Ортофосфорная кислота

Ортофосфорная кислота
Общие
Систематическое наименование	Ортофосфорная кислота
Химическая формула	H3PO4
Отн. молек. масса	98.0 а. е. м.
Молярная масса	98.0 г/моль г/моль
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твердое
Плотность	1.685 (жидк) г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.)	2.4-9.4 сПуаз Па·с (при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления	42.35 °C
Температура кипения	158 °C
Химические свойства
pKa	2.12, 7.21, 12.67
Растворимость в воде	548 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	[7664-38-2]

Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) — неорганическая кислота с химической формулой H₃PO₄, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы.

При температуре выше 213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H₄P₂O₇. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 % водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

Получение

Фосфорную кислоту получают из фосфорита:

$\mathrm{Ca_3(PO_4)_2 + 3 \ H_2SO_4 \longrightarrow 3 \ CaSO_4 + 2 \ H_3PO_4}$

Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора:

$\mathrm{PCl_5 + 4 \ H_2O \longrightarrow \ H_3PO_4 + 5 \ HCl}$

Или взаимодействием с водой оксида фосфора(V), полученного сжиганием фосфора в кислороде:

$\mathrm{P_2O_5 + 3 \ H_2O \longrightarrow 2 \ H_3PO_4}$

С водой реакция идет очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорной кислоты.

Расплавленная ортофосфорная кислота и ее концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

Свойства

H₃PO₄ — трехосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например HClO₄, фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например [Р(ОН)₄]·(ClO₄).

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок:

Н₃РО₄ + 3AgNO₃ = Ag₃PO₄ + 3HNO₃

Качественной реакцией на ион РО₄³⁻ является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:

H₃PO₄ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃ = (NH₄)₃PMo₁₂O₄₀·6H₂O + 21NH₄NO₃ + 6Н₂О

Фосфаты

Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух- и трехзамещенные соли.

Н₃РО₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O (дигидрофосфат натрия)

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O (гидрофосфат натрия)

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O (фосфат натрия)

Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую реакцию, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную.

Дигидрофосфаты обычно хорошо растворимы в воде, почти все гидрофосфаты и фосфаты растворимы мало. Прокаливание солей приводит к следующим превращениям:

NaH₂PO₄ = NaPO₃ + H₂O

2Na₂HPO₄ = Na₄P₂O₇ + H₂O

Фосфаты при прокаливании не разлагаются, исключение составляет (NH₄)₃PO₄.

Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты.

Применение

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленой меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии. Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество.

Пищевая промышленность

Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.

Применение ортофосфорной кислоты в сельском хозяйстве. В звероводстве (в частности, при выращивании норок) используют выпойку раствора ортофосфорной кислоты для профилактики повышенного рН желудка и мочекаменной болезни.

Применение ортофосфорной кислоты в стоматологии. Ортофосфорная кислота применяется для снятия зубной эмали перед пломбированием зубов. При применении адгезивных материалов 2 и 3 поколения требуется тотальное протравливание зуба кислотой, с последующим промыванием и просушиванием. Кроме дополнительных временных затрат на проведение данные этапы несут в себе опасность возникновения различных ошибок и осложнений.

При нанесении ортофосфорной кислоты сложно проконтролировать степень и глубину деминерализации дентина и эмали. Это приводит к тому, что нанесенный адгезив не полностью (по всей глубине) заполняет открытые дентинные канальцы, а это в свою очередь не обеспечивает образование полноценного гибридного слоя.

Кроме того, не всегда удается полностью удалить ортофосфорную кислоту после ее нанесения на дентин. Это зависит от того, каким способом сгущена фосфорная кислота. Остатки ортофосфорной кислоты ухудшают прочность бондинга, а также приводят к образованию так называемой «кислотной мины».

Поэтому с появлением адгезивных материалов 5 и 6 поколения ортофосфорная кислота использоваться перестала.

См. также

• Фосфорные кислоты
• Фосфор

Литература

• Карапетьянц М. Х. Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия1994
• Блум У. Адгезивные системы обзор и сравнение// Дент. Арт.- 2003,№ 2.-С.5-11.
• Давыдова А. В. Характеристика адгезивных систем// Материалы научно-практической конференции «Новые технологии в стоматологии».- Ростов на Дону, 2004.-С.45-46
• Enamel-dentin adhesives, self-etching primers// CRA Newsletter.- Vol.24,№ 11.-2000.-P.1-2.

Ссылки

Фосфорная кислота