Фосфорная кислота (H3PO4) — минеральная кислота без цвета и запаха. Он широко используется в пищевой промышленности и производстве напитков в качестве ароматизатора и ингибитора ржавчины в автомобильной промышленности.
| Название ИЮПАК | Фосфорная кислота |
| Молекулярная формула | H3PO4 |
| Количество CAS | 7664-38-2 |
| Синонимы | Ортофосфорная кислота, тригидроксидооксидофосфор, фосфорная кислота (V), ортофосфорная кислота, технология прозрачной фосфорной кислоты, фосфоразёр |
| ИнЧИ | ИнХI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4) |
Свойства фосфорной кислоты
Молярная масса of фосфорная кислота
Молярная масса фосфорной кислоты составляет 98,00 г/моль. Эта величина рассчитывается путем сложения атомных масс каждого из составляющих атомов молекулы, а это один атом фосфора и три атома кислорода. Молярная масса является важным свойством соединения, поскольку она используется для расчета количества вещества, присутствующего в данном образце, с использованием числа Авогадро. Кроме того, молярную массу фосфорной кислоты используют для определения концентрации раствора методом титрования.
Формула фосфорной кислоты
Химическая формула фосфорной кислоты — H3PO4, что указывает на то, что она содержит один атом фосфора, три атома водорода и четыре атома кислорода. Это слабая кислота, которая может отдать основанию до трех ионов водорода. Формула важна, поскольку позволяет писать химические уравнения и рассчитывать стехиометрию химических реакций с участием фосфорной кислоты. Дополнительно формула используется для расчета концентрации раствора фосфорной кислоты методом титрования.
Температура кипения фосфорной кислоты
Температура кипения фосфорной кислоты составляет 158°C (316°F) при давлении 1 атмосфера. Это означает, что при данной температуре и давлении жидкая фаза фосфорной кислоты перейдет в газовую фазу. Температура кипения зависит от межмолекулярных сил, присутствующих в соединении, а в случае фосфорной кислоты она обусловлена наличием водородных связей между молекулами. Температура кипения является важным физическим свойством соединения, поскольку она используется для определения его летучести, что полезно во многих промышленных процессах.
Температура плавления фосфорной кислоты
Температура плавления фосфорной кислоты составляет 42,35°C (108,23°F). Это температура, при которой твердая фаза фосфорной кислоты переходит в жидкую фазу. Температура плавления зависит от силы межмолекулярных сил, присутствующих в соединении, а в случае фосфорной кислоты обусловлена наличием водородных связей между молекулами. Температура плавления является важным физическим свойством соединения, поскольку она используется для определения его чистоты и установления его идентичности.
Плотность фосфорной кислоты г/мл
Плотность фосфорной кислоты составляет 1,685 г/мл при комнатной температуре (25°C или 77°F). Это масса вещества в единице объема. Плотность — это физическое свойство вещества, которое используется для расчета объема данной массы вещества или массы данного объема вещества. Плотность фосфорной кислоты важна во многих промышленных процессах, включая производство удобрений, моющих средств и пищевых добавок.
Молекулярный вес фосфорной кислоты
Молекулярная масса фосфорной кислоты составляет 98,00 г/моль. Это сумма атомных весов всех атомов молекулы. Молекулярная масса является важным свойством соединения, поскольку она используется для расчета количества вещества, присутствующего в данном образце. Кроме того, молекулярную массу фосфорной кислоты используют для определения концентрации раствора методом титрования.
Структура фосфорной кислоты (H3PO4)
Фосфорная кислота имеет молекулярную формулу H3PO4 и тетраэдрическую геометрию молекулы. Это трипротонная кислота, то есть она может отдавать три иона водорода одному основанию. Молекула содержит атом фосфора, связанный с четырьмя атомами кислорода, три из которых связаны с атомами водорода. Структура фосфорной кислоты важна, поскольку она определяет ее химические и физические свойства. Наличие водородных связей между молекулами приводит к высоким температурам кипения и плавления.
| Появление | Бесцветная жидкость |
| Удельный вес | 1,685 при 25°С |
| Цвет | Бесцветный |
| Запах | Без запаха |
| Молярная масса | 98,00 г/моль |
| Плотность | 1,685 г/мл при 25°C |
| Точка плавления | 42,35°С (108,23°Ф) |
| Точка кипения | 158°C (316°F) при давлении 1 атм. |
| Мигающая точка | Непригодный |
| Растворимость в воде | Полностью растворим в воде |
| Растворимость | Растворим в этаноле, диэтиловом эфире и ацетоне. |
| Давление газа | 0,0002 мм рт.ст. при 20°C |
| Плотность пара | 3,5 (воздух = 1) |
| пКа | рКа1=2,148, рКа2=7,198, рКа3=12,319 |
| рН | 1,0–2,5 (концентрированный раствор), 2,8–3,2 (разбавленный раствор) |
H3PO4 Безопасность и опасности
Фосфорная кислота представляет собой ряд рисков для безопасности, и с ней следует обращаться осторожно. Он может вызвать сильное раздражение кожи и глаз и очень разъедает металлы. Прямой контакт с кожей, глазами или слизистыми оболочками может вызвать серьезные ожоги или даже необратимые повреждения. Вдыхание паров может вызвать раздражение дыхательных путей и ожоги. Его нельзя принимать внутрь, так как он может вызвать серьезные внутренние ожоги и расстройство желудочно-кишечного тракта. При работе с фосфорной кислотой следует использовать соответствующие средства индивидуальной защиты, такие как перчатки, очки и респиратор. Его также следует хранить в прохладном, сухом месте вдали от несовместимых материалов, таких как окислители и щелочи.
