Почему фосфорная кислота не реагирует с металлами
Обновлено: 28.09.2024
Веселье приносит и вкус бодрящий. Фраза из рекламы «Кока-Колы» не раскрывает нюансов бодрящего вкуса напитка.
Между тем, один из его компонентов – фосфорная кислота. Не сложно догадаться, что в ее основе – фосфор .
Это биогенный элемент, то есть, необходимый организму. Суточная норма фосфора на половину единицы больше, чем у кальция .
Значит ли это, что кислота в газировке полезна? Разберемся в вопросе, рассмотрев весь комплекс свойств соединения.
Свойства фосфорной кислоты
В естественном состоянии фосфорная кислота – бесцветные кристаллы . Они сохраняются до 42,3 градусов Цельсия.
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.
Приставка «пиро» используется для двухмерных ангидридов, то есть оксидов, из которых с помощью воды получают кислоты .
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.
В итоге, жидкость напоминает сироп. Запаха фосфорная кислота в воде не имеет, впрочем, как и в кристаллах .
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.
Вот взаимодействует она с металлами, стоящими до водорода , но осаждающаяся соль покрывает их.
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.
Полноценно взаимодействия протекают лишь с более слабыми кислотами. К таковым относятся: угольная , кремниевая , сероводородная. Ортофосфорная вытесняет их из водных растворов их солей.
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.
Определяющим для ортофосфорной кислоты является и взаимодействие с нитратом серебра .
Если в «сиропе» выпал желтоватый осадок, значит, это вовсе не сироп, а ортофосфорная кислота. Итог реакции – фосфат серебра .
Именно он оседает на дно емкости. Ее низ заполнится и при реакции с другими кислотами, однако, осадок будет белым , а не желтым .
Добыча фосфорной кислоты
Фосфор – один из самых распространенных элементов земной коры. В списке из 20-ти позиций он находится на 11-ом месте.
В процентном соотношении, это около 1% от общей массы пород. С химической точки зрения фосфор довольно активен, особенно белый .
Красный и черный во взаимодействия вступают с неохотой. Тем не менее, за счет распространенности вещества, на Земле хватает минералов, его содержащих.
Наиболее богаты фосфором апатиты и фосфориты . Из них-то и получается фосфорная кислота. Формула соединения позволяет добывать его двухступенчатой и одноступенчатой реакцией.
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.
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%.
Итог – кариес, проблемы с костями , ранний остеопороз. Поэтому, лучше искать на упаковках отметку об обогащении кальцием.
Фосфора и так с излишком. Веселье и вкус бодрящий – лишь начальный этап. После, приходят проблемы со здоровьем .
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.
Фосфорная кислота
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:
2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.) .
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.
Например , концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:
Химические свойства
Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая) .
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.
Например , фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:
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.
Например , фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:
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.
Например , фосфорная кислота реагирует с магнием:
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.
Кислоты. Химические свойства и способы получения
Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:
Кислоты – сложные вещества, которые при взаимодействии с водой образуют в качестве катионов только ионы Н + (или Н3О + ).
По растворимости в воде кислоты можно поделить на растворимые и нерастворимые . Некоторые кислоты самопроизвольно разлагаются и в водном растворе практически не существуют (неустойчивые) . Подробно про классификацию кислот можно прочитать здесь.
Получение кислот
1. Взаимодействие кислотных оксидов с водой. При этом с водой реагируют при обычных условиях только те оксиды, которым соответствует кислородсодержащая растворимая кислота.
кислотный оксид + вода = кислота
Например , оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты:
При этом оксид кремния (IV) с водой не реагирует:
2. Взаимодействие неметаллов с водородом. Таким образом получают только бескислородные кислоты.
Неметалл + водород = бескислородная кислота
Например , хлор реагирует с водородом:
H2 0 + Cl2 0 → 2 H + Cl —
3. Электролиз растворов солей. Как правило, для получения кислот электролизу подвергают растворы солей, образованных кислотным остатком кислородсодержащих кислот. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье Электролиз.
Например , электролиз раствора сульфата меди (II):
4. Кислоты образуются при взаимодействии других кислот с солями. При этом более сильная кислота вытесняет менее сильную.
Например: карбонат кальция CaCO3 (нерастворимая соль угольной кислоты) может реагировать с более сильной серной кислотой.
5. Кислоты можно получить окислением оксидов, других кислот и неметаллов в водном растворе кислородом или другими окислителями.
Химические свойства кислот
1. В водных растворах кислоты диссоциируют на катионы водорода Н + и анионы кислотных остатков. При этом сильные кислоты диссоциируют почти полностью, а слабые кислоты диссоциируют частично.
Например , соляная кислота диссоциирует почти полностью:
HCl → H + + Cl –
Если говорить точнее, происходит протолиз воды, и в растворе образуются ионы гидроксония:
HCl + H2O → H3O + + Cl –
Многоосновные кислоты диссоциируют cтупенчато.
Например , сернистая кислота диссоциирует в две ступени:
HSO3 – ↔ H + + SO3 2–
2. Кислоты изменяют окраску индикатора. Водный раствор кислот окрашивает лакмус в красный цвет, метилоранж в красный цвет. Фенолфталеин не изменяет окраску в присутствии кислот.
3. Кислоты реагируют с основаниями и основными оксидами .
С нерастворимыми основаниями и соответствующими им оксидами взаимодействуют только растворимые кислоты.
нерастворимое основание + растворимая кислота = соль + вода
основный оксид + растворимая кислота = соль + вода
Например , гидроксид меди (II) взаимодействует с растворимой бромоводородной кислотой:
При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с нерастворимой кремниевой кислотой.
С сильными основаниями (щелочами) и соответствующими им оксидами реагируют любые кислотами.
Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами — и сильными, и слабыми . При этом образуются средняя соль и вода. Эти реакции называются реакциями нейтрализации . Возможно и образование кислой соли, если кислота многоосновная, при определенном соотношении реагентов, либо в избытке кислоты. В избытке щёлочи образуется средняя соль и вода:
щёлочь(избыток)+ кислота = средняя соль + вода
щёлочь + многоосновная кислота(избыток) = кислая соль + вода
Например , гидроксид натрия при взаимодействии с трёхосновной фосфорной кислотой может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты, фосфаты или гидрофосфаты.
При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.
При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 1:2 образуются гидрофосфаты:
В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.
4. Растворимые кислоты взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.
Растворимая кислота + амфотерный оксид = соль + вода
Растворимая кислота + амфотерный гидроксид = соль + вода
Например , уксусная кислота взаимодействует с гидроксидом алюминия:
5. Некоторые кислоты являются сильными восстановителями. Восстановителями являются кислоты, образованные неметаллами в минимальной или промежуточной степени окисления, которые могут повысить свою степень окисления (йодоводород HI, сернистая кислота H2SO3 и др.).
Например , йодоводород можно окислить хлоридом меди (II):
4H I — + 2 Cu +2 Cl2 → 4HCl + 2 Cu + I + I2 0
6. Кислоты взаимодействуют с солями.
Кислоты реагируют с растворимыми солями только при условии, что в продуктах реакции присутствует газ, вода, осадок или другой слабый электролит . Такие реакции протекают по механизму ионного обмена.
Кислота1 + растворимая соль1 = соль2 + кислота2/оксид + вода
Например , соляная кислота взаимодействует с нитратом серебра в растворе:
Ag + NO3 — + H + Cl — → Ag + Cl — ↓ + H + NO3 —
Кислоты реагируют и с нерастворимыми солями. При этом более сильные кислоты вытесняют менее сильные кислоты из солей .
Например , карбонат кальция (соль угольной кислоты), реагирует с соляной кислотой (более сильной, чем угольная):
7. Кислоты взаимодействуют с кислыми и основными солями. При этом более сильные кислоты вытесняют менее сильные из кислых солей. Либо кислые соли реагируют с кислотами с образованием более кислых солей.
кислая соль1 + кислота1 = средняя соль2 + кислота2/оксид + вода
Например , гидрокарбонат калия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида калия, углекислого газа и воды:
KHCO3 + HCl → KCl + CO2 + H2O
Ещё пример : гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата калия:
При взаимодействии основных солей с кислотами образуются средние соли. Более сильные кислоты также вытесняют менее сильные из солей.
Например , гидроксокарбонат меди (II) растворяется в серной кислоте:
Основные соли могут взаимодействовать с собственными кислотами. При этом вытеснения кислоты из соли не происходит, а просто образуются более средние соли.
Например , гидроксохлорид алюминия взаимодействует с соляной кислотой:
Al (OH) Cl2 + HCl → AlCl3 + H2O
8. Кислоты взаимодействуют с металлами.
При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Однако минеральные кислоты и кислоты-окислители взаимодействуют по-разному.
К минеральным кислотам относятся соляная кислота HCl, разбавленная серная кислота H2SO4, фосфорная кислота H3PO4, плавиковая кислота HF, бромоводородная HBr и йодоводородная кислоты HI и др.
Такие кислоты взаимодействуют только с металлами, расположенными в ряду активности до водорода:
При взаимодействии минеральных кислот с металлами образуются соль и водород:
минеральная кислота + металл = соль + H2↑
Например , железо взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида железа (II):
Fe + 2 H + Cl → Fe +2 Cl2 + H2 0
Кислоты-окислители (азотная кислота HNO3 любой концентрации и серная концентрированная кислота H2SO4(конц)) при взаимодействии с металлами водород не образуют, т.к. окислителем выступает не водород, а азот или сера. Продукты восстановления азотной или серной кислот бывают различными. Определять их лучше по специальным правилам. Эти правила подробно разобраны в статье Окислительно-восстановительные реакции . Я настоятельно рекомендую выучить их наизусть.
9. Некоторые кислоты разлагаются при нагревании.
Угольная H2CO3, сернистая H2SO3 и азотистая HNO2 кислоты разлагаются самопроизвольно, без нагревания:
Кремниевая H2SiO3, йодоводородная HI кислоты разлагаются при нагревании:
Фосфор. Химия фосфора и его соединений
Фосфор расположен в главной подгруппе V группы (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Электронное строение фосфора
Электронная конфигурация фосфора в основном состоянии :
Атом фосфора содержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом фосфора может образовывать 3 связи по обменному механизму. Однако, в отличие от азота, за счет вакантной 3d орбитали атом фосфора может переходить в возбужденное энергетическое состояние.
Электронная конфигурация фосфора в возбужденном состоянии:
При этом один электрон из неподеленной электронной пары на 3s-орбитали переходит на переходит на 3d-орбиталь. Для атома фосфора в возбужденном энергетическом состоянии характерна валентность V.
Таким образом, максимальная валентность фосфора в соединениях равна V (в отличие от азота). Также характерная валентность фосфора в соединениях — III.
Степени окисления атома фосфора – от -3 до +5. Характерные степени окисления -3, 0, +1, +3, +5.
Физические свойства и нахождение в природе
Фосфор образует различные простые вещества (аллотропные модификации).
Белый фосфор — это вещество состава P4. Мягкий, бесцветный, ядовитый, имеет характерный чесночный запах. Молекулярная кристаллическая решетка, а следовательно, невысокая температура плавления (44°С), высокая летучесть. Очень реакционно способен, самовоспламеняется на воздухе.
Покрытие бумаги раствором белого фосфора в сероуглероде. Спустя некоторое время, когда сероуглерод испаряется, фосфор воспламеняет бумагу (процесс лег в основу различных фокусов с самовозгоранием или получением огня из ничего):
Белый фосфор можно расплавить в ёмкости с тёплой водой, поскольку он имеет температуру плавления в 44,15 °C.
Красный фосфор – это модификация с атомной кристаллической решеткой . Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой. Твердое вещество без запаха, красно-бурого цвета, не ядовитое. Это гораздо более устойчивая модификация, чем белый фосфор. В темноте не светится. Образуется из белого фосфора при t=250-300 о С без доступа воздуха.
Черный фосфор – то наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Чёрный фосфор — это чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, полностью нерастворимое в воде или органических растворителях.
Известны также такие модификации, как желтый фосфор и металлический фосфор. Желтый фосфор – это неочищенный белый фосфор. При очень высоком давлении фосфор переходит в новую модификацию – металлический фосфор , который очень хорошо проводит электрический ток.
В природе фосфор встречается только в виде соединений. В основном это апатиты (например, Ca3(PO4)2), фосфориты и др. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений —фосфолипидов.
Ортофосфорная кислота. Свойства и применение ортофосфорной кислоты
Роберт Бойль жил в 17-ом столетии. Тогда же открыта ортофосфорная кислота. Связанны ли эти факты? Да. Новое соединение обнаружил именно Бойль.
Ирландский химик изучал фосфор , сжигая его и растворяя оставшийся от горения порошок в воде. Так и вышла новая кислота .
Ее часто называют просто фосфорной. Однако, это обобщающее имя нескольких соединений. Так, HPO3 – метафосфорная кислота .
Есть еще пирофосфорная с формулой H4P2O7. Какова же химическая запись ортофосфорной кислоты , разберемся в первой главе статьи . Ее, как понимаете, посвящаем именно ортофосфорному соединению.
