Фосфорна киселина
Фосфорна киселина (H3PO4) е оксокиселина. Свойствата произтичат от състава, връзките, геометрията и поведението на частиците в чистото вещество или в разтвор.
Основни данни
Какво показва формулата
Една формулна единица H3PO4 съдържа 3 × водород (H), 1 × фосфор (P), 4 × кислород (O). От относителните атомни маси се получава моларна маса приблизително 97.994 g/mol. Индексите показват броя атоми; сами по себе си не определят заряд, геометрия или степен на окисление.
Масови дялове на елементите
По маса най-голям принос има кислород (O, 65.3 %). Масовият дял зависи едновременно от броя атоми и относителните им атомни маси, затова не може да се съди само по индексите във формулата.
| Елементи във формулата | # | % m/m |
|---|---|---|
| водород (H) | 3 | 3.1 % |
| фосфор (P) | 1 | 31.6 % |
| кислород (O) | 4 | 65.3 % |
Строеж и химични връзки
H₃PO₄ има тетраедрично обкръжение на фосфора, свързан с четири кислорода; трите групи O–H могат последователно да отдават протони. Резонансното описание на фосфатните частици е по-подходящо от една фиксирана локализирана двойна връзка.
При обяснение на свойствата трябва да се различават чистото вещество и водният разтвор. Йонната дисоциация, хидратацията, концентрацията и pH могат силно да променят наблюдаваното поведение без промяна на елементния състав. Химичното уравнение показва стехиометрия, но само по себе си не определя скорост или механизъм.
R3 визуализации
Химично поведение
Фосфорната киселина е трипротонна и дисоциира стъпково със силно намаляващи Ka. Затова с pH се променят дяловете на H₃PO₄, H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻ и PO₄³⁻. Двойката H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ е важна буферна система.
Числените данни имат смисъл само с посочени условия. Агрегатното състояние, плътността, разтворимостта и съставът на разтвора зависят от температура, налягане и концентрация. При киселини и основи трябва да се различават термодинамична сила, концентрация, окислителна способност и корозивност — това не са едно и също свойство.
Разтвори, равновесия и условия
Във водна среда трябва да се следи кои химични видове действително преобладават. Преносът на протони, комплексообразуването или утаяването могат да променят формата на частиците без промяна на общото количество елементи. Равновесният запис допълва молекулния или йонния модел.
При приготвяне на разтвор концентрацията е самостоятелна величина: едно и също съединение в разредена и концентрирана форма може да има много различно химично и безопасно поведение. Температурата допълнително променя разтворимостта, скоростта на реакциите и понякога доминиращите равновесни форми.
Приложения и значение
Използва се за фосфати и торове, обработка на повърхности и в хранителната промишленост.
Промишленото или всекидневното приложение произтича от конкретната реактивност, разтворимост и достъпност на веществото. Едно и също химично свойство може да е предимство в контролиран процес и риск при неконтролиран контакт.
Безопасност и правилен контекст
Концентрираната е корозивна, но е по-слаба киселина от H₂SO₄.
Профилът на безопасност зависи от концентрацията, агрегатното състояние и начина на експозиция. Самото име на веществото не е достатъчно; важни са условията, съвместимостта на материалите и подходящите защитни мерки.
Важно сравнение
Чистата H₃PO₄ е твърда при 20 °C; на практика често се срещат водни разтвори, затова обичайно се вижда като течност.
Сравнението на сродни съединения показва, че подобна формула или общ елемент не означават еднаква киселинност, основност, разтворимост или окислително поведение. Решаващи са целият строеж и средата.