| Символы опасности | Коррозионный |
| Описание безопасности | Держите контейнер плотно закрытым. Надевайте защитные перчатки/защитную одежду/защиту глаз/лица. |
| Идентификационные номера ООН | ООН 1805 |
| код ТН ВЭД | 280920 |
| Класс опасности | 8 (Коррозионные вещества) |
| Группа упаковки | II (средняя опасность) |
| Токсичность | Перорально LD50 (крыса) – 1533 мг/кг |
Методы синтеза H3PO4
Существует несколько методов синтеза фосфорной кислоты (H3PO4).
Наиболее распространенным методом является мокрый способ, который включает реакцию фосфоритной руды с серной кислотой . Для получения сульфата кальция (гипса) и H3PO4 фосфоритную руду сначала измельчают, а затем смешивают с концентрированной серной кислотой. После фильтрации полученной суспензии серия стадий экстракции растворителем и осаждения очищает H3PO4.
Другим методом синтеза H3PO4 является термический процесс, который включает нагревание фосфоритной руды до высокой температуры с образованием H3PO4 и других побочных продуктов, таких как элементарный фосфор и оксид кальция. Этот метод менее распространен, чем мокрый процесс, из-за высоких затрат энергии.
Реакция пятиокиси фосфора с водой приводит к синтезу H3PO4. В электронной и полупроводниковой промышленности этот метод обычно используется для производства H3PO4 высокой чистоты.
Другие методы синтеза H3PO4 включают электрохимическое окисление фосфора, гидролиз трихлорида фосфора и реакцию фосфора с азотной кислотой . Эти методы менее распространены, чем мокрые и термические процессы, из-за их высокой стоимости и сложности.
Использование H3PO4
Фосфорная кислота – универсальное соединение, имеющее широкий спектр применения в различных отраслях промышленности. Некоторые из его основных применений:
- Производство удобрений: основной компонент производства удобрений, таких как диаммонийфосфат и тройной суперфосфат.
- Пищевая промышленность и производство напитков: используется в качестве пищевой добавки и ароматизатора в различных продуктах питания и напитках, таких как напитки типа колы, джемы и плавленый сыр.
- Промышленная очистка: используется в качестве очистителя и средства для удаления ржавчины в промышленном секторе благодаря своей способности растворять ржавчину и другие минеральные отложения.
- Очистка воды: используется для контроля уровня pH воды в промышленных процессах, а также для удаления тяжелых металлов и других примесей.
- Фармацевтические препараты: используется в производстве фармацевтических препаратов и пищевых добавок благодаря своей способности регулировать уровень pH.
- Стоматология: используется в стоматологических процедурах, таких как лечение корневых каналов, а также в качестве компонента стоматологического цемента.
- Обработка металлов: используется для обработки и пассивации металлов, таких как нержавеющая сталь, алюминий и титан, для повышения их коррозионной стойкости.
- Электроника: используется в электронной промышленности в качестве чистящего средства и компонента при производстве полупроводников.
Вопросы:
Вопрос: Какова формула фосфорной кислоты?
Ответ: Формула фосфорной кислоты: H3PO4.
Вопрос: Является ли H3PO4 сильной кислотой?
О: Нет, H3PO4 не считается сильной кислотой. Это слабая кислота со значением pKa 2,15.
Вопрос: H3PO4 – это кислота или основание?
Ответ: H3PO4 является кислотой, поскольку при растворении в воде она отдает протон (H+).
Вопрос: Какова структура Льюиса для H3PO4?
Ответ: Структура Льюиса H3PO4 представляет собой тетраэдрическую структуру с центральным атомом фосфора, окруженным четырьмя атомами кислорода. Каждый атом кислорода образует одинарную связь с атомом фосфора, а также на каждом атоме кислорода имеется три пары неподеленных электронов.
Вопрос: Является ли фосфорная кислота сильной кислотой? Ответ: Нет, фосфорная кислота не считается сильной кислотой. Это слабая кислота со значением pKa 2,15 для первого донорства протона и 7,20 для второго донорства протона.