Fosforzuur (H3PO4)

Individueel fosforzuurmolecuul

Wat is fosforzuur?

Hij fosforzuur Het is een oxozuur van de fosfor met een chemische formule h₃Po₄. Het bestaat uit een mineraalzuur waarin drie zure protonen zijn gekoppeld aan het fosfaatanion (PO₄^3-)). Hoewel het niet als een sterk zuur wordt beschouwd, kan het ongepaste gebruik ervan een gezondheidsrisico hebben.

Het kan worden gevonden in twee staten: als een vaste stof in de vorm van dikke ortorrombische kristallen, of als een kristallijne siroop -uitziende vloeistof. De meest gebruikelijke commerciële presentatie heeft een concentratie van 85% P/P en een dichtheid van 1.685 g/cm³. Deze dichtheid komt uit de hand van concentratie.

De drie OH -groepen zijn verantwoordelijk voor het doneren van zure hydrogenen. Vanwege hun aanwezigheid in hun structuur kunt u reageren met verschillende hydroxiden die verschillende zouten veroorzaken.

In het geval van natriumhydroxide kunt u drie vormen: monobasisch natriumfosfaat (NAH₂Po₄), Dibasisch natriumfosfaat (NA₂HPO₄) en tribasisch natriumfosfaat (NA₃Po₄)).

Afhankelijk van welke basis echter wordt gebruikt voor neutralisatie, of welke kationen er heel dichtbij zijn, kunt u andere fosfaatzouten vormen. Onder hen zijn: calciumfosfaat (CA₃(PO₄))₂), Lithiumfosfaat (li₃Po₄), ijzerfosfaat (FEPO₄), en anderen. Elk met zijn verschillende graden van protonatie van het fosfaatanion.

Aan de andere kant kan fosforzuur dinale kationen zoals geloof "ontvoeren"²⁺, Cu²⁺, AC²⁺ en mg²⁺. Bij hoge temperaturen kunt u met uzelf reageren met het verlies van een H -molecuul₂Of het vormen van diameters, trimmer en polymeren van fosforzuren.

Dit type reactie maakt deze verbinding in staat om een ​​groot aantal structuren op te zetten met fosfor- en zuurstofskeletten, waaruit ook een breed bereik van bekende zouten kan worden verkregen, zoals polyfosfaten.

Wat zijn ontdekking betreft, werd hij in 1694 gesynthetiseerd door Robert Boyle (1627-1691), oplossend P₂OF₅ (Fosfor pentoxide) in water. Het is een van de meest bruikbare minerale zuren, die de functie als meststof de belangrijkste is.

Fosfor, kalium en stikstof vormen de drie belangrijkste voedingsstoffen van planten.

Chemische fosforzuurstructuur

Chemische fosforzuurstructuur

Fosforzuur bestaat uit een p = o binding. Met het fosforatoom in het midden, tekent zuurstof een soort moleculaire tetraëder.

Op deze manier kan fosforzuur worden gevisualiseerd als een tetraëdron. Vanuit dit perspectief deze tetrahedra (door H -eenheden₃Po₄) interactie met elkaar door waterstofbruggen; dat wil zeggen, hun hoekpunten naderen.

Deze intermoleculaire interacties maken fosforzuur kristallisch mogelijk in twee vaste stoffen: watervrij en hemihydraat (h₃Po₄· 1/2H₂O), beide met monoklinische kristallijne systemen. De anhydra -vorm kan ook worden beschreven met de formule: 3H₂Of · P₂OF₅, die gelijk is aan een tri-gehydrateerd fosfor pentoxide.

Tetrahedra kan zelfs covalent koppelen, maar hiervoor moet een van zijn eenheden een watermolecuul elimineren door uitdroging. Dit gebeurt wanneer h₃Po₄ Het ondergaat verwarming en genereert als gevolg daarvan de vorming van polyfosferische zuren (PA).

Diposforzuur (H₄P₂OF₇))

De eenvoudigste van alle PA is diposforzuur (h₄P₂OF₇), ook bekend als pyrofosforzuur. De chemische vergelijking van uw vorming is als volgt:

Het kan u van dienst zijn: aluminium fosfaat (ALPO4): structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruik

2h₃Po₄ H₄P₂OF₇ + H₂OF

De balans hangt af van de hoeveelheid water en temperatuur. Wat is zijn structuur? In het beeld van de sectie worden de structuren van orthofosfahisch en pyrofosforzuur in de linkerbovenhoek geïllustreerd.

Twee eenheden voegen covalent samen wanneer een watermolecuul wordt geëlimineerd, waardoor een P-O-P-zuurstofbrug ertussen wordt gevormd. Nu zijn ze niet drie zure waterstof, maar vier (vier groepen -oh). Daarom, h₄P₂OF₇ presenteert vier k -constanten k_naar.

Polyfosforzuren

Uitdroging kan doorgaan met pyrofosforzuur als de verwarming doorgaat. Omdat? Omdat aan elk uiteinde van het molecuul een OH-groep is die kan worden geëlimineerd als een watermolecuul, waardoor de daaropvolgende groei van het p-o-o-o-o-p-skelet wordt bevorderd ... p ..

Voorbeelden van deze zuren zijn trimfosfor- en tetropolifforinezuren (beide ook geïllustreerd in het vorige beeld). Het is te zien hoe het P-O-P-skelet verlengt in een soort ketting gevormd door Tetrahedra.

Deze verbindingen kunnen worden weergegeven met de HO -formule (PO₂OH)_XH, waar ho het linkeruiteinde is dat uitdrogen. Po₂Oh is het fosfor -skelet met de p = o en oh links; En X zijn de fosforzuureenheden of moleculen die nodig zijn om die keten te verkrijgen.

Wanneer deze verbindingen volledig worden geneutraliseerd, zijn de zo -gekalde polyfosfaten afkomstig. Afhankelijk van welke kationen ze omgeven zijn, vormen ze een breed scala aan polyfosfaatzouten.

Aan de andere kant, als ze reageren met ROH -alcoholen, worden de hydrogenen van hun skelet vervangen door de alkylsubstituenten r-. Aldus ontstaan ​​fosfaatesters (of polyfyse): ro (po₂Of)_XR. Het is voldoende om de H te vervangen door alle structuren van het beeld van de sectie om ze te verkrijgen.

Cyclische polyfosforzuren

P-O-P-ketens kunnen zelfs worden gesloten in een ring of fosforcyclus. De eenvoudigste van dit type verbinding is trimethafosforzuur (de rechterbovenhoek van de afbeelding). PAS kan dus lineair, cyclisch zijn; of als hun structuren beide typen vertonen, vertakt.

Nomenclatuur

Fosforzuur. Bron: Commons.Wikimedia.borg

De nomenclatuur van fosforzuur wordt geregeerd door IUPAC en hoe de nullionzouten van oxoacides worden genoemd.

Omdat in h₃Po₄ Het atoom van P heeft Valencia +5, degene met de grootste waarde, het zuur wordt het achtervoegsel -ICO toegewezen aan het fosforvoorvoegsel-.

Orto-

Fosforzuur wordt echter ook algemeen verteld orthofosforzuur. Omdat? Omdat het woord 'ortho' Grieks is en 'waar' betekent; die zou resulteren in de "ware vorm" of "meer gehydrateerd" van hetzelfde.

Wanneer de fosforische anhydro wordt gehydrateerd met een overmaat water (P₄OF₁₀, De "superieure afbeelding" cap "))₃Po₄ (3H₂Of · P₂OF₅)). Het ortho -voorvoegsel wordt dus toegekend aan die zuren gevormd met overvloedig water.

Piro-

De Piro-voorvoegsel verwijst naar elke verbinding die is ontstaan ​​na de toepassing van warmte, omdat het diposforzuur voortkomt uit de thermische uitdroging van fosforzuur. Het wordt daarom pyrofosforzuur genoemd (2H₂Of · P₂OF₅)).

Doel-

Het doelprefix, dat ook een Grieks woord is, betekent 'na'. Het wordt toegevoegd aan die stoffen waarvan de formule in dit geval een molecuul heeft geëlimineerd dat van water:

H₃Po₄ => HPO₃ + H₂OF

Merk op dat deze keer de toevoeging van twee fosforische eenheden niet voorkomt om het diposforzuur te vormen, maar in plaats van het metafosforzuur wordt verkregen (waaruit geen bewijs is van het bestaan ​​ervan).

