ОРТО-, ПИРО- И МЕТАФОСФОРНЫЕ КИСЛОТЫ, ИХ СОЛИ

Фосфорные кислоты. Оксиду фосфора(V) отвечает несколько кислот.

Ортофосфорная кислота: Н3РO4 образует бесцветные прозрачные кристаллы, плавящиеся при 42,35 °С. В воде она растворяется очень хорошо. Ортофосфорная кислота не принадлежит к числу сильных кислот. Будучи трехосновной, она образует три ряда солей: средние и кислые с одним или с двумя атомами водорода в кислотном остатке. Средние соли фосфорной кислоты называют ортофосфатами или просто фосфатами, кислые — гидрофосфатами;

Na3PO4; Са3(РO4)2 — трехзамещенные, или средние фосфаты. Na2HPO4; СаНРO4 — двухзамещенные фосфаты, или гидрофосфаты. NaH2PO4; Са(Н2Р04)2 — однозамещенные фосфаты, или дигидрофосфаты.

Дигидрофосфаты растворимы в воде; из гидрофосфатов и средних фосфатов хорошо растворимы лишь соли щелочных металлов и аммония.

В водных растворах фосфаты гидролизуются. При этом растворы средних солей щелочных металлов имеют сильно щелочную реакцию. Например, рН 1 % раствора Na3P04 равен 12,1. В случае кислых солей гидролиз сопровождается диссоциацией кислотного остатка (см. § 92). Поэтому растворы гидрофосфатов щелочных металлов имеют слабо щелочную реакцию, а растворы дигидро-фосфатов этих „металлов — слабокислую. Например, рН 1% раствора Na2HP04 равен 8,9, a NaH2P04 —6,4.

В лаборатории фосфорную кислоту можно получать окислением фосфора 30 %-ной HN03. Реакция протекает согласно уравнению;

ЗР + 5HNO3 + 2Н2O = ЗН3РO4 + 5NO↑

В промышленности фосфорную кислоту получают двумя методами; экстракционным и термическим. В основе экстракционного метода лежит обработка природных фосфатов серной кислотой:

Са3(РO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4↓ + 2Н3РO4

Образующуюся фосфорную кислоту отфильтровывают от сульфата кальция и концентрируют выпариванием. Термический метод состоит в восстановлении природных фосфатов до свободного фосфора с последующим его сжиганием и растворением образующегося фосфорного ангидрида в воде. Получаемая по этому методу термическая фосфорная кислота отличается более высокой чистотой и повышенной концентрацией.

Помимо производства удобрений, фосфорную кислоту используют при изготовлении реактивов, многих органических веществ, для создания защитных покрытий на металлах. Фосфаты кальция и аммония применяются при производстве эмалей, в фармацевтической промышленности.

Все другие фосфорные кислоты представляют собой продукты соединения тетраэдров РO4. В большинстве своем эти кислоты не выделены в свободном состоянии, а известны в виде смесей, в водных растворах или в виде солей. В зависимости от способа соединения групп РO4 в фосфатные комплексы эти кислоты разделяются на полифосфорные и метафосфорные кислоты. Полифосфорные кислоты и их соли — полифосфаты — построены из цепочек —РO3—О—РO3—. В метафосфорных кислотах и их солях—ме-тафосфатах — тетраэдры РO4 образуют кольца.

Из полифосфорных кислот в кристаллическом состоянии выделена только простейшая двуфосфорная (или пирофосфорная) кислота Н4Р2O7, образующая бесцветные кристаллы, плавящиеся при 61 °С. Ион P2O7^4- построен из двух тетраэдров РO4 с общим атомом кислорода.

Двуфосфорная кислота хорошо растворяется в воде и является несколько более сильной кислотой, чем H3PO4. Ее соли называются дифосфатами, или пирофосфатами.

Метафосфорные кислоты имеют общую формулу НnРnO3n, где n может принимать значения от 3 до 8; однако часто их состав выражают простейшей формулой НРO3. Эти кислоты представляют собою стеклообразные вещества. В раствор они переходят в виде полимеров, имеющих кольцевую структуру. С течением времени кольца расщепляются и образуются цепные полифосфорные кислоты. Метафосфорные кислоты ядовиты. Известны соли метафосфорных кислот—метафосфаты. Некоторые из них выделены в виде кристаллов, например Na3P3O9, Na4P4O12, Са3(Р3O9)2. Метафосфаты применяются для умягчения воды и снижения ее коррозионной активности, для удаления накипи с паровых котлов, а также входят в состав некоторых моющих средств.

Поиск по сайту: