Реферат - Фосфорна кислота.
Химия

Реферат — Фосфорна кислота.


Завантажити реферат: Фосфорна кислота

Загальні відомості про фосфорну кислоту.

Історія відкриття та отримання фосфорної кислоти.

Фосфорну кислоту відкрив Р. Бойль з допомогою індикаторів. Спалюючи фосфор і розчиняючи білий продукт, що утворився у воді, він отримав невідому хімікам кислоту. За вихідною речовиною він назвав її фосфорною.

Технічно фосфорну кислоту вперше отримали більше 100 років тому розкладанням низькоякісних фосфоритів, що містять значну кількість сполук тривалентних металів, розведеною (5-10% ) сірчаною кислотою, в якій сполуки заліза і особливо алюмінію переходять у розчин незначною мірою.

Розчин з концентрацією 8-10% Р2О5 випарювали до вмісту в ньому приблизно 40% Р2О5. При розкладанні фосфатної породи концентрованішою (30-40%) сірчаною кислотою виділяються голчасті кристали гіпсу. Вони утримують значну кількість рідкої фази та погано промиваються. Внаслідок цього втрати Р2О5 великі.

Істотним кроком уперед у виробництві фосфорної кислоти був перехід до установок безперервної дії та розведення 75 і 93% сірчаної кислоти не водою або слабкими промивними водами, а розчином фосфорної кислоти, тобто. проведення процесу із застосуванням розчину розведення. У цих умовах виділяються ромбічні кристали, які добре фільтруються та відмиваються.

Фізичні властивості.

Ортофосфорна кислота в чистому вигляді за звичайних умов представляє безбарвні кристали ромбічної форми, що плавляться при температурі 42.3оС. Однак із такою кислотою хіміки зустрічаються рідко. Набагато частіше вони мають справу з напівгідратом Н3РО4 * 0.5 Н2О, який випадає у вигляді безбарвних гексагональних призмів при охолодженні концентрованих водних розчинів ортофосфорної кислоти. Температура плавлення напівгідрату 29.3оС.

Чиста Н3РО4 після плавлення утворює в’язку маслоподібну рідину з малою електричною провідністю та сильно зниженою здатністю до дифузії. Ці властивості, а також детальне вивчення спектрів показують, що молекули Н3РО4 у даному випадку практично не дисоційовані та об’єднані міцними водневими зв’язками в єдину макромолекулярну структуру. Як правило, молекули пов’язані одна з одною однією, рідше двома і дуже рідко трьома водневими зв’язками.

Якщо ж кислоту розбавляти водою, її молекули охочіше утворюють водневі зв’язку з водою, ніж друг з одним. Через такі «симпатії» до води кислота змішується з нею в будь-яких відносинах. Енергія гідратації тут не така велика, як у сірчаної кислоти, тому розігрівання Н3РО4 при розведенні не настільки сильне і дисоціація виражена менше. По першому ступені дисоціації ортофосфорна кислота вважається електролітом середньої сили (25 – 30%), по другому – слабким, по третьому – дуже слабким.

Будова

Наближене уявлення про будову молекули Н3РО4 надає її структурна формула. Але тут потрібні уточнення

Просторове розташування атомів і довжини зв’язків у молекулі призводять до висновку, що зв’язок Р = Про насправді подвійна, тобто. її кратність не дорівнює 2. Згідно з розрахунками кратність зв’язку 1,74. Зв’язок Р — О(Н) теж не одинарний. Якщо її кратність дорівнювала 1, то довжина була б 0,17 нм. Насправді в ортофосфорній кислоті та більшості її кислих солей довжина зв’язку 0,154 — 0,157 нм, що відповідає кратності 1,3 — 1,4. Отже, електронна щільність подвійного зв’язку Р = частково «розтікається» по трьом іншим зв’язкам, злегка збільшуючи їх кратність. Крім того, між атомами кисню та фосфором виникає помітна донорно-акцепторна взаємодія. Все це разом узяте призводить до того, що в Н3РО4 немає такої різкої різниці в довжинах зв’язків, яка спостерігається у сірчаної та азотної кислот. Довжини зв’язків Р = О і Р — О(Н) виявляються майже вирівняними, і кістяк молекули перетворюється фактично на тетраедр. Зрозуміло, така перебудова різко підвищує стійкість самої кислоти та її похідних. Звідси випливає своєрідна хімічна пасивність ортофосфорної кислоти.