Kan u van dienst zijn: Ethylalcohol: structuur, eigenschappen, gebruik, verkrijgen

Het is ook belangrijk om te benadrukken dat dit zuur kan worden omschreven als h₂Of · P₂OF₅ (Vergelijkbaar met hemidraat, hpo vermenigvuldigen₃ Voor 2). Het voorvoegsel meta- is perfect volgens de cyclische pas, omdat als het trfosforzuur wordt gedehydrateerd, maar geen andere eenheid toevoegt h₃Po₄ Om tetraphosforzuur te worden, moet u een ring vormen.

En dit is hetzelfde met andere polyetofosforzuren, hoewel de IUPAC aanbeveelt om ze te noemen als cyclische verbindingen van de overeenkomstige PAS.

Eigenschappen van fosforzuur

Moleculaire formule

H₃Po₄

Molecuulgewicht

97.994 g/mol

Fysiek uiterlijk

In zijn vaste vorm presenteert het ortorrombische, hygroscopische en transparante kristallen. In de vloeibare vorm is het kristallijn, met een viskeuze siroop -uiterlijk.

Commercieel wordt het bereikt in waterige oplossing met een concentratie van 85% p/p. In al deze presentaties mist het geur.

Kook- en fusiepunten

158º C (316º F A 760 mmHg).

108º F (42,2º C).

Oplosbaarheid in water

548 g/100 g H H₂Of 20º C; 369,4 g/100 ml bij 0,5 ° C; 446 g/100 m bij 14,95º C.

Dikte

1,892 g/cm³ (stevig); 1.841 g/cm³ (100%oplossing); 1.685 g/cm³ (85%oplossing); 1,334 g/cm³ 50%oplossing) bij 25 ° C.

Stoomdichtheid

Air Relative 3.4 (lucht = 1).

Zelfontsteking

Het is niet ontvlambaar.

Smurrie

3,86 Mpoise (40% tot 20 ° C).

Zuurgraad

Ph: 1,5 (0,1 N oplossing in water)

PKA: PKA1 = 2.148; PKA2 = 7,198 en PKA3 = 12,319. Daarom is de meest zure waterstof de eerste.

Ontleding

Wanneer hij wordt verwarmd, brengt hij fosforoxiden los. Als de temperatuur stijgt tot 213º C of meer, wordt deze pyrofosforzuur (h₄P₂OF₇)).

Corrosiviteit

Corrosief voor ijzersterkte metalen en aluminium. Bij het reageren met deze metalen is het verbrandbaar gas van waterstof afkomstig.

Polymerisatie

Gewelddadig polymeriza met hoaxverbindingen, epoxiden en polymeriseerbare verbindingen.

Fosforzuurgebruik

Fospospat en algemeen gebruik

-Fosforzuur dient als basis voor fosfaatuitwerking, die worden gebruikt als meststoffen omdat fosfor een belangrijke voedingsstof van planten is.

-Het is gebruikt bij de behandeling van leidende vergiftiging en andere aandoeningen waarin belangrijke fosfaathoeveelheden en de productie van milde acidose vereist zijn.

-Het wordt gebruikt om de urineweg pH van nerts en katten te regelen om de vorming van nierberekeningen te voorkomen.

-Fosforzuur veroorzaakt NA -zouten₂HPO₄ en nee₂Po₄ die een pH -schokdempersysteem vormen met een PKA van 6,8. Deze pH -regulatory System is aanwezig bij mensen, met belang bij de regulatie van intracellulaire pH, evenals bij het beheer van waterstofconcentratie in de distale en collector tubuli van de nefrons.

-Het wordt gebruikt bij de eliminatie van de Mohosa -laag ijzeroxide die zich ophoopt op dit metaal. Fosforzuur vormen ijzerfosfaat, dat gemakkelijk uit het metaaloppervlak kan worden verwijderd. Het wordt ook gebruikt in aluminium elektrische polish.

Industriëlen

-Fosforzuur is bestemd als een katalytisch middel bij de uitwerking van nylon en benzine. Het wordt gebruikt als een dehydraterend middel in de lithografische gravure, bij de uitwerking van kleurstoffen voor gebruik in de textielindustrie, in het proces van coagulatie van de latex in de kustindustrie en bij de zuivering van waterstofperoxide (waterstofperoxide (waterstofperoxide).

-Zuur wordt gebruikt als een additief in frisdranken die op deze manier bijdragen aan de smaak. Verdund, het wordt toegepast in het suikerraffinageproces. Het fungeert ook als een schokdembersysteem bij het bereiden van ham, gelatine en antibiotica.

