Kwas fosforowy

Kwas fosforowy
Ogólne informacje
Charakterystyka fizyczna
bezbarwne ciało stałe[2]
Wzór chemiczny

H3PO4

• zapis Hilla

H3O4P

Masa molowa

98,00 g/mol

Identyfikacja
Numer CAS

7664-38-2

PubChem

1004

DrugBank

DB09394

Podobne związki
Podobne związki

kwas fosfonowy (fosforawy)

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Kwas fosforowy, nazwa Stocka: kwas ortofosforowy(V), E338, H3PO4 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy kwasów tlenowych, składnik kwasów nukleinowych[2].

Sole i estry kwasu fosforowego to fosforany. Oprócz kwasu fosforowego znanych jest wiele innych kwasów zawierających fosfor, noszących różne nazwy w różnych systemach nomenklaturowych, na co należy zwracać uwagę przy identyfikowaniu i nazywaniu tej grupy związków.

Otrzymywanie

W przemyśle otrzymuje się go w wyniku działania kwasu siarkowego na fosforan wapnia, którego źródłem są minerały apatyt i fosforyt a czasami także zmielone kości zwierząt:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4

Wydzielający się w tej reakcji siarczan wapnia można łatwo oddzielić od kwasu fosforowego przez filtrowanie, gdyż nie rozpuszcza się on w wodzie.

Bezwodnikiem kwasu fosforowego jest dekatlenek tetrafosforu, który w kontakcie z gorącą wodą przechodzi w kwas[2]:

P4O10 + 6H2O → 4H3PO4

Przy mniejszej ilości wody zamiast kwasu ortofosforowego powstają polimeryczne kwasy ortofosforowe (polifosforowe) o ogólnym wzorze H2O·(HPO3)x (najprostszym i najlepiej poznanym kwasem polifosforowym jest kwas pirofosforowy (difosforowy), H4P2O7). Kwasy polifosforowe można też otrzymać w wyniku odparowywania wody z kwasu fosforowego. W praktyce laboratoryjnej często zdarza się, że długo przechowywany kwas fosforowy w niedomkniętej butelce ulega tego rodzaju polimeryzacji z powodu wyparowywania z roztworu wody. Można go jednak zawsze „odtworzyć” dodając do niego odpowiednią ilość wody i lekko podgrzewając, choć proces ten bywa dość czasochłonny.

Właściwości

Jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy (KI = 7,52×10−3)[2], o stałych dysocjacji:

H3PO4 + H2O ⇄ H2PO4− + H3O+ K1 = 1,1×10−2
H2PO4− + H2O ⇄ HPO42− + H3O+ K2 = 1,2×10−7
HPO42− + H2O ⇄ PO43− + H3O+ K3 = 1,8×10−12

pH jego 0,1 N roztworu wynosi ok. 1,5[8].

Przybliżona zawartość niezdysocjowanego kwasu ortofosforowego i poszczególnych jonów w zależności od pH roztworu


Stopiony kwas fosforowy ulega autodysocjacji[5]:

2H3PO4 ⇌ H4PO4+ + H2PO4−

oraz

3H3PO4 ⇌ H3O+ + H4PO4+ + H2P2O72−

W efekcie wykazuje bardzo dobre przewodnictwo elektryczne (σ = 4,7 S/m). Wynika ono z szybkich przeskoków protonu między sąsiednimi cząsteczkami, natomiast zwykle występujący ruch jonów w polu elektrycznym jest pomijalny z powodu bardzo dużej lepkości[5].

W wyniku ogrzewania kwasu fosforowego powyżej 300 °C powstaje kwas metafosforowy, HPO3 zgodnie z równaniem:

H3PO4 → HPO3 + H2O

pozostałe równania:

2H3PO4 → H4P2O7 + H2O
H4P2O7 → 2HPO3 + H2O

Kwas fosforowy powstaje również podczas działania na fosfor czerwony kwasem azotowym:

3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

Reakcja ta jest niebezpieczna i może przebiegać wybuchowo.

Rola biologiczna

Kwas fosforowy oraz jego sole i estry pełnią ważną rolę buforową w płynach ustrojowych, energetyczną (bezwodnikowe wiązania wysokoenergetyczne, np. w ATP i fosfokreatynie) oraz regulatorową (fosforylacja lub defosforylacja białek uaktywnia je biologicznie).

Zastosowanie

Kwas fosforowy stosowany głównie do wyrobu nawozów sztucznych (np. superfosfatu podwójnego). W przemyśle spożywczym jest stosowany jako dodatek (E338) do napojów gazowanych (np. Coca-Coli) jako regulator kwasowości. Stosowany jest też do wytwarzania fosforanowych powłok ochronnych na metalach, do wytwarzania wielu środków farmaceutycznych, oczyszczania soków w cukrownictwie, odkamieniania armatury w ciepłownictwie, jako płyn do lutowania, w stomatologii, do wyrobu kitów porcelanowych, w lecznictwie i laboratoriach analitycznych. Jest także składnikiem fosolu – odrdzewiacza do stali.

Przypisy

  1. ↑ Farmakopea Polska IX, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2011, s. 4574, ISBN 978-83-88157-77-6.
  2. 1 2 3 4 Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 213–214, ISBN 83-7183-240-0, OCLC 749698778.
  3. 1 2 3 Phosphoric acid, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank [online], Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 1800 [dostęp 2015-12-30] (niem. • ang.).
  4. CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 95, Boca Raton: CRC Press, 2014, ISBN 978-1-4822-0867-2, OCLC 911557441 (ang.).
    1. 1 2 S. 4-80.
    2. 1 2 3 S. 5-92, 5-93.
  5. 1 2 3 4 Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 518, DOI: 10.1016/C2009-0-30414-6, ISBN 0-7506-3365-4 (ang.).
  6. 1 2 Kwas fosforowy, roztwór [PDF], karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich, Merck, 5 marca 2025, numer katalogowy: W290017 [dostęp 2026-07-05].
  7. ↑ Phosphoric acid, [w:] CAMEO Chemicals [online], National Oceanic and Atmospheric Administration [dostęp 2026-07-05] (ang.).
  8. ↑ Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, London: McGraw-Hill, 2003, s. 698, ISBN 0-07-049439-8 (ang.).
This article is issued from Wikipedia. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.