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

Соли фосфорной кислоты H₃PO₄

Фосфорная кислота 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)

H₃PO₄ образует три ряда солей:

• средние соли - фосфаты:
  H₃PO₄+3NaOH = Na₃PO₄+3H₂O
• кислые соли: гидрофосфаты:
  H₃PO₄+2NaOH = Na₂HPO₄+2H₂O
• кислые соли: дигидрофосфаты:
  H₃PO₄+NaOH = NaH₂PO₄+H₂O

Как видно из реакций, приведенных выше, та или иная соль получается в зависимости от соотношения молярных масс реагирующих кислот и щелочей.

Средние соли фосфорной кислоты (фосфаты) нерастворимы в воде, за исключением аммония и фосфатов щелочных металлов. Кислые соли, наоборот, хорошо растворяются в воде, лучше всего - дигидрофосфаты.

Отличительной особенностью солей фосфорной кислоты является принципиально разный характер среды, образующейся в водных растворах средних и кислых солей в результате их гидролиза.

• Na₃PO₄: сильнощелочная среда (pH=12,1)
• Na₂HPO₄: слабощелочная среда (pH=8,9)
• NaH₂PO₄: слабокислая среда (pH=6,4)

Гидролиз фосфата натрия Na₃PO₄

Основная ступень гидролиза фосфата натрия выражается следующей реакцией:
Na₃PO₄^3-+H₂O ↔ Na₂HPO₄^2-+NaOH^-

Образующиеся ионы HPO₄^2- очень слабо диссоциируют (см. выше диссоциацию фосфорной кислоты п.3), практически не подкисляя раствор, в таких условиях кислотность раствора определяется только гидроксид-ионами OH^-, по этой причине водные растворы средних фосфатов имеют сильно щелочную среду.

Гидролиз гидрофосфата натрия Na₂HPO₄

Основная ступень гидролиза гидрофосфата натрия выражается следующей реакцией:
Na₂HPO₄^2-+H₂O ↔ NaH₂PO₄^-+NaOH^-

Образующиеся ионы H₂PO₄^2- диссоциируют достаточно хорошо (см. выше диссоциацию фосфорной кислоты п.2), нейтрализуя значительную часть гидроксид-ионов OH^-, по этой причине водные растворы гидрофосфатов имеют слабощелочную среду.

Гидролиз дигидрофосфата натрия NaH₂PO₄

В растворах дигидрофосфатов наряду с гидролизом идет процесс диссоциации дигидрофосфат-ионов:
NaH₂PO₄^-+H₂O ↔ H₃PO₄+NaOH^-
H₂PO₄^- ↔ H⁺+HPO₄^2-

Примечательно, что второй процесс превалирует над первым, по этой причине, все гидроксид-ионы OH^-, являющиеся продуктом гидролиза, полностью нейтрализуются продуктами диссоциации - катионами водорода H⁺, которых присутствует в растворе в избытке, что и объясняет слабокислый характер среды растворов дигидрофосфатов.

Применение фосфатов

Соли фосфорной кислоты находят широчайшее применение в современной стоматологии и ортопедии, в бытовой химии:

Апатит Ca₅(OH)(PO₄)₃ - важнейший компонент зубов и костей. Зубной кариес является результатом химической реакции фосфата с кислой средой в ротовой полости (кислоты содержатся в пище, а также образуются в результате жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся во рту).

Фтор, входящий в состав зубной пасты, способствует образованию на зубах тонкого слоя фторапатита, более устойчивого к негативному действию кислот:
Ca₅(OH)(PO₄)₃+F → Ca₅F(PO₄)₃+OH^-

Современные пломбировочные материалы, применяющиеся в стоматологии, содержат труднорастворимые фосфаты алюминия и цинка (AlPO₄, Zn₃(PO₄)₂), которые являются очень устойчивыми к действию кислот.

В последнее время соли фосфорной кислоты стали использоваться в ортопедии для восстановления сломанных костей - специальная паста, в состав которой входят дигидрофосфат кальция, фосфат натрия, фосфорит вводится в место перелома кости, формируя в течение нескольких минут сломанный участок - по мере сращения кости искусственная кость замещается естественной костной тканью.

Натриевая соль трифосфорной кислоты нашла применение в моющих средствах, которые используются для смягчения жесткой воды - ионы магния и кальция связываются трифосфорной кислотой, и не взаимодействуют с анионами мыла.