Фосфорная кислота с чем реагирует: Фосфорная кислота: получение и свойства

Фосфорная кислота: получение и свойства

Строение молекулы и физические свойства

Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H₃PO₄, мета-фосфорную HPO₃, пиро-фосфорную H₄P₂O₇.

Фосфорная кислота H₃PO₄ – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.

При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H₄P₂O₇.

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO₃, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.

Способы получения

Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет ортофосфорная кислота.

1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:

P₂O₅   +   3H₂O    →    2H₃PO₄

2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.).

Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:

Ca₃(PO₄)_2(тв)    +  3H₂SO_4(конц)  →   2H₃PO₄   +   3CaSO₄

3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.

Например, концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

5HNO₃      +    P     →   H₃PO₄     +   5NO₂↑    +    H₂O

Химические свойства

Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая).

1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.

H₃PO₄  ⇄  H⁺ + H₂PO₄^–

H₂PO₄^–  ⇄  H⁺ + HPO₄^2–

 HPO₄^2– ⇄ H⁺ + PO₄^3–

2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами  и амфотерными гидроксидами. 

Например, фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:

2H₃PO₄    +   3MgO   →   Mg₃(PO₄)₂   +   3H₂O

Еще пример: при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:

H₃PO₄    +   КОН     →     KH₂РО₄  +   H₂O

H₃PO₄    +   2КОН      →     К₂НРО₄  +   2H₂O

H₃PO₄    +   3КОН     →    К₃РО₄  +   3H₂O

3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.).  Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.

Например, фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:

Н₃PO₄   +   3NaHCO₃   →   Na₃PO₄   +   CO₂   +  3H₂O

4. При нагревании H₃PO₄  до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H₂P₂O₇:

2H₃PO₄   →  H₂P₂O₇   +   H₂O

5. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Например, фосфорная кислота реагирует с магнием:

2H₃PO₄    +   3Mg   →    Mg₃(PO₄)₂   +   3H₂

Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:

2H₃PO₄   +   3NH₃    →    NH₄H₂PO₄     +   (NH₄)₂HPO₄

7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:

Н₃PO₄   +    3AgNO₃    →   Ag₃PO₄↓  +   3НNO₃

Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе  (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА

Термическая 85%-я фосфорная кислота. Изготовлена из химически чистого сырья.
Не содержит примесей. Предназначена для повышения эффективности
составов для внекорневой обработки и баковых смесей при поливе

Описание, состав

Ортофосфорная кислота h4PO4, не менее 85%, плотность 1,7 г/мл.
В промышленности используют два основных способа получения фосфорной кислоты: термический и экстракционный. Термический способ заключается в сжигании чистого фосфора до оксида P2O5 и его взаимодействии с водой с образованием кислоты. В отличие от экстракционной термическая кислота имеет более высокую концентрацию и не содержит примесей, что позволяет применять ее практически в любых отраслях, включая пищевую промышленность, животноводство, сельское хозяйство.

Назначение

Фосфор ускоряет рост и формирование репродуктивных органов растений. Способствует развитию корневой системы и ускорению роста в начале вегетации. Критически важный элемент для ускорения обменных процессов в клетках. Он необходим для фотосинтеза, регуляции дыхания и ускорения прорастания семян. Своевременное внесение фосфора – залог здорового, качественного урожая.
Фосфорная кислота предназначена для повышения эффективности составов для внекорневой обработки и баковых смесей при поливе. Улучшает усвояемость многих средств защиты растений, особенно повышает эффективность гербицидов.
Кроме питания кислота работает и как дезинфектор. После применения эффект наиболее заметен на почвах с низким содержанием фосфора.

Применение

Внесение в рабочий раствор при обработке семян:

• обработка семян овощных культур 3 мл/10 л;
• обработка семян полевых культур 50 мл (полусухое протравливание).

Компонент рабочих растворов при опрыскивании растений закрытого грунта:

• до 5 мл на каждые 10л воды.

Компонент баковых смесей при поливе растений закрытого грунта:

• 3-5 мл на каждые 10л воды.

Компонент рабочих растворов при опрыскивании растений открытого грунта:

• 3 мл на 10 л воды.

Фертигация (капельное орошение) растений открытого грунта:

• до 30 мл на 100 л.

В баковых смесях со средствами защиты растений:

• 200 — 500 мл на 200-300 л рабочего раствора.

Особенности применения:
!!!Не превышайте рекомендуемую норму внесения!!!
При подготовке баковой смеси, особенно с использованием средств защиты растений, необходимо провести тест на совместимость.

Кратность обработок:
Для овощных культур 1 раз в 7 дней. Наибольшая эффективность препарата наблюдается при опрыскивании.

Фосфорная кислота. Использование и свойства фосфорной кислоты и ее применение

Фосфорная кислота, также называемая ортофосфорной кислотой, представляет собой слабую кислоту с химическим составом H ₃ PO ₄ . Ортофосфорная кислота упоминается как фосфорная кислота, что является термином IUPAC для этого соединения. Приставка орто- используется, чтобы отличить кислоту от связанных фосфорных кислот, известных как полифосфорные кислоты. Ортофосфорная кислота по своей природе является нетоксичной кислотой, которая в чистом виде представляет собой твердое вещество при комнатной температуре и давлении. Сопряженным основанием фосфорной кислоты является ион дигидрофосфата, H ₂ PO ^-4 , которые, в свою очередь, содержат сопряженное основание гидрофосфата, HPO ₂ ^-4 , которые также содержат сопряженное основание фосфата, PO ₃ ^-4 . Фосфаты необходимы для жизни.

Наиболее распространенной формой фосфорной кислоты является 85% жидкий раствор; эти растворы бесцветны, нелетучи и не имеют запаха. 85%-й раствор представляет собой густую жидкость, но все же переносимую. Несмотря на то, что фосфорная кислота не соответствует строгому определению сильной кислоты, 85% раствор достаточно кислый, чтобы быть резким.

Физические свойства: Чистая фосфорная кислота представляет собой белое кристаллоподобное твердое вещество с температурой плавления 42,35°C. В менее плотном состоянии представляет собой бесцветную вязкую жидкость без запаха с плотностью 1,885 г/мл. . Он нетоксичен и нелетучий по своей природе. Наиболее часто используемая концентрация фосфорной кислоты составляет 85% в воде H ₂ O.

Химические свойства: Фосфорная кислота имеет три кислотных и заменяемых атома водорода. Следовательно, он реагирует иначе, чем другие минеральные кислоты. Он может реагировать с основаниями с образованием трех классов солей путем замещения одного, двух или трех атомов водорода, таких как Na 9отдельно.

При высоких температурах молекулы фосфорной кислоты могут реагировать друг с другом и объединяться с образованием димеров, тримеров и даже длинных полимерных цепей или серий, таких как метафосфорные кислоты и полифосфорные кислоты 2 O ₇ (ангидрид фосфорной кислоты)

Производство

Фосфорная кислота производится в промышленных масштабах двумя основными способами.

Фторапатит является замещающим сырьем, в этом случае фторид удаляется в виде нерастворимого соединения Na2SiF6. Раствор фосфорной кислоты обычно содержит 25–35 % P ₂ O ₅ (32–46 % h4PO4). Его можно концентрировать для получения фосфорной кислоты товарного качества, которая содержит около 55–63% P ₂ O ₅ (76–86% H ₃ PO ₄ ). Дальнейшее удаление воды дает суперфосфорную кислоту с P ₂ O ₅ концентрация выше 80% (эквивалентна почти 100% H ₃ PO ₄ ). Сульфат кальция (гипс) образуется как побочный продукт и удаляется в виде фосфогипса.

Фосфорная кислота, полученная в результате обеих процедур, может быть дополнительно очищена путем удаления соединений мышьяка и других потенциально токсичных примесей.

Мокрый способ

Фосфорная кислота производится из фторапатита, называемого фосфоритом, 3Ca ₃ (ПО ₄ ) ₂ . CaF ₂ путем добавления концентрированной (95%) серной кислоты в цепь реакторов с хорошим перемешиванием. Это приводит к образованию сульфата кальция (гипса) и фосфорной кислоты, а также других нерастворимых примесей. добавляется вода, и гипс удаляется фильтрованием вместе с другими нерастворимыми веществами (например, кремнеземом). Фторид в виде H ₂ SiF ₆ удаляют на следующей стадии выпариванием.

Хотя реакция протекает поэтапно, включая дигидрофосфат кальция, общая реакция может быть записана как:

С другой стороны, возможны побочные реакции; например, с карбонатом кальция и фторидом кальция, присутствующими в породе:

Фторокремниевая кислота является жизненно важным побочным продуктом этого процесса и производства фтористого водорода. Его можно нейтрализовать гидроксидом натрия с получением гексафторсиликата натрия. Кислота также используется для производства фторида алюминия, который, в свою очередь, используется в производстве алюминия.

Структура горного хрусталя образования сульфата кальция зависит от условий реакции. При 345-355 К основной выход — дигидрат, CaSO ₄ .2H ₂ O. При 368-388 K образуется полугидрат CaSO ₄ .1/2H ₂ O.

Сульфат кальция отфильтровывают и затем кислоту концентрируют примерно до 56 % P ₂ O ₅ с использованием вакуумной перегонки.

Кислота, полученная в результате «мокрого процесса», загрязнена, но может использоваться без дополнительной очистки для производства удобрений. Вместо этого его можно дополнительно выпарить до 70% P ₂ O ₅ , раствора, известного как суперфосфорная кислота, который используется непосредственно в качестве жидкого удобрения.

Для получения промышленных фосфатов кислоту фильтруют путем экстракции растворителем, например, метилизобутилкетоном (MIBK), в котором кислота частично растворима, и концентрируют до содержания 68% P ₂ O ₅ . Эта кислота может быть дополнительно очищена с помощью растворителей для извлечения из нее тяжелых металлов и дефторирована (путем выпаривания) для создания продукта пищевого качества.

Термический процесс

Сырьем для этой процедуры являются воздух и фосфор:

Первоначально фосфор впрыскивается в нагреватель и сжигается на воздухе при температуре около 1850-3050 K. полифосфорные кислоты, защищающие башню горелки из нержавеющей стали. Продукты из горелочной башни поступают непосредственно в гидратационную башню (используется вода), где газообразный оксид фосфора поглощается при переработке в фосфорную кислоту:

Фосфор можно сжечь в сухом воздухе. Пятиокись фосфора конденсируется в виде белого порошка и отчетливо гидратируется до фосфорной кислоты. Этот метод позволяет рекуперировать и повторно использовать тепло. Сжигание и прямая гидратация, как было определено ранее, создают очень коррозионную среду. Аппарат изготавливается из нержавеющей стали или футерован углеродистым кирпичом. Чтобы уменьшить коррозию, стены башни горелки и гидратора охлаждаются водой, но продукты реактора выходят при температуре, слишком низкой для полезного отвода тепла. Выход кислоты имеет концентрацию 85%. тетрафосфорная кислота, одна из группы полифосфорных кислот, которые могут быть получены избирательно, образуется либо путем выпаривания воды при высоких температурах в угольном контейнере, либо путем добавления твердого пятиокиси фосфора к почти кипящей фосфорной кислоте. Первый метод обычно дает более чистый выход из-за высокой концентрации мышьяка в пятиокиси фосфора.

Фосфаты

Соли фосфорной кислоты представляют собой соединения, широко используемые в сельском хозяйстве, промышленности и в быту.

1.  Фосфаты аммония

диаммонийгидрофосфат и моноаммонийдигидрофосфат широко используются в качестве удобрений и готовятся путем смешивания нужного количества фосфорной кислоты с безводным аммиаком во вращающемся барабане. Выбор фосфата аммония для использования зависит от количества азота и фосфора, необходимого для урожая.

2. Фосфаты кальция

Фосфаты кальция широко используются в качестве удобрений. Дигидрофосфат кальция, Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂ , получают реакцией серной кислоты с фосфоритами:

Это называется суперфосфатом. Он содержит около 20% P ₂ O ₅ . Если кристалл фосфата вступает в реакцию с фосфорной кислотой, отличной от серной, образуется более интенсивная форма дигидрофосфата кальция с общим более высоким P ₂ O ₅ уровень (55%):

Называется тройной суперфосфат. Разработанный уровень фосфатов достигается за счет того, что урожай больше не разбавляют сульфатом кальция.

(c) Фосфаты натрия

Фосфаты натрия производятся путем обработки фосфорной кислотой и концентрированным раствором гидроксида натрия в подходящих (стехиометрических) количествах. Выход кристаллизуется.

• Мононатрия дигидрофосфат (MSP, NaH ₂ PO ₄ ) используется в составах для мытья металлов и поверхностей, в качестве основы фосфата в фармацевтическом производстве и в качестве агента регулирования pH в зубной пасте, в стекловидном эмалевом покрытии (сантехника) и в производстве фосфатов крахмала. Одно из основных применений — определение растворимости питьевой воды. Кроме того, фосфорную кислоту можно использовать для получения тонкого нерастворимого покрытия из фосфата свинца на свинцовых трубах, чтобы остановить растворение свинца кислотами, присутствующими в воде.

• Гидрофосфат динатрия (Na ₂ HPO ₄ ) также используется в качестве мягчителя в обработанных сырах, в эмалях и керамической глазури, при обжаривании кожи, в производстве красителей и в качестве ингибитора коррозии при очистке воды. .

• Тринатрийфосфат (Na ₃ PO ₄ ) используется в чистящих средствах для тяжелых условий эксплуатации, например, при обезжиривании стали. Это щелочь и подходит для ионов кальция, удерживая их в растворе и предотвращая образование накипи.

• Двунатриевый пирофосфат (Na ₂ H ₂ P ₂ O ₇ ) используется в качестве разрыхлителя в хлебе и пирожных, способствует выделению углекислого газа из пищевой соды, как потемнение оксида железа или эффект потемнения при производстве многочисленных продуктов питания и в качестве диспергатора бурового раствора для бурения нефтяных скважин.

• Пищевая фосфорная кислота (консервант E338) используется для подкисления пищевых продуктов и напитков, таких как кока-кола и джемы. Придает острый или кисловатый вкус. Фосфорная кислота в безалкогольных напитках может вызвать эрозию зубов. Фосфорная кислота также может способствовать развитию камней в почках, особенно у тех, у кого ранее были камни в почках.

Особые области применения фосфорной кислоты включают

• В качестве антикоррозионного действия за счет фосфатного конверсионного покрытия

• В качестве внешнего, типичного для фосфора-31 ядерного магнитного резонанса ЯМР.

• В энергетических элементах на основе фосфорной кислоты.

• Производство инактивированного угля.

• При обработке составных полупроводников селективно травят арсенид индия-галлия до фосфида индия.

• В микрообработке для селективного травления нитрида кремния с детализацией до диоксида кремния.

• В качестве регулятора pH в косметике и средствах по уходу за кожей.

• В качестве дезинфицирующего средства в молочной, пищевой и пивоваренной промышленности.

Опасность для здоровья/ Воздействие на здоровье: Фосфорная кислота не является хорошо продуманной токсичной или опасной. В небольших концентрациях он безопасен для кожи и даже для приема внутрь (используется в косметике, пищевых продуктах и ​​стоматологических продуктах). С другой стороны, при очень высоких концентрациях он агрессивен и может вызывать ожоги кожи.

Quick Summary

Это все о фосфорной кислоте, ее свойствах, использовании и применении. Для получения дополнительной информации воспользуйтесь бесплатными ресурсами, доступными на веб-сайте Vedantu, полезными для совета штата, CBSE, ICSE и конкурсных экзаменов. Все решения NCERT по всем предметам доступны на веб-сайте Vedantu.

Химические вещества и растворители — Lab Pro Inc

Химические вещества и растворители

5 лучших применений фосфорной кислоты

• Сообщение от Лаборатория Про
• 0 blogs.comments.comments_with_count

15