizó muchos experimentos de química agrícola que revelaron el valor del fósforo y el ácido fosfórico para la vida vegetal. En su libro "El papel de la química orgánica en la agricultura y la fisiología", escrito en 1840, Justus von Liebig presentó un argumento científico sobre el problema de la fertilidad del suelo y señaló el papel del fósforo en las plantas. Al mismo tiempo, exploró más a fondo la aplicación de ácido fosfórico y fosfatos como fertilizantes, y la producción de ácido fosfórico entró en la era de la producción a gran escala.
2 Estructura del material
Editar
El ácido ortofosfórico es un ácido fosfórico compuesto por un tetraedro de fósforo y oxígeno. En la molécula de ácido fosfórico, el átomo de P tiene hibridación sp3 y se forman tres enlaces σ entre los tres orbitales híbridos y el átomo de oxígeno. El otro enlace P-O consta de un enlace de coordinación σ de fósforo a oxígeno y dos enlaces d-pπ de oxígeno a fósforo. El enlace de coordinación Sigma se forma mediante la coordinación de un par de electrones solitarios del átomo de fósforo con la órbita vacía del átomo de oxígeno. El enlace de coordinación d←p se forma por la superposición de dos pares libres en los orbitales py y pz del átomo de oxígeno con los orbitales vacíos dxz y dyz del átomo de fósforo. Debido a que el nivel de energía 3d del átomo de fósforo es mucho mayor que el nivel de energía 2p del átomo de oxígeno, el orbital molecular no es muy efectivo, por lo que el enlace P-O es triple en número, pero entre enlaces simples y dobles en la energía del enlace y el enlace longitud. . Hay enlaces de hidrógeno en el H3PO4 puro y su hidrato cristalino, lo que puede ser la razón de la viscosidad de la solución concentrada de ácido fosfórico.
3 Propiedades físicas
Editar
Punto de fusión: 42,35 ℃ (316 K)
Punto de ebullición: 158 ℃ (431 K) ( descomposición, el ácido fosfórico se deshidrata gradualmente cuando se calienta, por lo que no tiene su propio punto de ebullición).
El ácido fosfórico disponible comercialmente es una solución concentrada viscosa que contiene un 85% de H3PO4. La cristalización en una solución concentrada formará ácido difosfórico hemihidratado H2O (punto de fusión 302,3 K).
4Propiedades químicas
Editar
El ácido fosfórico es un ácido ternario medio-fuerte, que se ioniza en tres pasos y no es fácil de volatilizar, descomponer y oxidar. . Tiene el carácter común del ácido.
pKa1:2.12
pKa2:7.21
pKa3:12.67
(1) El ácido fosfórico concentrado puede reaccionar con cloruro de sodio para generar cloruro de hidrógeno Gas (similar al yoduro de potasio, bromuro de sodio, etc.), que es un ácido débil a ácido fuerte;
NaCl+H3PO4 (concentrado) = △ = = nah2po4+HCl =
Principio: volatilización El ácido se elabora a partir de ácidos menos volátiles.
(2) Los iones fosfato tienen una gran capacidad de coordinación y pueden formar complejos solubles con muchos iones metálicos. Por ejemplo, Fe3+ y PO43- pueden formar complejos incoloros y solubles [Fe(PO4)2]3- y [Fe(HPO4)2]-. Aprovechando esta propiedad, el PO43- se utiliza a menudo para enmascarar los iones Fe3+ en química analítica. El ácido fosfórico concentrado puede disolver tungsteno, circonio, silicio, siliciuro de hierro, etc. , y formar un complejo con él.
(3) El ácido fosfórico se calienta y deshidrata para generar pirofosfato, trifosfato y metafosfato polimerizado en secuencia. El trifosfato tiene una estructura de cadena y el polimetafosfato tiene una estructura cíclica.
2H3PO4 ==473-573K== H4P2O7 + H2O
3h3po 4 = = superior a 573k== H5P3O12H2O
4H3PO4 ==Alta temperatura== (HPO3)4+4H2O
(4) Cabe señalar que el ácido fosfórico caliente concentrado corroerá el dióxido de silicio y generará heteropoliácidos. Sin embargo, debido a que el principio de reacción es demasiado complicado, los cursos de secundaria lo simplifican ya que el ácido fluorhídrico es el único ácido que puede reaccionar con la sílice. El ácido fosfórico caliente concentrado también puede descomponer la mayoría de minerales como la cromita, el rutilo y la ilmenita.
Ión ácido
Sal
Hay tres tipos de fosfatos: sal normal (que contiene PO43 -), sal ácida dihidrogenofosfato de potasio (que contiene HPO4-), Fosfato de dihidrógeno (que contiene H2PO4 -).
La relación entre las tres sales es la siguiente:
(1) Solubilidad
Sal normal y sal monobásica: salvo algunas sales como la potásica, sodio y amonio Excepto, el resto son insolubles en agua y solubles en ácidos fuertes.
Sal dihidrógena: toda soluble en agua.
(2) Conversión mutua
Goteo de solución alcalina en ácido fosfórico A medida que aumenta la solución alcalina, se generan uno tras otro fosfato dihidrógeno, fosfato monohidrógeno y fosfato.
Añadir ácido fortalecedor a la solución de fosfato. A medida que aumenta el ácido, se generan en secuencia fosfato monopotásico, fosfato dihidrógeno y ácido fosfórico.
(3) Problemas con los iones * * *
① H2PO4-, HPO42-, PO43- y H+ no se pueden almacenar * * *.
② H2PO4-, HPO42- y OH- no se pueden almacenar * * *.
③h2po 4- y PO43- no pueden * * * existir (se combinan para formar HPO42-).
④h2po 4- y hpo 42- se pueden almacenar en * * *, hpo 42- y PO43- se pueden almacenar en * * *.
Prueba
Cuando el fosfato reacciona con el exceso de molibdato de amonio en una solución concentrada de ácido nítrico, precipitan cristales de fosfomolibdato de amonio de color amarillo claro, que es la clave para identificar los iones de fosfato. Reacción característica:
PO43-+12 moo 42-+3n H4 ++ 24H+= = = =(NH4)3[P(mo 12o 40)]6H2O↓+6H2O
5 Método de preparación
Editar
Las materias primas del ácido fosfórico son principalmente roca fosfórica (principalmente fluorofosfato de calcio Ca10F2(PO4)6) y ácido inorgánico con ácido sulfúrico como componente principal.
Método de laboratorio: El ácido fosfórico se puede preparar en el laboratorio utilizando ácido fuerte y fosfato.
3H 3h++ PO43-= = = h3po 4 (principio: ácido fuerte a ácido débil)
Método húmedo: En la industria, el ácido sulfúrico concentrado se usa comúnmente para reaccionar con fosfato cálcico y Roca fosfórica para preparar ácido fosfórico y filtrarlo. El sulfato de calcio que es ligeramente soluble en agua precipita y el filtrado resultante es una solución de ácido fosfórico. O hacer reaccionar fósforo blanco con ácido nítrico para obtener una solución de ácido fosfórico puro.
3p 4+20 HNO 3+8H2O = = = = 12 h3po 4+20NO ↑
Método térmico: se quema fósforo blanco en el aire para formar pentóxido de fósforo, que luego se hidratado.
Asegúrese de utilizar agua caliente, porque el pentóxido de fósforo reacciona con el agua fría para formar metafosfatos altamente tóxicos.
Producción de ácido polifosfórico: El ácido polifosfórico se produce principalmente por deshidratación del ácido ortofosfórico en condiciones adecuadas.
Método de recristalización: disuelva el ácido fosfórico industrial en agua destilada, luego purifique la solución para eliminar impurezas como el arsénico y los metales pesados, fíltrela para que el filtrado cumpla con los requisitos de calidad alimentaria y concéntrela para preparar productos comestibles terminados. ácido fosfórico.