«Синтез и свойства ортофосфорной кислоты» Физические свойства icon

«Синтез и свойства ортофосфорной кислоты» Физические свойства


Смотрите также:
Сера, ее физические и химические свойства...
Вопросы вступительного экзамена в магистратуру по специальностям 6М011200 Химия и 6М060600 Химия...
Урок по химии. Тема: Сера, её физические и химические свойства...
Факультет географический Кафедра геоэкологии и ландшафтного планирования учебно-методический...
План: Общая характеристика аминокислот: определение, классификация, номенклатура, изомерия...
Алюминий, его физические и химические свойства...
Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Механические и физические...
Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Механические и физические...
Всего часов
Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Механические и физические...
Кислоты, их свойства...
Тема урока: «Фосфор. Строение атома, аллотропия, свойства и применение фосфора»...



Загрузка...
скачать


«Синтез и свойства ортофосфорной кислоты»


Физические свойства

О
1,57 Å

1,57 Å

1,0 Å

1,0 Å

1,52 Å
ртофосфорная кислота - бесцветные кристаллы, быстро расплывающиеся на воздухе, температура плавления + 42,5 С. Структура молекулы H3PO4 с учётом водородных связей представлена на рис. 1.





-атомы фосфора




-атомы кислорода




-атомы водорода

1,58 Å

Рис. 1.

Фосфорная кислота образует гидрат H3PO4*0,5H2O , плавящийся при +29,32С.

На рис. 2 представлена фазовая диаграмма H3PO4*0,5H2O и H3PO4 .


Температура, К°



Рис. 2.

Другие физические свойства ортофосфорной кислоты представлены в таблице:

Свойство

tпл., °С

Плотность, г/см3

H0обр­, кДж/моль

Значение

42,5

1,88

-1283

Фосфолеум (жидкий фосфорный ангидрид, суперфосфорная кислота) – это продукт, образующийся при взаимодействии избытка Р4О10 и фосфорной кислоты. Он включает в себя кислоты, содержащие от 72,4 % до 88,6% Р4О10 и представляет собой равновесную систему состоящую из орто -, пиро-, триполи-, тетраполи- и других фосфорных кислот. При разбавлении фосфолеума водой выделяется значительное количество тепла, и полифосфорные кислоты переходят в ортофосфорную.


^ Химические свойства.

Ортофосфорная кислота - сильная по I-ой ступени, средней силы по II-ой и очень слабая по III-ей (K1=0,752*10-2, К11=7,99*10-8, К111=4,8*10-13). Она взаимодействует с некоторыми металлами, их оксидами и гидроксидами:

2H3PO4+Mg=Mg(H2PO4)2+H2

2H3PO4+3CaO=Ca3(PO4)2+3H2O


H3PO4+3NaOH=Na3PO4+3H2O

Фосфорная кислота образует три типа солей - средние, одно- и двухзамещённые, например, Ca3(PO4)2 – средняя, CaHPO4 – двухзамещённая, Ca(H2PO4)2 – однозамещённая.


Большинство средних фосфатов мало растворимо в воде: растворимы фосфаты щелочных металлов, кроме лития, а также ортофосфат аммония. Соли типа MIIHPO4, где М= Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Zn, Cd, Sn, Pb, Fe, Co, Ni, Cu и другие растворимы в воде значительно лучше средних фосфатов этих металлов (некоторые из этих солей известны только в виде кристаллогидратов). Соли типа MIII(H2PO4)2 с теми же катионами растворимы ещё лучше: среди них практически нет нерастворимых.

Другие отличительные черты ортофосфорной кислоты - её нелетучесть и низкая окислительная способность. Именно поэтому с помощью H3PO4 можно получать бромо- и йодоводород:

H3PO4+3KI=K3PO4+3HI

H3PO4+3KBr=K3PO4+3HBr,

и некоторые другие летучие кислоты, например, HNO3, HCl, HF.


При нагревании выше 150оС ортофосфорная кислота переходит в пирофосфорную, при нагревании до 300 С в вакууме в метафосфорную:

2H3PO4=H4P2O7+H2O

H3PO4=HPO3+H2Oю



Реакция ортофосфорной кислоты с оксидами молибдена и вольфрама приводит к образованию сложных гетерополикислот:

H3PO4+12WO3=H3[PW12O40] .

Подобные реакции используются в аналитической химии для обнаружения фосфора, молибдена и вольфрама.


При анодном окислении фосфорной кислоты может быть получена пероксофосфорная кислота H3PO3(O22-):

H3PO4+H2O= H3PO3(O22-)+H2

Эта кислота, подобно пероксосерной кислоте [кислоте Каро, H2SO3(O22-)] постепенно разлагается на пероксопирофосфорную H4P2O6(O22-):

2H2SO3(O22-)=H2S2O6(O22-)+H2O+O2 - Разложение пероксосерной кислоты

3H3PO3(O22-)=H4P2O6(O22-) +H2O+O2 +H3PO4 - Разложение пероксофосфорной кислоты.

H4P2O6(O22-) – очень сильный окислитель, по окислительной способности близкий к пероксодисерной кислоте.

Фосфорная кислота может давать соли не только с металлами, но и с некоторыми неметаллами - бором, йодом:

B2O3+2H3PO4==2BPO4+3H2O,

HIO2+H3PO4(IO+)H2PO4+H2O.


Однако и сама фосфорная кислота под действием других очень сильных кислот может стать основанием:

H3PO4+HClO4P(OH)4++ClO4-

H3PO4+H2SO4P(OH)4++HSO4-.


^ Органические фосфаты.

Фосфорная кислота способна образовывать сложные эфиры со спиртами, к примеру, моноэтилфосфат C2H5OP(O)(OH)2:

H3PO4+C2H5OH= C2H5OP(O)(OH)2+H2O

Но такой метод синтеза фосфатов не очень удобен из-за необходимости в высоких температурах и низком давлении. Поэтому тот же моноэтилфосфат проще получать по реакции:

2H2O+POCl3+C2H5OH= C2H5OP(O)(OH)2 +3HCl (промышленный метод).

Вместо спирта может использоваться фенол, вместо оксида-трихлорида фосфора-фосфорный ангидрид.


Такие эфиры, как трифенилфосфат получают добавлением POCl3 к феноляту натрия, растворённому в углеводороде, или простым кипячением фенола с POCl3.

_ ОNa




3 + POCl3 (PhO)3PO + 3NaCl


Многие органические фосфаты имеют важнейшее биологическое значение – аденозинтрифосфат (АТФ), фосфоенолпируват-карбоксилаза (ФЕП) и другие.


^ Получение ортофосфорной кислоты.


В промышленности фосфорную кислоту получают двумя способами: термическим и экстракционным.

Термический способ получения фосфорной кислоты даёт наиболее чистую кислоту. Он заключается в следующем:

  1. Сжигание (окисление) элементарного фосфора в избытке воздуха.

P4+5O2=P4O10 .

  1. Гидратация и абсорбция Р4О10 .

  2. Конденсация фосфорной кислоты.

  3. Улавливание тумана из газовой фазы.

Существует два способа окисления фосфора: окисление паров (в промышленности используется крайне редко) и окисление жидкого фосфора в виде капель или пленки. Вторую стадию получения термической фосфорной кислоты – гидратацию Р4О10 –осуществляют абсорбцией кислотой (или водой), либо взаимодействием паров Р4О10 с парами воды.

Р4О10 + 6H2O=4H3PO4.

Гидратация происходит через стадию образования полифосфорных кислот xH2O*yP4O10 . Состав и концентрация кислоты зависят от температуры и парциального давления паров воды.

Все стадии термического метода могут быть совмещены в одном аппарате, кроме улавливания тумана фосфорной кислоты. Этот процесс всегда проводят в отдельном аппарате.

В зависимости от принципа охлаждения паров существует три способа производства термической фосфорной кислоты: испарительный, циркуляционно-испарительный и теплообменно-испарительный. Промышленный аппарат для производства циркуляционно-испарительным методом термической фосфорной кислоты приведён на рис. 3:





1-сборник кислой воды

2-хранилище фосфора

3,9- циркуляционные насосы

4,10 – погружные насосы

5,11- пластинчатые теплообменники

6-башня сжигания

7-фосфорная форсунка

8-башня гидратации

12-электрофильтр

13-вентилятор.

Рис.3.


Экстракционный способ получения фосфорной кислоты более экономичен. Он основан на разложении природных фосфатов кислотами - серной, изредка соляной или азотной:

Ca3(PO4)2+3H2SO4+mH2O = 3CaSO4* mH2O+ 2H3PO4 ,

Ca5(PO4)3F+5H2SO4 +nH3PO4+mH2O==(n+3)H3PO4+5CaSO4* mH2O+HF.


В лаборатории фосфорную кислоту получают окислением красного фосфора концентрированной азотной кислотой по уравнению:

P+5HNO3=H3PO4+5NO2+H2O.


Библиографический список





  1. Ван Везер. Фосфор и его соединения. М: Иностранная литература, 1962. – 684 с.

  2. .Химическая энциклопедия. – М.: Большая российская энциклопедия, 1998. Т.5. С. 124-162.

  3. Лидин Р.С., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ. М.: Химия, 2000. – 480 с.



www.chemist.by.ru




оставить комментарий
Дата04.10.2011
Размер63,6 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх