Химия - это просто

Популярно о химии

· Что такое химия
· Периодическая таблица

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

· Водород
· Бор
· Углерод
· Азот
· Кислород
· Алюминий
· Кремний
· Фосфор
· Сера
· Хлор
· Хром
· Марганец
· Железо
· Медь
· Цинк
· Серебро
· Золото
· Ртуть

ОБЩАЯ ХИМИЯ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Фосфорные кислоты

Разновидности фосфорных кислот:

• метафосфорные к-ты;
• ортофосфорные к-ты;
• полифосфорные к-ты.

Метафосфорная кислота

Формула простейшей метафосфорной кислоты имеет вид: HPO₃ - это стекловидное твердое вещество, обладает всеми свойствами кислот.

Триметафосфорная кислота (HPO₃)₃ построена из трех остатков метафосфорной кислоты, которые составляют замкнутый цикл:

Соответственно, тетраметафосфорная кислота (HPO₃)₄ построена из 4 остатков метафосфорной кислоты, и получается воздействием фосфорного ангидрида P₂O₅(V) на воду при низких температурах:
P₄O₁₀+2H₂O = (HPO₃)₄

Ортофосфорная кислота H₃PO₄

Ортофосфорная (фосфорная) кислота является трехосновной кислотой средней силы (ее соли - фосфаты или ортофосфаты).

Графическая формула H₃PO₄:

• бесцветные прозрачные кристаллы;
• температура плавления 42°C;
• неограниченно растворяется в воде, с образованием водородных связей, как между собой (высокая вязкость раствора), так и с молекулами воды (высокая растворимость).

H₃PO₄ диссоциирует в три ступени:

1. H₃PO₄ ↔ H⁺+H₂PO₄^- (K_дис=7,5·10^-3)
2. H₂PO₄^- ↔ H⁺+HPO₄^2- (K_дис=6,2·10^-8)
3. HPO₄^2- ↔ H⁺+PO₄^3-(K_дис=5,0·10^-13)

В водном р-ре фосфорной кислоты преобладают ионы H⁺ и H₂PO₄^-, поскольку константы второй и третьей ступени диссоциации намного меньше, чем константа первой ступени.

Несмотря на тот факт, что фосфорная к-та обладает всеми свойствами общих кислот, она намного слабее, например, азотной или серной кислоты, и не обладает, в отличие от сильных кислот, сколь-нибудь значительными окислительными свойствами, что объясняется устойчивой степенью окисления фосфора (+5).

Как трехосновная кислота H₃PO₄ образует средние соли и два вида кислых солей, например:

• фосфат натрия - Na₃PO₄
• гидрофосфат натрия - Na₂HPO₄
• дигидрофосфат натрия - NaH₂PO₄

В промышленности ортофосфорную кислоту получают воздействием серной кислоты на фосфориты и апатиты (экстракционный метод):
Ca₃(PO₄)₂+3H₂SO₄ = 2H₃PO₄+3CaSO₄

Более чистая кислота получается сжиганием фосфора с последующим растворением в воде образующегося оксида P₂O₅.

Фосфорную кислоту применяют в производстве:

• удобрений;
• химических реактивов;
• органических веществ;
• катализаторов;
• защитных покрытий на металлах;
• в фармацевтической промышленности.

Полифосфорная кислота

Эти кислоты состоят из открытых цепей, в состав которых входят 2..10 атомов фосфора. На рисунке ниже изображена структура молекулы трифосфорной кислоты H₅P₃O₁₀:

Все фосфорные кислоты получаются реакцией фосфорного ангидрида P₂O₅ с водой - чем больше концентрация оксида фосфора (V), тем больше образуется полифосфорной кислоты, и меньше - ортофосфорной. Примеры реакций представлены ниже:

• P₂O₅:H₂O = 1:3 - образуется ортофосфорная кислота
  P₂O₅+3H₂O = 2H₃PO₄
• P₂O₅:H₂O = 1:2 - образуется дифосфорная кислота
  P₂O₅+2H₂O = H₄P₂O₇
• P₂O₅:H₂O = 1:1,6 - образуется трифосфорная кислота
  3P₂O₅+5H₂O = 2H₅P₃O₁₀
• P₂O₅:H₂O = 1:1 - образуется тетраметафосфорная кислота
  2P₂O₅+2H₂O = (HPO₃)₄

Фосфорноватистая кислота H₃PO₂

Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде.

Водный раствор фосфорноватистой кислоты является сильной одноосновной кислотой:

Фосфорноватистая кислота и ее соли (гипофосфиты) являются сильными восстановителями:
H₃PO₂+2I₂+2H₂O = H₃PO₄+4HI

Фосфористая кислота H₃PO₃

Твердое бесцветное вещество, обладающее гигроскопическими свойствами, хорошо растворимо в воде.

Водный раствор фосфористой кислоты является двухосновной кислотой средней силы:

Соли фосфористой кислоты, называемые фосфитами, плохо растворимы в воде за исключением фосфитов щелочных металлов.

Фосфористая кислота и ее соли являются сильными восстановителями, восстанавливая неактивные металлы из их соединений:
2AgNO₃+H₃PO₃+H₂O = H₃PO₄+2Ag↓+2HNO₃

Получение фосфористой кислоты:

• реакция оксида фосфора (III) с водой:
  P₂O₃+H₂O = 2H₃PO₃
• гидролиз тригалогенида фосфора:
  PCl₃+3H₂O = H₃PO₃+3HCl