FOSFORIK ASIT (H3PO4): YAPISI, ÖZELLIKLERI, KULLANIMLARI - KIMYA - 2025

Fosforik asit , kimyasal formülüne sahip olan fosforun bir oksoasit olan ₃ PO ₄ . Üç asidik protonun fosfat anyonuna (PO ₄ ^3– ) bağlandığı bir mineral asitten oluşur . Güçlü bir asit olarak kabul edilmese de, yanlış kullanımı sağlık açısından risk oluşturabilir.

İki durumda bulunabilir: kalın ortorombik kristaller formunda bir katı veya şuruplu bir görünüme sahip bir kristal sıvı olarak. En yaygın ticari sunum ağırlık / ağırlık% 85 bir konsantrasyona ve 1.685 g / cc bir yoğunluğa sahip ³ . Bu yoğunluk, konsantrasyon elinden gelir.

Yukarıdaki görüntü, tek bir fosforik asit molekülünü göstermektedir. Wikimedia Commons'tan Leyo tarafından

Üç OH grubu, asidik hidrojenler bağışlamaktan sorumludur. Yapısındaki varlığından dolayı, çeşitli tuzlardan kaynaklanan farklı hidroksitlerle reaksiyona girebilir.

Sodyum hidroksit durumunda, üç oluşturabilirler: monobazik sodyum fosfat (NaH ₂ PO ₄ ), dibazik sodyum fosfat (Na ₂ HPO ₄ ) ve tribazik sodyum fosfat (Na ₃ PO ₄ ).

Bununla birlikte, nötralizasyonu için hangi bazın kullanıldığına veya hangi katyonların ona çok yakın olduğuna bağlı olarak başka fosfat tuzları oluşturabilir. Bunlar arasında: kalsiyum fosfat (Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ ), lityum fosfat (Li ₃ PO ₄ ), demir III fosfat (FEPO ₄ ), ve diğerleri. Her biri farklı derecelerde fosfat anyonuna sahip.

Öte yandan fosforik asit, Fe2 ⁺ , Cu2 ⁺ , Ca2 ⁺ ve Mg2 ⁺ gibi iki değerlikli katyonları "tutabilir" . Yüksek sıcaklıklarda, bir H ₂ O molekülünün kaybı ile kendi kendine reaksiyona girerek fosforik asitlerin dimerler, trimerler ve polimerleri oluşturabilir.

Bu tür bir reaksiyon, bu bileşiğin, polifosfatlar olarak bilinen çok çeşitli tuzların da elde edilebildiği fosfor ve oksijen iskeletleriyle çok sayıda yapı oluşturabilmesini sağlar.

Keşfedilmesinden ile ilgili olarak, P eritilmesi Robert Boyle 1694 sentezlendi ₂ O ₅ su içinde (fosfor pentoksit). En yararlı mineral asitlerden biridir, gübre işlevi en önemlisidir. Fosfor, potasyum ve azot ile birlikte üç ana bitki besin maddesidir.

Kimyasal yapı

Yazan Makine tarafından okunabilen bir yazar sağlanmadı. H Padleckas varsayılır (telif hakkı taleplerine göre). , Wikimedia Commons aracılığıyla

Fosforik asit, bir P = O bağından ve üç P-OH'den oluşur; burada ikincisi, bir çözünme ortamında salınan asidik hidrojenlerin taşıyıcılarıdır. Merkezdeki fosfor atomu ile, oksijenler bir tür moleküler tetrahedron çekerler.

Bu şekilde fosforik asit, bir tetrahedron olarak görselleştirilebilir. Bu açıdan bakıldığında, söz konusu tetrahedra (H ₃ PO ₄ adet hidrojen bağları üzerinden birbirleri ile etkileşime); yani, köşeleri birbirine çok yakındır.

Susuz bir ve hemihidrat (H: Bu moleküller arası etkileşimlerin, fosforik asit, iki katı halinde kristalleşmeye izin ₃ PO ₄ · 1 / 2H ₂ O), monoklinik kristal sistemi ile her iki. 3H: Susuz halinde, aşağıdaki formüle sahip tanımlanabilir ₂ O · P ₂ O ₅ , bir tri-hidrat fosfor pentoksit eşittir.

Tetrahedronlar kovalent olarak bağlanabilir, ancak bunun için birimlerinden birinin dehidrasyon yoluyla bir su molekülünü ortadan kaldırması gerekir. Bu, H oluşur ₃ PO ₄ ısıtılması tabi tutulur ve sonuç olarak polifosforik asit (PA) oluşumunu oluşturur.

Difosforik asit (H

Tüm PA'ların en basiti, pirofosforik asit olarak da bilinen difosforik asittir (H ₄ P ₂ O ₇ ). Oluşumunun kimyasal denklemi aşağıdaki gibidir:

2H ₃ PO ₄ <=> H ₄ P ₂ O ₇ + H ₂ O

Denge, su miktarına ve sıcaklığa bağlıdır. Yapısı nedir? Kesitteki görselde sol üst köşede ortofosforik asit ve pirofosforik asit yapıları gösterilmektedir.

Bir su molekülü ortadan kaldırıldığında iki ünite kovalent olarak birleştirilir ve aralarında bir P - O - P oksijen köprüsü oluşturur. Şimdi bunlar üç asidik hidrojen değil, dört (dört -OH grubu). Bu nedenle, H ₄ P ₂ O ₇ dört iyonizasyon sabitleri k olan _bir .

Polifosforik asitler

Isıtma devam ederse, pirofosforik asit ile dehidrasyon devam edebilir. Neden? Çünkü molekülünün her iki ucunda bir su molekülü gibi yok edilebilen bir OH grubu vardır, böylece P - O - P - O - P iskeletinin müteakip büyümesini teşvik eder …

Bu asitlerin örnekleri, tripolifosforik ve tetrapolifosforik asitlerdir (her ikisi de resimde gösterilmiştir). P - O - P omurgasının tetrahedradan oluşan bir çeşit zincirde nasıl uzadığı gözlemlenebilir.

Bu bileşikler, formül HO (PO ile temsil edilebilir ₂ OH) _x HO susuz olabilir sol sonu H,. PO ₂ OH, P = O ve OH bağları olan fosfor omurgasıdır; ve x, adı geçen zinciri elde etmek için gerekli fosforik asit birimleri veya molekülleridir.

Bu bileşikler bir bazla tamamen nötralize edildiğinde polifosfatlar oluşur. Hangi katyonların onları çevrelediğine bağlı olarak, çok çeşitli polifosfat tuzları oluştururlar.

Öte yandan, ROH alkolleri ile reaksiyona girerlerse, omurgalarındaki hidrojenlerin yerini R-alkil ikame edicileri alır. Dolayısıyla, fosfat esterler (ya da polifosfatlar) ortaya çıkar: RO (PO ₂ OR) _x bunları elde etmek için bölümün görüntünün tüm yapılarında R, H yerine yeterlidir R..

Siklik polifosforik asitler

P - O - P zincirleri bir fosforik halka veya döngüde bile kapanabilir. Bu tür bileşiğin en basiti trimetafosforik asittir (görüntünün sağ üst köşesi). Bu nedenle AP'ler doğrusal, döngüsel olabilir; ya da yapıları dallı olarak her iki türü de sergiliyorsa.

terminoloji

Kaynak: commons.wikimedia.org

Fosforik asidin isimlendirilmesi, IUPAC tarafından ve okso asitlerin üçlü tuzlarının nasıl adlandırıldığı tarafından belirlenir.

H ₃ PO _4'te P atomu en yüksek değer olan +5 değerine sahip olduğundan, asidine -ico önek fosfor- sonekine atanır.

Orto

Bununla birlikte, fosforik asit aynı zamanda genel olarak ortofosforik asit olarak da adlandırılır. Neden? Çünkü 'orto' kelimesi Yunanca ve 'doğru' anlamına geliyor; bu da onun "gerçek formu" ya da "daha sulu" olması anlamına gelir.

Fosforik susuz su fazlasıyla hidratlandığında (P ₄ O ₁₀ , üstteki resimdeki fosfor "kapağı"), H ₃ PO ₄ (3H ₂ O · P ₂ O ₅ ) üretilir. Böylece, orto ön eki bol su ile oluşan asitlere atanır.

Pyro

Pyro ön eki, difosforik asit, fosforik asidin termal dehidrasyonundan kaynaklandığı için, ısı uygulamasından sonra ortaya çıkan herhangi bir bileşiği ifade eder. Bu nedenle pirofosforik asit (2H ₂ O · P ₂ O ₅ ) olarak adlandırılır.

Hedef

Aynı zamanda Yunanca bir kelime olan meta önek, 'sonra' anlamına gelir. Formülü bir molekülü ortadan kaldıran maddelere, bu durumda suya eklenir:

H ₃ PO ₄ => HPO ₃ + H ₂ O

Bu sefer iki fosforik birimin eklenmesinin difosforik asit oluşturmak için meydana gelmediğini, bunun yerine metafosforik asit elde edildiğini unutmayın (bunun varlığına dair hiçbir kanıt yoktur).

Bu asidin H ₂ O · P ₂ O ₅ (hemidrata benzer, HPO _3'ü 2 ile çarparak ) olarak tanımlanabileceğine dikkat etmek de önemlidir . Meta önek, döngüsel PA'larla mükemmel bir şekilde uyumludur, çünkü trifosforik asit dehidratlanırsa, ancak tetrafosforik asit olmak için başka bir H ₃ PO _{4 birimi} eklemiyorsa, o zaman bir halka oluşturması gerekir.

Ve bu, diğer polimetafosforik asitler için de aynıdır, ancak IUPAC bunlara karşılık gelen PA'ların döngüsel bileşikleri olarak adlandırılmasını önerir.

Özellikleri

Moleküler formül

H ₃ PO ₄

Moleküler ağırlık

97,994 g / mol

Fiziksel görünüş

Katı haliyle ortorombik, higroskopik ve şeffaf kristaller sunar. Sıvı formda, viskoz bir şurup görünümünde kristal halindedir.

Ticari olarak% 85 w / w konsantrasyona sahip sulu çözelti içinde mevcuttur. Tüm bu sunumlarda kokusu yoktur.

Kaynama ve erime noktaları

158 ° C (760 mmHg'de 316 ° F).

108 ° F (42,2 ° C).

Su çözünürlüğü

548 gr, H / 100 gr ₂ , 20 ° C 'de O; 0.5 ° C'de 369.4 g / 100 ml; 14.95º C'de 446 g / 100m

Yoğunluk

1.892 g / cc ³ (katı); 1.841 g / cc ³ (% 100 çözelti); 1.685 g / cc ³ (% 85 çözelti); 1.334 g / cc ³ , 25 ° C'de% 50 çözelti)

Buhar yoğunluğu

Hava 3,4'e göre (hava = 1).

Otomatik ateşleme

Yanıcı değildir.

viskozite

3,86 mPoise (20 ° C'de% 40 çözelti).

asidite

pH: 1.5 (suda 0.1 N çözelti)

pKa: pKa1 = 2.148; pKa2 = 7.198 ve pKa3 = 12.319. Bu nedenle, en asidik hidrojenin ilk önce gelir.

ayrışma

Isıtıldığında fosfor oksitleri açığa çıkarır. Sıcaklık 213º C veya üstüne çıkarsa, pirofosforik asit (H ₄ P ₂ O ₇ ) olur.

aşındırıcılık

Demir içeren metaller ve alüminyum için aşındırıcıdır. Bu metallerle reaksiyona girmek hidrojen yakıt gazına neden olur.

polimerizasyon

Azo bileşikleri, epoksitler ve polimerize edilebilir bileşiklerle şiddetli bir şekilde polimerize olur.

Uygulamalar

Fosfat tuzları ve genel kullanımlar

-Fosforik asit, bitkilerde fosfor ana besin maddesi olduğu için gübre olarak kullanılan fosfatların yapımında temel görevi görür.

-Kurşun zehirlenmelerinde ve önemli miktarda fosfat gerektiren diğer durumlarda ve hafif asidoz oluşumunda kullanılmıştır.

-Böbrek taşı oluşumunu önlemek için vizonların idrar yollarının pH'ını ve masraflarını kontrol etmek için kullanılır.

-Fosforik asit Na sebebiyet verir ₂ HPO ₄ ve NaH ₂ PO ₄ tuzlan 6.8 kadar bir pKa'sı olan bir pH tampon sistemi oluşturmaktadır. Bu pH düzenleyici sistem, intraselüler pH'ın düzenlenmesinde olduğu kadar nefronların distal ve toplayıcı tübüllerindeki hidrojen konsantrasyonunun idaresinde de önemli olan insanda mevcuttur.

-Bu metal üzerinde biriken küflü demir oksit tabakasının yok edilmesinde kullanılır. Fosforik asit, metal yüzeyden kolayca çıkarılabilen demir fosfat oluşturur. Alüminyumun elektrikle parlatılmasında da kullanılır ve alümina ve magnezya gibi refrakter ürünler için bağlayıcı bir maddedir.

Sanayi

-Fosforik asit, Naylon ve benzin üretiminde katalitik ajan olarak kullanılır. Litografik gravürde, tekstil endüstrisinde kullanılmak üzere boyaların üretiminde, kauçuk endüstrisinde lateks koagülasyon işleminde ve hidrojen peroksitin saflaştırılmasında dehidratasyon ajanı olarak kullanılır.

-Asit, alkolsüz içeceklerde katkı maddesi olarak kullanılır, dolayısıyla aromasına katkı sağlar. Seyreltilmiş şeker rafinasyon işleminde uygulanır. Aynı zamanda jambon, jelatin ve antibiyotiklerin hazırlanmasında tampon sistemi görevi görür.

-Asetilen üretiminin asit katalizinde deterjanların detaylandırılmasında rol alır.

- Hayvancılık endüstrisi ve evcil hayvanlar için dengeli gıdalarda asitleştirici olarak kullanılır. İlaç endüstrisi, antiemetik ilaçların üretiminde kullanır. Ayrıca zemini sermek ve çatlakları onarmak için asfalt yapmak için bir karışımda kullanılır.

-Fosforik asit, alkenlerin hidrasyon reaksiyonunda, özellikle etanol olmak üzere alkol üretmek için bir katalizör görevi görür. Ayrıca topraklarda organik karbon tayininde kullanılır.

Diş

Diş hekimleri tarafından diş braketleri yerleştirilmeden önce diş yüzeyini temizlemek ve koşullandırmak için kullanılır. Ayrıca diş beyazlatma ve diş plağı çıkarılmasında da kullanım alanı bulur. Ayrıca diş protezleri için yapıştırıcı imalatında kullanılmaktadır.

Makyaj malzemeleri

Kozmetik ve cilt bakım ürünlerinde pH'ı ayarlamak için fosforik asit kullanılır. Aktif karbon üretimi için kimyasal oksitleyici ajan olarak kullanılır.

Fosforik asit oluşumu

-Fosforik asit, apatit tipi fosfat kayalarından, konsantre sülfürik asit ile sindirilerek hazırlanır:

Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ + 3 H ₂ SO ₄ + 6 H ₂ O => 2 H ₃ PO ₄ + 3 ( CaSO ₄ .2H ₂ O)

Bu reaksiyonda elde edilen fosforik asit düşük saflıktadır, bu nedenle çökeltme, çözücü ekstraksiyonu, kristalleştirme ve iyon değiştirme tekniklerini içeren bir saflaştırma işlemine tabi tutulur.

-Fosforik asit, fosfor pentoksitin kaynar suda çözülmesi ile üretilebilir.

-Fosforun hava ve su buharı karışımı ile ısıtılmasıyla da elde edilebilir:

P ₄ (l) + 5 O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (s)

P ₄ O ₁₀ (s) + H ₂ O (g) => 4H ₃ PO ₄ (l)

Riskler

-Oda sıcaklığında buhar basıncı düşük olduğundan, asit püskürtülmedikçe buharlarının solunması olası değildir. Öyleyse, soluma semptomları şunları içerir: öksürük, boğaz ağrısı, nefes darlığı ve zor nefes alma.

Literatürde fosforik asit dumanlarına uzun süre maruz kalan bir denizcinin vakasına atıfta bulunulmaktadır. Genel halsizlik, kuru öksürük, göğüs ağrısı ve solunum problemleri yaşadı. Maruz kaldıktan sonraki bir yıl içinde, reaktif hava yolu disfonksiyonu gözlendi.

-Fosforik asit ile cilt teması ciltte kızarıklık, ağrı, su toplaması ve yanıklara neden olabilir.

-Asidin gözle teması konsantrasyonuna ve temas süresine bağlı olarak gözlerde aşındırıcı doku yaralanmaları veya kalıcı göz hasarı ile ciddi yanıklara neden olabilir.

-Asitin yutulması ağızda ve boğazda yanma, göğüs kemiği dışında yanma hissi, karın ağrısı, kusma, şok ve çökmeye neden olur.

Referanslar

1. Kraliyet Kimya Derneği. (2015). Fosforik asit. Alındığı: chemspider.com
2. Kanada Mesleki Güvenlik ve Sağlık Merkezi. (1999). Fosforik Asit - Sağlık Etkileri. Alındığı: ccsso.ca
3. Acids.Info. (2018). Fosforik Asit »Bu Kimyasal Bileşiğin Çeşitli Kullanım Alanları. Alındığı kaynak: acidos.info
4. James P. Smith, Walter E. Brown ve James R. Lehr. (1955). Kristal Fosforik Asitin Yapısı. J. Am. Chem. Soc 77, 10, 2728-2730
5. Vikipedi. (2018). Fosforik asitler ve fosfatlar. Alınan: en.wikipedia.org
6. Bilim Eğlencelidir. Fosforik Asit Hakkında Bilgi Edinin. . Alınan: scifun.chem.wisc.edu