Ортофосфорная кислота

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Ортофосфорная кислота
Phosphoric-acid-2D-dimensions.svg
Ортофосфорная кислота
Общие
Систематическое
наименование
Ортофосфорная кислота
Хим. формула H3PO4
Физические свойства
Состояние твердое
Молярная масса 98,0 г/моль г/моль
Плотность 1,685 (жидк)
Динамическая вязкость 2,4-9,4 сПуаз
Термические свойства
Т. плав. 42,35 °C
Т. кип. 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
PubChem 1004
SMILES
RTECS TB6300000
ChemSpider 979
Безопасность
NFPA 704
NFPA 704.svg
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иначе.

Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) — неорганическая кислота средней силы, 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%-й водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

Получение[править | править вики-текст]

Фосфорную кислоту получают из фосфата:

\mathsf{Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 \rightarrow 3CaSO_4 + 2H_3PO_4}

Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора:

\mathsf{PCl_5 + 4H_2O \rightarrow H_3PO_4 + 5HCl}

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

\mathsf{P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_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 её концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

Свойства[править | править вики-текст]

H3PO4 — трехосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например, с хлорной 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:

\mathsf{H_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4 + 3HNO_3}

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

\mathsf{H_3PO_4 + 12[NH_4]_2MoO_4 + 21HNO_3\rightarrow [NH_4]_3PMo_{12}O_{40}\cdot6H_2O\downarrow + 21[NH_4]NO_3 + 6H_2O}

Фосфаты[править | править вики-текст]

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

\mathsf{H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O} (дигидрофосфат натрия)
\mathsf{H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O} (гидрофосфат натрия)
\mathsf{H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O} (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:

\mathsf{NaH_2PO_4 \rightarrow NaPO_3 + H_2O}
\mathsf{2Na_2HPO_4 \rightarrow Na_4P_2O_7 + H_2O}

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

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

Применение[править | править вики-текст]

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленной 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.

Авиационная промышленность[править | править вики-текст]

В составе гидрожидкостей НГЖ-5У и её иностранных аналогов.

Пищевая промышленность[править | править вики-текст]

Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках, например в Кока-Коле.

Сельское хозяйство[править | править вики-текст]

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

Стоматология[править | править вики-текст]

Ортофосфорная кислота применяется для протравливания (снятия смазанного слоя) эмали и дентина перед пломбированием зубов. При применении адгезивных материалов 2 и 3 поколения требуется протравливание эмали 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 её 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».

С появлением адгезивных материалов 4 и 5 поколения стали использовать технику тотального протравливания (дентин — эмаль). В адгезивных системах 6 и 7 поколения отдельный этап протравливания кислотой отсутствует, так как адгезивы являются самопротравливающимися. Хотя некоторые производители все же рекомендуют для усиления адгезии кратковременно протравливать эмаль и при использовании самопротравливащих адгезивов.

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • 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.