Kan u van dienst zijn: aluminiumhydroxide: structuur, eigenschappen, gebruik, risico's

-Grijpt in de uitwerking van wasmiddelen, in de zure katalyse van de productie van acetyleen.

-Het wordt gebruikt als een zuurstof in uitgebalanceerd voedsel voor de vee -industrie en huisdieren. De farmaceutische industrie gebruikt het bij de vervaardiging van medicijnen tegen emetica. Het maakt ook gebruik van een mengsel om asfalt te maken om de grond te effenen en scheuren te repareren.

-Fosforzuur werkt als een katalysator in de hydratatiereactie van alkenen om alcohol te produceren, voornamelijk ethanol. Bovendien wordt het gebruikt bij de bepaling van organische steenkool in de bodem.

Tand

Het wordt door tandartsen gebruikt om het tandheelkundige oppervlak schoon te maken en te conditioneren vóór de plaatsing van tandheelkundige steunen. Het vindt ook gebruik bij tandheelkundige bleken en de eliminatie van tandplaten. Bovendien wordt het gebruikt bij de productie van lijm voor tandprothesen.

Cosmetica

Fosforzuur wordt gebruikt om de pH in de uitwerking van cosmetische producten en voor huidverzorging aan te passen. Het wordt gebruikt als een chemisch oxidatiemiddel voor de productie van geactiveerde koolstof.

Fosforzuurvorming

-Fosforzuur wordt bereid uit fosfaatrotsen van het apathiettype, door middel van zijn geconcentreerde zwavelzuurvertering:

AC₃(PO₄))₂    +       3 H₂SW₄      +       6 H₂O => 2 H₃Po₄     +       3 (geval₄.2h₂OF)

Het in deze reactie verkregen fosforzuur is een lage zuiverheid, dus het ondergaat een zuiveringsproces dat neerslag, oplosmiddelextractie, kristallisatie en ionenuitwisselingstechnieken omvat.

-Fosforzuur kan optreden door fosfor pentoxide op te lossen in kokend water.

-Het kan ook worden verkregen door fosfor te verwarmen met een mengsel van lucht- en waterdamp:

P₄ (L) +5 O₂ (g) => p₄OF₁₀ (S)

P₄OF₁₀ (s) +h₂Of (g) => 4h₃Po₄ (L)

Risico's

-Omdat uw stoomdruk bij kamertemperatuur laag is, is het onwaarschijnlijk dat uw dampen kunnen worden ingeademd, tenzij het zuur wordt gespoten. Als dat zo is, zijn de symptomen van hun inhalatie: hoest, keelpijn, kortgebouwde en moeizame ademhaling.

-In de literatuur wordt het geval van een matroos die gedurende een lange periode wordt blootgesteld aan fosforzuurdampen aangehaald. Leed algemene zwakte, droge hoest, pijn op de borst en ademhalingsproblemen. Na een jaar na de tentoonstelling werd een reactieve disfunctie van de luchtwegen waargenomen.

-Cutaan contact met fosforzuur kan roodheid, pijn, blaren en huidverbrandingen veroorzaken.

-Het contact van het zuur met de ogen, afhankelijk van de concentratie en de duur van het contact, kan in deze, weefselcorrosieve laesies of ernstige brandwonden produceren met permanente oculaire schade.

-Zure inname veroorzaakt verbranding in de mond en keel, ijver -sensatie voorbij borstbeen, buikpijn, braken, shock en instorting.

Referenties

1. Royal Society of Chemistry. (2015). Fosforzuur. Genomen van: chemspider.com
2. Canadian Health and Occupational Safety Center. (1999). Fosforzuur - Gezondheidseffecten. Genomen uit: CCSSO.AC
3. Zuren.Info. (2018). Fosforzuur "verscheidenheid van gebruik van deze chemische verbinding. Genomen van: zuren.Info
4. James P. Smith, Walter E. Brown en James R. Lehr. (1955). Structuur van kristallijn fosforzuur. J. BEN. Chem. SOC.  77, 10, 2728-2730
5. Wikipedia. (2018). Fosforzuren en fosfaten. Genomen van: in.Wikipedia.borg
6. Wetenschap is leuk. Leer meer over fosforzuur. [PDF]. Genomen van: Scifun.Chem.Wisc.Edu