Kyselina fosforečná - Phosphoric acid - Wikipedia
![]() | |||
| |||
Jména | |||
---|---|---|---|
Název IUPAC Kyselina fosforečná | |||
Ostatní jména Kyselina ortofosforečná | |||
Identifikátory | |||
3D model (JSmol ) | |||
ChEBI | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
Informační karta ECHA | 100.028.758 ![]() | ||
Číslo ES |
| ||
Číslo E. | E338 (antioxidanty, ...) | ||
KEGG | |||
PubChem CID | |||
Číslo RTECS |
| ||
UNII | |||
UN číslo | 1805 | ||
Řídicí panel CompTox (EPA) | |||
| |||
| |||
Vlastnosti | |||
H 3PO 4 | |||
Molární hmotnost | 97.994 g · mol−1 | ||
Vzhled | bezbarvý sirup | ||
Zápach | Bez zápachu | ||
Hustota | 1.6845 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] | ||
Rozpustnost | Rozpustný v ethanol | ||
log P | −2.15[5] | ||
Tlak páry | 0.03 mmHg (20 ° C)[6] | ||
Konjugovaná základna | Dihydrogenfosforečnan | ||
−43.8·10−6 cm3/ mol[8] | |||
Index lomu (nD) |
| ||
Viskozita | 2.4–9.4 cP (85% vod. soln.) 147 cP (100%) | ||
Struktura | |||
Monoklinický | |||
Čtyřboká | |||
Termochemie[11] | |||
Tepelná kapacita (C) | 145,0 J / mol⋅K | ||
Std molární entropie (S | 150,8 J / mol⋅K | ||
Std entalpie of formace (ΔFH⦵298) | -1271,7 kJ / mol | ||
Gibbsova volná energie (ΔFG˚) | -1 123,6 kJ / mol | ||
Nebezpečí | |||
Bezpečnostní list | ICSC 1008 | ||
Piktogramy GHS | ![]() | ||
Signální slovo GHS | Nebezpečí | ||
H290, H314[12] | |||
P280, P305 + 351 + 338, P310[12] | |||
NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
Bod vzplanutí | Nehořlavé | ||
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC): | |||
LD50 (střední dávka ) | 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). | |||
![]() ![]() ![]() | |||
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]
aplikace | Poptávka (2006) v tisících tun | Hlavní fosfátové deriváty |
---|---|---|
Mýdla a prací prostředky | 1836 | STPP |
Potravinářský průmysl | 309 | STPP (Na5P3Ó10), SHMP, TSP, SAPP, SAlP, MCP, DSP (Na2HPO4), H3PO4 |
Úprava vody | 164 | SHMP, STPP, TSPP, MSP (NaH2PO4), DSP |
Zubní pasty | 68 | DCP (CaHPO4), IMP, SMFP |
Další aplikace | 287 | STPP (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:
- V antikorozní úpravě fosfátový konverzní povlak nebo pasivace
- Jako externí standard pro fosfor-31 nukleární magnetická rezonance.
- v palivové články s kyselinou fosforečnou.
- v aktivní uhlí Výroba.[21]
- v složený polovodič zpracování, lept Arsenid india galia selektivně s ohledem na fosfid india.[22]
- v mikrofabrikace leptat nitrid křemíku selektivně s ohledem na oxid křemičitý.[23]
- Jako látka upravující pH v kosmetice a výrobcích pro péči o pleť.[24]
- Jako dezinfekční prostředek v mlékárenském, potravinářském a pivovarském průmyslu.[25]
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
- Fosfát hnojiva, jako fosforečnan amonný hnojiva
Reference
- ^ 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.
- ^ „Datový list chemikálií CAMEO - kyselina fosforečná“.
- ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Rozpustnosti anorganických a organických sloučenin. Van Nostrand. Citováno 2. června 2014.
- ^ A b Haynes, str. 4,80
- ^ "kyselina fosforečná_msds".
- ^ A b C d NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0506". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
- ^ Haynes, str. 5,92
- ^ Haynes, str. 4,134
- ^ 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.
- ^ http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.979.html
- ^ Haynes, str. 5.13
- ^ A b C Sigma-Aldrich Co., Kyselina fosforečná. Citováno dne 9. května 2014.
- ^ "Kyselina fosforečná". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
- ^ 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.
- ^ Becker, Pierre (1988). Fosfáty a kyselina fosforečná. New York: Marcel Dekker. ISBN 978-0824717124.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. str. 520–522. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ 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.
- ^ „Současné přísady schválené EU a jejich čísla E“. Agentura pro standardy potravin. 14. března 2012. Citováno 22. července 2012.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Mokré chemické leptání. umd.edu.
- ^ Wolf, S .; R. N. Tauber (1986). Křemíkové zpracování pro éru VLSI: Svazek 1 - Procesní technologie. str. 534. ISBN 978-0-9616721-6-4.
- ^ "Slovník přísad: P". Slovník kosmetických přísad. Paula's Choice. Archivovány od originál dne 18. ledna 2008. Citováno 16. listopadu 2007.
- ^ „STAR SAN“ (PDF). Five Star Chemicals. Citováno 17. srpna 2015.
- ^ 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.
- ^ „Kyselina fosforečná, 85% hmotnostních SDS“. Sigma-Aldrich. 5. května 2016.
Citované zdroje
- Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). CRC Press. ISBN 978-1439855119.