磷酸
化學式H3PO4,分子量為97.9724,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。正磷酸工業上用硫酸處理磷灰石即得。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,也可用作化學試劑。
一、物理性質
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)
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)。
二、化學性質
磷酸為三元酸,可解離出三個氫離子,因此可形成三種不同的酸根,分別是:磷酸二氫根H2PO-4、磷酸氫根HPO2 -4以及磷酸根PO3 -4。
磷酸無毒性的無機物,是一種三元弱酸。三元酸的意思是可在水中解離出三顆H+的酸性物質,磷酸的解離過程如下:Ka1、Ka2和Ka3為化學式在25°C下的解離常數
H3PO4(s) + H2O(l) H3O+(aq) + H2PO4?(aq) Ka1= 7.25×10?3
H2PO4?(aq)+ H2O(l) H3O+(aq) + HPO42?(aq) Ka2= 6.31×10?8
HPO42?(aq)+ H2O(l) H3O+(aq) + PO43?(aq) Ka3= 4.80×10?13
由于磷酸的多元酸性質,使他的pH值幅度較大,造成它的緩沖現象。又由于其無毒性又容易取得,實驗室及工業常拿無毒磷酸鹽與弱酸(如檸檬酸)混合物作為緩沖溶液,
磷酸時廣泛存在于生物體中,特別是磷酸化糖類,如DNA、RNA以及ATP。
如果將正磷酸加熱,數個磷酸分子的單體會脫水聚合起來,如:
兩個磷酸相連脫去一個水,形成焦磷酸(pyrophosphoric acid,H4P2O7)
如果數個磷酸環狀相接起來,并脫去一分子水,會形成偏磷酸(metaphosphoric acid),通式為:(HPO3)n。中文命名為n偏磷酸(n≥3)。[2]偏磷酸是一種具脫水性的物質,因此常被用作干燥劑。要進一步將偏磷酸脫水相當困難,需使用極強的脫水劑搭配加熱(單純加熱無效),才可將偏磷酸脫水形成磷酸酐(五氧化二磷,phosphorus pentoxide,化學式:P2O5,分子式:P4O10),磷酸酐具有極強的脫水性,可用作酸性物質的干燥劑。
若在超強酸(superacids,比H2SO4還強的酸)中作用,磷酸會形成理論上具腐蝕性的酸性物質,四羥基磷酸根離子(tetrahydroxylphosphonium ion)。
磷酸的酸式鹽
1.磷酸一氫根 如K2HPO4 磷酸氫二鉀
磷酸氫二鉀(化學式:K2HPO4)又稱 磷酸二鉀、磷酸一氫鉀,是磷酸生成的鉀鹽酸式鹽之一。它為易潮解的白色粉末,可溶于水,水溶液呈弱堿性,微溶于乙醇,低毒。灼燒后生成焦磷酸鹽。
2.磷酸的二氫根 如NaH2PO4 磷酸二氫鈉
磷酸二氫鈉,化學式NaH2PO4·H2O,是一種無機酸式鹽。 中文別名:磷酸一鈉。
磷酸二氫鈉是制造六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉的原料,主要用于制革、處理鍋爐水,作為品質改良劑和制焙粉,及在食品工業、發酵工業中作緩沖劑和發酵粉原料,還用作飼料添加劑、洗滌劑及染助劑等。
磷酸與碳酸鈉在控制pH值下作用即可制得磷酸二氫鈉。
一水合物在100 °C失去結晶水,繼續加熱時分解而成酸性焦磷酸鈉。