Хімічні властивості Н3РО4

Ортофосфорна кислота у водних розчинах набагато слабша за сірчану та азотну кислоти. Це триосновна кислота. Електролітична дисоціація кислоти, як і інших багатоосновних кислот, здійснюється східчасто:

Порівняємо значення констант іонізації кислоти відповідних ступенів:

Як показують ці дані, в розчині Н3РО4 в основному присутні дигідрофосфот-іони Н2РО4-. Іонів, що утворюються на другому ступені дисоціації, — гідрофосфат-іонів НРО42-, значно менше. І майже відсутні фосфат-іони РО43 — продукти третього, останнього ступеня іонізації. По першому ступені іонізації фосфорна кислота є кислотою середньої сили. Відповідно до існування трьох видів кислотних залишків при нейтралізації фосфорної кислоти лугами утворюються солі: дигідрофосфати, гідрофосфати, а також фосфати, наприклад:

Ортофосфорну кислоту можна відрізнити від інших фосфорних кислот за реакцією з нітратом срібла — утворюється жовтий осад

Решта фосфорні кислоти утворюють білі опади.

При упарюванні ортофосфорної кислоти утворюється дифосфорна (пірофосфорна) кислота:

Фосфорна кислота має велике значення як один із найважливіших компонентів живлення рослин. Фосфор використовується рослинами для побудови своїх життєво важливих частин — насіння і плодів.

Похідні ортофосфорної кислоти дуже потрібні не тільки рослинам, а й тваринам. Кістки, зуби, панцирі, пазурі, голки, шипи у більшості живих організмів складаються в основному з ортофосфату кальцію. Крім того, ортофосфорна кислота, утворюючи різні сполуки з органічними речовинами, беруть активну участь у процесах обміну речовин живого організму з навколишнім середовищем. В результаті цього похідні фосфору містяться в кістках, мозку, крові, в м’язових та сполучних тканинах організмів людини та тварин. Особливо багато ортофосфорної кислоти у складі нервових (мозкових) клітин, що дозволило А.Є. Ферсману, відомому геохіміку, назвати фосфор «елементом думки». Дуже негативно (захворювання тварин рахітом, недокрів’я, та ін.) позначається на стані організму зниження вмісту в раціоні харчування сполук фосфору або введення їх у незасвоюваній формі.

Застосовують ортофосфорну кислоту нині досить широко. Основним її споживачем є виробництво фосфорних та комбінованих добрив. Для цих цілей щорічно видобувається в усьому світі фосфоровмісні руди близько 100 млн. т. Фосфорні добрива не тільки сприяють підвищенню врожайності різних сільськогосподарських культур, а й надають рослинам зимостійкість та стійкість до інших несприятливих кліматичних умов, створюють умови для більш швидкого дозрівання врожаю в районах коротким вегетативним періодом. Вони також сприятливо діють на ґрунт, сприяючи його структуювання, розвитку ґрунтових бактерій, зміни розчинності інших речовин, що містяться в ґрунті, і придушенню деяких шкідливих органічних речовин, що утворюються.

Чимало ортофосфорної кислоти споживає харчова промисловість. Справа в тому, що на смак розбавлена ​​ортофосфорна кислота дуже приємна і невеликі її добавки в мармелади, лимонади та сиропи помітно покращують їх смакові якості. Цю ж властивість мають і деякі солі фосфорної кислоти. Гідрофосфати кальцію, наприклад, з давніх-давен входять у хлібопекарські порошки, покращуючи смак булочок і хліба.

Цікаві й інші застосування ортофосфорної кислоти у промисловості. Наприклад, було помічено, що просочування деревини самою кислотою та її солями роблять дерево негорючим. На цій основі зараз виготовляють вогнезахисні фарби, негорючі фосфодеревні плити, негорючий пінопласт фосфатний та інші будівельні матеріали.

Різні солі фосфорної кислоти широко застосовують у багатьох галузях промисловості, у будівництві, різних галузях техніки, у комунальному господарстві та побуті, для захисту від радіації, для пом’якшення води, боротьби з котельним накипом та виготовлення різних миючих засобів.

Фосфорна кислота, конденсовані кислоти та дегідротовані фосфати служать каталізаторами в процесах дегідратування, алкілування та полімеризації вуглеводнів.

Особливе місце займають фосфорорганічні сполуки як екстрагенти, пластифікатори, мастила, присадки до пороху та абсорбенти в холодильних установках. Солі кислих алкілфосфатів використовують як поверхнево-активні речовини, антифризи, спеціальні добрива, антикоагулянти латексу та ін. Кислі алкілфосфати застосовують для екстракційної переробки урановорудних лугів.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *