磷酸

目录

• 1. 简介
• 2. 主要用途
• 3. 生产技术
• 4. 安全防护
• 5. 待增加
• 6. 相关资料
• 7. 补充内容
• 8. 待增加
• 9. 本内容贡献者

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简介

磷酸或正磷酸，是一种常见的无机酸，是中强酸，化学式为H3PO4，分子量为97.994。不易挥发，不易分解，几乎没有氧化性。具有酸的通性，是三元弱酸，其酸性比盐酸、硫酸、硝酸弱，但比醋酸、硼酸等强。由五氧化二磷溶于热水中即可得到。正磷酸工业上用硫酸处理磷灰石即得。磷酸在空气中容易潮解。加热会失水得到焦磷酸，再进一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业，包括作为防锈剂，食品添加剂，牙科和矫形外科，EDIC腐蚀剂，电解质，助焊剂，分散剂，工业腐蚀剂，肥料的原料和组件家居清洁产品。也可用作化学试剂，磷酸盐是所有生命形式的营养。
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' x4 T1 w' i) A- V发现简史
继德国商人波兰特发现磷、德国化学家孔克尔制出磷后，英国化学家波义耳也独立制出了磷，他也是最早研究磷性质及化合物的化学家，他在1682年发表的论文《一种观察到的冷光的新实验》中写到“磷在燃烧后生成白烟，白烟与水作用后生成的溶液具有酸性。”其中的白烟正是磷酸酐（五氧化二磷），而与水作用生成的溶液即为磷酸，然而他并未对磷酸进行进一步的研究。
( f- T1 r3 J$ D9 L: P! u" J- b研究磷酸最早的化学家是法国化学家拉瓦锡。1772年，他做这样的实验：将磷放在以汞密封的钟罩里使其燃烧。实验结果而得出这样的结论：一定量的磷能燃烧于某容量的空气中；磷燃烧时生成无水磷的白色粉片，如细雪一般；燃烧后瓶中的空气约剩原来容量的80%；磷燃烧后较燃烧前约重2.5倍；白色粉片溶于水即成磷酸。拉瓦锡还证明磷酸可用浓硝酸和磷反应制得。
1 v  o3 E" {6 y  K大约过了一百多年，德国化学家李比希做了许多农业化学的实验，揭开磷和磷酸对植物生命的价值。1840年李比希著的《有机化学在农业和生理学上的作用》中，科学地论证了土壤的肥力问题，并指出磷对植物的作用。同时，他还进一步探究了磷酸及磷酸盐作为肥料的应用，从此磷酸的生产进入大规模化时代。

物质结构
正磷酸是由一个单一的磷氧四面体构成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp3杂化的，3个杂化轨道与氧原子间形成3个σ键，另一个P—O键是由一个从磷到氧的σ配键和两个由氧到磷的d-p配键组成的。σ配键是磷原子上的一对孤对电子向氧原子的空轨道配位而形成。d←p配键是氧原子的py、pz轨道上的两对孤对电子和磷原子的dxz、dyz空轨道重叠而成。由于磷原子3d能级比氧原子的2p能级能量高很多，组成的分子轨道不是很有效的，所以P—O键从数目上来看是三重键，但从键能和键长来看是介于单键和双键之间。纯H3PO4和它的晶体水合物中都有氢键存在，这可能是磷酸浓溶液粘稠的原因。
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物理性质
2 f) g, S& ~6 o) Z) T' _熔点：42℃
沸点：261℃（分解，磷酸受热逐渐脱水，因此没有自身的沸点）
市售磷酸是含85%H3PO4的粘稠状浓溶液。从浓溶液中结晶，则形成半水合物2H3PO4·H2O（熔点302.3K）。

结（冰）晶点：
* u3 t$ v5 J# N) a9 [6 B磷酸属于中强酸，其结晶点（冰点）为21℃，当低于此温度时会析出半水物结（冰）晶。当然，通常磷酸在10℃以上甚至更低温度下也不结（冰）晶，这是由于磷酸具有过冷的特性，也就是实际上市售的磷酸在低于21℃时会偏离其结（冰）晶点，不会立即结（冰）晶的现象存在。但这样的低温只要维持一段时间，在静止的状态下，磷酸很容易产生结（冰）晶。
  B1 k: V# I. Q" p* u& e5 [磷酸结晶就像其他液体结晶一样属于物理变化而非化学变化。其化学性质不会因结晶而改变，也即磷酸的质量是不会因结晶而受影响的，只要给予温度熔化或加热水稀释溶化，仍可以正常使用。
结晶特性：磷酸浓度高、纯度高，结晶性高。根据经验，当气温在4摄氏度上下，浓度大于85%时，其结晶性增大，若不慎混入结（冰）晶磷酸，会造成原本没有结（冰）晶的磷酸立即感染而结（冰）晶，而且磷酸结（冰）晶异常迅速，直致磷酸储存容器大部结（冰）晶。磷酸结（冰）晶后，上部磷酸变稀，下部沉积针状结（冰）晶体纯磷酸。根据经验，75%磷酸在较低（4℃附近）的温度下也较难结（冰）晶，因此在较低的气温条件下，建议使用75%磷酸比较妥当。
磷酸结（冰）晶好比水结冰，是其本身的物理性能，固有属性，不能改变，只有妥善保存处理才能防止结（冰）晶。
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化学性质
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磷酸是三元中强酸，分三步电离，不易挥发，不易分解，有一定氧化性。具有酸的通性。
pKa1：2.12
pKa2：7.20
& n" T& V; t  @3 v! kpKa3：12.36
（1）浓磷酸可以和氯化钠共热生成氯化氢气体（与碘化钾、溴化钠等也有类似反应），属于高沸点酸制低沸点酸：

, h  s5 S, S- }6 L( _" L                               
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0 j1 D) b2 i! w8 p: M4 T3 `原理：难挥发性酸制挥发性酸
（2）磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常用PO43-掩蔽Fe3+离子，浓磷酸能溶解钨、锆、硅、硅化铁等，并与他们形成配合物。
' H7 W3 {$ P& t3 e9 `: L+ y$ A( ?9 k（3）磷酸受强热时脱水，依次生成多聚磷酸，焦磷酸、三磷酸和多聚偏磷酸。三磷酸是链状结构，多聚的偏磷酸是环状结构。
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% G1 C. K3 Q0 p' O7 i, _* K( G（4）需要特别注意的是，浓热的磷酸能腐蚀二氧化硅，生成杂多酸。浓热磷酸还能分解绝大部分矿物，如铬铁矿、金红石、钛铁矿等。
% g/ |/ q' x) @5 s& q. r  D磷酸盐
磷酸盐有三类：正盐（含

                               
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% [6 P& X+ s8 E/ [) f），酸式盐磷酸一氢盐（含

1 W5 h/ z. C) c" ^8 `                               
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5 ?4 j# M: |+ ?# S）和磷酸二氢盐（含

+ u1 H, I" l5 S7 L- N                               
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）。
- E) F$ U  Y* |/ O) |5 E6 B/ t三类盐之间的关系为：
（1）溶解性
正盐和一氢盐：除钾、钠、铵等少数盐外，其余都难溶于水，但能溶于强酸。
二氢盐：都易溶于水。
（2）相互转化
向磷酸中滴加碱液，随着碱液的增多，先后生成磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、磷酸盐。
向磷酸盐溶液中滴加强酸，随着酸的增多，先后生成磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、磷酸。
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主要用途

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生产技术

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安全防护

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待增加

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相关资料

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补充内容

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待增加

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本内容贡献者

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