Kwas fosforowy
Kwas fosforowy (nazwa Stocka: kwas ortofosforowy(V), E338), H
3PO
4 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy kwasów tlenowych, składnik kwasów nukleinowych[2].
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny |
H3PO4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masa molowa |
98,00 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd |
bezbarwne ciało stałe[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DrugBank | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki |
kwas fosfonowy (fosforawy) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sole i estry kwasu fosforowego to fosforany. Oprócz kwasu fosforowego znanych jest wiele innych kwasów zawierających fosfor, noszących różne nazwy w różnych systemach nomenklaturowych, na co należy zwracać uwagę przy identyfikowaniu i nazywaniu tej grupy związków.
Otrzymywanie
edytujW przemyśle otrzymuje się go w wyniku działania kwasu siarkowego na fosforan wapnia, którego źródłem są minerały apatyt i fosforyt a czasami także zmielone kości zwierząt:
- Ca
3(PO
4)
2 + 3H
2SO
4 → 3CaSO
4 + 2H
3PO
4
Wydzielający się w tej reakcji siarczan wapnia można łatwo oddzielić od kwasu fosforowego przez filtrowanie, gdyż nie rozpuszcza się on w wodzie.
Bezwodnikiem kwasu fosforowego jest dekatlenek tetrafosforu, który w kontakcie z gorącą wodą przechodzi w kwas[2]:
- P
4O
10 + 6H
2O → 4H
3PO
4
Przy mniejszej ilości wody zamiast kwasu ortofosforowego powstają polimeryczne kwasy ortofosforowe (polifosforowe) o ogólnym wzorze H
2O·(HPO
3)
x (najprostszym i najlepiej poznanym kwasem polifosforowym jest kwas pirofosforowy (difosforowy), H
4P
2O
7). Kwasy polifosforowe można też otrzymać w wyniku odparowywania wody z kwasu fosforowego. W praktyce laboratoryjnej często zdarza się, że długo przechowywany kwas fosforowy w niedomkniętej butelce ulega tego rodzaju polimeryzacji z powodu wyparowywania z roztworu wody. Można go jednak zawsze „odtworzyć” dodając do niego odpowiednią ilość wody i lekko podgrzewając, choć proces ten bywa dość czasochłonny.
Właściwości
edytujJest kwasem trójprotonowym o średniej mocy (KI = 7,52×10−3)[2], o stałych dysocjacji:
- H
3PO
4 + H
2O ⇄ H
2PO−
4 + H
3O+
K1 = 1,1×10−2 - H
2PO−
4 + H
2O ⇄ HPO2−
4 + H
3O+
K2 = 1,2×10−7 - HPO2−
4 + H
2O ⇄ PO3−
4 + H
3O+
K3 = 1,8×10−12
pH jego 0,1 N roztworu wynosi ok. 1,5[10].
Stopiony kwas fosforowy ulega autodysocjacji[6]:
- 2H
3PO
4 ⇌ H
4PO+
4 + H
2PO−
4
oraz
- 3H
3PO
4 ⇌ H
3O+
+ H
4PO+
4 + H
2P
2O2−
7
W efekcie wykazuje bardzo dobre przewodnictwo elektryczne (σ = 4,7 S/m). Wynika ono z szybkich przeskoków protonu między sąsiednimi cząsteczkami, natomiast zwykle występujący ruch jonów w polu elektrycznym jest pomijalny z powodu bardzo dużej lepkości[6].
W wyniku ogrzewania kwasu fosforowego powyżej 300 °C powstaje kwas metafosforowy, HPO
3 zgodnie z równaniem:
- H
3PO
4 → HPO
3 + H
2O
pozostałe równania:
- 2H
3PO
4 → H
4P
2O
7 + H
2O - H
4P
2O
7 → 2HPO
3 + H
2O
Kwas fosforowy powstaje również podczas działania na fosfor czerwony kwasem azotowym:
- 3P + 5HNO
3 + 2H
2O → 3H
3PO
4 + 5NO
Reakcja ta jest niebezpieczna i może przebiegać wybuchowo.
Rola biologiczna
edytujKwas fosforowy oraz jego sole i estry pełnią ważną rolę buforową w płynach ustrojowych, energetyczną (bezwodnikowe wiązania wysokoenergetyczne, np. w ATP i fosfokreatynie) oraz regulatorową (fosforylacja lub defosforylacja białek uaktywnia je biologicznie).
Zastosowanie
edytujKwas fosforowy stosowany głównie do wyrobu nawozów sztucznych (np. superfosfatu podwójnego). W przemyśle spożywczym jest stosowany jako dodatek (E338) do napojów gazowanych (np. Coca-Coli) jako regulator kwasowości. Stosowany jest też do wytwarzania fosforanowych powłok ochronnych na metalach, do wytwarzania wielu środków farmaceutycznych, oczyszczania soków w cukrownictwie, odkamieniania armatury w ciepłownictwie, jako płyn do lutowania, w stomatologii, do wyrobu kitów porcelanowych, w lecznictwie i laboratoriach analitycznych. Jest także składnikiem fosolu – odrdzewiacza do stali.
Przypisy
edytuj- ↑ Farmakopea Polska IX, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2011, s. 4574, ISBN 978-83-88157-77-6.
- ↑ a b c d Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 213–214, ISBN 83-7183-240-0.
- ↑ a b Haynes 2014 ↓, s. 4-80.
- ↑ Haynes 2014 ↓, s. 5-92–5-93.
- ↑ a b c Phosphoric acid, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank [online], Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 1800 [dostęp 2015-12-30] (niem. • ang.).
- ↑ a b c d Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 518, ISBN 0-7506-3365-4 (ang.).
- ↑ a b Kwas fosforowy, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-04-10] (ang.).
- ↑ Phosphoric acid, [w:] ChemIDplus [online], United States National Library of Medicine [dostęp 2015-12-30] (ang.).
- ↑ Karta charakterystyki: kwas ortofosforowy 25%. Chempur. [dostęp 2015-12-30]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-03-05)].
- ↑ Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, London: McGraw-Hill, 2003, s. 698, ISBN 0-07-049439-8 (ang.).
Bibliografia
edytuj- CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 95, Boca Raton: CRC Press, 2014, ISBN 978-1-4822-0867-2 (ang.).