Fosforjeva kislina
Fosforjeva kislina (H3PO4) je oksokislina. Lastnosti izhajajo iz sestave, vezi, geometrije ter iz obnašanja delcev v čisti snovi in v raztopini.
Osnovni podatki
Kaj pove formula
Ena formulna enota H3PO4 vsebuje 3 × vodik (H), 1 × fosfor (P), 4 × kisik (O). Iz relativnih atomskih mas dobimo molsko maso približno 97.994 g/mol. Indeksi pomenijo število atomov; sami ne določajo naboja, geometrije ali oksidacijskega stanja.
Masni deleži elementov
Po masi največ prispeva kisik (O, 65.3 %). Masni delež je odvisen od števila atomov in njihovih relativnih atomskih mas, zato ga ne moremo sklepati samo iz indeksov v formuli.
| Elementi v formuli | # | % m/m |
|---|---|---|
| vodik (H) | 3 | 3.1 % |
| fosfor (P) | 1 | 31.6 % |
| kisik (O) | 4 | 65.3 % |
Zgradba in vezi
H₃PO₄ ima tetraedrično okolico fosforja, vezanega na štiri kisike; tri skupine O–H lahko zaporedno oddajajo protone. Resonanca fosfatnih delcev je primernejši opis kot ena sama fiksno lokalizirana dvojna vez.
Pri razlagi lastnosti moramo ločiti čisto snov od vodne raztopine. Ionska disociacija, hidratacija, koncentracija in pH lahko močno spremenijo opazovano vedenje, ne da bi se spremenila elementna formula. Kemijska enačba opisuje stehiometrijo, ne pa sama po sebi hitrosti ali mehanizma.
Prikazi R3
Kemijsko obnašanje
Fosforjeva kislina je triprotonska in disociira po stopnjah z močno padajočimi Ka. Zato se z vrednostjo pH spreminjajo deleži H₃PO₄, H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻ in PO₄³⁻. Par H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ je pomemben pufer.
Številčni podatki so smiselni samo skupaj s pogoji. Agregatno stanje, gostota, topnost in sestava raztopine so odvisni od temperature, tlaka in koncentracije. Pri kislinah in bazah moramo posebej ločiti termodinamsko jakost, koncentracijo, oksidacijsko sposobnost in jedkost — to niso ista lastnost.
Raztopine, ravnotežja in pogoji
V vodnem okolju moramo spremljati, katere kemijske vrste dejansko prevladujejo. Prenosi protonov, kompleksiranje ali obarjanje lahko spremenijo obliko delcev, ne da bi se spremenila skupna količina elementov. Ravnotežni zapis zato dopolnjuje molekulski ali ionski model.
Pri pripravi raztopine je koncentracija samostojna veličina: ista spojina je lahko v razredčeni in koncentrirani obliki kemijsko ter varnostno zelo različna. Temperatura poleg tega spreminja topnost, hitrost reakcij in včasih tudi prevladujoče ravnotežne oblike.
Uporaba in pomen
Uporablja se za fosfate in gnojila, obdelavo površin in v živilstvu.
Industrijska ali vsakdanja uporaba izhaja iz določene reaktivnosti, topnosti in dostopnosti snovi. Ista kemijska lastnost je lahko prednost v nadzorovanem procesu in nevarnost pri nenadzorovanem stiku.
Varnost in pravilen kontekst
Koncentrirana je jedka, vendar je šibkejša kislina kot H₂SO₄.
Varnostni profil je odvisen od koncentracije, agregatnega stanja in načina izpostavitve. Samo ime snovi zato ni dovolj; pomembni so pogoji, združljivost materialov in ustrezni zaščitni ukrepi.
Pomembna primerjava
Čista H₃PO₄ je pri 20 °C trdna; običajni komercialni izdelki so vodne raztopine, zato jih pogosto vidimo kot tekočine.
Primerjava sorodnih spojin pokaže, da podobna formula ali isti element ne pomenita enake kislosti, bazičnosti, topnosti ali oksidacijskega vedenja. Odločilni sta celotna zgradba in okolje.