Kyselina fosforečná - Phosphoric acid - Wikipedia

Tento článek je o kyselině ortofosforečné. Další kyseliny, které se běžně nazývají „kyselina fosforečná“, viz Kyseliny fosforečné a fosfáty.
Nesmí být zaměňována s Kyselina fosforečná.

Kyselina fosforečná
Strukturní vzorec kyseliny fosforečné, ukazující rozměry
Model s kuličkou a hůlkou
Model vyplňující prostor
Jména
Název IUPAC
Kyselina fosforečná
Ostatní jména
Kyselina ortofosforečná
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.028.758 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 231-633-2
Číslo E.E338 (antioxidanty, ...)
KEGG
Číslo RTECS
  • TB6300000
UNII
UN číslo1805
Vlastnosti
H
3PO
4
Molární hmotnost97.994 g · mol−1
Vzhledbezbarvý sirup
ZápachBez zápachu
Hustota1.6845  g⋅cm−3 (25 ° C, 85%),[1] 1.834  g⋅cm−3 (pevný)[2]
Bod tání 40–42,4 ° C (313,1–315,5 K 104,0–108,3 ° F)[4]
Bod varu 212 ° C (414 ° F; 485 K)[10]
  • 392.2 g / 100 g (-16,3 ° C)
  • 369.4 g / 100 ml (0,5 ° C)
  • 446 g / 100 ml (15 ° C)[3]
  • 548 g / 100 ml (20 ° C)[4]
RozpustnostRozpustný v ethanol
log P−2.15[5]
Tlak páry0.03 mmHg (20 ° C)[6]
Konjugovaná základnaDihydrogenfosforečnan
−43.8·10−6 cm3/ mol[8]
  • 1,3420 (8,8% hmotn vod. soln.)[9]
  • 1,4320 (85% aq. Soln) 25 ° C
Viskozita2.4–9.4 cP (85% vod. soln.)
147 cP (100%)
Struktura
Monoklinický
Čtyřboká
Termochemie[11]
145,0 J / mol⋅K
150,8 J / mol⋅K
-1271,7 kJ / mol
-1 123,6 kJ / mol
Nebezpečí
Bezpečnostní listICSC 1008
Piktogramy GHSGHS05: Žíravý[12]
Signální slovo GHSNebezpečí
H290, H314[12]
P280, P305 + 351 + 338, P310[12]
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutíNehořlavé
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
1530 mg / kg (potkan, orálně)[13]
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 1 mg / m3[6]
REL (Doporučeno)
TWA 1 mg / m3 ST 3 mg / m3[6]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
1000 mg / m3[6]
Související sloučeniny
Příbuzný fosfor oxokyseliny
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Kyselina fosforečná, také známý jako kyselina ortofosforečná nebo kyselina fosforečná (V), je slabá kyselina s chemický vzorec H
3PÓ
4. Obvykle se vyskytuje jako bezbarvý sirup s 85% koncentrací ve vodě. Čistá směs je bezbarvá pevný.

Všechny tři vodíky jsou kyselé v různé míře a mohou být ztraceny z molekula jako H+ ionty (protony ). Když všichni tři H+ ionty jsou odstraněny, výsledkem je ortofosfát iontová PO43−, běžně nazývaný „fosfát“. Odstranění jednoho nebo dvou protonů dává dihydrogenfosforečnan ion H
2PO−
4a hydrogenfosforečnan ion HPO2−
4, resp. Také se tvoří kyselina ortofosforečná estery, volala organofosfáty.[14]

Kyselina fosforečná se v chemických laboratořích běžně vyskytuje jako 85% vodný řešení, který je bezbarvý, bez zápachu anestálý sirupovitá kapalina. Ačkoli kyselina fosforečná nesplňuje přísnou definici a silná kyselina, 85% roztok může stále vážně dráždit pokožku a poškodit oči.

Název „kyselina ortofosforečná“ lze použít k odlišení této konkrétní kyseliny od jiné.kyseliny fosforečné ", jako kyselina pyrofosforečná. Nicméně výraz „kyselina fosforečná“ často znamená tuto konkrétní sloučeninu; a to je aktuální Názvosloví IUPAC.

Výroba

Kyselina fosforečná se průmyslově vyrábí dvěma obecnými způsoby.[15] Ve vlhkém procesu minerál obsahující fosfáty, jako je vápník hydroxyapatit je léčen kyselina sírová.[16]

Fluoroapatit je alternativní surovina, přičemž v tomto případě je fluorid odstraněn jako nerozpustná sloučenina Na2SiF6. Roztok kyseliny fosforečné obvykle obsahuje 23–33% P2Ó5 (32–46% H3PO4). Může být koncentrován na výrobu komerční- nebo obchodní úroveň kyselina fosforečná, která obsahuje asi 54–62% P2Ó5 (75–85% H3PO4). Další odstraňování výtěžků vody kyselina superfosforečná s P2Ó5 koncentrace nad 70% (odpovídá téměř 100% H3PO4). Síran vápenatý (sádra) se vyrábí jako vedlejší produkt a odstraňuje se jako fosfosádra.

K výrobě potravinářské kyseliny fosforečné se nejprve redukuje fosfátová ruda Kola v elektrická oblouková pec, aby elementární fosfor. Přidává se také oxid křemičitý, což vede k výrobě křemičitan vápenatý struska. Elementární fosfor se oddestiluje z pece a spaluje se vzduchem, aby se získala vysoká čistota oxid fosforečný, který se rozpustí ve vodě za vzniku kyseliny fosforečné.

Kyselinu fosforečnou z obou procesů lze dále čistit odstraněním sloučenin arsenu a jiných potenciálně toxických nečistot.

Kyselé vlastnosti

Všechny tři vodíky jsou kyselé s disociačními konstantami pK.a1 = 2,14, sK.a2 = 7,20 a pK.a3 = 12,37. Z toho vyplývá, že ve vodných roztocích je kyselina fosforečná většinou disociována na nějakou kombinaci svých tří aniontů, s výjimkou velmi nízkých pH Rovnovážné rovnice jsou:

H3PO4 + H2⇌ H3Ó+ + H2PO4−      K.a1= 7.25×10−3 [strK.a1 = 2.14]
H2PO4−+ H2⇌ H3Ó+ + HPO42−       K.a2= 6.31×10−8 [strK.a2 = 7.20]
HPO42−+ H2⇌ H3Ó+ + PO43−        K.a3= 3.98×10−13 [strK.a3 = 12.37]

Použití

Dominantní použití kyseliny fosforečné je pro hnojiva, spotřebovávající přibližně 90% produkce.[17]

aplikacePoptávka (2006) v tisících tunHlavní fosfátové deriváty
Mýdla a prací prostředky1836STPP
Potravinářský průmysl309STPP (Na5P3Ó10), SHMP, TSP, SAPP, SAlP, MCP, DSP (Na2HPO4), H3PO4
Úprava vody164SHMP, STPP, TSPP, MSP (NaH2PO4), DSP
Zubní pasty68DCP (CaHPO4), IMP, SMFP
Další aplikace287STPP (Na3P3Ó9), TCP, APP, DAP, fosforečnan zinečnatý (Zn3(PO4)2), fosforečnan hlinitý (AlPO4, H3PO4)

Potravinářská kyselina fosforečná (přísada E338[18]) se používá k okyselení potravin a nápojů, jako jsou různé colas a džemy, které dodávají pikantní nebo kyselou chuť. Nealkoholické nápoje obsahující kyselinu fosforečnou, které by zahrnovaly Coca-Cola, se někdy nazývají fosforečnan sodný nebo fosfáty. Kyselina fosforečná v nealkoholických nápojích může způsobit zubní erozi.[19] Kyselina fosforečná má také potenciál přispívat k tvorbě ledvinové kameny, zvláště u těch, kteří již měli ledvinové kameny.[20]

Specifické aplikace kyseliny fosforečné zahrnují:

Bezpečnost

Byla prokázána souvislost mezi dlouhodobým pravidelným příjmem coly a osteoporóza v pozdějším středním věku u žen (ale ne u mužů).[26] Předpokládalo se, že to bylo způsobeno přítomností kyseliny fosforečné a bylo zjištěno, že riziko pro ženy je vyšší pro koly s cukrem a kofeinem než pro diety a varianty bez kofeinu, přičemž vyšší příjem koly koreluje s nižší hustotou kostí.