Свойства ортофосфорной кислоты
Формула ортофосфорной кислоты: — H3PO4. Приставка «орто» указывает на то, что кислота кислородная и, что в ней содержится наибольшее число гидроксильных групп.
Меньше всего их в мета-соединениях. Среднее число – в пара — кислотах . У фосфорной есть и мета-, и пара-изомер.
Заметим, что все три приставки используют, так же, в названиях органических кислот , к коим ортофосфорная не относится.
В органической химии, мета – характеристика для заместителей структурного кольца , стоящих через один атом.
В пара-соединениях заместители максимально удалены, а в орто – соседи. Но, это информация, так сказать, для ознакомления. Вернемся к обсуждению героини статьи.
Внешне ортофосфорная кислота – кристаллы ромбической формы. Они бесцветны и плавятся при 42-ух градусах Цельсия.
Однако, из-за хорошей растворимости вещества в воде, химики чаще имеют дело с полугидратом кислоты . Его формула: — H3PO4*0,5 H2O.
Если кристаллизовать полугидрат, получатся гексагональные призмы. Увидеть их можно, взяв раствор ортофосфорной кислоты и охладив его.
Выпадет осадок. Это и есть полугидрат. Его температура плавления на 13 градусов меньше, чем у чистой кислоты .
С водой кислота смешивается в любых соотношениях. Причина кроется в системе связей с жидкостью.
Молекулы героини статьи охотно стыкуются с ней, отсоединяясь, при этом, друг от друга.
То есть, в воде соединение распадается на массу отдельных фрагментов, создавших водородные связи со структурными элементами жидкости.
Если же рассматривать строение чистой ортофосфорной кислоты, то она представляет макромолекулу. Отдельные молекулы в ней связаны между собой.
Водородные связи прочны и надежны. Это сказывается на физических свойствах.
Монолит плохо проводит электричество, почти не способен к диффузии, то есть, проникновению в другие вещества.
Если чистая ортофосфорная кислота плавится, то жидкость получается вязкой и маслянистой, — молекулы соединения не хотят отпускать друг друга.
В растворе героиня статьи может быть электролитом средней силы. Дойти до высшей отметки не дает внутреннее строение молекул ортофосфорного соединения.
Длины связей между атомами в нем нетипичны. Согласно формуле, между фосфором и кислородом образуется двойная стыковка.
Но, высчитывая длину связи, получаем 1,74, то есть, число, не кратное двум. Длина одинарной связи между кислородом и водородом, напротив, больше положенного, — 1,3 вместо 1-го.
Получается, электронная плотность связи P=O частично распределяется по другим связям.
Отсутствие резкого различия в длинах связей приводит к нестандартному строению молекул. Их форма приближена к тетраэдрам, то есть, пирамидальна.
Вследствие такого строения реакция ортофосфорной кислоты с большинством веществ невозможна, протекает медленно.
В химическом плане героиня статьи пассивна, не чета серной и соляной кислотам , с резким различием в длинах внутримолекулярных связей.
Из возможных химических реакций, определяющей для ортофосфорного соединения является взаимодействие с нитратом серебра .
Выпадает желтый осадок. У других фосфорных кислот он белый , так что, мета- и пара-соединения легко отодвинем в сторону и приступим к изучению процесса производства ортофосфорной кислоты .
Добыча ортофосфорной кислоты
Героиню статьи получают из фосфатов. Это эфиры и соли фосфорных кислот . Иногда используют ортофосфат калия с формулой K3PO4.
Но, чаще, берут конденсированные фосфаты. В них больше одного атома фосфора.
Фосфаты, в свою очередь, добывают из фосфоритов. Это природное сырье, а точнее, группа минералов.
Используют наиболее распространенные. Их два. Один – апатит , а второй фосфорит, в честь которого и названа группа камней .
Пример получения героини статьи разберем на соединении фосфата кальция и сульфата водорода. Запись реакции такова: — Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 à 3CaSO4 + 2H3PO4.
Кроме фосфатов, в ход идет и пентохлорид фосфора. Его, так же, называют хлорангидридом фосфорной кислоты .
Для получения последней, достаточно гидролиза, то есть, взаимодействия с водой. Реакция такова: — PCL5 + 4H2O à H3PO4 + 5HCl.
Взаимодействовать с водой заставляют, так же, оксид фосфора. Его получают, сжигая 15-ый элемент в присутствии кислорода.
Взаимодействие оксида с водой дает две молекулы орто- кислоты , а значит, эта реакция наиболее выгодна, не имеет побочных продуктов. Убедимся, глядя на химическую запись процесса: — P2O5 + 3H2O à 2H3PO4.
