Formuła kwasu fosforowego (H3PO3), właściwości, zagrożenia i zastosowania



The kwas fosforawy, zwany również kwasem ortofosforowym, jest związkiem chemicznym o wzorze H3PO3. Jest jednym z kilku natlenionych kwasów fosforu, a jego strukturę przedstawiono na rysunku 1 (EMBL-EBI, 2015).

Biorąc pod uwagę wzór związku, można go przepisać jako HPO (OH)2. Ten gatunek istnieje w równowadze z mniejszym tautomerem P (OH)3 (Rysunek 2).

Zalecenia IUPAC z 2005 r. Mówią, że ten drugi jest nazywany kwasem fosforowym, podczas gdy postać dihydroksylową nazywa się kwasem fosfonowym. Tylko zredukowane związki fosforu są pisane z zakończeniem „niedźwiedzia”.

Kwas fosforowy jest kwasem diprotycznym, co oznacza, że ​​ma on zdolność jedynie do uzyskania dwóch protonów. To dlatego, że większość tautomerów to H3PO3. Gdy ta forma traci proton, rezonans stabilizuje utworzone aniony, jak pokazano na rysunku 3.

Tautomer P (OH) 3 (figura 4) nie ma zalet stabilizacji rezonansowej. To sprawia, że ​​eliminacja trzeciego protonu jest znacznie trudniejsza (Dlaczego kwas fosforowy jest diprotyczny, a nie triprotyczny?, 2016).

Kwas fosforowy (H3PO3) tworzy sole zwane fosforynami, które są stosowane jako środki redukujące (Britannica, 1998). Przygotowuje się go rozpuszczając heksoksyd tetrafosforowy (P4O6) zgodnie z równaniem:

P4O6 + 6 H2O → 4 HPO (OH)2

Czysty kwas fosforawy, H3PO3, najlepiej przygotować przez hydrolizę trójchlorku fosforu, PCl3.

PCl3 + 3H2O → HPO (OH)2 + 3HCl

Powstały roztwór ogrzewa się, aby usunąć HCl, a pozostała woda odparowuje, aż się pojawi 3PO3 bezbarwna krystaliczna po ochłodzeniu. Kwas można również uzyskać przez działanie wody na PBr3 lub PI3 (Zumdahl, 2018).

Indeks

  • 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
  • 2 Reaktywność i zagrożenia
    • 2.1 Reaktywność
    • 2.2 Niebezpieczeństwa
    • 2.3 Działanie w przypadku uszkodzenia
  • 3 zastosowania
  • 4 odniesienia

Właściwości fizyczne i chemiczne

Kwas fosforowy to higroskopijne białe lub żółte kryształki tetraedryczne o aromacie czosnkowym (National Center for Biotechnology Information, 2017). 

H3PO3 ma masę cząsteczkową 82,0 g / mol i gęstość 1,651 g / ml. Związek ma temperaturę topnienia 73 ° C i rozkłada się powyżej 200 ° C. Kwas fosforawy jest rozpuszczalny w wodzie, zdolny do rozpuszczenia 310 gramów na 100 ml tego rozpuszczalnika. Jest również rozpuszczalny w etanolu.

Ponadto jest to mocny kwas o wartości pKa od 1,3 do 1,6 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Ogrzewanie kwasu fosforawego do około 200 ° C powoduje, że jest on nieproporcjonalny w kwasie fosforowym i fosfinie (PH3). Fosfina, gaz, który normalnie zapala się samorzutnie w powietrzu.

4H3PO3 + ciepło → PH3 + 3H3PO4

Reaktywność i zagrożenia

Reaktywność

  • Kwas fosforowy nie jest stabilnym związkiem.
  • Absorbuje tlen z powietrza, tworząc kwas fosforowy.
  • Tworzą żółte osady w roztworze wodnym, które są samorzutnie palne podczas suszenia.
  • Reaguje egzotermicznie z zasadami chemicznymi (np. Aminami i wodorotlenkami nieorganicznymi), tworząc sole.
  • Reakcje te mogą generować niebezpiecznie duże ilości ciepła w małych pomieszczeniach.
  • Rozpuszczenie w wodzie lub rozcieńczenie stężonego roztworu dodatkową wodą może generować znaczne ciepło.
  • Reaguje w obecności wilgoci z aktywnymi metalami, w tym metalami strukturalnymi, takimi jak aluminium i żelazo, w celu uwolnienia wodoru, łatwopalnego gazu.
  • Możesz rozpocząć polimeryzację niektórych alkenów. Reaguje ze związkami cyjanku w celu uwolnienia gazu cyjanowodoru.
  • Może generować łatwopalne i / lub toksyczne gazy w kontakcie z ditiokarbaminianami, izocyjanianami, merkaptanami, azotkami, nitrylami, siarczkami i silnymi środkami redukującymi.
  • Dodatkowe reakcje generujące gaz występują w przypadku siarczynów, azotynów, tiosiarczanów (w celu uzyskania H2S i SO3), ditioninów (w celu uzyskania SO2) i węglanów (w celu uzyskania CO2) (KWAS FOSFOROWY, 2016).

Niebezpieczeństwa

  • Związek jest żrący dla oczu i skóry.
  • Kontakt z oczami może spowodować uszkodzenie rogówki lub ślepotę.
  • Kontakt ze skórą może powodować stany zapalne i pęcherze.
  • Wdychanie pyłu spowoduje podrażnienie przewodu pokarmowego lub dróg oddechowych, charakteryzujące się paleniem, kichaniem i kaszlem.
  • Ciężka nadmierna ekspozycja może spowodować uszkodzenie płuc, zamartwicę, utratę przytomności lub śmierć (Karta charakterystyki substancji niebezpiecznej Kwas fosforowy, 2013).

Działanie w przypadku uszkodzenia

  • Upewnij się, że personel medyczny jest świadomy zaangażowanych materiałów i podejmij środki ostrożności, aby się chronić.
  • Ofiarę należy przenieść do chłodnego miejsca i wezwać pogotowie ratunkowe.
  • Sztuczne oddychanie należy podać, jeśli ofiara nie oddycha.
  • Metoda usta-usta nie powinna być stosowana, jeśli ofiara połknęła lub wdychała substancję.
  • Sztuczne oddychanie wykonuje się za pomocą maski kieszonkowej wyposażonej w zawór jednokierunkowy lub inne odpowiednie urządzenie medyczne do oddychania.
  • Tlen należy podawać, jeśli oddychanie jest trudne.
  • Zanieczyszczone ubranie i buty muszą zostać usunięte i zaizolowane.
  • W przypadku kontaktu z substancją natychmiast spłukać skórę lub oczy bieżącą wodą przez co najmniej 20 minut.
  • Aby zmniejszyć kontakt ze skórą, należy unikać rozprowadzania materiału na nienaruszonej skórze.
  • Trzymaj ofiarę cicho i gorąco.
  • Skutki narażenia (wdychania, spożycia lub kontaktu ze skórą) na substancję mogą być opóźnione.

Używa

Najważniejszym zastosowaniem kwasu fosforawego jest wytwarzanie fosforynów, które są stosowane w obróbce wody. Kwas fosforowy jest również stosowany do wytwarzania soli fosforynowych, takich jak fosforyn potasu.

Fosforany wykazały skuteczność w kontrolowaniu różnych chorób u roślin.

W szczególności, leczenie przez wstrzyknięcie tułowia lub dolistne zawierające sole kwasu fosforawego, jest wskazane w odpowiedzi na infekcje patogenami roślinnymi phytophthora i pythium (powodują rozkład korzenia).

Kwas fosforowy i fosforyny są stosowane jako czynniki redukujące w analizie chemicznej. Nowa wygodna i skalowalna synteza kwasów fenylooctowych poprzez katalizowaną jodkiem redukcję kwasów migdałowych opiera się na wytwarzaniu in situ kwasu jodowodorowego z katalitycznego jodku sodu. W tym celu stosuje się kwas fosforowy jako reduktor stechiometryczny (Jacqueline E. Milne, 2011).

Jest on stosowany jako składnik do produkcji dodatków stosowanych w przemyśle polichlorku winylu (kwas fosforowy (CAS RN 10294-56-1), 2017). Również estry kwasu fosforowego są stosowane w różnych reakcjach syntezy organicznej (Blazewska, 2009).

Referencje

  1. Blazewska, K. (2009). Science of Synthesis: Houben-Weyl Methods of Molecular Transformations Vol 42. Nowy Jork: Thieme.
  2. (1998, 20 lipca). Kwas fosforowy (H3PO3). Źródło: Encyclopædia Britannica: britannica.com.
  3. EMBL-EBI (2015, 20 lipca). kwas fosfonowy. Odzyskane z ebi.ac.uk: ebi.ac.uk.
  4. Jacqueline E. Milne, T. S. (2011). Redukcje katalizowane jodkiem: opracowanie syntezy kwasów fenylooctowych. Org. Chem. 76, 9519-9524. organic-chemistry.org.
  5. Karta charakterystyki substancji niebezpiecznej Kwas fosforawy. (2013, 21 maja). Źródło: sciencelab: sciencelab.com.
  6. National Center for Biotechnology Information. (2017, 11 marca). PubChem Compound Database; CID = 107909. Pobrane z PubChem: ncbi.nlm.nih.gov.
  7. Kwas fosforowy (CAS RN 10294-56-1). (2017, 15 marca). Odzyskany z gov.uk/trade-tariff:gov.uk.
  8. KWAS FOSFOROWY. (2016). Źródło: cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
  9. Królewskie Towarzystwo Chemiczne. (2015). KWAS FOSFOROWY. Źródło: chemspider: chemspider.com.
  10. Dlaczego kwas fosforowy jest diprotyczny, a nie triprotyczny? (2016, 11 marca). Źródło: chemistry.stackexchange.
  11. Zumdahl, S. S. (2018, 15 sierpnia). Oksykwas Odzyskany z britannica.com.