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.

Ортофосфорная-кислота-Свойства-и-применение-ортофосфорной-кислоты-3

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 кислотакристаллы 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.

Ортофосфорная-кислота-Свойства-и-применение-ортофосфорной-кислоты-4

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.

Ортофосфорная-кислота-Свойства-и-применение-ортофосфорной-кислоты-6

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.

Ортофосфорная-кислота-Свойства-и-применение-ортофосфорной-кислоты-5

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.

Ортофосфорная-кислота-Свойства-и-применение-ортофосфорной-кислоты-2

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.

Ортофосфорная-кислота-Свойства-и-применение-ортофосфорной-кислоты-1

Стоит учесть, что стоимость зависит от ГОСТа. Ортофосфорная кислота 6552-80 чистая, подходит для пищевой промышленности, реактивов, косметической отрасли.

Но, есть и техническая жидкость. Она желтовата, что указывает на наличие загрязнений. ГОСТ технической кислоты – 10678-76.

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.

Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *