Fosforik asit (H3P04) yapısı, adlandırılması, özellikleri, kullanım alanları

fosforik asit  kimyasal bir H formülüne sahip olan bir fosfor okso asittir.₃PO₄. Üç asidik protonun fosfat anyonuna (PO) bağlandığı bir mineral asidinden oluşur.₄^3-). Her ne kadar güçlü bir asit olarak kabul edilmese de, yanlış kullanımı sağlığa zarar verebilir..

İki durumda bulunabilir: kalın ortombik kristaller şeklinde bir katı veya şuruplu görünen kristalimsi bir sıvı olarak. En yaygın kullanılan ticari sunumu,% 85 ağırlık / ağırlık konsantrasyonuna ve 1.685 g / cm yoğunluğa sahiptir.³. Bu yoğunluk, konsantrasyon elinden gelir..

Üç OH grubu, asidik hidrojenleri bağışlamaktan sorumludur. Yapılarında bulunması nedeniyle, çeşitli tuzlara neden olan farklı hidroksitlerle reaksiyona girebilir.

Sodyum hidroksit durumunda, üç oluşturabilir: sodyum monobazik fosfat (NaH)₂PO₄), sodyum dibazik fosfat (Na₂HPO₄) ve tribazik sodyum fosfat (Na₃PO₄).

Bununla birlikte, nötrleştirme için hangi bazın kullanıldığına veya hangi katyonların buna çok yakın olduğuna bağlı olarak, diğer fosfat tuzları oluşturabilir. Bunlar arasında: kalsiyum fosfat (Ca₃(PO₄)₂), lityum fosfat (Li₃PO₄), ferrik fosfat (FePO)₄) ve diğerleri. Fosfat anyonunun farklı protonasyon dereceleri ile her biri.

Öte yandan, fosforik asit Fe gibi iki değerli katyonları "sekestre edebilir"²⁺, Cu²⁺, Ca²⁺ ve Mg²⁺. Yüksek sıcaklıklarda, H molekülünün kaybıyla kendi kendine reaksiyona girebilir₂Veya, fosforik asitlerin dimerleri, trimozları ve polimerlerini oluşturur..

Bu reaksiyon tipi, bu bileşiği, polifosfatlar gibi çok çeşitli bilinen tuzların da elde edilebildiği, fosfor ve oksijen iskeletlerine sahip çok sayıda yapı oluşturma yeteneğine sahiptir..

Keşfi ile ilgili olarak, 1694 yılında P'yi çözen Robert Boyle tarafından sentezlendi.₂Ey₅ (fosfor pentoksit) su içinde. Gübre işlevi en önemli olan, daha fazla fayda sağlayan mineral asitlerden biridir. Fosfor, potasyum ve azot ile birlikte bitkilerin üç ana besin maddesidir..

indeks

• 1 Kimyasal yapı
  • 1.1 Difosforik asit (H4P2O7)
  • 1.2 Polifosforik asitler
  • 1.3 Döngüsel polifosforik asitler
• 2 İsimlendirme
  • 2.1 Orto
  • 2.2 Piro
  • 2.3 Hedef
• 3 Özellikler
  • 3.1 Moleküler formül
  • 3.2 Moleküler ağırlık
  • 3.3 Fiziksel görünüm
  • 3.4 Kaynama ve erime noktaları
  • 3.5 Suda Çözünürlük
  • 3.6 Yoğunluk
  • 3.7 Buhar yoğunluğu
  • 3.8 Otomatik ateşleme
  • 3.9 Viskozite
  • 3.10 Asitlik
  • 3.11 Ayrıştırma
  • 3.12 Aşındırıcılık
  • 3.13 Polimerizasyon
• 4 Kullanım
  • 4.1 Fosfat tuzları ve genel kullanım alanları
  • 4.2 Endüstriyel
  • 4.3 Diş Hekimleri
  • 4.4 Kozmetik
• 5 Fosforik asit oluşumu
• 6 Riskler
• 7 Kaynakça

Kimyasal yapısı

Fosforik asit, bir P = O bağı ve üç P-OH'den oluşur; buradaki ikincisi, çözünme ortamında salınan asit hidrojenlerinin taşıyıcılarıdır. Merkezdeki fosfor atomuyla, oksijenler bir çeşit moleküler tetrahedron çizer.

Bu şekilde, fosforik asit bir tetrahedron olarak görselleştirilebilir. Bu açıdan bakıldığında sözü geçen tetrahedra (H birimi başına₃PO₄) hidrojen bağlarıyla birbirleriyle etkileşime girme; yani, köşeleri yaklaşık olarak.

Bu moleküller arası etkileşimler, fosforik asidin iki katı halinde kristalleşmesini sağlar: susuz ve hemihidrat (H₃PO₄· 1 / 2H₂O), her ikisi de monoklinik kristal sistemleri ile. Susuz formu ayrıca şu formülle de tarif edilebilir: 3H₂O · P₂Ey₅, tri-hidrate fosfor pentoksite eşit olan.

Tetrahedra bile kovalent olarak bağlanabilir, ancak bunun için ünitelerinden birinin dehidrasyon yoluyla bir su molekülünü çıkarması gerekir. Bu durum H olduğunda gerçekleşir.₃PO₄ ısınmaya maruz kalır ve bunun bir sonucu olarak polifosforik asitlerin (PA) oluşumunu oluşturur..

Difosforik asit (H₄P₂Ey₇)

Tüm PA'ların en basiti difosforik asittir (H₄P₂Ey₇), aynı zamanda pirofosforik asit olarak da bilinir. Oluşumunun kimyasal denklemi aşağıdaki gibidir:

2H₃PO₄ <=> 'H₄P₂Ey₇ + 'H₂Ey

Denge su miktarına ve sıcaklığa bağlıdır. Yapısı nedir? Kesit görüntüsünde, ortofosforik asit ve pirofosforik asit yapıları sol üst köşede gösterilmektedir..

İki ünite, bir su molekülü çıkarılarak kovalent olarak bağlanır ve bunlar arasında bir P-O-P oksijen köprüsü oluşturur. Şimdi üç asit hidrojeni var, ancak dördü (dört-OH grubu). Bundan dolayı, H₄P₂Ey₇ dört iyonizasyon sabitini sunar_için.

Polifosforik asitler

Isıtma devam ederse dehidrasyon pirofosforik asit ile devam edebilir. Neden? Çünkü molekülünün her bir ucunda bir su molekülü olarak elimine edilebilecek bir OH grubu vardır, böylece iskelet P-O-P-O-P ...

Bu asitlerin örnekleri, tripolifosforik ve tetrapolifosforik asitlerdir (her ikisi de resimde gösterilmiştir). P-O-P iskeletinin tetrahedra tarafından oluşturulan bir tür zincirde nasıl gerildiği görülebilir..

Bu bileşikler HO (PO) formülü ile temsil edilebilir.₂OH)_xH, buradaki HO, susuz bırakılabilen sol uçtur. PO₂OH, P = O ve OH bağlarına sahip fosfor iskeletidir; ve x, bahsedilen zinciri elde etmek için gerekli fosforik asitlerin birimleri veya molekülleridir..

Bu bileşikler tamamen bir baz ile nötralize edildiğinde, polifosfatlar ortaya çıkar. Hangi katyonların onları çevrelediğine bağlı olarak, çok çeşitli polifosfat tuzları oluştururlar.

Öte yandan, eğer ROH alkolleri ile reaksiyona girerlerse, iskeletlerinin hidrojenleri R- alkil ikameleri ile değiştirilir. Böylece, fosfat (veya polifosfat) esterleri ortaya çıkar: RO (PO₂OR)_xA. bunları elde etmek için kesit görüntüsünün tüm yapılarında H yerine H koymak yeterlidir..

Döngüsel polifosforik asitler

P-O-P zincirleri bir halka veya fosforik döngü içinde bile kapatılabilir. Bu tür bir bileşiğin en basiti trimetofosforik asittir (görüntünün sağ üst köşesi). Böylece, PA'lar doğrusal, döngüsel olabilir; veya yapıları her iki türü de gösteriyorsa, dallanmış.

terminoloji

Fosforik asidin isimlendirilmesi IUPAC tarafından yönetilir ve okso asitlerin üçlü tuzlarının nasıl adlandırıldığı.

Çünkü H₃PO₄ P atomunun değeri +5, en yüksek değere sahip asit asit -ico önekine fosfor eklenir-.

Orto

Bununla birlikte, fosforik asit ayrıca genel olarak ortofosforik asit olarak da adlandırılır. Neden? Çünkü 'ortho' sözcüğü Yunancadır ve 'doğru' anlamına gelir; bunun “gerçek” veya “daha ​​fazla hidratlanmış” şekliyle sonuçlanacak ne.

Fosforik anhidrit fazla su ile hidre edildiğinde (P₄Ey₁₀, Yukarıdaki resmin fosfor "kapağı") H üretilir₃PO₄ (3H₂O · P₂Ey₅). Böylece, orto öneki, bol su ile oluşturulan asitlere atanır..

