acid fosforic

1. Istoria descoperirii și primirea acidului fosforic.

Boyle acid fosforic deschis prin indicatori. Arderea fosforului și diluarea produsului alb rezultat în apă, a fost constituită din acid chimiștilor necunoscute. Potrivit substanței inițiale a numit-fosforic ei.

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 s-a evaporat până când a conținut aproximativ 40% P2O5. La descompunerea rocii fosfatice mai concentrat (30-40%) de acid sulfuric sunt alocate cristale aciculare de gips. Ele dețin o cantitate semnificativă a fazei lichide și slab clătite. În consecință P2O5 mare pierdere.

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 conducerea procesului ajutorul unei soluții diluate. În aceste condiții, cristalele rombice alocate care au fost filtrate și spălate bine.

2. Proprietăți fizice.

Acid ortofosfat în formă pură, în condiții normale este de cristale rombice incolore, care se topesc la o temperatură 42.3oS. Cu toate acestea, cu un astfel de produs chimic de acid sunt rare. Cel mai adesea se ocupă cu H3PO4 hemihidrat * 0,5 H2O, care cade sub formă de prisme incolore din hexagonal sub răcire cu soluții apoase concentrate de acid fosforic. Punct de topire 29.3oS hemihidrat.

H3PO4 pur după topire formează un lichid uleios vâscos, cu conductivitate electrică redusă și capacitate foarte redusă de a difuza. Aceste proprietăți, precum și examinarea detaliată a spectrelor indica molecule H3PO4, în acest caz, practic, disociate și legături puternice de hidrogen sunt combinate într-o singură structură macromoleculară. De regulă, moleculele sunt legate unul de altul, cel puțin două, și mai rar trei legături de hidrogen.

Dacă acidul este diluat cu apă, moleculele sale sunt mai susceptibile de a forma legături de hidrogen cu apă decât unul cu celălalt. Din cauza unor astfel de „simpatie“ pentru apa acidă este amestecat cu ea în toate privințele. energia de hidratare nu este atât de mare ca cel al acidului sulfuric, astfel încât încălzirea H3PO4 la diluarea nu este atât de puternică, iar disocierea este mai puțin pronunțată. Conform primei etape de disociere a acidului ortofosforic electrolit este considerat un mediu puternic (25 - 30%), iar al doilea - slab, ca un al treilea - o foarte slabă.

O idee aproximativă a structurii moleculei H3PO4 dă formula sa structurală. Dar aici avem nevoie de clarificări

HO - R - OH structură

Dispunerea spațială a atomilor și lungimile legăturilor într-o moleculă conduce la concluzia că relația P = O nu, de fapt dublu, adică multiplicitatea nu este egal cu 2. Conform calculelor de numărul mare de comunicare 1,74. Comunicații P - O (H) nu este unică. Dacă multiplicitatea este egal cu 1, atunci lungimea va fi de 0,17 nm. De fapt, în acid fosforic și sărurile sale acide bolshenstve lungimea acestei legături de 0.154-0.157 nm, care corespunde multiplicitatea 1.3 - 1.4. În consecință, densitatea de electroni de legătură dublă P = O o parte „spread“ pe celelalte trei legături, crescând ușor multiplicitatea acestora. Mai mult decât atât, între atomii de oxigen și fosfor se produce interacțiunea marcantă donor-acceptor. Toate acestea conduc împreună la faptul că H3PO4 există astfel de diferențe ascuțite în lungimile de legătură, care se observă în acizii sulfuric și azotic. Liantul lungimi P = O și P - O (H) sunt aproape aliniate și molecula de coloana vertebrală devine practic tetraedru. Desigur, acest lucru crește dramatic stabilitatea rearanjare a acidului însuși și derivați ai acestora. Aceasta implică un fel de pasivitate chimica a acidului fosforic.

4. Proprietăți chimice H3PO4

Acid ortofosfat în soluții apoase sunt mult mai slabi acizii sulfuric și azotic. Acest acid tribazic. O disociere electrolitică a acizilor, precum și alți acizi polibazici, se realizează în etape:

H3PO4 + H + N2RO4- (gradul I)

N2RO4- H + NRO42- (etapa II)

NRO42- H + RO43- (IIIstupen)

H3PO4 + 3H + RO43- (uranenie total)

Comparați valorile constantelor de ionizare acide ale etapelor respective ale:

După cum arată aceste date, soluție H3PO4 conține în general ioni digidrofosfot N2RO4-. Ionii produs de disociere a doua etapă - ioni hidrogenfosfat NRO42- este mult mai puțin. Și aproape toți ionii de fosfat RO43- - produse de-a treia și ultima etapă de ionizare. La prima etapă de ionizare a acidului fosforic este un mediu de acid tare. În conformitate cu existența a trei tipuri de reziduuri acide în neutralizarea sărurilor alcaline acidului fosforic se formează: fosfați monobazici, fosfați acizi și fosfați, de exemplu:

H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O

H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O

H3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2O

Acidul fosforic se pot distinge de alți acizi fosforici, prin reacția cu azotat de argint - format precipitat galben

H3PO4 + 3AgNO3 Ag3PO4 + HNO3

Toate sub formă de acid fosforos precipitatelor albe rămase.

Evaporarea acidului ortofosforic, difosforic format (acid pirofosforic):

2N3RO4 = N4R2O7 + H2O.

5. Valoarea acidului fosforic

Acidul fosforic este important ca una dintre componentele majore ale nutriției plantelor. Fosforul este folosit de plante pentru a construi sale cele mai vitale părți - semințe și fructe.

Derivați ai acidului fosforic este foarte necesar nu numai plantele, ci și animale. Oase, dinți, scoici, gheare, ace, vârfuri bolshenstvo în organismele vii sunt compuse 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, derivați ai fosforului conținut în oase, creier, sânge în mușchi și țesutul conjunctiv al oamenilor și animalelor. Mai ales o mulțime de acid fosforic in celulele nervoase (creier), permițând AE Fersman cunoscut geochimist, numit fosfor „gânduri de elemente“. 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 1)

Aplicați acid fosforic este acum destul de larg. clientul său principal este producerea de îngrășăminte fosfat și compus. 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 de vegetație scurtă. 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.