De fosforzuur Het is een oxozuur van fosfor met de chemische formule H3PO4. Het bestaat uit een mineraal zuur waarin drie zure protonen zijn gebonden aan het fosfaatanion (PO43-Hoewel het niet als een sterk zuur wordt beschouwd, kan het onjuist gebruik ervan een gezondheidsrisico vormen.
Het kan in twee staten worden gevonden: als een vaste stof in de vorm van dikke orthorhombische kristallen, of een kristallijne vloeistof met een stroperig uiterlijk. De meest gebruikelijke commerciële presentatie heeft een concentratie van 85% w / w en een dichtheid van 1.685 g / cm3. Deze dichtheid komt van de hand van concentratie.
De drie OH-groepen zijn verantwoordelijk voor het afstaan van zure waterstofatomen. Door de aanwezigheid ervan in zijn structuur kan het reageren met verschillende hydroxiden die verschillende zouten voortbrengen.
In het geval van natriumhydroxide kan het er drie vormen: monobasisch natriumfosfaat (NaHtweePO4), dibasisch natriumfosfaat (NatweeHPO4) en tribasisch natriumfosfaat (Na3PO4.
Afhankelijk van welke base wordt gebruikt voor de neutralisatie, of welke kationen er erg dichtbij zijn, kan het echter andere fosfaatzouten vormen. Onder hen zijn: calciumfosfaat (Ca3(PO4twee), lithiumfosfaat (Li3PO4), ijzer (III) fosfaat (FePO4), en anderen. Elk met zijn verschillende protoneringsgraden van het fosfaatanion.
Anderzijds kan fosforzuur tweewaardige kationen zoals Fe "sekwestreren"twee+, Cutwee+, ACtwee+ en Mgtwee+. Bij verhoogde temperaturen kan het met zichzelf reageren met het verlies van een H-molecuultweeOf het vormen van dimeren, trimeren en polymeren van fosforzuren.
Door dit type reactie kan deze verbinding een groot aantal structuren met fosfor- en zuurstofskeletten opbouwen, waaruit ook een breed scala aan zouten, bekend als polyfosfaten, kan worden verkregen..
Wat betreft zijn ontdekking, het werd in 1694 gesynthetiseerd door Robert Boyle, waarbij PtweeOF5 (fosforpentoxide) in water. Het is een van de meest bruikbare minerale zuren, waarvan de functie als meststof de belangrijkste is. Fosfor vormt samen met kalium en stikstof de drie belangrijkste voedingsstoffen voor planten.
Artikel index
Fosforzuur bestaat uit een P = O-binding en drie P-OH, waarbij deze laatste de dragers zijn van de zure waterstofatomen die vrijkomen in een oplossingsmedium. Met het fosforatoom in het midden trekken de zuurstofatomen een soort moleculaire tetraëder aan.
Op deze manier kan fosforzuur worden gevisualiseerd als een tetraëder. Vanuit dit perspectief, genoemde tetraëders (door eenheden van H3PO4) interactie met elkaar via waterstofbruggen; dat wil zeggen, de hoekpunten benaderen het dichtst.
Door deze intermoleculaire interacties kan fosforzuur kristalliseren tot twee vaste stoffen: het watervrije en het hemihydraat (H3PO41 / 2HtweeO), beide met monokliene kristalsystemen. De watervrije vorm kan ook worden beschreven met de formule: 3HtweeO · PtweeOF5, wat gelijk is aan een tri-gehydrateerd fosforpentoxide.
Tetraëders kunnen zelfs covalent worden verbonden, maar hiervoor moet een van hun eenheden een watermolecuul elimineren door uitdroging. Dit gebeurt wanneer de H.3PO4 wordt onderworpen aan verwarming en genereert bijgevolg de vorming van polyfosforzuren (PA).
De eenvoudigste van alle PA's is difosforzuur (H.4P.tweeOF7), ook bekend als pyrofosforzuur. De chemische vergelijking van zijn vorming is als volgt:
2H3PO4 <=> H.4P.tweeOF7 + H.tweeOF
De balans is afhankelijk van de hoeveelheid water en de temperatuur. Wat is zijn structuur? In de afbeelding van de sectie worden de structuren van orthofosforzuur en pyrofosforzuur in de linkerbovenhoek geïllustreerd..
Twee eenheden worden covalent samengevoegd wanneer een watermolecuul wordt geëlimineerd, waardoor er een P-O-P-zuurstofbrug tussen hen ontstaat. Nu zijn het niet drie zure waterstofatomen, maar vier (vier -OH-groepen). Hierdoor is de H4P.tweeOF7 heeft vier ionisatieconstanten knaar.
Uitdroging kan plaatsvinden met pyrofosforzuur als het verwarmen doorgaat. Waarom? Omdat aan elk uiteinde van zijn molecuul een OH-groep is die kan worden verwijderd als een watermolecuul, waardoor de daaropvolgende groei van het P-O-P-O-P-skelet wordt bevorderd ...
Voorbeelden van deze zuren zijn tripolyfosforzuur en tetrapolyfosforzuur (beide geïllustreerd in de afbeelding). Het is te zien hoe de P-O-P-ruggengraat zich verlengt in een soort ketting die bestaat uit tetraëders.
Deze verbindingen kunnen worden weergegeven door de formule HO (POtweeOH)XH, waar HO uiterst links is dat kan worden uitgedroogd. POtweeOH is de fosforhoofdketen met de P = O- en OH-bindingen; en x zijn de eenheden of moleculen van fosforzuren die nodig zijn om de genoemde keten te verkrijgen.
Wanneer deze verbindingen volledig geneutraliseerd worden met een base, ontstaan zogenaamde polyfosfaten. Afhankelijk van welke kationen ze omringen, vormen ze een grote verscheidenheid aan polyfosfaatzouten.
Aan de andere kant, als ze reageren met ROH-alcoholen, worden hun waterstofatomen in de ruggengraat vervangen door de R-alkylsubstituenten. Zo ontstaan de fosfaatesters (of polyfosfaten): RO (POtweeOF)XR. Het is voldoende om de H te vervangen door R in alle structuren van het beeld van de sectie om ze te verkrijgen.
De P-O-P-ketens kunnen zelfs sluiten op een fosforring of cyclus. De eenvoudigste van dit type verbinding is trimetafosforzuur (rechterbovenhoek van de afbeelding). AP's kunnen dus lineair, cyclisch zijn; of als hun structuren beide typen vertonen, vertakt.
De nomenclatuur van fosforzuur wordt bepaald door de IUPAC en hoe de ternaire zouten van oxozuren worden genoemd.
Omdat in de H3PO4 het P-atoom heeft valentie +5, de hoogste waarde, het zuur krijgt het achtervoegsel -ico toegewezen aan het voorvoegsel fosfor-.
Fosforzuur wordt echter ook vaak orthofosforzuur genoemd. Waarom? Omdat het woord 'ortho' Grieks is en 'waar' betekent; wat zich zou vertalen in de "ware vorm" of "meer gehydrateerd" van hetzelfde.
Wanneer watervrij fosfor wordt gehydrateerd met een overmaat water (P.4OF10, de fosforkap in de afbeelding hierboven) wordt geproduceerd H3PO4 (3HtweeO · PtweeOF5Het voorvoegsel ortho wordt dus toegekend aan die zuren die worden gevormd met overvloedig water.
Het voorvoegsel pyro verwijst naar elke verbinding die ontstaat na het toepassen van warmte, aangezien difosforzuur ontstaat door de thermische dehydratie van fosforzuur. Het wordt daarom pyrofosforzuur (2HtweeO · PtweeOF5.
Het voorvoegsel meta, dat ook een Grieks woord is, betekent 'na'. Het wordt toegevoegd aan die stoffen waarvan de formule een molecuul heeft geëlimineerd, in dit geval die van water:
H.3PO4 => HPO3 + H.tweeOF
Merk op dat deze keer de toevoeging van twee fosforeenheden niet plaatsvindt om difosforzuur te vormen, maar in plaats daarvan metafosforzuur wordt verkregen (waarvan er geen bewijs is van het bestaan ervan).
Het is ook belangrijk op te merken dat dit zuur kan worden omschreven als HtweeO · PtweeOF5 (vergelijkbaar met hemidraat, waarbij HPO wordt vermenigvuldigd3 Voor 2). Het meta-voorvoegsel komt perfect overeen met cyclische PA, want als het trifosforzuur dehydrateert, maar geen nieuwe H-eenheid toevoegt3PO4 om tetrafosforzuur te worden, moet het een ring vormen.
En dit is hetzelfde met andere polymetafosforzuren, hoewel de IUPAC aanbeveelt ze cyclische verbindingen van de overeenkomstige PA's te noemen..
H.3PO4
97,994 g / mol
In zijn vaste vorm presenteert het orthorhombische, hygroscopische en transparante kristallen. In vloeibare vorm is het kristallijn met het uiterlijk van een stroperige siroop..
Het is in de handel verkrijgbaar in waterige oplossing met een concentratie van 85% w / w. Bij al deze presentaties ontbreekt het aan geur.
158 ° C (316 ° F bij 760 mmHg).
108 º F (42,2 º C).
548 g / 100 g H.tweeOf bij 20 ° C; 369,4 g / 100 ml bij 0,5 ° C; 446 g / 100 m bij 14,95 ° C.
1.892 g / cm3 (solide); 1.841 g / cm3 (100% oplossing); 1,685 g / cm3 (85% oplossing); 1334 g / cm3 50% oplossing) bij 25 ° C.
Ten opzichte van lucht 3,4 (lucht = 1).
Het is niet brandbaar.
3,86 mPoise (40% oplossing bij 20 ° C).
pH: 1,5 (0,1 N oplossing in water)
pKa: pKa1 = 2,148; pKa2 = 7.198 en pKa3 = 12.319. Daarom is uw meest zure waterstof de eerste.
Bij verhitting komen fosforoxiden vrij. Als de temperatuur stijgt tot 213 ° C of hoger, wordt het pyrofosforzuur (H.4P.tweeOF7.
Corrosief voor ferrometalen en aluminium. Door te reageren met deze metalen ontstaat het brandstofgas waterstof.
Polymeriseert heftig met azoverbindingen, epoxiden en polymeriseerbare verbindingen.
-Fosforzuur dient als basis voor het maken van fosfaten, die worden gebruikt als meststof omdat fosfor een belangrijke voedingsstof is in planten..
-Het is gebruikt bij de behandeling van loodvergiftiging en andere aandoeningen waarbij aanzienlijke hoeveelheden fosfaat nodig zijn en de productie van milde acidose.
-Het wordt gebruikt om de pH van de urinewegen van nertsen en uitgaven te regelen om de vorming van nierstenen te voorkomen.
-Fosforzuur geeft aanleiding tot Na-zoutentweeHPO4 en NaHtweePO4 die een pH-buffersysteem vormen met een pKa van 6,8. Dit pH-regulerende systeem is aanwezig bij de mens en is belangrijk bij de regulering van de intracellulaire pH, evenals bij het beheer van de waterstofconcentratie in de distale en verzamelbuisjes van de nefronen..
-Het wordt gebruikt bij het verwijderen van de beschimmelde laag ijzeroxide die zich op dit metaal ophoopt. Fosforzuur vormt ijzerfosfaat dat gemakkelijk van het metaaloppervlak kan worden verwijderd. Het wordt ook gebruikt bij het elektrisch polijsten van aluminium en is een bindmiddel voor vuurvaste producten zoals aluminiumoxide en magnesiumoxide..
-Fosforzuur wordt gebruikt als katalysator bij de vervaardiging van nylon en benzine. Het wordt gebruikt als dehydratatiemiddel bij lithografisch graveren, bij de productie van kleurstoffen voor gebruik in de textielindustrie, bij het latexcoagulatieproces in de rubberindustrie en bij de zuivering van waterstofperoxide.
-Het zuur wordt gebruikt als additief in koolzuurhoudende dranken en draagt zo bij aan de smaak. Verdund wordt toegepast in het suikerraffinageproces. Het fungeert ook als buffersysteem bij de bereiding van ham, gelatine en antibiotica..
-Het is betrokken bij de productie van detergentia, bij de zure katalyse van de productie van acetyleen.
-Het wordt gebruikt als zuurteregelaar in uitgebalanceerde voeding voor de vee-industrie en huisdieren. De farmaceutische industrie gebruikt het bij de vervaardiging van anti-emetische geneesmiddelen. Het wordt ook gebruikt in een mengsel om asfalt te maken om de grond te plaveien en scheuren te herstellen..
-Fosforzuur werkt als katalysator bij de hydratatiereactie van alkenen om alcohol te produceren, voornamelijk ethanol. Bovendien wordt het gebruikt bij de bepaling van organische koolstof in bodems.
Het wordt door tandartsen gebruikt om het tandoppervlak te reinigen en te conditioneren voordat een beugel wordt geplaatst. Het wordt ook gebruikt bij het bleken van tanden en het verwijderen van tandplak. Bovendien wordt het gebruikt bij de vervaardiging van kleefstoffen voor tandprothesen.
Fosforzuur wordt gebruikt om de pH in cosmetische en huidverzorgingsproducten aan te passen. Het wordt gebruikt als chemisch oxidatiemiddel voor de productie van actieve kool..
-Fosforzuur wordt bereid uit fosfaatgesteenten van het apatiet-type, door vertering met geconcentreerd zwavelzuur:
AC3(PO4twee + 3 H.tweeSW4 + 6 uurtweeO => 2 H3PO4 + 3 (CaSO4.2HtweeOF)
Het fosforzuur dat in deze reactie wordt verkregen, is van lage zuiverheid, dus het ondergaat een zuiveringsproces dat precipitatie, oplosmiddelextractie, kristallisatie en ionenwisselingstechnieken omvat..
-Fosforzuur kan worden geproduceerd door fosforpentoxide op te lossen in kokend water.
-Het kan ook worden verkregen door fosfor te verhitten met een mengsel van lucht en waterdamp:
P.4 (l) + 5 Otwee (g) => P.4OF10 (s)
P.4OF10 (s) + HtweeO (g) => 4H3PO4 (l)
-Omdat de dampspanning bij kamertemperatuur laag is, is het onwaarschijnlijk dat de dampen worden ingeademd, tenzij zuur wordt gesproeid. Als dat het geval is, zijn uw inademingsverschijnselen: hoesten, keelpijn, kortademigheid en moeizame ademhaling..
-In de literatuur wordt het geval genoemd van een zeeman die lange tijd aan fosforzuurdampen werd blootgesteld. Hij leed aan algemene zwakte, een droge hoest, pijn op de borst en ademhalingsproblemen. Binnen een jaar na blootstelling werd reactieve luchtwegdisfunctie waargenomen.
-Huidcontact met fosforzuur kan roodheid, pijn, blaren en brandwonden aan de huid veroorzaken..
-Het contact van het zuur met de ogen kan, afhankelijk van de concentratie en de duur van het contact, corrosieve weefselletsel of ernstige brandwonden met blijvend oogletsel veroorzaken..
-Opname van het zuur veroorzaakt verbranding van de mond en keel, een branderig gevoel buiten het borstbeen, buikpijn, braken, shock en flauwvallen.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.