Informații generale despre acidul fosforic.
1. Istoria descoperirii și producției de acid fosforic.
R. acidul fosforic a fost descoperit cu ajutorul indicatorilor. Arderea de fosfor și dizolvarea produsului alb rezultat în apă, el a primit un acid necunoscut chimistului. Conform substanței inițiale, el a numit-o fosfor.
Tehnic acid fosforic primit pentru prima dată acum mai bine de 100 de ani de descompunere calitate inferioara roca de fosfat care conține cantități semnificative de diluat (5,10%) Compuși trivalent acid sulfuric de metal, în care fierul și compus de aluminiu în special în soluție într-o mică măsură.
O soluție cu o concentrație de 8-10% P2O5 a fost evaporată la un conținut de aproximativ 40% P2O5. Când se descompune roca fosfat cu acid sulfuric mai concentrat (30-40%), se disting cristalele de ac de gips. Ei păstrează o cantitate semnificativă de fază lichidă și sunt spălate prost. Ca urmare, pierderile de P2O5 sunt mari.
Un pas esențial în producerea de acid fosforic a fost trecerea la aparatul continuă și diluarea 75 și 93% acid sulfuric nu este apa sau apa de spălare slab, și o soluție de acid fosforic, și anume Procesul se efectuează utilizând o soluție de diluare. În aceste condiții, cristalele rombice sunt izolate, care sunt bine filtrate și spălate.
2. Proprietăți fizice.
Acid ortofosfat în formă pură, în condiții normale este de cristale rombice incolore care se topesc la o temperatură de 42,3 ° C. Cu toate acestea, un astfel de acid chimice rare. Cel mai adesea se ocupă cu H3 PO4 hemihidrat * 0,5 H2O, care cade sub formă de prisme incolore din hexagonal sub răcire cu soluții apoase concentrate de acid fosforic. Punctul de topire a hemihidratului este de 29,3 ° C
Pure H3PO4 după topire formează un lichid uleios uleios cu conductivitate electrică redusă și o capacitate de difuzie redusă. Aceste proprietăți, precum și examinarea detaliată a spectrelor indica molecula de H3 PO4, în acest caz, practic, disociate și legături de hidrogen puternice sunt combinate într-o singură structură macromoleculară. De regulă, moleculele sunt conectate una cu cealaltă, rareori prin două și foarte rar prin trei legături de hidrogen.
Dacă acidul este diluat cu apă, atunci moleculele sale sunt mai susceptibile de a forma legături de hidrogen cu apă decât unul cu celălalt. Din cauza unei astfel de "simpatii" pentru apa, acidul se amesteca cu el in orice relatie. Energia hidratării nu este la fel de mare ca în acidul sulfuric, deci încălzirea H3PO4 în timpul diluării nu este atât de puternică, iar disocierea este mai puțin pronunțată. Conform primei etape de disociere, acidul ortofosforic este considerat a fi un electrolit de putere medie (25-30%), slab pe cel de-al doilea și foarte slab.
O idee aproximativă a structurii moleculei H3P04 este dată de formula sa structurală. Dar aici avem nevoie de clarificări
NO - R - HE structura
Aranjamentul spațial al atomilor și lungimea legăturilor în moleculă conduc la concluzia că legătura P = 0 nu este dublă, adică multiplicitatea lui nu este 2. Conform calculelor, multiplicitatea acestei conexiuni este de 1,74. Legătura P - O (H) nu este de asemenea singură. Dacă multiplicitatea lui a fost 1, atunci lungimea ar fi de 0,17 nm. De fapt, în acidul ortofosforic și în majoritatea sărurilor sale acide, lungimea acestei legături este de 0,154-0,157 nm, ceea ce corespunde unei multiplicități de 1,3-1,4. În consecință, densitatea electronică a legăturii duble P = O se "răspândește" parțial pe celelalte trei legături, mărind ușor multiplicitatea lor. În plus, o interacțiune apreciabilă donator-acceptor apare între atomii de oxigen și fosfor. Toate acestea conduc împreună la faptul că în H3PO4 nu există o diferență atât de accentuată în lungimea legăturilor, observată în acizii sulfurici și azotați. Lungimile de legătură P = 0 și P = O (H) sunt aproape aliniate, iar nucleul moleculei devine de fapt un tetraedru. Desigur, o astfel de restructurare crește brusc stabilitatea acidului însuși și a derivaților săi. Prin urmare, pasivitatea chimică specifică a acidului ortofosforic.
