Для чего ортофосфорная кислота?

Содержание

Применение ортофосфорной кислоты в быту, сельском хозяйстве и пищевой промышленности — химические свойства

Любители газированного напитка «Кока-кола» вряд ли смотрят на его состав, имеющий добавку Е338. Этим веществом является ортофосфорная кислота, которая находит применение не только в пищевой промышленности, но и в текстильной, сельскохозяйственной и даже справляется с ржавчиной на поверхности деталей. Что за свойства у химического соединения, какие сферы его использования, что нужно знать о технике безопасности – стоит рассмотреть подробнее.

Что такое ортофосфорная кислота

При комнатной температуре это гигроскопичные бесцветные кристаллы ромбообразного вида, которые хорошо растворяются водой. Ортофосфорное соединение считается неорганической кислотой со средней силой. Одна из ее форм – желтоватая или бесцветная сиропообразная жидкость, без запаха, является водным раствором с концентрацией 85%. Другое ее название – белая фосфорная кислота.

Химическое ортофосфорное соединение имеет свойства:

  • растворяется в этаноле, воде, растворителях;
  • образует 3 ряда солей – фосфатов;
  • вызывает ожоги при попадании на кожу;
  • при взаимодействии с металлами образует горючий, взрывоопасный водород;
  • температура кипения зависит от концентрации – от 103 до 380 градусов;
  • жидкая форма склонна к переохлаждению;
  • несовместимо с горючими материалами, чистыми металлами, негашеной известью, алкоголем, карбидом кальция, хлоратами;
  • при температуре 42,35 градуса плавится, но не разлагается.

Формула

Кислота ортофосфорная – неорганическое соединение, которое описывается формулой H3PO4. Его молярная масса равна 98 г/моль. Микрочастица вещества построена в пространстве так, что соединяет между собой атомы водорода и кислорода. Формула показывает – химическое вещество обладает таким составом:

Количество атомов

Процент массы

Водород

3,1

Фосфор

65,3

Кислород

31,6

Получение фосфорной кислоты

Химическое соединение имеет несколько способов производства. Известный промышленный метод изготовления кислоты ортофосфорной – термический, при котором получается чистый продукт высокого качества. Происходит такой процесс:

  • окисление во время сжигания при избытке воздуха фосфора до фосфорного ангидрида, имеющего формулу Р4О10;
  • гидратация, абсорбция полученного вещества;
  • конденсация фосфорной кислоты;
  • улавливание тумана из газовой фракции.

Есть еще две методики производства ортофосфорного соединения:

  • Экстракционный способ, отличающийся экономичностью. Его основа – разложение природных минералов-фосфатов соляной кислотой.
  • При лабораторных условиях вещество получается взаимодействием белого фосфора, являющегося ядовитым с разбавленной азотной кислоты. Процесс требует строгого соблюдения техники безопасности.

Химические свойства

Неорганическое соединение считается трехосновным, имеющим среднюю силу. Характерны такие химические свойства ортофосфорной кислоты:

  • реагирует на индикаторы изменением цвета на красный;
  • при нагревании преобразуется в пирофосфорную кислоту;
  • в водных растворах подвергается трехступенчатой диссоциации;
  • при реакции с сильными кислотами образует фосфорилы – комплексные соли;
  • образует желтый осадок, взаимодействуя с нитратом серебра;
  • термически разлагается до дифосфорной кислоты;
  • при контакте с основаниями, аморфными гидроксидами, образует воду и соль.

Применение

Кислота ортофосфорная применяется во многих областях, начиная от промышленности до лечения зубов. Средство используется умельцами как флюс при пайке, для очистки поверхности металла от ржавчины. Жидкость применяется:

  • для научных исследований в молекулярной биологии;
  • как катализатор процессов органического синтеза;
  • для создания антикоррозионных покрытий металлов;
  • при производстве огнеупорных пропиток для дерева.

Вещество находит применение:

  • в нефтяной промышленности;
  • при изготовлении спичек;
  • для производства кинопленки;
  • с целью защиты от коррозии;
  • для осветления сахарозы;
  • при изготовлении лекарств;
  • в холодильных установках как связующее вещество в составе фреона;
  • при механической обработке для полировки, очистки металлов;
  • в текстильной отрасли при производстве тканей, имеющих огнезащитную пропитку;
  • как компонент при получении химических реактивов;
  • в ветеринарии для лечения мочекаменной болезни у норок;
  • как составляющая для грунтовки по металлу.

В пищевой промышленности

Широкое распространение получило применение фосфорной кислоты при изготовлении продуктов питания. Она зарегистрирована в реестре пищевых добавок под кодом Е338. При употреблении с допустимыми количествами вещество считается безопасным. Полезными являются такие свойства препарата:

  • предотвращение прогоркания;
  • регулирование кислотности;
  • продление срока годности;
  • сохранение вкусовых характеристик;
  • усиление действия антиоксидантов.

Кислота ортофосфорная как подкислитель, разрыхлитель, антиоксидант находит применение в хлебопечении, мясной, молочной промышленности. Используется при производстве кондитерских изделий, сахара. Вещество придает продуктам кисловатый, горьковатый вкус. Добавка Е338 входит в состав:

Исследования показали, что злоупотребление продуктами, содержащими ортофосфорные соединения, особенно газированными напитками, может привести к появлению проблем со здоровьем. Не исключено:

  • вымывание из организма кальция, что может спровоцировать образование остеопороза;
  • нарушение кислотно-щелочного баланса – добавка способна увеличивать его кислотность;
  • появление заболеваний ЖКТ;
  • обострение гастрита;
  • разрушение эмали зубов;
  • развитие кариеса;
  • появление рвоты.

В непищевой промышленности

Применение ортофосфорной кислоты можно наблюдать во многих сферах производства. Часто это связано с химическими свойствами продукта. Препарат применяется для изготовления:

  • комбинированных, фосфорных минеральных удобрений;
  • активированного угля;
  • фосфорных солей натрия, аммония, марганца;
  • огнезащитных красок;
  • стекла, керамики;
  • синтетических моющих средств;
  • огнеупорных связующих компонентов;
  • негорючего фосфатного пенопласта;
  • гидрожидкостей для авиационной промышленности.

В медицине

Стоматологи применяют ортофосфорный состав для обработки внутренней поверхности коронки. Это помогает во время протезирования улучшить ее сцепление с зубом. Вещество используется фармацевтами для приготовления лекарств, зубного цемента. В медицине применение ортофосфорного соединения связано со способностью протравливать эмаль зуба. Это необходимо при случае использования для пломбирования адгезивных материалов второго, третьего поколения. Важные моменты – после травления поверхность необходимо:

  • промыть;
  • просушить.

Применение от ржавчины

Преобразователь ржавчины на основе ортофосфорной кислоты создает на поверхности защитный слой, оберегающий от коррозии при дальнейшем использовании. Особенность применения соединения – безопасность для металла при нанесении. Существует несколько способов выполнить удаление ржавчины ортофосфорной кислотой, зависящих от размера повреждения:

  • травление с погружением в ванну, иную емкость;
  • многократное нанесение на металл состава пульверизатором, валиком;
  • покрытие поверхности предварительно обработанной механической очисткой.

Ортофосфорное соединение производит преобразование ржавчины в фосфаты железа. Состав можно использовать для промывки и очистки:

  • изделий металлопроката;
  • скважин;
  • поверхностей трубопроводов;
  • парогенераторов;
  • систем водоснабжения, отопления;
  • змеевиков;
  • бойлеров;
  • водонагревателей;
  • теплообменников;
  • котлов;
  • деталей машин и механизмов.

Взаимодействие ортофосфорной кислоты

Свойства неорганического вещества определяют его взаимодействие с другими веществами и соединениями. При этом происходят химические реакции. Ортофосфорный состав входит во взаимодействие с:

  • солями слабых кислот;
  • гидроксидами, вступая в реакцию нейтрализации;
  • металлами, находящимися слева от водорода в ряду активности с образованием соли и выделением водорода;
  • основными оксидами, участвуя в реакции обмена;
  • гидроксидом аммония, создавая гидрофосфат аммония;
  • аммиаком с получением кислых солей.

Техника безопасности при работе с кислотой

Ортофосфорное соединение относится к классу опасных веществ, требует соблюдения осторожности. Работы с составом должны проводиться в специальном помещении, оснащенном приточно-вытяжной вентиляцией, вдали от источников огня. Недопустимо отсутствие средств индивидуальной защиты:

  • респиратора;
  • перчаток;
  • специальной одежды;
  • нескользящих ботинок;
  • очков.

Опасно попадание ортофосфорного состава на кожу, в глаза, вредно вдыхание горячих паров. Это может вызвать ожог, головокружение, рвоту, кашель. При экстренных случаях нужно:

  • снять одежду, на которую попало вещество;
  • промыть место поражения проточной водой;
  • вызвать врача;
  • наложить свободную повязку;
  • разлитую жидкость нейтрализовать щелочью.

Правила транспортировки

Существуют специальные ГОСТы, оговаривающие правила перевозки кислоты ортофосфорной, которая относится к опасным грузам. Вещество может доставляться любым видом транспорта. Химически активная жидкость перевозится в плотно закрытых:

  • стальных автоцистернах;
  • бутылях из полиэтилена, стекла;
  • пластиковых кубах;
  • бочках;
  • канистрах;
  • гуммированных железнодорожных цистернах.

Цена

Кислоту ортофосфорную можно приобрести в аптеках, хозяйственных магазинах, заказать через интернет-сайты. Для промышленных целей приобретают оптом со скидками. Средняя стоимость для Москвы в рублях составляет:

Количество, литр

Средняя цена, р.

Пищевая термическая

Техническая 85%

0,8

Флюс для пайки

0,01

0,003

Пищевая добавка Е388

Видео

Ортофосфорная кислота

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим! Понравилась статья? Реклама на сайте

Ортофосфорная кислота — универсальное вещество, которое применяется во многих сферах деятельности. Чаще всего ее используют для удаления ржавчины с металлических поверхностей.

Что же такое ортофосфорная (фосфорная) кислота? Она относится к неорганическим веществам. При комнатной температуре она приобретает вид ромбических кристаллов. Имеет консистенцию сиропа и представляет собой 85-процентный раствор. Ее кристаллы хорошо растворимы в воде и этиловом спирте.

Это вещество относится к группе антиоксидантов (антиокислителей) и используется как регулятор кислотности. В качестве добавки ей присвоен код Е338.

Описание препарата, характеристики, вредные свойства

Химическая формула вещества — H3PO4. При нагревании вещества до температуры более 213°C оно меняет свой состав и превращается в пирофосфорную кислоту (H4P2O7).

Основным свойством этого химического компонента выступает отсутствие выраженного запаха и цвета. Она обладает хорошей растворимостью в воде и других жидкостях. Образуется она при химическом воздействии на фосфат или же во время применения гидролиза. Ее преимуществом выступает низкая себестоимость (в отличие от лимонной кислоты). В связи с этим ее часто используют в производстве напитков и продуктов питания.

Это вещество негативно влияет на здоровье, повышая кислотность желудочного сока. Людям, страдающим гастритом с повышенной кислотностью, необходимо свести к минимуму или исключить из рациона продукты, содержащие в своем составе такое вещество.

Помимо всего прочего, она способствует выведению из организма кальция, что может негативно сказаться на состоянии зубов и костей. Передозировка этого вещества может спровоцировать нарушения в работе ЖКТ, вызвать тошноту и рвоту.

Получение кислоты

Многие задаются вопросом, как получить кислоту в лабораторных условиях? Существуют различные способы получения ортофосфорной кислоты, наиболее распространенными среди которых являются следующие:

  1. При взаимодействии воды с оксидом фосфора (v) во время нагревания:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

  1. При воздействии серной кислоты на ортофосфат кальция (природную соль):

Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4

  1. При воздействии на фосфор азотной кислоты высокой концентрации:

3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO

Сфера применения

Ортофосфорную кислоту применяют в таких сферах деятельности, как нефтяная промышленность, стоматология, животноводство. Ее также используют при производстве:

  • спичек;
  • кинопленки;
  • фосфатных удобрений;
  • средств бытовой химии;
  • веществ против коррозии металла;
  • огнеупорных элементов и материалов.

Правила работы с кислотой

Работа с ортофосфорной кислотой должна происходить в помещении с хорошей вентиляцией. Следует обязательно надеть респиратор для предотвращения попадания едких паров в дыхательные пути и очки для защиты глаз. Если нет под рукой этих защитных средств, то следует воспользоваться маской. Обязательно следует надевать перчатки и защищать открытую поверхность кожи от попадания на нее вещества, т. к. это может привести к ожогам. При попадании ее на кожные покровы следует тщательно промыть их под проточной водой, после чего обратиться за медицинской помощью.

Перевозка реагента должна осуществляться в специальном транспорте, оборудованном железными цистернами, не поддающимися ее разрушительному влиянию. Ее можно перевозить и при помощи других транспортных средств, как сухопутных, так и водных. Но при этом должны быть соблюдены все правила техники безопасности.

Хранить ее следует в месте, защищенном от прямого попадания солнечных лучей. Срок хранения при таких условиях составляет не больше 1 года.

Использование кислоты

Применение фосфорной кислоты достаточно широкое. Стоит рассмотреть наиболее популярные методы ее использования.

Ее применяют в стоматологии во время пломбирования зубов для протравливания эмали непосредственно перед началом процесса. Эта процедура имеет свои негативные стороны, т. к. контролировать глубину и стадию расщепления эмали невозможно, как и их полное удаление перед пломбированием. Оставшееся после такой процедуры вещество может уменьшить прочность защиты и привести к образованию кислотных остатков на эмали зуба. Эта кислота добавляется в малых дозах в зубные отбеливатели.

Удаление ржавчины с поверхности металла погружным методом и поверхностным нанесением. Преобразователь ржавчины

Преимущество удаления ржавчины ортофосфорной кислотой состоит в том, что она убирает коррозию с металла и создает тонкую пленку на них, защищая от разных внешних воздействий. После покрытия этим веществом металлической поверхности начинается активный процесс разъедания и поглощения оксида железа. Затем на плоскости металла образуется серая пленка маслянистой консистенции.

Существуют различные методы удаления окислов, среди которых можно выделить следующие:

  • с полным опусканием элемента в кислотный раствор;
  • поверхностная обработка с использованием распылителя, кисти или валика;
  • покрытие раствором предварительно обработанного механическим способом верхнего слоя металла.

Преобразователь коррозии — это кислотный раствор с различными добавками. Существуют такие виды растворов, в зависимости от используемых в их составе добавок:

  • грунтовки;
  • модификаторы-стабилизаторы;
  • преобразователи ржавчины.

К 1 типу относится грунтовка ЭВА-0112, состоящая из основного компонента и 85% раствора вещества. Она выступает основой под покраску.

В состав преобразователя «Цинкарь» входит кислота и соли марганца и цинка. При его применении ржавчина трансформируется в плотный защитный слой. Происходит процесс легирования.

Ортофосфорная кислота для металла

Для очистки или для пайки металлических элементов необходимо проделать следующие операции. Перед полным погружением металлического элемента в ортофосфорный состав, его вначале зачищают от разных видов налета на поверхности, в частности от жиров. Для этого следует промыть деталь с использованием чистящего средства. После этого необходимо растворить 150 мл вещества в 1 л воды и опустить в этот раствор металлический элемент на 1 час, время от времени размешивая жидкость для большей эффективности.

Затем необходимо смыть смесь раствором, который состоит из 50% воды, 2% нашатырного спирта и 48% этанола. После этого элемент нужно ополоснуть под струей водой и хорошо высушить.

Перед тем как нанести распылитель на поверхность валиком или кистью, следует предварительно зачистить поверхность от ржавчины. После нанесения следует немного подождать, а затем смыть смесь нейтрализующим раствором и высушить деталь.

Такие процедуры можно проводить с разными металлами, в т. ч. и алюминием.

Применение в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве используют фосфорную кислоту, добытую из руды, в качестве удобрения. При попадании в грунт, а затем в растения, она помогает им перенести засуху и морозы. При этом почва становится более плодородной и благоприятной для выращивания овощных культур и зелени.

Применение кислоты в быту и пищевой промышленности

Применение кислоты в быту подразумевает ее использование для удаления коррозии с различных поверхностей (за исключением акриловых). Он подходит для обработки эмалированных и фаянсовых поверхностей. Перед нанесением раствора ортофосфорной кислоты металлическую поверхность необходимо обработать моющим средством. Для приготовления раствора следует смешать 1 л воды и 200 г действующего вещества, а затем нанести смесь на обрабатываемую плоскость на 1-12 часов. По прошествии времени смесь необходимо погасить содовым раствором и смыть.

В пищевом производстве применяется как регулятор кислотности.

Во время работы с этим химическим элементом нужно соблюдать меры безопасности, т. к. она представляет угрозу для здоровья человека. В помещении должна быть хорошая вентиляция. Спровоцировать пожар или взрыв. Перед тем как начать работать, нужно одеть респиратор, перчатки и очки, а также спецодежду и обувь.

При попадании жидкости на слизистые оболочки и кожные покровы может возникнуть головокружение, кашель, рвота, химический ожог. В таком случае следует вызвать врача, промыть пораженный участок, сделать свободную повязку и осуществить нейтрализацию фосфорной кислоты щелочью.

Как правильно хранить и перевозить кислоту

При хранении и транспортировке кислоты следует соблюдать необходимые условия. Хранить ее разрешено только в специальных емкостях:

  • стеклянных;
  • полимерных сосудах;
  • сосудах из нержавеющей стали.

Фосфорная кислота — агрессивное вещество, в связи с чем порошок следует содержать в изолированной таре. В кислоту не должно попадать инородных веществ. Тара для перевозки и хранения должна быть сухой и чистой.

Чтобы раствор имел нужные свойства, следует соблюдать все условия. При некачественном составе возможно выделение токсичных паров. Помимо всего прочего, такой раствор не сможет защитить поверхность металла от негативного влияния окружающих факторов.

Наиболее подходящее для хранения место — сухое и теплое. Не подойдут для этой цели сырые места, в которых образуется большое количество конденсата. Нежелательно пересыпать порошкообразное средство в другие емкости. Лучше всего хранить его в первоначальной упаковке.

Т. к. это вещество принадлежит к разряду опасных, то при его перевозке на дальние расстояния требуется заполнение сопроводительной документации.

Срок хранения фосфорной кислоты составляет 1 год с момента изготовления.

Температура замерзания 85% раствора составляет — 21°С. Температура плавления + 42°С.

Характеристики ортофосфорной кислоты

При комнатной температуре это гигроскопичные бесцветные кристаллы ромбообразного вида, которые хорошо растворяются водой. Ортофосфорное соединение считается неорганической кислотой со средней силой. Одна из ее форм – желтоватая или бесцветная сиропообразная жидкость, без запаха, является водным раствором с концентрацией 85%. Другое ее название – белая фосфорная кислота.

Химическое ортофосфорное соединение имеет свойства:

  • растворяется в этаноле, воде, растворителях;
  • образует 3 ряда солей – фосфатов;
  • вызывает ожоги при попадании на кожу;
  • при взаимодействии с металлами образует горючий, взрывоопасный водород;
  • температура кипения зависит от концентрации – от 103 до 380 градусов;
  • жидкая форма склонна к переохлаждению;
  • несовместимо с горючими материалами, чистыми металлами, негашеной известью, алкоголем, карбидом кальция, хлоратами;
  • при температуре 42,35 градуса плавится, но не разлагается.

Свойства неорганического вещества определяют его взаимодействие с другими веществами и соединениями. При этом происходят химические реакции. Ортофосфорный состав входит во взаимодействие с:

  • солями слабых кислот;
  • гидроксидами, вступая в реакцию нейтрализации;
  • металлами, находящимися слева от водорода в ряду активности с образованием соли и выделением водорода;
  • основными оксидами, участвуя в реакции обмена;
  • гидроксидом аммония, создавая гидрофосфат аммония;
  • аммиаком с получением кислых солей.

Что же такое ортофосфорная (фосфорная) кислота? Она относится к неорганическим веществам. При комнатной температуре она приобретает вид ромбических кристаллов. Имеет консистенцию сиропа и представляет собой 85-процентный раствор. Ее кристаллы хорошо растворимы в воде и этиловом спирте.

Это вещество относится к группе антиоксидантов (антиокислителей) и используется как регулятор кислотности. В качестве добавки ей присвоен код Е338.

Одним из популярных вариантов применения вещества является борьба со ржавчиной. С этой целью этот реагент можно использовать не только в условиях промышленных предприятий, но и в бытовой сфере. Однако в любом случае необходимо при работе с ней соблюдать вышеописанные правила безопасности.

Среди достоинств этого удалителя ржавчины с металла можно отметить то, что он способен не только эффективно очищать металлические поверхности, но и создавать на них небольшую защитную пленку. На процессе образования такой плёнки следует остановиться подробнее: при попадании кислоты на поверхность она разъедает оксид железа, в результате происходит фосфорирование поверхности металла.

Для очищения поверхностей металлоизделий, арматуры от окислов с применением кислоты ее можно использовать несколькими способами:

  • Механическая очистка. Предполагает обработку поверхности для удаления окислов с помощью подручных приспособлений с последующим нанесением кислоты.
  • Распыление. Вещество наносится на обрабатываемую поверхность при помощи пульверизатора или обычного валика для окраски.
  • Травление. Содержащий окислы металл полностью погружается в раствор кислоты.

Выбор наиболее подходящего и эффективного метода удаления ржавчины с поверхности металлического изделия осуществляется с учётом индивидуальных условий, которые позволяют провести эту процедуру.

Фосфорная кислота относится к агрессивным веществам, поэтому порошок необходимо размещать в изолированной таре. Важно не допускать попадания в кислоту посторонних веществ. Емкости под хранение и перевозку вещества должны быть сухими и чистыми. Только при соблюдении указанных требований можно получить раствор надлежащего качества.

Хранить тару с порошком нужно в теплом и сухом месте. Необходимо избегать сырых мест, где возможно образование конденсата. Не рекомендуется пересыпать порошок в другую тару, желательно хранить его в изначальной упаковке. Поскольку груз относится к опасным веществам, для перемещения его на значительные расстояния понадобится сопроводительная документация.

Информация об этом веществе наверняка ещё осталась у многих в памяти с уроков химии. В настоящий момент об этой кислоте известно, что она способна оказывать довольно значительное влияние на предметы, с которыми вступает во взаимодействие. Именно благодаря этой особенности она получила широкое применение во многих областях, в том числе и в качестве эффективного средства борьбы с налетом ржавчины.

Ортофосфорная кислота успешно справляется с ржавчиной на металле, эмалях и фаянсе.

Изделия из этих материалов могут быть успешно очищены от коррозии при помощи ортофосфорной кислоты. Кислота действует деликатно, не вызывая повреждений эмали. Помогает защитить металл от дальнейшего уничтожения ржавчиной.

Внимание!

Ортофосфорная кислота категорически не подходит для обработки акрила! Обратите внимание из чего сделана ваша ванна, возможно вам не стоит использовать этот метод отбеливания от ржавчины. Ортофосфорная кислота давно и активно используется в автопромышленности. Убирать ржавчину без шлифовки, значит сохранить эмаль на поверхности и сэкономить на ее восстановлении.

Ортофосфорная кислота является агрессивным средством, поэтому необходимо соблюдать определенные правила при перевозке и хранении этого вещества. Порошок должен быть помещен в герметичную тару. Чтобы в кислоту не попадали посторонние элементы, все емкости должны использоваться в чистом и сухом виде, тогда приготовленный раствор будет иметь высокое качество.

Приготовление некачественного состава грозит опасным отравлением парами или отсутствием желаемого результата. Хранят емкости с кислотой в сухом и теплом месте, где отсутствует сырость и появление конденсата. Не нужно пересыпать порошок в другую емкость, лучше оставить её в первоначальной упаковке. Такой груз считается опасным, поэтому для его перевозки на дальние расстояния, понадобиться специальная документация.

Ортофосфорная (фосфорная) кислота является трехосновной кислотой средней силы (ее соли — фосфаты или ортофосфаты).

Графическая формула H3PO4:

  • бесцветные прозрачные кристаллы;
  • температура плавления 42°C;
  • неограниченно растворяется в воде, с образованием водородных связей, как между собой (высокая вязкость раствора), так и с молекулами воды (высокая растворимость).

H3PO4 диссоциирует в три ступени:

  1. H3PO4 ↔ H H2PO4— (Kдис=7,5·10-3)
  2. H2PO4— ↔ H HPO42- (Kдис=6,2·10-8)
  3. HPO42- ↔ H PO43-(Kдис=5,0·10-13)

В водном р-ре фосфорной кислоты преобладают ионы H и H2PO4-, поскольку константы второй и третьей ступени диссоциации намного меньше, чем константа первой ступени.

Несмотря на тот факт, что фосфорная к-та обладает всеми свойствами общих кислот, она намного слабее, например, азотной или серной кислоты, и не обладает, в отличие от сильных кислот, сколь-нибудь значительными окислительными свойствами, что объясняется устойчивой степенью окисления фосфора ( 5).

Как трехосновная кислота H3PO4 образует средние соли и два вида кислых солей, например:

  • фосфат натрия — Na3PO4
  • гидрофосфат натрия — Na2HPO4
  • дигидрофосфат натрия — NaH2PO4

В промышленности ортофосфорную кислоту получают воздействием серной кислоты на фосфориты и апатиты (экстракционный метод):Ca3(PO4)2 3H2SO4 = 2H3PO4 3CaSO4

Более чистая кислота получается сжиганием фосфора с последующим растворением в воде образующегося оксида P2O5.

Фосфорную кислоту применяют в производстве:

  • удобрений;
  • химических реактивов;
  • органических веществ;
  • катализаторов;
  • защитных покрытий на металлах;
  • в фармацевтической промышленности.

Основные способы получения

H3PO4 является трехосновной кислотой, может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты (K2PO4), гидрофосфаты (K2HPO4), фосфаты (K3PO4). Все дигидрофосфаты растворяются в воде. Из фосфатов и гидрофосфатов к растворимым относятся только соединения щелочных металлов и аммония.

P4 3OH- 3H2O = 3H2PO2- PH3,

Ba(H2PO2)2 H2SO4 = BaSO4 H3PO2.

Химическое соединение имеет несколько способов производства. Известный промышленный метод изготовления кислоты ортофосфорной – термический, при котором получается чистый продукт высокого качества. Происходит такой процесс:

  • окисление во время сжигания при избытке воздуха фосфора до фосфорного ангидрида, имеющего формулу Р4О10;
  • гидратация, абсорбция полученного вещества;
  • конденсация фосфорной кислоты;
  • улавливание тумана из газовой фракции.

Есть еще две методики производства ортофосфорного соединения:

  • Экстракционный способ, отличающийся экономичностью. Его основа – разложение природных минералов-фосфатов соляной кислотой.
  • При лабораторных условиях вещество получается взаимодействием белого фосфора, являющегося ядовитым с разбавленной азотной кислоты. Процесс требует строгого соблюдения техники безопасности.

Внимание!

Формула простейшей метафосфорной кислоты имеет вид: HPO3 — это стекловидное твердое вещество, обладает всеми свойствами кислот.

Соответственно, тетраметафосфорная кислота (HPO3)4 построена из 4 остатков метафосфорной кислоты, и получается воздействием фосфорного ангидрида P2O5(V) на воду при низких температурах:P4O10 2H2O = (HPO3)4

Все фосфорные кислоты получаются реакцией фосфорного ангидрида P2O5 с водой — чем больше концентрация оксида фосфора (V), тем больше образуется полифосфорной кислоты, и меньше — ортофосфорной. Примеры реакций представлены ниже:

  • P2O5:H2O = 1:3 — образуется ортофосфорная кислота
    P2O5 3H2O = 2H3PO4
  • P2O5:H2O = 1:2 — образуется дифосфорная кислота
    P2O5 2H2O = H4P2O7
  • P2O5:H2O = 1:1,6 — образуется трифосфорная кислота
    3P2O5 5H2O = 2H5P3O10
  • P2O5:H2O = 1:1 — образуется тетраметафосфорная кислота
    2P2O5 2H2O = (HPO3)4

Впервые в далёком 1694-м английскому химику Роберту Бойлю удалось синтезировать фосфорную кислоту с применением оксида фосфора (V). Простой метод окисления фосфора разбавленной азотной кислотой и до сегодняшних дней широко используется в лабораториях: 3P 5NO3 2H2O = 3H3PO4 5NO. Нагревание до кипения безводной фосфористой кислоты приводит к разложению её на ядовитый газ фосфин и ортофосфорную кислоту: 4H3PO3 = 3H3PO4 PH3.

Промышленное значение имеют два варианта получения: термический и экстракционный. Первый заключается в окислении элементарного фосфора при сжигании до оксида (V): P4 5O2 = P4O10; и обработке конечного продукта водой: P4O10 6H2O = 4H3PO4.

Технически это реализуется различными способами, названными по аббревиатуре запатентовавших компаний:

  1. IG-процесс объединяет обе реакции в одной колонне, изготовленной из нержавеющей стали с низким процентным содержанием углерода. Фосфор подаётся сверху при помощи сжатого воздуха или пара и сгорает при температурах свыше 2000 °C. Продукт реакции, оксид фосфора (V), поглощает ортофосфорная кислота, равномерно стекающая по стенкам колонны. Она выполняет одновременно несколько важных функций: растворение P2O5, отведение тепла из зоны горения, защита стенок от пламени. Готовая кислота собирается внизу, охлаждается в теплообменнике и снова поступает в колонну. Продукт IG-процесса практически не имеет в составе низших фосфорных соединений, но требует удаления примесного мышьяка, который всегда загрязняет любой фосфор. Эту проблему решает сероводород: он выделяется при введении в раствор сульфида натрия и осаждает сульфид мышьяка, а затем следует фильтрация.
  2. TVA-процесс предусматривает отделение процесса горения фосфора от поглощения его оксида. В стальной камере сгорания с внешним охлаждением фосфор соединяется с воздухом, затем продукты реакции подпадают в камеру поглощения, где и становятся ортофосфорной кислотой.
  3. Хёхст-процесс сгорание и поглощение тоже осуществляет раздельно, но утилизирует теплоту реакции горения для генерирования рабочего пара.

При экстракционном способе производства в России природные фосфаты (апатитовые концентраты из Хибин или фосфориты Каратау) обрабатывают водными растворами неорганических кислот. Это позволяет обеспечивать растущие потребности страны в минеральных удобрениях. Образующийся сульфат кальция присоединяет различное количество молекул воды в зависимости от условий, и по этим признакам экстракционные процессы делят на несколько видов:

  1. Дигидратные (CaSO4·2H2O). Сырьё измельчают и при температуре от 70 до 80 °C подают в реактор отдельно от серной кислоты. Концентрация готового продукта достигается порядка 30%, а сульфат кальция получается в виде дигидрата. Преимущества: относительно низкая температура, позволяющая избежать коррозии; разнообразие используемых фосфатов; переработка больших количеств. Недостатки: исходное сырьё требует предварительной подготовки (размол), а полученный продукт нуждается в дополнительной концентрации.
  2. Гемигидратные (CaSO4·0,5H2O). Проводятся при более высоких температурах (от 80 до 100 °C), что позволяет получить устойчивую форму кристаллогидрата — гемигидрат сульфата кальция. Ортофосфорная кислота имеет концентрацию от 40 до 48% и не нуждается в дополнительной обработке.
  3. Комбинированные гемигидратно-дигидратные процессы — заслуга японских учёных. Сырьё обрабатывается при высоких температурах, а образующийся гемигидрат перекристаллизовывается в дигидрат. Получается практически чистый гипс, побочный продукт реакции. Он с успехом восполняет потребности государственной экономики, не имеющей собственных залежей.

Для концентрирования дигидратного продукта применяют вакуумное испарение, иногда в нескольких последовательно установленных аппаратах. Это не только экономит теплоноситель, но и удаляет фторсодержащие примеси, которые используют в производстве гексафотросиликата водорода H2SiF6. Прочие неорганические загрязнения, соединения мышьяка и кадмия, удаляют осаждением и экстракцией, а чистая кислота перегонкой освобождается от растворителя.

С водой реакция идет очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорной кислоты.

Расплавленная ортофосфорная кислота и ее концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

Количество атомов

Процент массы

Водород

3,1

Фосфор

65,3

Кислород

31,6

H3PO4 — трехосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например, с хлорной HClO4, фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например ·(ClO4).

Неорганическое соединение считается трехосновным, имеющим среднюю силу. Характерны такие химические свойства ортофосфорной кислоты:

  • реагирует на индикаторы изменением цвета на красный;
  • при нагревании преобразуется в пирофосфорную кислоту;
  • в водных растворах подвергается трехступенчатой диссоциации;
  • при реакции с сильными кислотами образует фосфорилы – комплексные соли;
  • образует желтый осадок, взаимодействуя с нитратом серебра;
  • термически разлагается до дифосфорной кислоты;
  • при контакте с основаниями, аморфными гидроксидами, образует воду и соль.

Фосфорная (ортофосфорная) кислота с молярной массой 97,99 г/моль и эмпирической формулой H3PO4 — неорганическая трёхосновная кислота средней силы. Структурная формула молекулы в газообразном агрегатном состоянии описывается в виде тетраэдра, содержит в центре атом фосфора, а в вершинах — атом кислорода и три гидроксильные группы.

Наименование Количество атомов Массовая доля, %
Водород (H) 3 3,10
Фосфор (P) 1 65,30
Кислород (O) 4 31,60
Концентрация, % Температура плавления, °C Плотность, грамм/мл
75 -20 1,579
80 0 1,633
85 20 1,689

Сиропообразная жидкость без цвета и запаха 85%-й концентрации H3PO4 обычно и называется ортофосфорной кислотой, а кипячением в вакууме при 80 °C из неё выделяется безводная составляющая. В твёрдой фазе и в высококонцентрированных растворах молекулы фосфорной кислоты образуют межмолекулярные водородные связи.

Растворы H3PO4 имеют различный ионный состав, зависящий от кислотности (pH) среды. Как и для всех среднесильных трёхосновных кислот, электролитическая диссоциация фосфорной кислоты является трёхступенчатой, по первой ступени реакция экзотермическая и сопровождается выделением тепла, а по второй и третьей — эндотермическая:

  1. H3PO4 = H H2PO4-.
  2. H2PO4— = H HPO42-.
  3. HPO42- = H PO43-.

При комнатной температуре H3PO4 ведёт себя достаточно инертно, при нагревании проявляет кислотные свойства средней силы и изменяет цвет индикаторов на красный. Она реагирует с металлами, стоящими в ряду активности до водорода: 3Al 2H3PO4 = Al3 (PO4)2 3H2. Вступает в реакции нейтрализации с гидроксидами: 3NaOH H3PO4 = Na3PO4 3Н2О; в реакции обмена — с основными оксидами: 3MgO 2H3PO4 = Mg3 (PO4)2 3H2O.

Нагревание выше 80 °C способствует взаимодействию с пассивными оксидами и силикатами. Поэтому в металлургии широко применяется процесс фосфатирования: защитная плёнка фосфатов образуется на поверхности чугунных, стальных или медных изделий, улучшая их характеристики. Повышение температуры приводит к дегидратации молекулы с образованием пирофосфорной и метафосфорной кислоты:

  • 2H3PO4 = H2O H4P2O7;
  • H4P2O7 = H2O 2HPO3.

Дальнейшее нагревание увеличивает длину цепи, и в результате образуются полифосфорные кислоты (НРО3) n с полимерным строением. Одна только ортофосфорная кислота взаимодействует с нитратом серебра, образуя ярко-жёлтый осадок, тогда как остальные дают белый: H3PO4 3AgNO3 = Ag3PO4 3HNO3. Поэтому осаждение фосфата серебра служит качественной реакцией на фосфат-ион.

Фосфаты

Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух- и трехзамещенные соли.

(дигидрофосфат натрия)(гидрофосфат натрия)(фосфат натрия)

Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую реакцию, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную.

Фосфаты при прокаливании не разлагаются, исключение составляет фосфат аммония (NH4)3PO4.

Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты.

Применение ортофосфорной кислоты от ржавчины

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленой меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии. Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество.

Кислота ортофосфорная применяется во многих областях, начиная от промышленности до лечения зубов. Средство используется умельцами как флюс при пайке, для очистки поверхности металла от ржавчины. Жидкость применяется:

  • для научных исследований в молекулярной биологии;
  • как катализатор процессов органического синтеза;
  • для создания антикоррозионных покрытий металлов;
  • при производстве огнеупорных пропиток для дерева.

Вещество находит применение:

  • в нефтяной промышленности;
  • при изготовлении спичек;
  • для производства кинопленки;
  • с целью защиты от коррозии;
  • для осветления сахарозы;
  • при изготовлении лекарств;
  • в холодильных установках как связующее вещество в составе фреона;
  • при механической обработке для полировки, очистки металлов;
  • в текстильной отрасли при производстве тканей, имеющих огнезащитную пропитку;
  • как компонент при получении химических реактивов;
  • в ветеринарии для лечения мочекаменной болезни у норок;
  • как составляющая для грунтовки по металлу.

Преобразователь ржавчины на основе ортофосфорной кислоты создает на поверхности защитный слой, оберегающий от коррозии при дальнейшем использовании. Особенность применения соединения – безопасность для металла при нанесении. Существует несколько способов выполнить удаление ржавчины ортофосфорной кислотой, зависящих от размера повреждения:

  • травление с погружением в ванну, иную емкость;
  • многократное нанесение на металл состава пульверизатором, валиком;
  • покрытие поверхности предварительно обработанной механической очисткой.

Ортофосфорное соединение производит преобразование ржавчины в фосфаты железа. Состав можно использовать для промывки и очистки:

  • изделий металлопроката;
  • скважин;
  • поверхностей трубопроводов;
  • парогенераторов;
  • систем водоснабжения, отопления;
  • змеевиков;
  • бойлеров;
  • водонагревателей;
  • теплообменников;
  • котлов;
  • деталей машин и механизмов.

Большим достоинством ортофосфорной кислоты является ее способность образовывать защищающую от ржавчины пленку на изделии, а не просто избавляться от массы окислов. Процесс образования подобного защищающего барьера легко описать: кислота, разрушая оксид железа, фосфарицирует (укрепляет) верхний слой металла. После таких манипуляций на металлических изделиях часто можно наблюдать сероватую и маслянистую пленочку, которая появляется вместо ржавчины.

Существует множество способов удаления ржавчины, зависящие от степени поражения ржавчиной и величины предмета, который предстоит очистить:

  • Травление предмета с помощью полного помещения ее в раствор;
  • Очистка поверхности изделия при путем использования валика или пульверизатора;
  • Распределение кислоты по металлу после его подготовительного очищения.

Внимание!

Модификатор ржавчины – это такой же раствор фосфорной кислоты, но с особыми добавками. Существует несколько типов преобразователей:

  • грунтовки;
  • стабилизаторы;
  • преобразователи.

В качестве примера грунтовок можно привести состав «ЭВА-0112», который включает в себя основу и 85%!ортофосфорную кислоту. Состав используется для грунтования стальных поверхностей под окрашивание.

Преобразователь под торговой маркой «Цинкарь» содержит кислоту, а также цинковые и марганцевые соли. В результате преобразования ржавчины металлу передается эффект легирования и на его поверхности образуется защитный слой.

Преобразователь ржавчины (модификатор ржавчины) – это раствор все той же ортофосфорной кислоты, но со специальными добавками. В зависимости от добавок, эти препараты подразделяют на несколько групп:

  • грунтовки,
  • модификаторы-стабилизаторы,
  • преобразователи ржавчины.

Как пример первой группы можно привести грунтовку ЭВА-0112, состоящую из двух компонентов – основы и 85%!й кислоты. Ее применяют в качестве основы под краску для изделий из стали. Преобразователь «Цинкарь» также имеет в своем составе ортофосфорную кислоту с добавлением солей цинка и марганца. Благодаря этим добавкам из преобразованной ржавчины получается упрочненный защитный слой (эффект легирования металла).

