Fosforna kiselina
Fosforna kiselina (H3PO4) je oksokiselina. Svojstva proizlaze iz sastava, veza, geometrije i ponašanja čestica u čistoj tvari ili otopini.
Osnovni podaci
Što govori formula
Jedna formulna jedinka H3PO4 sadrži 3 × vodik (H), 1 × fosfor (P), 4 × kisik (O). Iz relativnih atomskih masa dobiva se molarna masa približno 97.994 g/mol. Indeksi označuju broj atoma; sami ne određuju naboje, geometriju ni oksidacijska stanja.
Maseni udjeli elemenata
Po masi najveći doprinos daje kisik (O, 65.3 %). Maseni udio ovisi i o broju atoma i o relativnim atomskim masama, pa se ne može zaključiti samo iz indeksa u formuli.
| Elementi u formuli | # | % m/m |
|---|---|---|
| vodik (H) | 3 | 3.1 % |
| fosfor (P) | 1 | 31.6 % |
| kisik (O) | 4 | 65.3 % |
Građa i kemijske veze
H₃PO₄ ima tetraedarsko okruženje fosfora vezanog na četiri kisika; tri skupine O–H mogu uzastopno predavati protone. Rezonantni opis fosfatnih čestica prikladniji je od jedne fiksno lokalizirane dvostruke veze.
Pri tumačenju svojstava treba razlikovati čistu tvar od vodene otopine. Ionska disocijacija, hidratacija, koncentracija i pH mogu snažno promijeniti opaženo ponašanje bez promjene elementarne formule. Kemijska jednadžba prikazuje stehiometriju, ali sama ne određuje brzinu ni mehanizam.
R3 prikazi
Kemijsko ponašanje
Fosforna kiselina je triprotna i disocira u koracima sa snažno opadajućim Ka. Zato se s pH mijenjaju udjeli H₃PO₄, H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻ i PO₄³⁻. Par H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ važan je puferski sustav.
Brojčani podaci imaju smisla samo uz uvjete. Agregatno stanje, gustoća, topljivost i sastav otopine ovise o temperaturi, tlaku i koncentraciji. Kod kiselina i baza treba razlikovati termodinamičku jakost, koncentraciju, oksidacijsku sposobnost i nagrizajuće djelovanje — to nisu ista svojstva.
Otopine, ravnoteže i uvjeti
U vodenom okolišu treba pratiti koje kemijske vrste stvarno prevladavaju. Prijenos protona, kompleksiranje ili taloženje mogu promijeniti oblik čestica bez promjene ukupne količine elemenata. Ravnotežni zapis zato nadopunjuje molekulski ili ionski model.
Pri pripravi otopine koncentracija je zasebna veličina: isti spoj u razrijeđenom i koncentriranom obliku može imati vrlo različito kemijsko i sigurnosno ponašanje. Temperatura dodatno mijenja topljivost, brzinu reakcija i ponekad dominantne ravnotežne oblike.
Primjena i značenje
Koristi se za fosfate i gnojiva, obradu površina i u prehrambenoj industriji.
Industrijska ili svakodnevna primjena proizlazi iz određene reaktivnosti, topljivosti i dostupnosti tvari. Isto kemijsko svojstvo može biti prednost u kontroliranom procesu, a opasnost pri nekontroliranom dodiru.
Sigurnost i pravilan kontekst
Koncentrirana je nagrizajuća, ali je slabija kiselina od H₂SO₄.
Sigurnosni profil ovisi o koncentraciji, agregatnom stanju i načinu izlaganja. Sam naziv tvari zato nije dovoljan; važni su uvjeti, kompatibilnost materijala i odgovarajuće zaštitne mjere.
Važna usporedba
Čista H₃PO₄ pri 20 °C je čvrsta; u praksi se često susreću vodene otopine pa je ljudi doživljavaju kao tekućinu.
Usporedba srodnih spojeva pokazuje da slična formula ili isti element ne znače jednaku kiselost, bazičnost, topljivost ni oksidacijsko ponašanje. Presudni su cjelokupna građa i okolina.