Что значит "фосфорные кислоты"

ортофосфорная кислота Н3РО4 и конденсированные фосфорные кислоты (пирофосфорная Н4Р2О7, полифосфорные, метафосфорные и ультрафосфорные). Н3РО4 - кислота средней силы, tпл 42,35°С; полупродукт в производстве удобрений, фармацевтических препаратов, кормовых концентратов, катализатор в органическом синтезе, антипирен, компонент антикоррозионных покрытий на металлах. Полифосфорные кислоты - полупродукты в производстве высококонцентрированных удобрений, катализаторы.

кислородные кислоты фосфора, представляющие собой продукты гидратации фосфорного ангидрида (см Фосфора окислы ). Различают ортофосфорную кислоту (обычно называемую фосфорной кислотой) и конденсированные Ф. к. Наиболее изучена и важна ортофосфорная кислота H3PO4, образующаяся при растворении P4O10 (или P2O5) в воде.

Ортофосфорная кислота ≈ бесцветные гидроскопические кристаллы, плотность 1,87 г/см3, tпл 42,35 ╟С, известен кристаллогидрат H3PO4×1/2 H2O с tпл 29,32 ╟С. Плотность обычно широко применяемой 85%-ной H3PO4 при 25 ╟С 1,685 г/см3 вязкость при 20 ╟С 47×10-3 мн×сек/м2, удельная теплоемкость в интервале температур 20≈120 ╟С 2064,1 дж/кг×К (0,493 кал/г ╟С). С водой H3PO4 смешивается в любых отношениях Константы диссоциации при 25 ╟С K1 = 7×10-3, K2 = 8×10-8, K3 = 4×10-13. Ортофосфорная кислота трехосновная, средней силы. Образует три ряда солей ≈ фосфатов . При нагревании растворов кислоты происходит её дегидратация с образованием конденсированных фосфорных кислот.

В промышленности ортофосфорную кислоту получают экстракционным (сернокислотным) или термическим способами. Экстракционный способ заключается в разложении фосфатов природных серной и фосфорной кислотами:

Ca5F (PO4)3 + 5H2SO4 + nH3PO4 = (n+3) H3PO4 + 5CaSO4 + HF

и последующим разделением на фильтрах образовавшейся кислоты и нерастворимого CaSO4. Термический способ основан на сжигании фосфора до фосфорного ангидрида P4 + 5O2═P4O10 и гидратации последнего P4O10 + 6H2O = 4H3PO4. Промышленная ортофосфорная кислота ≈ важнейший полупродукт для производства фосфорных и комплексных удобрений и технических фосфатов, широко используется также для фосфатирования металлов, в качестве катализатора в органическом синтезе. Пищевая фосфорная кислота применяется для приготовления безалкогольных напитков, лекарств, зубных цементов и т.д.

Конденсированные (полимерные) Ф. к. подразделяются на полифосфорные с линейным строением фосфат-аниона общей формулы Hn+2PnO3n+1, метафосфорные с циклическим строением фосфат-аниона общей формулы (HPO3) n и ультрафосфорные кислоты, имеющие разветвленную, сетчатую структуру. Наибольшее практическое значение имеют полифосфорные кислоты Из полифосфорных кислот наиболее полно изучена дифосфорная (пирофосфорная) кислота H4P2O7, выделенная в кристаллическом виде в двух формах с температурами плавления 54,3 ╟С и 71,5 ╟С. Пирофосфорная кислота четырёхосновна, константы диссоциации при 18 ╟С K1 = 1,4×10-1, K2 = 1,1×10-2, K3 = 2,1×10-7, K4 = 4,1×10-10. Три- и тетраполифосфорные кислоты выделены в виде разбавленных растворов. Существование более конденсированных Ф. к., содержащих до 12 атомов в цепи, доказано методом бумажной хроматографии. Полифосфорные кислоты ≈ полиэлектролиты. Циклические метафосфорные кислоты (например, H3P3O9, H4P4O12) представляют собой сильные кислоты. Ультрафосфорные кислоты мало изучены.

Конденсированные Ф. к. получают дегидратацией ортофосфорных кислот, гидратацией фосфорного ангидрида соответствующим количеством воды, а также путем ионного обмена из соответствующих конденсированных фосфатов. Применяют в основном для производства высококонцентрированных фосфорных удобрений, в качестве катализаторов при получении нефтепродуктов и в органическом синтезе, для производства различных полифосфатов.

Лит.: Краткая химическая энциклопедия, т. 5, М., 1967, Везер Ван Дж., Фосфор и его соединения, пер. с англ., т. 1, М., 1962, Постников Н. Н., Термическая фосфорная кислота, М., 1970, Копылов Б. А., Технология экстракционной фосфорной кислоты, Л., 1972.

Л. В. Кубасова.

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде получается метафосфорная кислота HPO, представляющая собой прозрачную стекловидную массу. При разбавлении её водой образуется ортофосфорная кислота HPO:

HPO_3 + \ H_2O \longrightarrow \ H_3PO_4

При нагревании до 200—250 °C ортофосфорная кислота обезвоживается , и образуется пирофосфорная кислота HPO, в результате дальнейшей дегидратации которой при 400—500 °C вновь образуется метафосфорная кислота:

H_4P_2O_7 \longrightarrow \ H_2O + 2 \ HPO_3

Из всех фосфорных кислот наибольшее практическое значение имеет ортофосфорная кислота HPO . Для её получения используют реакции обмена фосфатов с сильными кислотами или окисление белого фосфора азотной кислотой :

Ca_3(PO_4)_2 + 3 \ H_2SO_4 \longrightarrow 2 \ H_3PO_4 + 3 \ CaSO_4 3 \ P + 5 \ HNO_3 + 2 \ H_2O \longrightarrow 3 \ H_3PO_4 + 5 \ NO \uparrow

Фосфорную кислоту и её соли широко используют при производстве минеральных удобрений . Наиболее распространёнными фосфорными удобрениями являются простой суперфосфат , преципитат и фосфоритная мука .

Существуют также полифосфорные кислоты HPO и ультрафосфорные кислоты с отношением HO/PO, меньшим 1.