Литература

Экстракционным способом, наименее энергозатратным, получается до 95% общего количества кислоты, а оставшиеся 5% приходятся на термический метод. Главный производитель и потребитель экстракционной H3PO4 — США (порядка 90% мировых объёмов), далее в этом списке — Россия и Марокко. Отвалы загрязнённого сульфата кальция, образующиеся при экстракционном способе, нуждаются в утилизации.

Сегодня они сваливаются на суше, затапливаются в водоёмах и лишь незначительная часть используется в качестве сырья для переработки. Сокращение производства в 80-х годах прошлого века было вызвано отказом от фосфорсодержащих растворителей и минеральных удобрений, загрязняющих грунтовые воды.

Ортофосфорная кислота не имеет специфического влияния, обладает слабой системной токсичностью и по степени воздействия на организм человека относится ко второму классу опасности по ГОСТ 12 .1.005. При увеличении концентрации её пары вызывают изменения слизистых оболочек и крошение зубов, а также кожные воспаления.

Работа с препаратом требует применения индивидуальные средства защиты (респиратора, резиновых перчаток, специальных очков) и соблюдения личных правил гигиены. Проглатывание больших количеств вызывает тошноту, диарею и рвоту. Для ликвидации последствий кожные покровы и глаза промывают тёплой водой или физраствором и внутривенно восполняют потери жидкости.

Ортофосфорное соединение относится к классу опасных веществ, требует соблюдения осторожности. Работы с составом должны проводиться в специальном помещении, оснащенном приточно-вытяжной вентиляцией, вдали от источников огня. Недопустимо отсутствие средств индивидуальной защиты:

  • респиратора;
  • перчаток;
  • специальной одежды;
  • нескользящих ботинок;
  • очков.

Опасно попадание ортофосфорного состава на кожу, в глаза, вредно вдыхание горячих паров. Это может вызвать ожог, головокружение, рвоту, кашель. При экстренных случаях нужно:

  • снять одежду, на которую попало вещество;
  • промыть место поражения проточной водой;
  • вызвать врача;
  • наложить свободную повязку;
  • разлитую жидкость нейтрализовать щелочью.

Количество, литр

Средняя цена, р.

Пищевая термическая

Техническая 85%

0,8

Флюс для пайки

0,01

0,003

Пищевая добавка Е388

Очищение методом погружения в кислоту

Если ортофосфорная кислота имеется в достаточном количестве, избавиться от ржавчины можно погрузив в нее деталь. Перед этим нужно полностью обезжирить поврежденный предмет, а затем смыть следы обезжиревателя. Очищенную деталь нужно нейтрализовать от действия кислот, поэтому ее обрабатывают раствором спирта и воды с добавлением нашатыря.

Затем деталь нужно основательно высушить. Все действия в этом процессе имеют свою производственную необходимость. Если погрузить в ортофосфорную кислоту неподготовленную деталь, травление пройдет неравномерно. Если не высушить деталь, например методом конвекции, на поверхности появится гидроксид.

При наличии достаточного количества фосфорной кислоты и нужной емкости легче всего производить удаление способом полного погружения. Для этого нужно выполнить следующие действия:

  • обезжирить деталь любым моющим средством и промыть ее;
  • наполнить емкость раствором с соотношением: 100-150 г 85%!кислоты на 1 литр воды;
  • погрузить деталь в емкость и оставить на 60 минут, время от времени перемешивая раствор;
  • достать и промыть;
  • приготовить нейтрализующий раствор в следующих пропорциях: 50%!воды, 48%!спирта, 2%!нашатырного спирта;
  • промыть деталь приготовленным раствором, а затем чистой водой и сразу же просушить.

Нельзя пропускать ни один из вышеизложенных этапов, так как они все взаимосвязаны. Например, если не выполнена обработка обезжиривателем, то травление пройдет неравномерно, так как эта кислота не разъедает органические загрязнения, и придется дополнительно очищать проблемные участки. Такой метод подойдет для деталей с любой степенью коррозии, однако чем больше слой ржавчины, тем больше времени нужно для очистки.

Сферы использования продукта

Применение фосфорной кислоты достаточно широкое. Стоит рассмотреть наиболее популярные методы ее использования.

Многие отрасли народного хозяйства по достоинству оценили свойства фосфорной кислоты. Применение её удивительно разносторонне — от научных исследований в молекулярной биологии до обеспечения хладагентами морозильных установок.

Производство минеральных удобрений потребляет львиную долю экстракционной кислоты, и ежегодно сюда расходуется более 90% фосфорсодержащих руд. Растениям фосфор необходим для образования семян и плодов, его добавки увеличивают резистентность к заморозкам и пересушиванию, что особенно существенно для северных областей с коротким периодом вегетации и слабым развитием почвенных микроорганизмов.

Пищевая промышленность заинтересовалась антиоксидантными и стабилизирующими свойствами фосфорной кислоты и успешно применяет их в составе добавки E338. Это предотвращает прогоркание, регулирует кислотность и продлевает сроки годности, придаёт вкус сиропам, газировке, мармеладу, хлебу и другой выпечке.

Металлообработка широко применяет фосфорную кислоту как флюс при пайке меди, чёрных металлов и нержавеющей стали. Очень эффективна также и очистка поверхностей от ржавчины — образуется защитная плёнка, предотвращающая дальнейшую коррозию.

Органический синтез использует H3PO4 как катализатор, авиационная промышленность включила в состав гидрожидкостей, деревообработка пропитывает древесину, делая её негорючей. В этом послужном списке достойно соседствуют звероводство, осветление сахарозы и изготовление лекарств, производство огнеупорных пропиток и стоматология, где фосфорная кислота применяется для протравливания зубных тканей перед пломбированием.

А ещё — получение активированного угля, огнеупорного стекла и керамики, огнезащитных лакокрасочных материалов, огнестойкого фосфатного пенопласта и древесно-стружечных плит. Соли фосфаты используются для умягчения жёсткой водопроводной воды и входят в состав СМС и средств, удаляющих накипи.

Оксид фосфора (V) – фосфорный ангидрид

Физические свойства: Оксид фосфора (V) Р2О5 — белый гигроскопичный порошок (поглощает воду), следует хранить в плотно закрытых сосудах.

Получение: Получается при горении фосфора в избытке воздуха или кислорода

4P + 5O2 = 2P2O5

Применение: Оксид фосфора (V) очень энергично соединяется с водой, а также отнимает воду от других соединений. Применяется как осушитель газов и жидкостей.

Химические свойства: Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид, взаимодействует, подобно другим кислотным оксидам с водой, основными оксидами и основаниями.

Фосфорный ангидрид особым образом взаимодействует с водой, взаимодействуя с водой при обычных условиях (без нагревания), образует в первую очередь метафосфорную кислоту НРО3:

P2O5 + H2O = HPO3

при нагревании образуется ортофосфорная кислота H3PO4:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)

При нагревании H3PO4 можно получить пирофосфорную кислоту H4P2O7:

2H3PO4 = H2O + H4P2O7 (t˚C)

Ортофосфорная кислота

Наибольшее практическое значение имеет ортофосфорная кислота Н3РO4.

Строение молекулы: В молекуле фосфорной кислоты атомы водорода соединены с атомами кислорода:

Физические свойства: Фосфорная кислота представляет собой бесцветное, гигроскопичное твердое вещество, хорошо растворимое в воде.

Получение:

1) Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой при нагревании:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)

2) Взаимодействие природной соли – ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании:

Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4 (t˚C)

3) При взаимодействии фосфора с концентрированной азотной кислотой

3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO

Химические свойства:

Свойства, общие с другими кислотами

Специфические свойства

1. Водный раствор кислоты изменяет окраску индикаторов на красный:

Ортофосфорная кислота диссоциирует ступенчато:

H3PO4 ↔ H+ + H2PO4- (дигидроортофосфат-ион)

H2PO4- ↔ H+ + HPO42- (гидроортофосфат-ион)

HPO42- ↔ H+ + PO43- (ортофосфат-ион)

2. Взаимодействует с металлами в ряду активности до (Н2):

металл+ H3PO4=соль+Н2

3. Взаимодействует с основными оксидами:

оксид металла + H3PO4 = соль + Н2О

4. Взаимодействует с основаниями Ме(ОН)n:

основание + H3PO4 = соль + Н2О

если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

H3PO4(изб) + NaOH = NaH2PO4 + H2O или

H3PO4(изб) + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

5. Реагирует с аммиаком (по донорно-акцепторному механизму), если в избытке кислота, образуются кислые соли:

H3PO4 + NH3 = NH3H2PO4

H3PO4 + 2NH3 = (NH3)2HPO4

H3PO4 + 3NH3 = (NH3)3PO4

6. Реагирует с солями слабых кислот:

2H3PO4+3Na2CO3 = 2Na3PO4 + 3H2O + 3CO2

1. При нагревании ортофосфорная кислота постепенно превращается в метафосфорную кислоту:

2H3PO4 (t˚C) → H2O + H4P2O7

H4P2O7 (t˚C)→ H2O + 2HPO3

2. Качественная реакция на PO43- — фосфат ион.

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок:

Н3РО4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓+ 3HNO3

3. Играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений. Её остатки входят в состав АТФ. При разложении АТФ выделяется большое количество энергии, что очень важно для живых организмов.

Применение:

В основном для производства минеральных удобрений.

А также, используется при пайке, для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество. Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.

ТРЕНАЖЁРЫ
Тренажёр №1. «Свойства фосфора и его соединений»
Тренажёр №2. Тестовые задания по теме: «Азот и фосфор, их соединения»
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Составьте уравнения реакций оксида фосфора (V) с
1. Na2O
2. NaOH
3. H2O при нагревании
4. H2O без нагревания
Для 2 реакции запишите полное и краткое ионное уравнение.

№2. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций ортофосфорной кислоты с:
1. калием
2. оксидом калия
3. гидроксидом калия
4. сульфитом калия

№3. Осуществите превращения по схеме:

CHEMEGE.RU

1. Положение фосфора в периодической системе химических элементов
2. Строение атома фосфора
3. Физические свойства и нахождение в природе
4. Строение молекулы
5. Соединения фосфора
6. Способы получения
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с кислородом
7.1.2. Взаимодействие с галогенами
7.1.3. Взаимодействие с серой
7.1.4. Взаимодействие с металлами
7.1.5. Взаимодействие с активными металлами
7.1.6. Взаимодействие с водородом
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с окислителями
7.2.2. Взаимодействие с щелочами

Фосфин
1. Строение молекулы и физические свойства
2. Способы получения
3. Химические свойства
3.1. Основные свойства
3.2. Взаимодействие с кислородом
3.3. Восстановительные свойства

Фосфиды
Способы получения фосфидов
Химические свойства фосфидов

Оксиды фосфора
1. Оксид фосфора (III)
2. Оксид фосфора (V)

Фосфорная кислота
1. Строение молекулы и физические свойства
2. Способы получения
3. Химические свойства

3.1. Диссоциация фосфорной кислоты
3.2. Кислотные свойства фосфорной кислоты
3.3. Взаимодействие с солями более слабых кислот
3.4. Разложение при нагревании
3.5. Взаимодействие с металлами
3.6. Качественная реакция на фосфат-ионы

Фосфористая кислота

Соли фосфорной кислоты

Фосфор

Положение в периодической системе химических элементов

Фосфор расположен в главной подгруппе V группы (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение фосфора

Электронная конфигурация фосфора в основном состоянии:

Атом фосфора содержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом фосфора может образовывать 3 связи по обменному механизму. Однако, в отличие от азота, за счет вакантной 3d орбитали атом фосфора может переходить в возбужденное энергетическое состояние.

Электронная конфигурация фосфора в возбужденном состоянии:

При этом один электрон из неподеленной электронной пары на 3s-орбитали переходит на переходит на 3d-орбиталь. Для атома фосфора в возбужденном энергетическом состоянии характерна валентность V.

Таким образом, максимальная валентность фосфора в соединениях равна V (в отличие от азота). Также характерная валентность фосфора в соединениях — III.

Степени окисления атома фосфора – от -3 до +5. Характерные степени окисления -3, 0, +1, +3, +5.

Физические свойства и нахождение в природе

Фосфор образует различные простые вещества (аллотропные модификации).

Белый фосфор — это вещество состава P4. Мягкий, бесцветный, ядовитый, имеет характерный чесночный запах. Молекулярная кристаллическая решетка, а следовательно, невысокая температура плавления (44°С), высокая летучесть. Очень реакционноспособен, самовоспламеняется на воздухе.

Красный фосфор – это модификация с атомной кристаллической решеткой. Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой. Твердое вещество без запаха, красно-бурого цвета, не ядовитое. Это гораздо более устойчивая модификация, чем белый фосфор. В темноте не светится. Образуется из белого фосфора при t=250-300оС без доступа воздуха.

Черный фосфор – то наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Чёрный фосфор — это чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, полностью нерастворимое в воде или органических растворителях.

Известны также такие модификации, как желтый фосфор и металлический фосфор. Желтый фосфор – это неочищенный белый фосфор. При очень высоком давлении фосфор переходит в новую модификацию – металлический фосфор, который очень хорошо проводит электрический ток.

В природе фосфор встречается только в виде соединений. В основном это апатиты (например, Ca3(PO4)2), фосфориты и др. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений —фосфолипидов.

Соединения фосфора

Типичные соединения фосфора:

Степень окисления Типичные соединения
+5 оксид фосфора (V) P2O5

ортофосфорная кислота H3PO4

метафосфорная кислота HPO3

пирофосфорная кислота H4P2O7

фосфаты MePO4

Гидрофосфаты MeНРО4

Дигидрофосфаты MeН2РО4

Галогенангидриды: PОCl3, PCl5

+3 Оксид фосфора (III) P2O3

Фосфористая кислота H3PO3

Фосфиты MeHPO3

Галогенангидриды: PCl3

+1 Фосфорноватистая кислота H3PO2

Соли фосфорноватистой кислоты — гипофосфиты:

-3 Фосфин PH3

Фосфиды металлов MeP

Способы получения фосфора

1. Белый фосфор получают из природных фосфатов, прокаливая их с коксом и песком в электрической печи:

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → 3CaSiO3 + 5CO + 2P

2. Вместо фосфатов можно использовать другие неорганические соединения фосфора, например, метафосфорную кислоту.

4HPO3 + 10C → P4 + 2H2O + 10 CO

3. Красный и черный фосфор получают из белого фосфора.

Химические свойства фосфора

При нормальных условиях фосфор довольно химически активен.

1. Фосфор проявляет свойства окислителя (с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому фосфор реагирует с металлами и неметаллами.

1.1. При взаимодействии с кислородом воздуха образуются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:

4P + 3O2 → 2P2O3

4P + 5O2 → 2P2O5

1.2. При взаимодействии фосфора с галогенами образуются галогениды с общей формулой PHal3 и PHal5:

2P + 3Cl2 → 2PCl3

2P + 5Cl2 → 2PCl5

1.3. При взаимодействии фосфора с серой образуются сульфиды:

2P + 3S → P2S3

2P + 5S → P2S5

1.4. При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Например, кальций и магний реагируют с фосфором с образованием фосфидов кальция и магния:

2P + 3Ca → Ca3P2

2P + 3Mg → Mg3P2

Еще пример: натрий взаимодействует с фосфором с образованием фосфида натрия:

P + 3Na → Na3P

1.5. С водородом фосфор непосредственно не взаимодействует.

2. Со сложными веществами фосфор реагирует, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Фосфор диспропорционирует при взаимодействии с некоторыми веществами.

2.1. При взаимодействии с окислителями фосфор окисляется до оксида фосфора (V) или до фосфорной кислоты.

Например, азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

5HNO3 + P → H3PO4 + 5NO2 + H2O

5HNO3 + 3P + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

Серная кислота также окисляет фосфор:

2P + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3SO2

Соединения хлора, например, бертолетова соль, также окисляют фосфор:

6P + 5KClO3 → 3P2O5 + 5KCl

Некоторые металлы-сильные окислители также окисляют фосфор. Например, оксид серебра (I):

2P + 5Ag2O → P2O5 + 10Ag

2.2. При растворении в щелочах фосфор диспропорционирует до гипофосфита и фосфина.

Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия:

4P + 3KOH + 3H2O → 3KH2PO2 + PH3 или

P4 + 3KOH + 3H2O → 3KH2PO2 + PH3

Или с гидроксидом кальция:

8P + 3Ca(OH)2 + 6H2O → 3Ca(H2PO2)2 + 2PH3

Фосфин

Строение молекулы и физические свойства

Фосфин PH3 – это бинарное соединение водорода с фосфором, относится к летучим водородным соединениям. Следовательно, фосфин газ, с неприятным запахом, бесцветный, мало растворимый в воде, химически нестойкий и ядовитый. Водородные связи между молекулами фосфина не образуются. В твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку.

Геометрическая форма молекулы фосфина похожа на структуру аммиака — правильная треугольная пирамида. Но валентный угол H-P-H меньше, чем угол H-N-H в аммиаке и составляет 93,5о.

У атома фосфора в фосфине на внешнем энергетическом уровне остается неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства фосфина, а также на его структуру. Электронная структура фосфина — тетраэдр , с атомом фосфора в центре.

Способы получения фосфина

В лаборатории фосфин получают водным или кислотным гидролизом фосфидов – бинарных соединений фосфора и металлов.

Например, фосфин образуется при водном гидролизе фосфида кальция:

Ca3P2 + 6H2O → 3Са(ОН)2 + 2PH3

Или при кислотном гидролизе, например, фосфида магния в соляной кислоте:

Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3

Еще один лабораторный способ получения фосфина – диспропорционирование фосфора в щелочах.

Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия с образованием гипофосфита калия и фосфина:

4P + 3KOH + 3H2O → 3KH2PO2 + PH3

Химические свойства фосфина

1. В водном растворе фосфин проявляет очень слабые основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H+), он превращается в ион фосфония. Основные свойства фосфина гораздо слабее основных свойств аммиака. Проявляются при взаимодействии с безводными кислотами.

Например, фосфин реагирует с йодоводородной кислотой:

PH3 + HI → PH4I

Соли фосфония неустойчивые, легко гидролизуются.

2. Фосфин PH3 – сильный восстановитель за счет фосфора в степени окисления -3. На воздухе самопроизвольно самовоспламеняетя:

2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O

PH3 + 2O2 → H3PO4

3. Как сильный восстановитель, фосфин легко окисляется под действием окислителей.

Например, азотная кислота окисляет фосфин. При этом фосфор переходит в сетпень окисления +5 и образует фосфорную кислоту.

PH3 + 8HNO3 → H3PO4 + 8NO2 + 4H2O

Серная кислота также окисляет фосфин:

PH3 + 3H2SO4 → H3PO4 + 3SO2 + 3H2O

С фосфином также реагируют другие соединения фосфора, с более высокими степенями окисления фосфора.

Например, хлорид фосфора (III) окисляет фосфин:

2PH3 + 2PCl3 → 4P + 6HCl

Фосфиды

Фосфиды – это бинарные соединения фосфора и металлов или некоторых неметаллов.

Способы получения фосфидов

Фосфиды получают при взаимодействии фосфора с металлами. При этом фосфор проявляет свойства окислителя.

Например, фосфор взаимодействует с магнием и кальцием:

2P + 3Mg → Mg3P2

2P + 3Ca → Ca3P2

Фосфор взаимодействует с натрием:

P + 3Na → Na3P

Химические свойства фосфидов

1. Фосфиды легко разлагаются водой или кислотами с образованием фосфина.

Например, фосфид кальция разлагается водой:

Ca3P2 + 6H2O → 3Са(ОН)2 + 2PH3

Фосфид магния разлагается соляной кислотой:

Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3

2. Фосфиды металлов проявляют сильные восстановительные свойства за счет фосфора в степени окисления -3.

Оксиды фосфора

Оксиды азота Цвет Фаза Характер оксида
P2O3 Оксид фосфора (III), фосфористый ангидрид белый твердый кислотный
P2O5 Оксид фосфора(V), фосфорный ангидрид белый твердый кислотный

Оксид фосфора (III)

Оксид фосфора (III) – это кислотный оксид. Белые кристаллы при обычных условиях. Пары состоят из молекул P4O6.

Получить оксид фосфора (III) можно окислением фосфора при недостатке кислорода:

4P + 3O2 → 2P2O3

Химические свойства оксида фосфора (III):

Оксид фосфора (III) очень ядовит и неустойчив. Для P2O3 (P4O6) характерны два типа реакций.

1. Поскольку фосфор в оксиде фосфора (III) проявляет промежуточную степень окисления, то он принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, повышая либо понижая степень окисления атома фосфора. Характерны для P2O3 реакции диспропорционирования.

Например, оксид фосфора (III) диспропорционирует в горячей воде:

2Р2О3 + 6Н2О (гор.) → РН3 + 3Н3РО4

2. При взаимодействии с окислителями P2O3 проявяет свойства восстановителя.

Например, N2O окисляется кислородом:

Р2О3 + О2 → Р2О5

3. С другой стороны Р2О3 проявляет свойства кислотного оксида (ангидрид фосфористой кислоты), взаимодействуя с водой с образованием фосфористой кислоты:

Р2О3 + 3Н2О → 2Н3РО3

а со щелочами – с образованием солей (фосфитов):

Р2О3 + 4KOH → 2K2HРО3 + H2O

Оксид фосфора (V)

Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид. В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P4H10. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).

Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.

4P + 5O2 → 2P2O5

Химические свойства.

1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.

Например, оксид фосфора (V) дегидратирует серную, азотную и уксусную кислоты:

P2O5 + H2SO4 → 2HPO3 + SO3

P2O5 + 2HNO3 → 2HPO3 + N2O5

P2O5 + 2CH3COOH → 2HPO3 + (CH3CO)2O

2. Фосфорный ангидрид является типичным кислотным оксидом, взаимодействует с водой с образованием фосфорных кислот:

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:

P2O5 + 2H2O → 2H4P2O7

P2O5 + H2O → HPO3

Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть .

3. Как кислотный оксид, оксид фосфора (V) взаимодействует с основными оксидами и основаниями.

Например, оксид фосфора (V) взаимодействует с гидроксидом натрия. При этом образуются средние или кислые соли:

P2O5 + 6NaOH → 2Na3PO4 + 3H2O

P2O5 + 2NaOH + H2O → 2NaH2PO4

P2O5 + 4NaOH → 2Na2HPO4 + H2O

Еще пример: оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):

P2O5 + 3BaO → Ba3(PO4)2

Фосфорная кислота

Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H3PO4, мета-фосфорную HPO3, пиро-фосфорную H4P2O7.

Фосфорная кислота H3PO4 – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.

При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H4P2O7.

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO3, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.

Способы получения

Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет орто-фосфорная кислота.

1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.).

Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:

Ca3(PO4)2(тв) + 3H2SO4(конц) → 2H3PO4 + 3CaSO4

3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.

Например, концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

5HNO3 + P → H3PO4 + 5NO2 + H2O

Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая).

1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.

H3PO4 ⇄ H+ + H2PO4–

H2PO4– ⇄ H+ + HPO42–

HPO42– ⇄ H+ + PO43–

2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.

Например, фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:

2H3PO4 + 3MgO → Mg3(PO4)2 + 3H2O

Еще пример: при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:

H3PO4 + КОН → KH2РО4 + H2O

H3PO4 + 2КОН → К2НРО4 + 2H2O

H3PO4 + 3КОН → К3РО4 + 3H2O

3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.

Например, фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:

Н3PO4 + 3NaHCO3 → Na3PO4 + CO2 + 3H2O

4. При нагревании H3PO4 до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H2P2O7:

2H3PO4 → H2P2O7 + H2O

5. Фосфорная кислота взаимодествует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Например, фосфорная кислота реагирует с магнием:

2H3PO4 + 3Mg → Mg3(PO4)2 + 3H2

Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:

2H3PO4 + 3NH3 → NH4H2PO4 + (NH4)2HPO4

7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:

Н3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3НNO3

Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть .

Фосфористая кислота

Фосфористая кислота H3PO3 — это двухосновная кислородсодержащая кислота. При нормальных условиях бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Валентность фосфора в фосфористой кислота равна V, а степень окисления +3.

Получение фосфористой кислоты.

Фосфористую кислоту можно получить гидролизом галогенидов фосфора (III).

Например, гидролизом хлорида фосора (III):

PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl

Фосфористую кислоту можно получить также взаимодействием оксида фосфора (III) с водой:

Р2О3 + 3Н2О → 2Н3РО3

Химические свойства.

1. Фосфористая кислота H3PO3 в водном растворе — двухосновная кислота средней силы. Взаимодействует с основаниями с образованием солей-фосфитов.

Например, при взаимодействии с гидроксидом натрия фосфористая кислота образует фосфит натрия:

H3PO3 + 2NaOH → Na2HPO3 + 2H2O

2. При нагревании фосфористая кислота разлагается на фосфин (Р-3) и фосфорную кислоту (Р+5):

4H3PO3 → 3H3PO4 + PH3

3. За счет фосфора в степени окисления +3 фосфористая кислота проявляет восстановительные свойства.

Например, H3PO3 окисляется перманганатом калия в кислой среде:

5H3PO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5H3PO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O

Еще пример: фосфористая кислота окисляется соединениями ртути (II):

H3PO3 + HgCl2 + H2O → H3PO4 + Hg + 2HCl

Соли фосфорной кислоты — фосфаты

Фосфорная кислота образует разные типы солей: средние – фосфаты, кислые – гидрофосфаты, дигидрофосфаты.

1. Качественная реакция на фосфаты — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется желтый осадок фосфата серебра.

K3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3KNO3

2. Нерастворимые фосфаты растворяются под действием сильных кислот, либо под действием фосфорной кислоты.

Например, фосфат кальция реагирует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата кальция:

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2

Фосфат кальция растворяется под действием серной кислоты:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

3. За счет фосфора со степенью окисления +5 фосфаты проявляют слабые окислительные свойства и могут взаимодействовать с восстановителями.

Например, фосфат кальция при сплавлении реагирует с углеродом с образованием фосфида кальция и угарного газа:

Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2 + 8CO

Фосфат кальция также восстанавливается алюминием при сплавлении:

3Ca3(PO4)2 + 16Al → 3Ca3P2 + 8Al2O3

4. Гидрофосфаты могут взаимодействовать и с более сильными кислотами, и с щелочами. Под действием фосфорной кислоты гидрофосфаты переходят в дигидрофосфаты.

