磷酸
CAS登錄號 7664-38-2 EINECS登錄號 231-633-2 化學式 H3PO4 分子量 98
熔點 42℃ 沸點 261℃(分解) 水溶性:可與水以任意比互溶
密度 1.874g/mL(液態) 外觀:白色固體,大于42℃時為無色粘稠液體
別稱:正磷酸;食用磷酸;乙烯利水劑;磷酸(食品級);一縮原磷酸;工業磷酸;磷酸85%工業級
應用:主要用于水處理、制藥、磷酸鹽工業、電鍍、拋光工業、制糖工業、肥料等工業,也可用作化學試劑。在食品工業中作為酸味劑、酵母營養劑等
磷酸或正磷酸,是一種常見的無機酸,是中強酸。由五氧化二磷溶于熱水中即可得到。正磷酸工業上用硫酸處理磷灰石即得。磷酸在空氣中容易潮解。加熱會失水得到焦磷酸,再進一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制藥、食品、肥料等工業,包括作為防銹劑,食品添加劑,牙科和矯形外科,EDIC腐蝕劑,電解質,助焊劑,分散劑,工業腐蝕劑,肥料的原料和組件家居清潔產品。也可用作化學試劑,磷酸鹽是所有生命形式的營養。
物質結構
正磷酸是由一個單一的磷氧四面體構成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp3雜化的,3個雜化軌道與氧原子間形成3個σ鍵,另一個P—O鍵是由一個從磷到氧的σ配鍵和兩個由氧到磷的d-pπ鍵組成的。σ配鍵是磷原子上的一對孤對電子向氧原子的空軌道配位而形成。d←p配鍵是氧原子的py、pz軌道上的兩對孤對電子和磷原子的dxz、dyz空軌道重疊而成。由于磷原子3d能級比氧原子的2p能級能量高很多,組成的分子軌道不是很有效的,所以P—O鍵從數目上來看是三重鍵,但從鍵能和鍵長來看是介于單鍵和雙鍵之間。純H3PO4和它的晶體水合物中都有氫鍵存在,這可能是磷酸濃溶液之所以粘稠的原因。
物理性質
市售磷酸是含85%H3PO4的粘稠狀濃溶液。從濃溶液中結晶,則形成半水合物2H3PO4·H2O(熔點302.3K)。
結(冰)晶點:
磷酸屬于中強酸,其結晶點(冰點)為21℃,當低于此溫度時會析出半水物結(冰)晶。當然,通常磷酸在10℃以上甚至更低溫度下也不結(冰)晶,這是由于磷酸具有過冷的特性,也就是實際上市售的磷酸在低于21℃時會偏離其結(冰)晶點,不會立即結(冰)晶的現象存在。但這樣的低溫只要維持一段時間,在靜止的狀態下,磷酸很容易產生結(冰)晶。
磷酸結晶就像其他液體結晶一樣屬于物理變化而非化學變化。其化學性質不會因結晶而改變,也即磷酸的質量是不會因結晶而受影響的,只要給予溫度熔化或加熱水稀釋溶化,仍可以正常使用。
結晶特性:磷酸濃度高、純度高,結晶性高。根據經驗,當氣溫在4攝氏度上下,濃度大于85%時,其結晶性增大,若不慎混入結(冰)晶磷酸,會造成原本沒有結(冰)晶的磷酸立即感染而結(冰)晶,而且磷酸結(冰)晶異常迅速,直致磷酸儲存容器大部結(冰)晶。磷酸結(冰)晶后,上部磷酸邊稀,下部沉積針狀結(冰)晶體純磷酸。根據經驗,75%磷酸在較低(4℃附近)的溫度下也較難結(冰)晶,因此在較低的氣溫條件下,建議使用75%磷酸比較妥當。
磷酸結(冰)晶好比水結冰,是其本身的物理性能,固有屬性,不能改變,只有妥善保存處理才能防止結(冰)晶。
化學性質
磷酸是三元中強酸,分三步電離,不易揮發,不易分解,有一定氧化性。具有酸的通性。
(1)濃磷酸可以和lv化鈉共熱生成lv化氫氣體(與碘化鉀、溴化鈉等也有類似反應),屬于高沸點酸制低沸點酸
(2)磷酸根離子具有很強的配合能力,能與許多金屬離子生成可溶性的配合物。
(3)磷酸受強熱時脫水,依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。三磷酸是鏈狀結構,多聚的偏磷酸是環狀結構。
(4)需要特別注意的是,濃熱的磷酸能腐蝕二氧化硅,生成雜多酸。但由于反應原理過于復雜,因此中學課程將其簡化為氫fu酸是{wy}能與二氧化硅反應的酸。濃熱磷酸還能分解絕大部分礦物,如鉻鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等。