Při mírných koncentracích roztoky kyseliny fosforečné dráždí pokožku. Kontakt s koncentrovanými roztoky může způsobit těžké popáleniny kůže a trvalé poškození očí.[27]

Viz také

Reference

  1. ^ Christensen, J. H. & Reed, R. B. (1955). „Návrhová a analytická data - hustota vodných roztoků měření kyseliny fosforečné při 25 ° C“. Ind. Eng. Chem. 47 (6): 1277–1280. doi:10.1021 / ie50546a061.
  2. ^ „Datový list chemikálií CAMEO - kyselina fosforečná“.
  3. ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Rozpustnosti anorganických a organických sloučenin. Van Nostrand. Citováno 2. června 2014.
  4. ^ A b Haynes, str. 4,80
  5. ^ "kyselina fosforečná_msds".
  6. ^ A b C d NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0506". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  7. ^ Haynes, str. 5,92
  8. ^ Haynes, str. 4,134
  9. ^ Edwards, O. W .; Dunn, R. L. a Hatfield, J. D. (1964). „Index lomu roztoků kyselin fosforečných při 25 ° C“. J. Chem. Eng. Data. 9 (4): 508–509. doi:10.1021 / je60023a010.
  10. ^ http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.979.html
  11. ^ Haynes, str. 5.13
  12. ^ A b C Sigma-Aldrich Co., Kyselina fosforečná. Citováno dne 9. května 2014.
  13. ^ "Kyselina fosforečná". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  14. ^ Westheimer, F.H. (6. června 1987). „Proč si příroda vybrala fosfáty“. Věda. 235 (4793): 1173–1178 (viz str. 1175–1176). Bibcode:1987Sci ... 235.1173W. CiteSeerX  10.1.1.462.3441. doi:10.1126 / science.2434996. PMID  2434996.
  15. ^ Becker, Pierre (1988). Fosfáty a kyselina fosforečná. New York: Marcel Dekker. ISBN  978-0824717124.
  16. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. str. 520–522. ISBN  978-0-08-037941-8.
  17. ^ Schrödter, Klaus; Bettermann, Gerhard; Staffel, Thomas; Wahl, Friedrich; Klein, Thomas; Hofmann, Thomas (2008). "Kyselina fosforečná a fosfáty". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a19_465.pub3.
  18. ^ „Současné přísady schválené EU a jejich čísla E“. Agentura pro standardy potravin. 14. března 2012. Citováno 22. července 2012.
  19. ^ Moynihan, P. J. (23. listopadu 2002). „Dietní poradenství v zubní praxi“. British Dental Journal. 193 (10): 563–568. doi:10.1038 / sj.bdj.4801628. PMID  12481178.
  20. ^ Qaseem, A; Dallas, P; Forciea, MA; Starkey, M; et al. (4. listopadu 2014). „Dietní a farmakologické řízení k prevenci recidivující nefrolitiázy u dospělých: Pokyny klinické praxe od American College of Physicians“. Annals of Internal Medicine. 161 (9): 659–67. doi:10,7326 / M13-2908. PMID  25364887.
  21. ^ Toles, C .; Rimmer, S .; Hower, J. C. (1996). "Výroba aktivovaných uhlíků z lignitu ve Washingtonu pomocí aktivace kyselinou fosforečnou". Uhlík. 34 (11): 1419. doi:10.1016 / S0008-6223 (96) 00093-0.
  22. ^ Mokré chemické leptání. umd.edu.
  23. ^ Wolf, S .; R. N. Tauber (1986). Křemíkové zpracování pro éru VLSI: Svazek 1 - Procesní technologie. str. 534. ISBN  978-0-9616721-6-4.
  24. ^ "Slovník přísad: P". Slovník kosmetických přísad. Paula's Choice. Archivovány od originál dne 18. ledna 2008. Citováno 16. listopadu 2007.
  25. ^ „STAR SAN“ (PDF). Five Star Chemicals. Citováno 17. srpna 2015.
  26. ^ Tucker KL, Morita K, Qiao N, Hannan MT, Cupples LA, Kiel DP (1. října 2006). „Colas, ale ne jiné nápoje sycené oxidem uhličitým, jsou spojeny s nízkou hustotou minerálů v kostech u starších žen: studie Framingham Osteoporosis“. American Journal of Clinical Nutrition. 84 (4): 936–942. doi:10.1093 / ajcn / 84.4.936. PMID  17023723.
  27. ^ „Kyselina fosforečná, 85% hmotnostních SDS“. Sigma-Aldrich. 5. května 2016.

Citované zdroje

externí odkazy