Например, гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата калия:

K2HPO4 + H3PO4 → 2KH2PO4

Под действием едкого кали гидрофосфат калия образует более среднюю соль — фосфат калия:

Ортофосфорная кислота

Ортофосфорная кислота
Общие
Систематическое наименование Ортофосфорная кислота
Химическая формула H3PO4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) твердое
Отн. молек. масса 98,0 а. е. м.
Молярная масса 98,0 г/моль г/моль
Плотность 1,685 (жидк) г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.) 2,4-9,4 сПуаз Па·с
(при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления 42,35 °C
Температура кипения 158 °C
Химические свойства
pKa 2,12, 7,21, 12,67
Растворимость в воде 548 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS

Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) — неорганическая кислота средней силы, с химической формулой H3PO4, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы.

При температуре выше 213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H4P2O7. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 % водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

Получение

Фосфорную кислоту получают из фосфата:

Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора:

Или взаимодействием с водой оксида фосфора(V), полученного сжиганием фосфора в кислороде:

С водой реакция идет очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорной кислоты.

Расплавленная ортофосфорная кислота и ее концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

Свойства

H3PO4 — трехосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например, с хлорной HClO4, фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например ·(ClO4).

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок:

Качественной реакцией на ион РО43− является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:

Применение

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленой меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии. Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество.

Пищевая промышленность

Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.

Применение ортофосфорной кислоты в сельском хозяйстве. В звероводстве (в частности, при выращивании норок) используют выпойку раствора ортофосфорной кислоты для профилактики повышенного рН желудка и мочекаменной болезни.

Применение ортофосфорной кислоты в стоматологии. Ортофосфорная кислота применяется для снятия зубной эмали перед пломбированием зубов. При применении адгезивных материалов 2 и 3 поколения требуется тотальное протравливание зуба кислотой, с последующим промыванием и просушиванием. Кроме дополнительных временных затрат на проведение данные этапы несут в себе опасность возникновения различных ошибок и осложнений.

При нанесении ортофосфорной кислоты сложно проконтролировать степень и глубину деминерализации дентина и эмали. Это приводит к тому, что нанесенный адгезив не полностью (по всей глубине) заполняет открытые дентинные канальцы, а это в свою очередь не обеспечивает образование полноценного гибридного слоя.

Кроме того, не всегда удается полностью удалить ортофосфорную кислоту после ее нанесения на дентин. Это зависит от того, каким способом сгущена фосфорная кислота. Остатки ортофосфорной кислоты ухудшают прочность бондинга, а также приводят к образованию так называемой «кислотной мины».

Поэтому с появлением адгезивных материалов 5 и 6 поколения ортофосфорная кислота использоваться перестала.

См. также

  • Фосфорные кислоты
  • Фосфор

Примечания

  1. Химия. Лекции и электронные учебники на Бобыч.Ру (рус.). Архивировано из первоисточника 7 февраля 2012. Проверено 13 сентября 2009.

Литература

Ссылки

Фосфорная кислота

Ортофосфорная кислота. Свойства и применение ортофосфорной кислоты

Роберт Бойль жил в 17-ом столетии. Тогда же открыта ортофосфорная кислота. Связанны ли эти факты? Да. Новое соединение обнаружил именно Бойль.

Ирландский химик изучал фосфор, сжигая его и растворяя оставшийся от горения порошок в воде. Так и вышла новая кислота.

Ее часто называют просто фосфорной. Однако, это обобщающее имя нескольких соединений. Так, HPO3 – метафосфорная кислота.

Есть еще пирофосфорная с формулой H4P2O7. Какова же химическая запись ортофосфорной кислоты, разберемся в первой главе статьи. Ее, как понимаете, посвящаем именно ортофосфорному соединению.

Свойства ортофосфорной кислоты

Формула ортофосфорной кислоты: — H3PO4. Приставка «орто» указывает на то, что кислота кислородная и, что в ней содержится наибольшее число гидроксильных групп.

Меньше всего их в мета-соединениях. Среднее число – в пара — кислотах. У фосфорной есть и мета-, и пара-изомер.

Заметим, что все три приставки используют, так же, в названиях органических кислот, к коим ортофосфорная не относится.

В органической химии, мета – характеристика для заместителей структурного кольца, стоящих через один атом.

В пара-соединениях заместители максимально удалены, а в орто – соседи. Но, это информация, так сказать, для ознакомления. Вернемся к обсуждению героини статьи.

Внешне ортофосфорная кислота – кристаллы ромбической формы. Они бесцветны и плавятся при 42-ух градусах Цельсия.

Однако, из-за хорошей растворимости вещества в воде, химики чаще имеют дело с полугидратом кислоты. Его формула: — H3PO4*0,5 H2O.

Если кристаллизовать полугидрат, получатся гексагональные призмы. Увидеть их можно, взяв раствор ортофосфорной кислоты и охладив его.

Выпадет осадок. Это и есть полугидрат. Его температура плавления на 13 градусов меньше, чем у чистой кислоты.

С водой кислота смешивается в любых соотношениях. Причина кроется в системе связей с жидкостью.

Молекулы героини статьи охотно стыкуются с ней, отсоединяясь, при этом, друг от друга.

То есть, в воде соединение распадается на массу отдельных фрагментов, создавших водородные связи со структурными элементами жидкости.

Если же рассматривать строение чистой ортофосфорной кислоты, то она представляет макромолекулу. Отдельные молекулы в ней связаны между собой.

Водородные связи прочны и надежны. Это сказывается на физических свойствах.

Монолит плохо проводит электричество, почти не способен к диффузии, то есть, проникновению в другие вещества.

Если чистая ортофосфорная кислота плавится, то жидкость получается вязкой и маслянистой, — молекулы соединения не хотят отпускать друг друга.

В растворе героиня статьи может быть электролитом средней силы. Дойти до высшей отметки не дает внутреннее строение молекул ортофосфорного соединения.

Длины связей между атомами в нем нетипичны. Согласно формуле, между фосфором и кислородом образуется двойная стыковка.

Но, высчитывая длину связи, получаем 1,74, то есть, число, не кратное двум. Длина одинарной связи между кислородом и водородом, напротив, больше положенного, — 1,3 вместо 1-го.

Получается, электронная плотность связи P=O частично распределяется по другим связям.

Отсутствие резкого различия в длинах связей приводит к нестандартному строению молекул. Их форма приближена к тетраэдрам, то есть, пирамидальна.

Вследствие такого строения реакция ортофосфорной кислоты с большинством веществ невозможна, протекает медленно.

В химическом плане героиня статьи пассивна, не чета серной и соляной кислотам, с резким различием в длинах внутримолекулярных связей.

Из возможных химических реакций, определяющей для ортофосфорного соединения является взаимодействие с нитратом серебра.

Выпадает желтый осадок. У других фосфорных кислот он белый, так что, мета- и пара-соединения легко отодвинем в сторону и приступим к изучению процесса производства ортофосфорной кислоты.

Добыча ортофосфорной кислоты

Героиню статьи получают из фосфатов. Это эфиры и соли фосфорных кислот. Иногда используют ортофосфат калия с формулой K3PO4.

Но, чаще, берут конденсированные фосфаты. В них больше одного атома фосфора.

Фосфаты, в свою очередь, добывают из фосфоритов. Это природное сырье, а точнее, группа минералов.

Используют наиболее распространенные. Их два. Один – апатит, а второй фосфорит, в честь которого и названа группа камней.

Пример получения героини статьи разберем на соединении фосфата кальция и сульфата водорода. Запись реакции такова: — Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 à 3CaSO4 + 2H3PO4.

Кроме фосфатов, в ход идет и пентохлорид фосфора. Его, так же, называют хлорангидридом фосфорной кислоты.

Для получения последней, достаточно гидролиза, то есть, взаимодействия с водой. Реакция такова: — PCL5 + 4H2O à H3PO4 + 5HCl.

Взаимодействовать с водой заставляют, так же, оксид фосфора. Его получают, сжигая 15-ый элемент в присутствии кислорода.

Взаимодействие оксида с водой дает две молекулы орто-кислоты, а значит, эта реакция наиболее выгодна, не имеет побочных продуктов. Убедимся, глядя на химическую запись процесса: — P2O5 + 3H2O à 2H3PO4.

Отметим, что с водой оксид фосфора реагирует бурно. Дабы слегка «усмирить» выброс тепла, бурление, исходное сырье обрабатывают концентрированным раствором уже полученной кислоты. Концентрат необходимо нагреть до 200-от градусов Цельсия.

Применение ортофосфорной кислоты

Удаление ортофосфорной кислоты из жизни человека может вызвать коллапс. Соединение используется, как минимум, в семи сферах промышленности.

В пищевой отрасли кислоту называют Е338. Обработка ортофосфорной кислотой продуктов фиксирует их цвет, не позволяет изменить его. Во многом, это вызвано тем, что добавка приостанавливает процессы окисления.

Е338 относится к антиоксидантам, в отличие от многих ешек, полезна, как и сам фосфор. В организме он входит в фосфотазы.

Это ферменты, без коих клетки не смогут нормально функционировать. Нормальный вкус без Е338 тоже получается не всегда.

Добавка придает блюдам приятные кислинку, или остроту. Конкретный вкус зависит от количества кислоты в продукте и ее концентрации.

Теперь, вспоминаем острые и кисловатые блюда. На первом месте, пожалуй, газировка. По интернету ходят страшилки о гвозде, который может разъесть «Кока-Кола», если тот полежит в ней неделю.

Страшилка не из разряда фантастики. Однако, желудочный сок способен сделать тоже самое, причем, быстрее.

Кислотность той же «Кока-колы» — 2,8, а норма для экстракта в желудке – 1,3. Чем меньше цифра, тем более разъедающь сок.

Ортофосфорная кислота с металлами реагирует, как и большинство кислот.

Именно поэтому, за длительный срок, соединение может растворить гвоздь и, именно поэтому, используется в очищающих смесях.

Имеются в виду средства для снятия ржавчины, полировки металлических поверхностей.

Ортофосфорная кислота от ржавчины чаще всего используется в быту, при реставрации предметов.

При этом, реагент используют и на крупном производстве. Металлурги делают на основе ортофосфорного соединения флюсы.

Они облегчают отделение от руды пустой породы и снижают температуру плавления. Соответственно, флюсы нужны при пайке.

Находится ортофосфорная кислота и в аптеке. Вещество входит в состав средств от мочекаменной болезни.

К тому же, героиню статьи используют стоматологи. Им реактив нужен для протравки эмали перед пломбированием, а так же, обработки внутренней части коронок.

Кислота частично растворяет металлическую основу протезов. В ней появляются поры, в которые попадает скрепляющий цемент. В итоге, соединение коронки с зубом получается максимально прочным.

Ортофосфорная кислота входит в состав фреонов, а они, как известно, — основа морозильных установок.

Основой героиня статьи является и для многих косметических средств. В них кислота стабилизирует химические связи между составными элементами.

Аналогичную функцию соединение выполняет в моющих средствах из разряда бытовой химии.

Добавим к списку ортофосфорную кислоту в гидрожидкостях для авиационной технике, в удобрениях, даже в молекулярных исследованиях биологов.

Последние, используют реагент для осветления срезов тканей, рассматриваемых под микроскопом.

Не стоит забывать и о том, что фосфор светится в темноте, а значит, и ортофосфорная кислота способна раскрасить серые будни. Сколько за это придется заплатить? Ответ в финальной главе.

Цена ортофосфорной кислоты

Купить ортофосфорную кислоту, как правило, предлагают в растворах. Основная концентрация – 85%. Разливают в канистры по 25,30, 32, 40 литров.

Ценник выставляется за кило. В среднем, это 80-110 рублей. Максимальный ценник достигает 150 рублей за литр. Минимальный запрос продавцов равен 43-ем рублям.

Стоит учесть, что стоимость зависит от ГОСТа. Ортофосфорная кислота 6552-80 чистая, подходит для пищевой промышленности, реактивов, косметической отрасли.

Но, есть и техническая жидкость. Она желтовата, что указывает на наличие загрязнений. ГОСТ технической кислоты – 10678-76.

В рознице ортофосфорную кислоту продают в маленьких тюбиках. Так, 50 миллилитров для пайки стоят около 100 рублей.

Остальная продукция содержит много дополнительных элементов. В сельскохозяйственных удобрениях, к примеру, кроме ортофосфорной кислоты присутствует комплекс других минералов.

Поэтому, ценник зависит от их количества, характера. В «игру» вступают наценки раскрученных производителей.

Поэтому, об объективной стоимости ортофосфорного соединения судят лишь по объявлениям об оптовых закупках концентрированного раствора реагента.

Ортофосфорная кислота номер. Ортофосфорная кислота: что это такое и как использовать ее в борьбе против ржавчины

Однажды утром вы выходите из дома и обнаруживаете на своем «почти» новеньком автомобиле рыжее пятнышко, появившееся на месте недавнего скола или вылезшее из-под вздувшейся краски. А может быть, вы приобрели подержанный автомобиль с уже имеющимися следами ржавого металла. Ржавчиной называют коррозию железа и его сплавов, возникающую при их контакте с кислородом во влажной среде. Образующиеся при такой реакции вещества — оксиды железа. Особенность их в том, что, появляясь в верхней части металла, они не создают барьера для нижележащих слоев материала (и они также подвержены коррозии). Со временем ржавчина распространяется вокруг исходного пятна и вглубь. Если не предотвратить этого, то через определенный промежуток времени ваш автомобиль просто рассыплется.

Просто закрасить ржавчину не получится. Вернее, получится, только вот оксид железа, оставшийся под краской, как вирус, будет заражать другой, «здоровый» металл. Поэтому первый этап восстановления лакокрасочного покрытия автомобиля — это удаление имеющейся ржавчины. Есть несколько способов.

В этой статье уделим внимание химическому, в основе которого лежит использование ортофосфорной кислоты. Применение от ржавчины ее широко распространено.

Где купить ортофосфорную кислоту?

В магазине автохимии, электроники, радиотехники, можно встретить ее на строительных рынках, ну и, конечно, заказать в интернете. Ортофосфорная кислота продается там, где и другие кислоты, краски, припои, различные реагенты. В чистом виде она встречается редко, чаще ее можно встретить в составе преобразователя ржавчины на основе ортофосфорной кислоты (практически все).

Что это такое — ортофосфорная кислота?

Это неорганическое соединение, хорошо растворяющееся в воде. Используется в пищевой промышленности (в составе химических фосфатных удобрений), в медицине (стоматология), при производстве бытовой химии (в качестве основного компонента для преобразователей ржавчины и грунтовок по металлу).

Удаление ржавчины ортофосфорной кислотой

Удаление ржавчины ортофосфорной кислотой

Возможно тремя способами:

  1. Полное погружение обрабатываемого элемента в раствор ортофосфорной кислоты;
  2. Сочетание химического и механического метода удаления ржавчины (механическая чистка плюс обработка ортофосфорной кислотой);
  3. Обработка проблемной поверхности ортофосфорной кислотой с помощью пульверизатора или валика (один или несколько раз).

Как развести ортофосфорную кислоту для удаления ржавчины?

Ортофосфорная кислота, если она не находится в составе преобразователя ржавчины, продается в форме порошка. В этом случае возникает вопрос: «Как разбавить ортофосфорную кислоту водой?» Соотношение воды к кислоте должно быть приблизительно 1/5, 1/6 (85% раствор). Приготовив такой раствор, можно сказать, что мы сделали преобразователь ржавчины из ортофосфорной кислоты своими руками. Сделать более сложный преобразователь в домашних условиях не получится, так как производители тщательно скрывают составы своих продуктов.
Если вы боитесь ошибиться в расчетах, можно приобрести готовую, то есть разбавленную ортофосфорную кислоту в шприцах, цена ее правда дороже.

Применение ортофосфорной кислоты от ржавчины в автомобиле

Обработка металла ортофосфорной кислотой перед покраской

Обработка металла ортофосфорной кислотой перед покраской — обязательный пункт в работах по восстановлению лакокрасочного покрытия на автомобиле (может быть и в виде грунтовки или преобразователя). Ортофосфорная кислота удаляет рыхлое коррозированое железо, разъедая его. После воздействия на ржавчину, она образует тонкий защитный слой в виде масляного пятна.

Если кислота попадет на пропускающую влагу одежду, то ее рекомендуется снять для того, чтобы исключить вероятность попадания кислоты на кожу.

Это очень полезное свойство, но в то же время и очень опасное для человека, контактирующего с этим веществом. Перед работой следует защитить руки перчатками и органы дыхания респиратором.
Обрабатывать ортофосфорной кислотой тонкие поверхности нежелательно, так как могут образовываться дыры. Следует защитить прилегающие к проблемному пятну участки специальной пленкой, чтобы не травмировать целую краску.
Если вы будете работать осторожно и соблюдать все необходимые правила по удалению ржавчины ортофосфорной кислотой, то добьетесь нужного результата (полного удаления ржавчины и защиты металла от дальнейшего разрушения).

Кислота ортофосфорная на внешний вид — желтый раствор, при 20 градусах Цельсия ведет себя как твёрдый материал (безцветные гигроскопические кристаллы), когда температура выше 213° Цельсия превращается в пирофосфорную кислоту H4P2O7. Ортофоосфорной кислотой полагается считать её 85 процентный раствор на водной основе (жидкость без цвета и запаха).

Она хорошо растворяется в этаноле, воде, и многих других растворителях.

Применение:

В пищевой индустрии применяют для производства пекарских порошков, плавленых сыров, колбасы и сахара. Ортофосфорная кислота так же содержится в ароматизаторах для напиков, таких как: спрайт, кока-кола, пепси-кола и многих других. Содержится как антиоксидант (E338) в газированной воде, печеньи и сухарях.

Главная область ее применения — изготовление фосфорных и сложно-концентрированных удобрений, кормовых фосфатов, искусственных стиральных и смягчающих воду средств, фосфорных солей аммония, кальция, натрия, алюминия и марганца.

Для синтеза активированного угля и производства киноплёнки, огнеупоров, стекла, керамики, в медицине, в металлургии для очистки металлов, в текстильной промышленности для производства огнезащитных тканей, нефтяной индустрии, для изготовления пищевой и реактивной фосфорной кислоты.

Используется в машиностроении и автотранспортной индустрии как преобразователя коррозии. Создаёт на подвергнутой обработке поверхности предохранительную плёнку, предупреждая ржавчину. Кроме того используется в фреонах и холодильных устройствах.

Оказывает благоприятное действие на землю, содействуя возникновению бактерий и угнетению вредной органики, что положительно сказывается на качестве урожая. Используется в звероводстве.

Это бесценный продукт для хим-промышленности. В настоящее время ни одно производство, специализирующееся на удобрениях не обойдется без применения её в роли основы для изготовления фосфорно-комплексных удобрений, и технических фосфатов.

Перевозится в жд цистернах, сберегается в закрытых герметичных ёмкостях и пластиковых канистрах. При использовании фосфорной кислоты нужно выполнять правила осторожности, так как вещество опасно при соприкосновении с кожей образует ожоги и вызывает кожные заболевания).
(H3PO4) негорючее жидкое вещество, поэтому пожаро-взрывобезопасно.

Сегодня автомобиль не является каким-то особенным предметом роскоши. Он давно стал обыкновенным средством передвижения, популярность которого растет с каждым годом. Однако чтобы машина дольше оставалась в идеальном виде, за ней требуется внимательно следить, производить своевременный ремонт и техобслуживание. Особое внимание необходимо уделять состоянию металлических деталей автомобиля, а также кузову. Именно здесь встречается чаще всего такая проблема, как ржавчина.

Этот дефект может привести в негодность не только какую-то определённую деталь, но и сократить срок эксплуатации всего автомобиля. Чтобы этого не допустить, следует периодически осматривать состояние транспортного средства и с помощью современных средств устранять все имеющиеся недостатки. По мнению многих автолюбителей, с ржавчиной лучше всего справляется ортофосфорная кислота, главное правильно ее использовать.

Что такое фосфорная кислота и где она применяется

Ортофосфорная кислота известна во многих сферах деятельности человека. Причем ее используют не только в промышленных целях, но и активно применяют в медицине и других областях.

  1. Авиационная и автомобильная промышленность.
  2. Пищевая промышленность.
  3. Стоматология.
  4. В качестве средства от ржавчины и коррозии металлов.

Представляет в чистом виде кристаллический порошок, который растворяют в воде. Поэтому чаще всего применяют именно концентрированный 85% раствор, который не имеет цвета и запаха, а также напоминает по консистенции сироп. Именно благодаря этому кислота в разведенном виде идеально ложиться на любую поверхность.

Используется такая кислота довольно широко, но особой популярностью она пользуется именно у автолюбителей в борьбе против ржавчины, которая поражает не только кузов, но и другие металлические детали. Такая востребованность объясняется тем, что при воздействии на металл ортофосфорной кислотой происходит не только удаление ржавчины, но и устраняются другие проявления коррозии.

После обработки на поверхности остается прочный и надежный защитный слой, который помогает защитить ее от дальнейшего разрушения.

Хранение и транспортировка

Ортофосфорная кислота относится к числу достаточно серьезных веществ, поэтому требует надлежащего хранения и соблюдения норм транспортировки. Так, порошок следует упаковывать строго в герметичные контейнеры, вакуумные пакеты, стеклянные банки. Вся тара должна быть сухой и чистой для предотвращения попадания в кислоту посторонних примесей, которые испортят качество получаемого в дальнейшем раствора.

Применение испорченного раствора может привести к самым неожиданным последствиям: от отравлений парами до отсутствия какого-либо результата после проведения работ (средство просто не будет растворять ржавчину). Помещение для хранения должно быть сухим и теплым, чтобы предотвратить появление конденсата. Специалисты рекомендуют оставлять порошок в заводской упаковке.

Перевозят кислоту только в специальных цистернах с указанными на них определительными знаками, говорящими о том, что груз относится к категории повышенной опасности. Для перевозки на значительные расстояния придется получить необходимые сопроводительные документы, а также позаботиться о сопровождении. В некоторых населенных пунктах или городах для проезда такого автотранспорта потребуется обязательно получить разрешение от местных органов управления.

Правила безопасности при работе с кислотой

Средство относится к разряду опасных веществ, что накладывает свой отпечаток не только на методы транспортировки и хранения, но и требует соблюдения норм безопасности во время работы. Так как это кислота, то она может разъедать многие материалы и вызывать возникновения ожогов на кожных покровах. Поэтому работать с ортофосфорной кисл
отой можно только в специальной одежде, которая защитит кожу от попадания на нее опасных веществ.

Не стоит забывать о парах, которые также очень опасны. Попадая в организм при вдохе, они вызывают серьезные ожоги дыхательных путей. Каждому человеку, имеющему дело с такими веществами, очень важно знать порядок действий при попадании их на кожу.

  1. В первую очередь следует сразу же снять всю одежду, если на нее попало вредное вещество.
  2. Промыть пострадавший участок кожи большим количеством воды, желательно проточной, на протяжении минимум 15 минут.
  3. Нельзя втирать это средство в кожу, вытирать его салфетками.
  4. Если промывание водой не помогает, то его стоит продлить еще минут на 15. Это же действие необходимо повторить, когда жжение возобновляется через какое-то время после промывания.
  5. Чтобы не усугублять положение, до приезда скорой помощи необходимо защитить пострадавший участок от окружающей среды, наложив для этого свободную марлевую повязку.
  6. Можно выпить обезболивающее. Оптимальным препаратом является Анальгин.

Чтобы применение ортофосфорной кислоты было безопасным и не пришлось обращаться за помощью к врачам, следует все работы производить с особой внимательностью и аккуратностью. Если все-таки произошел несчастный случай, то не следует пускать дело на самотек, так как любые химические ожоги могут быть чрезвычайно опасны.

Как удалить ржавчину

На автомобиле очень часто появляется ржавчина, которая разъедает металл, и именно из-за этого дефекта снижается срок эксплуатации не только отдельных запчастей, но и самого транспортного средства. Удаление производится после тщательной подготовки ржавой детали или пораженного участка. Для этого необходимо деталь снять, а сильно поврежденные места зачистить металлической щеткой.

При этом следует защитить неповрежденные участки с помощью специальной клейкой ленты. На больших и объемных участках, где ржавчина проникла особенно глубоко, можно воспользоваться обыкновенной болгаркой. Однако такой механический метод удаления не так популярен, как химический. Происходит это из-за того, что химические реагенты не слишком сильно повреждают метал и не вызывают его истончения.

Для этих целей особенно часто применяют преобразователь ржавчины, который снимает поврежденные частицы, растворяя их. Тем более что с помощью такого преобразователя можно обрабатывать самые труднодоступные места, которые нельзя очистить с помощью других методов удаления ржавчины.

Подобное средство выполняет сразу несколько необходимых функций: удаляет ржавчину и преобразовывает ее в грунтовку, что экономит не только затраченные на ремонт средства, но и время.

Так, самым востребованным из всех известных средств, которые продаются в магазинах, является «Цинкарь» с ортофосфорной кислотой в основе. В его состав входят дополнительные добавки: соли цинка и марганец. Именно благодаря им после обработки металла производится образование особо прочного слоя.

В сегодняшней статье мы поговорим о ржавчине, а точнее об ортофосфорной кислоте и её применение от ржавчины.

Все мы прекрасно знаем, что с течением времени метал начинает ржаветь. Это происходит под воздействием химической реакцией, когда образуются гидроксиды и оксиды железа, что, собственно и приводит к коррозии. Чтобы от нее избавиться собственно и применяется ортофосфорная кислота.

Добавка E-338 или ортофосфорная кислота – В промышленности её применяют в пайке, она хорошо защищает метал от ржавчины, она не заменима при удобрении для почвы. В пищевой промышленности ортофосфорная кислота или добавка E-338 в основном применяется в сладких газировках, как кока-кола.

Данная пищевая добавка применяется при производстве пищевых продуктов в качестве регулятора кислотности, а также, как вещество усиливающие действие антиокислителей и антиоксидантов. Эта добавка предотвращает прогоркание пищевых продуктов, а также их окислительную порчу.

Ортофосфорная кислота – входит в состав многих популярных напитков на ароматизаторах. Благодаря этой добавки, напитки сохраняют свой цвет, вкусовые качества и продлевается срок их годности. Но добавка E-338 или ортофосфорная кислота небезопасна.

Техника безопасности

При работе с этим химическим веществом нужно предпринять некоторые меры предосторожности и обязательно воспользоваться респиратором и резиновыми перчатками, чтобы не вызвать ожоги, как кожных, так и дыхательных путей. В помещении при роботе, желательно выбрать хорошо проветриваемое чтобы не получить острое отравление. Также, работайте подальше от огня, так как данная кислота легко воспламенима и взрывоопасна.

Ортофосфорная кислота применение от ржавчины

Кислота не только великолепно разъедает коррозию, но и образует после себя сероватую защитную пленку, которая в будущем будет защищать поверхность от химических разрушений. С помощью данной кислоты вы с легкостью можете справиться с ржавчиной на автомобиле или мотоцикле.

Как очистить метал от коррозии с помощью ортофосфорной кислоты

Есть несколько способов применения ортофосфорной кислоты от ржавчины, по крайне мере я знаю 2, и я расскажу и покажу на видео ниже об двух этих способах чистки.

Итак, чтобы очистить метал от коррозии с помощью этого химического вещества вам понадобиться, собственно, сама кислота. Приобрести её можно в любом магазине радиоэлектроники, где продается она в качестве флюса для пайки.

Способ #1. Травления деталей.

Чтобы очистить ржавчину с мелких деталей, можно воспользоваться методом травления, где металлический предмет, предположим это подкова или болт будет погружаться в сосуд с ортофосфорной кислотой.

Для этого вам понадобиться:

  • Промыть деталь с помощью любого моющего средства и ополоснуть водой, нужно это чтобы обезжирить
    деталь, чтобы травление прошло равномерно;
  • Залить ортофосфорную кислоту (100-150 г 85% кислоты на литр воды) в небольшую емкость, с учетом размера детальки;
  • Погрузить деталь в сосуд с кислотой и оставить её на час;
  • Как деталька настоялась нужное время достаем её и промываем водой;
  • После чего, делаем раствор, нужно взять и смешать в емкости 50% воды, 48% спирта, 2% нашатырного спирта;
  • Далее нужно промыть деталь в этом растворе, после промыть обычной водой и высушить, если метал сразу не высушить образуется гидроксид.

Способ #2. Нанесение ортофосфора на поверхность.

Если детали большие, предположим это диск или металлический стол в гараже, и ее некоем образом нельзя запихнуть в маленький сосуд, можно воспользоваться кистью с натуральным ворсом. Но в первую очередь нужно будет снять слой рыхлой массы с помощью металлической щетки, а дальше все как описывалась выше, то есть поверхность обезжиривается моющим средством, наноситься раствор и так далее. Для большего представления советую посмотреть видео:

Теперь вы знаете что такое ортофосфорная кислота и о применение его от ржавчины. Напоследок хочу сказать, будьте аккуратными, не забудьте при работе с данным химическим веществом респиратор и резиновые перчатки.

Паяльная кислота ортофосфорная

Опытные мастера – электронщики и домашние радиолюбители знают, что для качественного соединения понадобится не только паяльник, но и дополнительные аксессуары. Для пайки используется флюс и припой, последний выполнен на основе свинца и олова, зачастую предлагается в виде проволоки. Характеристики соотношения проволоки, флюса могут отличаться по параметрам, зависимым от типа изделия.

В качестве второго компонента выступает флюс, распространенная форма применяется в виде канифоли. Она помогает качественно, быстро спаять детали медного состава, провода и другие материалы. Паяльной кислотой возможно работать с материалами латуни, никеля, нержавейки и т.д.

Паяльная кислота

Особенности применения и пайки с паяльной кислотой

Категория, к которой попадает паяльная кислота отличается на фоне других реагентов, обладает рядом положительных свойств. В качестве флюса изделие распространяется только в жидком виде, некоторые составы возможно разбавлять для снижения концентрации при взаимодействии с металлом. Перед тем, как использовать элемент, стоит разобраться, для чего нужна паяльная кислота.

Перед спайкой металлов необходимо подготовить области к применению. При длительной эксплуатации металлы имеют свойство окисляться, на них ложится слой грязи, пыли. Если с грязью возможно справиться механическим способом, при помощи шкурки или напильника, то окислы устраняются только с применением химических растворов. Паяльная кислота помогает предотвратить появление новой пленки, удалить присутствующие отложения.

Чистка металла паяльной кислотой

Основные металлы, которые возможно обработать паяльной кислотой:

  • сплавы меди любыми пропорциями;
  • железные изделия;
  • никель;
  • всевозможные сплавы цветных металлов;
  • сталь.

Латунные, медные сплавы возможно пропаять с помощью буры. Алюминиевые или стальные изделия никак не соединится без паяльной кислоты. Перед тем, как паять кислотой, деталь обрабатывается от твердых отложений, после пайки смывают водой с малым щелочным содержанием. Разновидности паяльной продукции производятся по стандартам ГОСТ 23178-78, обладают текучестью, пониженной вязкостью.

Виды паяльных кислот и особенности применения

Паяльная кислота подразделяется на два основных вида, вне зависимости от сферы применения, ортофосфорный и соляной тип. Вне зависимости от состава, назначением является удаление окислов, загрязнений с областей пайки. Качественный, аккуратный шов может быть исполнен только при соблюдении условий подготовки металлов. Долговечность материалов повышается за счет образования защитной пленки от окисления на поверхности соединения.

Важно знать, что использовать флюс при работе с электронными платами категорически запрещается. Тонкие и хрупкие элементы могут быть стерты с конструкции платы, кислота для пайки производит токопроводящие соединения. Все эти факторы могут плачевно повлиять на работоспособность узла, конструкции общим состоянием.

Хлорцинковый флюс

Раствор хлористого цинка применяется для пайки соединений железа. Составом является цинк, растворенный соляной кислотой. Производится раствор следующим образом:

  • подготавливается гранулированный цинк;
  • в зависимости от технического задания, добавляют раствор, либо концентрат;
  • после химической реакции цинка, возможно использовать смесь.

Хлористый цинк

Пропорциональные части берутся на примере 1 литр соляного раствора на 400 грамм гранулированного цинка. По окончании работ следует обработать поверхность для прекращения реакции, для этого отлично подходит мыльный раствор. Перед изготовлением самостоятельно, следует помнить, что важно соблюдать последовательность. Кислоту разбавляют цинком, при этом образуются газы, получается достаточно взрывоопасная смесь. Все действия производятся на проветриваемом месте.

Олеиновая кислота

Для пайки алюминиевых сплавов прекрасно подходит олеин. Не применяется чистым видом, доступен только в техническом состоянии. Стабильное состояние достигается путем смешивания олеина с различными жирными кислотами. Далее вступает в реакцию йодид лития, который заканчивает смешивание массы для пайки алюминия.

Пайка олеиновой кислотой позволяет производить стыковку материалов из медных и алюминиевых сплавов, без образования химической пленки и окисления.

Олеиновая кислота Б-115

Флюс используется для защиты от процессов коррозии на стыке, при механическом воздействии, образуется новая пленка, что позволяет не беспокоится о надежности соединения.

Взамен паяльной кислоты, другие флюсы не имеют схожих свойств, возможно применение машинного масла с растертыми опилками, процесс пайки происходит втирание состава при стыковке. При нагревании олеиновый тип паяльной кислоты испаряется, но место пайки залужено, о качественном соединении бессмысленно беспокоится.

При обработке металлов ортофосфорным раствором происходит построение защитной пленки, препятствующей образованию окислов, химических реакций металла. Характеристики раствора состоят в бесцветной субстанции, неорганического рода. Гигроскопичная структура в виде пастообразной структуры взаимодействует при нагревании и растворяется в жидкий состав. Обладает хорошими свойствами текучести, легко убирается водой после работы.

Пайка ортофосфорной кислотой

Применяется ортофосфорная кислота при пайке углеродистых, легированных сталей. Также к работе подходят сплавы меди и никеля, рабочая температура при паяльных работах начинается от 350 градусов. Кислотная пленка разрыхляется, отводится на поверхность путем растворения слоя оксидов. Надежная спайка достигается путем образованной оксидной пленки ортофосфорной кислотой.

Флюс ВТС

Салициловая основа, распространенная составом аспирина, применяется как составляющая часть флюса для пайки. Наиболее широко применяется к работе с драгоценными металлами, ввиду слабого взаимодействия с частицами изделия.

Основное преимущество, это защита от окисления места пайки, нет необходимости удалять флюс, если только не предъявляются дополнительные требования.

Флюс-паста ВТС

Универсальность применения, дешевое изготовление позволяют применять паяльную кислоту на основе салициловых соединений. Едкие выделения предполагают рабочую вытяжку при выполнении паяльных действий, также отрицательной стороной является плохое взаимодействие с алюминием.

Возможно использовать подручные средства, достаточно растереть таблетку аспирина или другой препарат, содержащий салициловую кислоту. Наносится порошок на место пайки, при работе с проводами пайку возможно производить прямо на таблетке. Более удобная смесь изготавливается совместно с вазелином, пропорциями 1 к 2, пасту легко наносить на место пайки тампоном, удалять по окончанию работ.

Преимущества кислоты

Каждый состав имеет определенные преимущества, паяльные аксессуары не исключение.

Пайка алюминия кислотой

Основные положительные стороны:

  • Удобство процесса, пайка позволяет обработать контакт в труднодоступном месте, за счет свойств текучести.
  • Повышенная агрессивность позволяет разрушать оксидные пленки, отложения ржавчины. Обычно оксидные пленки не видны глазу, поэтому соединение обрабатывается обязательным порядком.
  • О последующем образовании оксидной пленки можно не беспокоится, паяльная кислота противодействует этому, даже механических воздействиях.
  • Разнообразие металлов, с которыми возможно производить действия, позволяет использовать раствор при каждой работе.

Недостатки

Кроме положительных сторон, имеются и некоторые недостатки, способные ограничить использование химического элемента:

  • Категорически запрещается использовать кислоты при работе с радиосхемами, мелкой электроникой. Свойства некоторых составов таковы, что происходит разрушение дорожек при обработке и нарастании новых токопроводных элементов.
  • Срок хранения занижен, по причинам летучести газов, поэтому приобрести с запасом данные флюсы не получится. К условиям хранения также поставлены требования, не соблюдение которых может привести к порче материала;
  • Состав вреден для человека при вдыхании, попадании на кожу. Рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты при массовых работах, пайку производить в хорошо проветриваемом помещении.

Состав и физико-химические свойства

Ортофосфорная кислота имеет формулу Н3РО4, которая состоит из самого фосфора и диэтиламида. Пропорции могут быть различными от требуемой концентрации, в большинстве случаев используется соотношение 1 к 4. Существует разновидность кислоты с примесями цинка соотношениями 1 к 2 частям раствора.

Формула ортофосфорной кислоты

Основные свойства материала подразумевают агрессивность. Активное взаимодействие происходит с любым материалом, этот факт требует бережного отношения к соединениям. Во время работы необходимо придерживаться особых правил, т.к. может произойти положительный либо отрицательный вариант. Жидкая форма позволяет проникать составу в труднодоступные места, достигать высокой прочности спаивания. Основными видами паяльной кислоты являются растворы, так как 100% концентрация не позволит производить работы с большинством металлов.

Особенности выбора

Подбор состава паяльной кислоты происходит в соответствие с рабочей поверхностью материала. Основным критерием должно быть качество раствора, т.к. неправильную концентрацию всегда можно понизить ее в домашних условиях. Не допустимо к применению составов с наличием осадка или помутнения емкости.

Важно помнить, что жидкие флюсы, одни из немногих паяльных принадлежностей, имеющих срок годности, на который необходимо обращать внимание перед применением.

Сложный выбор всегда не дает покоя при покупке. Составы разные, на рынке существует большое количество производителей. Необходимо определить, какой тип работ будет производиться, для этого изучается предназначение состава паяльной кислоты. Ортофосфорные составы наиболее распространены, хорошо борются с окислами и не столь агрессивны. Соляная более универсальна, т.к. применяется к множеству металлов. Серная наиболее активный вариант, используется при пайке толстых изделий.

Изготовление своими руками

При наличии некоторых знаний и подручных материалов, возможно изготовить паяльную кислоту в домашних условиях. Набор ингредиентов не велик, их можно приобрести в хозяйственном магазине:

  • соляная кислота в чистом виде;
  • кусковой цинк, который реализуется отделом химических реактивов, если не представляется возможности приобрести, аккуратно раскрывается пальчиковая батарея;
  • емкость из стекла или керамического материала.

Паяльная кислота изготавливается своими руками определенной последовательностью. Необходимо заполнить емкость кусками цинка, затем заполнить соляным раствором. Действия производятся в хорошо проветриваемом помещении, при попадании раствора на кожу, необходимо сразу же промыть проточной водой. После, изготовления масса, переливается в герметичную емкость для правильного хранения.

Меры предосторожности

Агрессивные свойства требуют особого подхода к технике безопасности. Хранение производится заводской упаковкой, огражденном месте от прямых солнечных лучей.

Производить работы лучше при хорошем проветривании, используя необходимые средства защиты.

Кожные покровы на агрессивные вещества реагируют отрицательно. При попадании на руки, необходимо сразу промыть водой, хозяйственным мылом. Вдыхание может привести к раздражению ротовой полости, а при попадании в глаза необходимо обратится за помощью к специалистам.

Особенности пайки металлов

Для качественного соединения важно придерживаться определенных инструкций, работа отличается от спаивания обычным припоем.

Паяльная кислота используется во многих случаях, перед работами важно следовать шагам:

  • Грубые загрязнения, окисления металла очищаются наждачной бумагой или напильником.
  • Аккуратно наносится флюс с помощью кисточки или специального дозатора, раствор находится в жидком состоянии, поэтому легко растекается по поверхности.
  • Лужение происходит с нанесением припоя, изделия скрепляются между собой.

После окончания процесса необходимо удалить остатки раствора. Сделать это можно обычной мыльной водой или раствором соды.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.