重慶磷酸——15023438043

???重慶磷酸或正磷酸，是一種常見的無機酸，是中強酸。由十氧化四磷溶于熱水中即可得到。正磷酸工業(yè)上用處理磷灰石即得。磷酸在空氣中容易潮解。加熱會失水得到焦磷酸，在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(yè)，也可用作化學試劑。

繼德國商人波蘭特發(fā)現(xiàn)磷、德國化學家孔克爾制出磷后，英國化學家波義耳也獨立制出了磷，他也是早研究磷性質(zhì)及化合物的化學家，他在1682年發(fā)表的論文《一種觀察到的冷光的新實驗》中寫到“磷在燃燒后生成白煙，白煙與水作用后生成的溶液具有酸性。”其中的白煙正是磷酸酐（五氧化二磷），而與水作用生成的溶液即為磷酸，然而他并未對磷酸進行進一步的研究。

研究磷酸早的化學家是法國化學家拉瓦錫。1772年，他做這樣的實驗：將磷放在以汞密封的鐘罩里使其燃燒。實驗結果而得出這樣的結論：一定量的磷能燃燒于某容量的空氣中；磷燃燒時生成無水磷的白色粉片，如細雪一般；燃燒后瓶中的空氣約剩原來容量的80%；磷燃燒后較燃燒前約重2.5倍；白色粉片溶于水即成磷酸。拉瓦錫還證明磷酸可用濃硝酸和磷反應制得。

大約過了一百多年，德國化學家李比希做了許多農(nóng)業(yè)化學的實驗，揭開磷和磷酸對植物生命的價值。1840年李比希著的《有機化學在農(nóng)業(yè)和生理學上的作用》中，科學地論證了土壤的肥力問題，并指出磷對植物的作用。同時，他還進一步探究了磷酸及磷酸鹽作為肥料的應用，從此磷酸的生產(chǎn)進入大規(guī)模化時代。[2]

2物質(zhì)結構

磷酸的分子結構及鍵長

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配鍵和兩個右氧到磷的d-pπ鍵組成的。[2]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(shù)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。[2]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。[2]

3物理性質(zhì)

外觀：白色固體或者無色粘稠液體（>42 °C）

密度：1.685g/ml （液體狀態(tài)）

熔點：42.35 ℃（316K）

沸點：158℃（431 K）（分解，磷酸受熱逐漸脫水，因此沒有自身的沸點）

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）。

4化學性質(zhì)

磷酸是三元中強酸，分三步電離，不易揮發(fā)，不易分解，幾乎沒有氧化性。具有酸的通性。

pKa1：2.12

pKa2：7.21

pKa3：12.67

（1）濃磷酸可以和氯化鈉共熱生成氯化體（與化鉀、溴化鈉等也有類似反應），屬于弱酸制強酸：

NaCl + H3PO4(濃) ==△== NaH2PO4?+ HCl↑

原理：難揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸

（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。如Fe3+與PO43-可以生成無色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-，利用這一性質(zhì)，分析化學上常用PO43-掩蔽Fe3+離子，濃磷酸能溶解鎢、鋯、硅、硅化鐵等，并與他們形成配合物。

（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(huán)狀結構。

2H3PO4 ==473-573K== H4P2O7?+ H2O

3H3PO4?==573K以上== H5P3O10?+ 2H2O

4H3PO4?==高溫== (HPO4)3?+ 4H2O

（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氟酸是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。

酸根離子

鹽類

磷酸鹽有三類：正鹽（含PO43－）、磷酸一氫鹽（含HPO42－）、磷酸二氫鹽（含H2PO4－）。

三類鹽之間的關系為：

（1）溶解性

正鹽和一氫鹽：除鉀、鈉、銨等少數(shù)鹽外，其余都難溶于水，但能溶于強酸。

二氫鹽：都易溶于水。

（2）相互轉化

向磷酸中滴加堿液，隨著堿液的增多，先后生成磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、磷酸鹽。

向磷酸鹽溶液中滴加強酸，隨著酸的增多，先后生成磷酸一氫鹽、磷酸二氫鹽、磷酸。

（3）離子共存的問題

①H2PO4－、HPO42－、PO43－與H+不能共存。

②H2PO4－、HPO42－與OH－不能共存。

③H2PO4－與PO43－不能共存（化合生成HPO42-）。

④H2PO4－與HPO42－可共存，HPO42－與PO43－可共存。[2]

檢驗

磷酸鹽與過量鉬酸銨在濃硝酸溶液中反應有淡黃色磷鉬酸銨晶體析出，這是鑒定磷酸根離子的特征反應：

PO43-?+ 12MoO42-?+ 3NH4+?+ 24H+?==== (NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O↓ + 6H2O[2]

5制備方法

磷酸的原料主要是磷礦（主要成分為氟磷酸鈣Ca10F2(PO4)6）和以為主的無機酸。

實驗室制法：實驗室可用強酸+磷酸鹽制備磷酸。
　　

3H+?+ PO43-?==== H3PO4?（原理：強酸制弱酸）

濕法：工業(yè)上常用濃跟磷酸鈣、磷礦石反應制取磷酸，濾去微溶于水的鈣沉淀，所得濾液就是磷酸溶液。或讓白磷與硝酸作用，可得到純的磷酸溶液。

3P4?+ 20HNO3?+ 8H2O ==== 12H3PO4?+ 20NO↑

熱法：白磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，再經(jīng)水化制成。注意必須用熱水，因為五氧化二磷會和冷水反應生成劇毒的偏磷酸。

多磷酸的生產(chǎn)：多磷酸的生產(chǎn)主要由正磷酸在適當條件下脫水而成。

6安全防護

磷酸無強氧化性，無強腐蝕性，屬于較為安全的酸，屬低毒類，有刺激性。

LD50：1530mg/kg（大鼠經(jīng)口）；2740mg/kg（兔經(jīng)皮）

刺激性：兔經(jīng)皮595mg/24小時，嚴重刺激；兔眼119mg嚴重刺激。

接觸時注意防止入眼，防止接觸皮膚，防止入口即可。

7應用領域

農(nóng)業(yè)：磷酸是生產(chǎn)重要的磷肥（過磷酸鈣、磷酸二氫鉀等）的原料，也是生產(chǎn)飼料營養(yǎng)劑（磷酸二氫鈣）的原料。

工業(yè)：磷酸是一種重要的化工原料，主要作用如下：

處理金屬表面，在金屬表面生成難溶的磷酸鹽薄膜，以保護金屬免受腐蝕。

和硝酸混合作為化學拋光劑，用以提高金屬表面的光潔度。

生產(chǎn)洗滌用品、殺蟲劑的原料磷酸酯。

生產(chǎn)含磷阻燃劑的原料。

食品：磷酸是食品添加劑之一，在食品中作為酸味劑、酵母營養(yǎng)劑，可口可樂中就含有磷酸。磷酸鹽也是重要的食品添加劑，可作為營養(yǎng)增強劑。

醫(yī)學：磷酸可用于制取含磷藥物，例如等。

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