4. Proprietăți chimice ale H3PO4
Acidul ortofosforic în soluții apoase este mult mai slab decât acidul sulfuric și acidul azotic. Acesta este un acid tribazic. Disocierea electrolitică a acidului, ca și alți acizi polibazici, se realizează în etape:
Să comparăm valorile constantelor de ionizare a acidului din etapele corespunzătoare:
După cum arată aceste date, în soluția de H3PO4 există în principal ioni de fosfat de dihidrogen H2OP4 -. Ioni, formați de a doua etapă de disociere, - ioni de hidrogen fosfat HRO4 2-. considerabil mai puțin. Și nu există aproape nici un ion fosfat PO4 3- produse din a treia, ultima etapă de ionizare. Conform primei etape a ionizării, acidul fosforic este un acid de putere medie. Conform existenței a trei tipuri de reziduuri acide, după neutralizarea acidului fosforic cu alcalii se formează săruri: fosfați dihidrogenici, hidrofosfați și, de asemenea, fosfați, de exemplu:
Acidul ortofosforic poate fi distins de alți acizi fosforici prin reacția cu azotatul de argint - se formează un precipitat galben
Toți ceilalți acizi fosforici formează precipitări albe.
Când acidul ortofosforic se evaporă, se formează un acid difosforic (pirofosforic):
5. Semnificația acidului fosforic
Acidul fosforic este foarte important ca una dintre cele mai importante componente ale nutriției plantelor. Fosforul este folosit de plante pentru a-și construi cele mai vitale părți - semințe și fructe.
Derivații de acid ortofosforic sunt foarte necesari nu numai pentru plante, ci și pentru animale. Oase, dinți, armuri, gheare, ace, spini în majoritatea organismelor vii constau în principal din ortofosfat de calciu. Mai mult, acidul ortofosforic, pentru a forma diferiți compuși cu substanțe organice, sunt implicate activ în metabolismul unui organism viu de substanțe din mediul de proces. Ca rezultat, derivații fosforului se găsesc în oase, creier, sânge, în mușchii și țesuturile conjunctive ale organismelor umane și animale. Mai ales o mulțime de acid ortofosforic în compoziția celulelor nervoase (creier), care au permis AE. Fersman, un geochimist faimos, numit fosfor "un element de gândire". Foarte negativ (rahitism boli animale, anemie, etc.) afectează starea scăderii organismului în compușii cu fosfor dieta sau administrarea lor sub formă de indigestible.
6. Utilizarea acidului fosforic (vezi tabelul nr. 1)
Acidul ortofosforic este utilizat în prezent destul de larg. Consumatorul său principal este producția de îngrășăminte fosfatice și combinate. Pentru aceste scopuri produse anual la nivel mondial fosfor minereu 100 milioane. Tone. Îngrășămintele fosfatice contribuie nu numai pentru a îmbunătăți productivitatea de culturi diferite, dar, de asemenea, da hardiness și rezistența la alte condiții climatice nefavorabile și de a crea condiții pentru o maturizare mai rapidă a culturilor în zonele cu perioadă scurtă de vegetație. Ele sunt, de asemenea, un efect benefic asupra solului, contribuind la struktuirovaniyu, dezvoltarea bacteriilor din sol, schimba solubilitatea altor substanțe conținute în sol și unele suprimarea substanțe organice nocive sunt formate.
O mulțime de acid ortofosforic consumă industria alimentară. Adevărul este că gustul acidului ortofosforic diluat este foarte plăcut, iar micile sale adaosuri la marmalade, limonadă și siropuri îmbunătățesc semnificativ calitățile gustului. Această proprietate este de asemenea posedată de anumite săruri ale acidului fosforic. Hidrofosfații de calciu, de exemplu, au fost de mult încorporați în pulberi de copt, îmbunătățind gustul de chifle și de pâine.
Sunt interesante alte utilizări ale acidului ortofosforic în industrie. De exemplu, sa constatat că impregnarea lemnului cu acidul în sine și sărurile sale face lemnul necombustibil. Pe această bază, acum produce vopsea ignifugă, plăci de lemn fosfat necombustibil, spumă fosfat necombustibilă și alte materiale de construcție.
Diferite săruri ale acidului fosforic este utilizat pe scară largă în multe industrii, în construcții, diferite domenii ale tehnologiei, în viața municipale și private, protecția împotriva radiațiilor, dedurizare a apei, cazan anticalcar si de a face diferiți detergenți.
Acidul fosforic, acizii condensați și fosfații dehidrogenați servesc drept catalizatori în procesele de deshidratare, alchilare și polimerizare a hidrocarburilor.
Un loc special este ocupat de compuși organofosforici, cum ar fi extractanți, plastifianți, lubrifianți, aditivi la pulbere și absorbanți în instalațiile de refrigerare. Sărurile fosfat acid de alchil sunt utilizați ca agenți activi de suprafață, agenți antigel, îngrășământ special și alte anticoagulante latex. Fosfații acizi sunt utilizate pentru procesarea extracția lichidelor minereului de uraniu.
Mai mult din secțiunea Chimie:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: