Фосфорная кислота - Phosphoric acid

Фосфорная кислота
Имена
	Название ИЮПАК Фосфорная кислота
	Другие имена Ортофосфорная кислота
Идентификаторы
Количество CAS	7664-38-2 ;
3D модель (JSmol )	Интерактивное изображение;
ЧЭБИ	ЧЕБИ: 26078 ;
ЧЭМБЛ	ChEMBL1187 ;
ChemSpider	979 ;
ECHA InfoCard	100.028.758
Номер ЕС	231-633-2;
Номер E	E338 (антиоксиданты, ...)
КЕГГ	D05467 ;
PubChem CID	1004;
Номер RTECS	TB6300000;
UNII	E4GA8884NN ;
Номер ООН	1805
Панель управления CompTox (EPA)	DTXSID5024263 ;
	ИнЧИ InChI = 1S / H3O4P / c1-5 (2,3) 4 / ч (H3,1,2,3,4) Ключ: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / H3O4P / c1-5 (2,3) 4 / ч (H3,1,2,3,4) Ключ: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYAI;
	Улыбки OP (= O) (O) O;
Характеристики
Химическая формула	ЧАС; 3PO; 4
Молярная масса	97.994 г · моль−1
Внешность	бесцветный сироп
Запах	Без запаха
Плотность	1.6845 г⋅см−3 (25 ° С, 85%), 1.834 г⋅см−3 (твердый)
Температура плавления	40–42,4 ° C (104,0–108,3 ° F; 313,1–315,5 К)
Точка кипения	212 ° С (414 ° F, 485 К)
Растворимость в воде	392.2 г / 100 г (-16,3 ° С); 369.4 г / 100 мл (0,5 ° С); 446 г / 100 мл (15 ° С); 548 г / 100 мл (20 ° С);
Растворимость	Растворим в этиловый спирт
бревно п	−2.15
Давление газа	0.03 мм рт. ст. (20 ° C)
Основание конъюгата	Дигидрофосфат
Магнитная восприимчивость (χ)	−43.8·10−6 см3/ моль
Показатель преломления (пD)	1,3420 (8,8% масс. водн. soln.); 1,4320 (85% водн. Раствор) 25 ° C;
Вязкость	2.4–9.4 cP (85% водн. soln.) ; 147 сП (100%)
Структура
Кристальная структура	Моноклиника
Молекулярная форма	Тетраэдр
Термохимия
Теплоемкость (C)	145,0 Дж / моль⋅K
Стандартный моляр; энтропия (Sо298)	150,8 Дж / моль⋅К
Станд. Энтальпия; формирование (ΔжЧАС⦵298)	−1271,7 кДж / моль
Свободная энергия Гиббса (Δжграмм˚)	-1123,6 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасности	ICSC 1008
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHS	Опасность
Формулировки опасности GHS	H290, H314
Меры предосторожности GHS	P280, P305 + 351 + 338, P310
NFPA 704 (огненный алмаз)	0 3 0
точка возгорания	Негорючий
	Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD50 (средняя доза )	1530 мг / кг (крыса, перорально)
	NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)	TWA 1 мг / м3
REL (Рекомендуемые)	TWA 1 мг / м3 СТ 3 мг / м3
IDLH (Непосредственная опасность)	1000 мг / м3
Родственные соединения
Связанный фосфор оксокислоты	Гипофосфористая кислота; Фосфорная кислота; Пирофосфорная кислота; Трифосфорная кислота; Пероксомонофосфорная кислота; Пероксодифосфорная кислота;
	Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
	проверять (что ?)
	Ссылки на инфобоксы

Фосфорная кислота, также известный как ортофосфорная кислота или же фосфорная (V) кислота, это слабая кислота с химическая формула ЧАС
₃п О
₄. Обычно встречается в воде в виде бесцветного сиропа с концентрацией 85%. Чистое соединение - бесцветное твердый.

Все три атома водорода кислый в разной степени и могут быть потеряны из молекула пепел⁺ ионы (протоны ). Когда все три H⁺ ионы удаляются, в результате ортофосфат ион PO₄³⁻, обычно называемый «фосфатом». Удаление одного или двух протонов дает дигидрофосфат ион ЧАС
₂PO⁻
₄, а гидрофосфат ион HPO²⁻
₄, соответственно. Ортофосфорная кислота также образует сложные эфиры, называется органофосфаты.^[14]

Фосфорная кислота обычно встречается в химических лабораториях как 85% водный решение, который не имеет цвета, запаха и нелетучий сиропообразная жидкость. Хотя фосфорная кислота не соответствует строгому определению сильная кислота, 85% раствор по-прежнему может вызвать сильное раздражение кожи и повреждение глаз.

Название «ортофосфорная кислота» может использоваться, чтобы отличить эту конкретную кислоту от других »фосфорные кислоты ", Такие как пирофосфорная кислота. Тем не менее, термин «фосфорная кислота» часто означает это конкретное соединение; и это текущий Номенклатура ИЮПАК.

Производство

Фосфорная кислота производится промышленным способом по двум основным направлениям.^[15] Во влажном процессе фосфатсодержащий минерал, такой как кальций гидроксиапатит лечится с серная кислота.^[16]

{ displaystyle { ce {Ca5 (PO4) 3OH + 5H2SO4 -> 3H3PO4 + 5CaSO4v + H2O}}}

Фторапатит является альтернативным сырьем, и в этом случае фторид удаляется в виде нерастворимого соединения Na₂SiF₆. Раствор фосфорной кислоты обычно содержит 23–33% P₂О₅ (32–46% H₃PO₄). Он может быть сконцентрирован для производства коммерческий или же торговый класс фосфорная кислота, которая содержит около 54–62% п₂О₅ (75–85% H₃PO₄). Дальнейшее удаление выходов воды суперфосфорная кислота с P₂О₅ концентрация выше 70% (соответствует почти 100% H₃PO₄). Сульфат кальция (гипс) образуется как побочный продукт и удаляется как фосфогипс.

Для производства пищевой фосфорной кислоты фосфатную руду сначала восстанавливают кокс в электродуговая печь, чтобы сделать элементаль фосфор. Также добавляется кремнезем, в результате чего получается силикат кальция шлак. Элементарный фосфор дистиллируется из печи и сжигается с воздухом для получения высокочистого пятиокись фосфора, который растворяется в воде, образуя фосфорную кислоту.

Фосфорная кислота, полученная в обоих процессах, может быть дополнительно очищена путем удаления соединений мышьяка и других потенциально токсичных примесей.

Кислотные свойства

Все три атома водорода кислые, с константами диссоциации pK_а1 = 2,14, pK_а2 = 7,20, а pK_а3 = 12,37. Отсюда следует, что в водных растворах фосфорная кислота в основном диссоциирует на некоторую комбинацию трех своих анионов, за исключением очень низких pH.Уравнения равновесия:

ЧАС₃PO₄ + H₂O ⇌ H₃О⁺ + H₂PO₄⁻ K_а1= 7.25×10⁻³ [пK_а1 = 2.14]

ЧАС₂PO₄⁻+ H₂O ⇌ H₃О⁺ + HPO₄²⁻ K_а2= 6.31×10⁻⁸ [пK_а2 = 7.20]

HPO₄²⁻+ H₂O ⇌ H₃О⁺ + PO₄³⁻ K_а3= 3.98×10⁻¹³ [пK_а3 = 12.37]

Использует

Фосфорная кислота в основном используется для удобрения, потребляя примерно 90% продукции.^[17]

Заявление	Спрос (2006 г.) в тысячах тонн	Основные производные фосфата
Мыло и моющие средства	1836	STPP
Пищевая промышленность	309	STPP (Na₅п₃О₁₀), ШМП, TSP, SAPP, SAlP, MCP, DSP (Na₂HPO₄), H₃PO₄
Очистка воды	164	ШМП, STPP, ЦПП, MSP (Неа₂PO₄), DSP
Зубные пасты	68	DCP (CaHPO₄), IMP, SMFP
Другие приложения	287	STPP (Na₃п₃О₉), TCP, APP, DAP, фосфат цинка (Zn₃(PO₄)₂), фосфат алюминия (АлПО₄, H₃PO₄)

Фосфорная кислота пищевая (добавка E338^[18]) используется для подкисления пищевых продуктов и напитков, таких как различные колы и джемы, дающие острый или кислый вкус. Безалкогольные напитки, содержащие фосфорную кислоту, в том числе Кока-Кола, иногда называют фосфатные газированные напитки или фосфаты. Фосфорная кислота в безалкогольных напитках может вызвать эрозию зубов.^[19] Фосфорная кислота также может способствовать образованию камни в почках, особенно у тех, у кого ранее были камни в почках.^[20]

Конкретные применения фосфорной кислоты включают:

В антикоррозийной обработке фосфатное конверсионное покрытие или же пассивация
В качестве внешнего стандарта для фосфор-31 ядерный магнитный резонанс.
В топливные элементы на основе фосфорной кислоты.
В Активированный уголь производство.^[21]
В составной полупроводник обработка, травление Арсенид галлия индия выборочно в отношении фосфид индия.^[22]
В микротехнология травить нитрид кремния выборочно в отношении диоксид кремния.^[23]
В качестве регулятора pH в косметике и средствах по уходу за кожей.^[24]
В качестве дезинфицирующего средства в молочной, пищевой и пивоваренной промышленности.^[25]

Безопасность

Была показана связь между длительным регулярным потреблением колы и остеопороз в более позднем среднем возрасте у женщин (но не у мужчин).^[26] Считалось, что это связано с присутствием фосфорной кислоты, и было обнаружено, что риск для женщин выше для сахарной колы и колы с кофеином, чем для диеты и вариантов без кофеина, при этом более высокое потребление колы коррелирует с более низкой плотностью костей.

Растворы фосфорной кислоты в умеренных концентрациях вызывают раздражение кожи. Контакт с концентрированными растворами может вызвать серьезные ожоги кожи и необратимые повреждения глаз.^[27]

Смотрите также

Фосфат удобрения, Такие как фосфат аммония удобрения

Цитированные источники

Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press. ISBN 978-1439855119.

внешняя ссылка

[Density_85%-1] Кристенсен, Дж. Х. и Рид, Р. Б. (1955). «Данные проектирования и анализа - Измерения плотности водных растворов фосфорной кислоты при 25 ° C». Ind. Eng. Chem. 47 (6): 1277–1280. Дои:10.1021 / ie50546a061.

[Density_solid-2] "Технический паспорт химикатов CAMEO - фосфорная кислота".

[sioc-3] Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений. Ван Ностранд. Получено 2 июн 2014.

[crc-4] а ^б Хейнс, стр. 4,80

[chemsrc-5] "фосфорная кислота_msds".

[PGCH-6] а ^б ^c ^d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0506". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[7] Хейнс, стр. 5,92

[8] Хейнс, стр. 4,134

[Refractive_Index-9] Эдвардс, О. У .; Данн, Р. Л. и Хэтфилд, Дж. Д. (1964). «Показатель преломления растворов фосфорной кислоты при 25 ° C». J. Chem. Англ. Данные. 9 (4): 508–509. Дои:10.1021 / je60023a010.

[chemspider-10] ttp://www.chemspider.com/Chemical-Structure.979.html

[11] Хейнс, стр. 5,13

[sigma-12] а ^б ^c Сигма-Олдрич Ко., Фосфорная кислота. Проверено 9 мая 2014 года.

[13] "Фосфорная кислота". Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[Westheimer-14] Вестхаймер, Ф. (6 июня 1987 г.). «Почему природа выбрала фосфаты». Наука. 235 (4793): 1173–1178 (см. Стр. 1175–1176). Bibcode:1987Sci ... 235.1173W. CiteSeerX 10.1.1.462.3441. Дои:10.1126 / science.2434996. PMID 2434996.

[15] Беккер, Пьер (1988). Фосфаты и фосфорная кислота. Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 978-0824717124.

[16] Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. С. 520–522. ISBN 978-0-08-037941-8.

[Ullmann-17] Шредтер, Клаус; Беттерманн, Герхард; Стаффель, Томас; Валь, Фридрих; Кляйн, Томас; Хофманн, Томас (2008). «Фосфорная кислота и фосфаты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a19_465.pub3.

[18] «Текущие добавки, одобренные ЕС, и их номера E». Агентство пищевых стандартов. 14 марта 2012 г.. Получено 22 июля 2012.

[19] Мойнихан, П. Дж. (23 ноября 2002 г.). «Диетические советы в стоматологической практике». Британский стоматологический журнал. 193 (10): 563–568. Дои:10.1038 / sj.bdj.4801628. PMID 12481178.

[Qa2014-20] Qaseem, A; Даллас, П; Forciea, MA; Старки, М; и другие. (4 ноября 2014 г.). «Диетическое и фармакологическое управление для предотвращения рецидивирующего нефролитиаза у взрослых: руководство по клинической практике Американского колледжа врачей». Анналы внутренней медицины. 161 (9): 659–67. Дои:10.7326 / M13-2908. PMID 25364887.

[21] Toles, C .; Rimmer, S .; Хауэр, Дж. К. (1996). «Производство активированного угля из лигнита Вашингтон с использованием активации фосфорной кислотой». Углерод. 34 (11): 1419. Дои:10.1016 / S0008-6223 (96) 00093-0.

[22] Влажное химическое травление. umd.edu.

[Wolf-23] Wolf, S .; Р. Н. Таубер (1986). Обработка кремния для эпохи СБИС: Том 1 - Технологические процессы. п. 534. ISBN 978-0-9616721-6-4.

[24] «Словарь ингредиентов: P». Словарь косметических ингредиентов. Выбор Паулы. Архивировано из оригинал 18 января 2008 г.. Получено 16 ноября 2007.

[25] "СТАР САН" (PDF). Five Star Chemicals. Получено 17 августа 2015.

[26] Такер К.Л., Морита К., Цяо Н., Ханнан М.Т., Купплс, Лос-Анджелес, Киль, Д.П. (1 октября 2006 г.). «Кола, но не другие газированные напитки, связаны с низкой минеральной плотностью костной ткани у пожилых женщин: исследование остеопороза Фрамингема». Американский журнал клинического питания. 84 (4): 936–942. Дои:10.1093 / ajcn / 84.4.936. PMID 17023723.

[:0-27] «Фосфорная кислота, 85 мас.% SDS». Сигма-Олдрич. 5 мая 2016.

[1]

[2]

[4]

[10]

[3]

[5]

[6]

[8]

[9]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]