Piro

Pyro ön eki, difosforik asit, fosforik asidin termal dehidrasyonundan kaynaklandığından, ısı uygulamasından sonra ortaya çıkan tüm bileşikleri belirtir. Bu nedenle pirofosforik asit (2H) olarak adlandırılır.₂O · P₂Ey₅).

amaç

Ayrıca Yunanca bir kelime olan meta öneki 'sonradan' anlamına gelir. Formülü bir molekülü ortadan kaldıran maddelere, bu durumda sudakilere eklenir:

'H₃PO₄ => HPO₃ + 'H₂Ey

Bu sefer iki fosforik birimin eklenmesinin difosforik asidi oluşturmak için meydana gelmediğine, bunun yerine metafosforik asidin elde edildiğine dikkat edin (bunun mevcut olduğuna dair kanıt yoktur)..

Bu asidin H olarak tanımlanabileceğini not etmek de önemlidir.₂O · P₂Ey₅ (hemidrato'ya benzer, HPO'yu çarparak)₃ 2 için). Ön ek meta, siklik PA'ya göre mükemmel bir şekilde gelir, çünkü trifosforik asit susuz kalırsa, ancak başka bir H birimi eklemezse₃PO₄ tetfosforik asit olmak için bir halka oluşturması gerekir.

Ve bu, diğer polimetofosforik asitlerde de geçerlidir, ancak IUPAC, bunları karşılık gelen PA'nın siklik bileşikleri olarak çağırmayı önerir..

özellikleri

Moleküler formül

'H₃PO₄

Moleküler ağırlık

97,994 g / mol

Fiziksel görünüm

Katı haliyle ortombik, higroskopik ve saydam kristaller sunar. Sıvı formun altında, yapışkan bir şurup görünümünün kristalimsidir..

Ticari olarak sulu çözeltide ağırlıkça% 85 konsantrasyon ile elde edilir. Bütün bu sunumlarda koku eksikliği.

Kaynama ve erime noktaları

158 ° C (316 ° F ila 760 mmHg).

108 ° F (42,2 ° C).

Suda çözünürlük

548 g / 100 g H₂Veya 20ºC'de; 369.4 g / 100 ml, 0.5 ° C'de; 446 g / 100m ila 14.95º C.

yoğunluk

1.892 g / cm³ (Katı); 1.841 g / cm³ (% 100 çözelti); 1,685 g / cm³ (% 85 çözelti); 1,334 g / cm³ % 50 çözelti) 25ºC'de.

Buhar yoğunluğu

Havaya oranla 3,4 (hava = 1).

Otomatik ateşleme

Yanıcı değildir.

viskozite

3.86 mPoise (20º C'de% 40 çözelti).

ekşilik

pH: 1,5 (suda 0,1 N çözelti)

pKa: pKa1 = 2.148; pKa2 = 7,198 ve pKa3 = 12,319. Sonuç olarak, hidrojen artı asit ilk.

ayrışma

Isıtıldığında fosfor oksitleri serbest bırakır. Sıcaklık 213 ° C veya daha fazla artarsa, pirofosforik asit (H₄P₂Ey₇).

tahribat

Demir metallerine ve alüminyuma zarar verir. Bu metallerle reaksiyona girdiğinde hidrojen yakıt gazı kaynaklanır.

polimerizasyon

Azo bileşikleri, epoksitler ve polimerleşebilen bileşiklerle şiddetle polimerleşir.

uygulamaları

Fosfat tuzları ve genel kullanımları

-Fosforik asit, gübreler olarak kullanılan fosfatların hazırlanmasında temel işlevi görür, çünkü fosfor bitkilerin ana besin maddesidir..

-Kurşun zehirlenmelerinin ve önemli miktarlarda fosfatın gerekli olduğu diğer durumların ve hafif asidozun üretiminde kullanılır..

-Böbrek taşlarının oluşumunu önlemek için vizon idrar yollarının pH'ını ve giderlerini kontrol etmek için kullanılır..

-Fosforik asit Na tuzlarını oluşturur₂HPO₄ ve NaH₂PO₄ ki bu pH 6.8 için bir pKa ile pH için bir tampon sistemi oluşturur. PH'ın bu düzenleyici sistemi insanda mevcuttur, hücre içi pH'ın düzenlenmesinde ve ayrıca distal tübüllerdeki hidrojen konsantrasyonunun ve nefron toplayıcısının yönetiminde önemlidir..

-Bu metal üzerinde biriken küflü demir oksit tabakasının uzaklaştırılmasında kullanılır. Fosforik asit, metal yüzeyden kolayca çıkarılabilen demir fosfat oluşturur. Aynı zamanda, alüminyumun elektrikle parlatılmasında kullanılır ve alümina ve magnezya gibi refrakter ürünler için bağlayıcı bir maddedir..

endüstriyel

-Fosforik asit, Naylon ve benzin üretiminde katalitik bir ajan olarak tasarlanmıştır. Litografik gravürde, tekstil endüstrisinde kullanım için boyaların imalatında, lateksin kauçuk endüstrisinde pıhtılaşmasında ve hidrojen peroksitin saflaştırılmasında kullanılır..

-Asit alkolsüz içeceklerde katkı maddesi olarak kullanılır, bu da lezzetine katkıda bulunur. Seyreltik rafine şeker sürecinde uygulanır. Ayrıca jambon, jelatin ve antibiyotiklerin hazırlanmasında tampon sistemi olarak da işlev görür..

-Deterjanların geliştirilmesinde, asetilen üretiminin asit katalizinde.

-Hayvancılık endüstrisi ve evcil hayvanlar için dengeli yemlerde bir asitleştirici olarak kullanılır. İlaç endüstrisi, antiemetik ilaçların üretiminde kullanılır. Karışımda asfalt yapmak ve zemini düzeltmek ve çatlakları onarmak için kullanılır..

-Fosforik asit, başta etanol olmak üzere alkol üretmek için alkenlerin hidrasyon reaksiyonunda bir katalizör görevi görür. Ayrıca topraklarda organik karbon tayini için kullanılır..

Dişçi

Diş desteklerinin yerleştirilmesinden önce diş yüzeyini temizlemek ve bakım yapmak için diş hekimleri tarafından kullanılır. Ayrıca diş beyazlatmada ve diş plağının çıkarılmasında kullanım alanı bulur. Ayrıca, diş protezleri için yapıştırıcı imalatında kullanılır..

bakım ürünleri

Fosforik asit kozmetik ürünlerin hazırlanmasında ve cilt bakımında pH değerini ayarlamak için kullanılır. Aktif karbon üretimi için kimyasal bir oksitleyici ajan olarak kullanılır..

Fosforik asit oluşumu

-Fosforik asit, apatit tipi fosfat kayalarından konsantre sülfürik asitle sindirilerek hazırlanır:

Ca₃(PO₄)₂    +       3 H₂GB₄      +       6 H₂O => 2 H₃PO₄     +       3 (CaSO₄.2H₂O)

Bu reaksiyonda elde edilen fosforik asit, düşük saflıkta olduğundan, çökeltme, çözücü ekstraksiyonu, kristalizasyon ve iyon değiştirme tekniklerini içeren bir arıtma işlemine tabi tutulur..

-Fosforik asit, fosforlu pentoksitin kaynar suda çözülmesiyle üretilebilir..

-Ayrıca, fosforun bir hava ve su buharı karışımı ile ısıtılmasıyla da elde edilebilir:

P₄ (l) + 5 O₂ (g) => P₄Ey₁₀ (S)

P₄Ey₁₀ (s) + H₂O (g) => 4H₃PO₄ (L)

riskler

-Buhar basıncı oda sıcaklığında düşük olduğundan, asit püskürtülmediği sürece buharlarının solunması olası değildir. Eğer öyleyse, inhalasyonun semptomları şunları içerir: öksürük, boğaz ağrısı, nefes darlığı ve yorgun solunum.

-Literatür, uzun süre fosforik asit buharlarına maruz kalan bir denizcinin durumunu gösterir. Genel güçsüzlük, kuru öksürük, göğüs ağrısı ve solunum problemleri yaşadı. Bir yıl maruz kaldıktan sonra, reaktif hava yolu fonksiyon bozukluğu gözlendi..

-Fosforik asitle cilt teması kızarıklık, ağrı, kabarcıklar ve cilt yanmalarına neden olabilir.

-Asitin gözlerle teması, konsantrasyonuna ve temas süresine bağlı olarak, bu aşındırıcı doku lezyonlarında veya kalıcı göz hasarında ciddi yanıklara neden olabilir..

-Asit alımı ağızda ve boğazda yanmaya, sternumun ötesinde yanma hissi, karın ağrısı, kusma, şok ve çökmeye neden olur..

referanslar

1. Kraliyet Kimya Derneği. (2015). Fosforik asit. Alındığı yer: chemspider.com
2. Kanada İş Sağlığı ve Güvenliği Merkezi. (1999). Fosforik asit - Sağlık Üzerine Etkileri. Alındığı kaynak: ccsso.ca
3. Acidos.Info. (2018). Fosforik asit "Bu Kimyasal Bileşimin Kullanım Çeşitleri": Alınan: acidos.info
4. James P. Smith, Walter E. Brown ve James R. Lehr. (1955). Kristalli Fosforik Asitin Yapısı. J. Am Chem Soc 77, 10, 2728-2730
5. Vikipedi. (2018). Fosforik asitler ve fosfatlar. Alındığı kaynak: en.wikipedia.org
6. Bilim Eğlencelidir Fosforik Asit Hakkında Bilgi Edinin. [PDF]. Alındığı kaynak: scifun.chem.wisc.edu