Отметим, что с водой оксид фосфора реагирует бурно. Дабы слегка «усмирить» выброс тепла, бурление, исходное сырье обрабатывают концентрированным раствором уже полученной кислоты . Концентрат необходимо нагреть до 200-от градусов Цельсия.
Применение ортофосфорной кислоты
Удаление ортофосфорной кислоты из жизни человека может вызвать коллапс. Соединение используется, как минимум, в семи сферах промышленности.
В пищевой отрасли кислоту называют Е338. Обработка ортофосфорной кислотой продуктов фиксирует их цвет, не позволяет изменить его. Во многом, это вызвано тем, что добавка приостанавливает процессы окисления.
Е338 относится к антиоксидантам, в отличие от многих ешек, полезна, как и сам фосфор. В организме он входит в фосфотазы.
Это ферменты, без коих клетки не смогут нормально функционировать. Нормальный вкус без Е338 тоже получается не всегда.
Добавка придает блюдам приятные кислинку, или остроту. Конкретный вкус зависит от количества кислоты в продукте и ее концентрации.
Теперь, вспоминаем острые и кисловатые блюда. На первом месте, пожалуй, газировка. По интернету ходят страшилки о гвозде, который может разъесть «Кока-Кола», если тот полежит в ней неделю.
Страшилка не из разряда фантастики. Однако, желудочный сок способен сделать тоже самое, причем, быстрее.
Кислотность той же «Кока-колы» — 2,8, а норма для экстракта в желудке – 1,3. Чем меньше цифра , тем более разъедающь сок .
Ортофосфорная кислота с металлами реагирует, как и большинство кислот.
Именно поэтому, за длительный срок, соединение может растворить гвоздь и, именно поэтому, используется в очищающих смесях.
Имеются в виду средства для снятия ржавчины, полировки металлических поверхностей.
Ортофосфорная кислота от ржавчины чаще всего используется в быту, при реставрации предметов.
При этом, реагент используют и на крупном производстве. Металлурги делают на основе ортофосфорного соединения флюсы .
Они облегчают отделение от руды пустой породы и снижают температуру плавления. Соответственно, флюсы нужны при пайке.
Находится ортофосфорная кислота и в аптеке. Вещество входит в состав средств от мочекаменной болезни.
К тому же, героиню статьи используют стоматологи. Им реактив нужен для протравки эмали перед пломбированием, а так же, обработки внутренней части коронок.
Кислота частично растворяет металлическую основу протезов. В ней появляются поры, в которые попадает скрепляющий цемент. В итоге, соединение коронки с зубом получается максимально прочным.
Ортофосфорная кислота входит в состав фреонов, а они, как известно, — основа морозильных установок.
Основой героиня статьи является и для многих косметических средств. В них кислота стабилизирует химические связи между составными элементами.
Аналогичную функцию соединение выполняет в моющих средствах из разряда бытовой химии.
Добавим к списку ортофосфорную кислоту в гидрожидкостях для авиационной технике, в удобрениях, даже в молекулярных исследованиях биологов.
Последние, используют реагент для осветления срезов тканей, рассматриваемых под микроскопом.
Не стоит забывать и о том, что фосфор светится в темноте, а значит, и ортофосфорная кислота способна раскрасить серые будни. Сколько за это придется заплатить? Ответ в финальной главе.
Цена ортофосфорной кислоты
Купить ортофосфорную кислоту, как правило, предлагают в растворах. Основная концентрация – 85%. Разливают в канистры по 25,30, 32, 40 литров.
Ценник выставляется за кило. В среднем, это 80-110 рублей. Максимальный ценник достигает 150 рублей за литр. Минимальный запрос продавцов равен 43-ем рублям.
Стоит учесть, что стоимость зависит от ГОСТа. Ортофосфорная кислота 6552-80 чистая, подходит для пищевой промышленности, реактивов, косметической отрасли.
В рознице ортофосфорную кислоту продают в маленьких тюбиках. Так, 50 миллилитров для пайки стоят около 100 рублей.
Остальная продукция содержит много дополнительных элементов. В сельскохозяйственных удобрениях, к примеру, кроме ортофосфорной кислоты присутствует комплекс других минералов.
Поэтому, ценник зависит от их количества, характера. В «игру» вступают наценки раскрученных производителей.
Поэтому, об объективной стоимости ортофосфорного соединения судят лишь по объявлениям об оптовых закупках концентрированного раствора реагента.
Читайте также: