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磷酸磷酸，又名正磷酸，是一種常見的無機(jī)酸，是中強(qiáng)酸，化學(xué)式為H3PO4，分子量為97.994。不易揮發(fā)，不易分解，幾乎沒有氧化性。具有酸的通性，是三元弱酸，其酸性比鹽酸、硫酸、硝酸弱，但比醋酸、硼酸等強(qiáng)。磷酸在空氣中容易潮解。加熱會失水得到焦磷酸，再進(jìn)一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制藥、食品、肥料等工業(yè)，包括作為防銹劑，食品添加劑，牙科和矯形外科，EDIC腐蝕劑，電解質(zhì)，助焊劑，分散劑，工業(yè)腐蝕劑，肥料的原料和組件家居清潔產(chǎn)品，也可用作化學(xué)試劑。
目錄
發(fā)現(xiàn)簡史繼德國商人波蘭特發(fā)現(xiàn)磷、德國化學(xué)家孔克爾制出磷后，英國化學(xué)家波義耳也獨(dú)立制出了磷，他也是最早研究磷性質(zhì)及化合物的化學(xué)家，他在1682年發(fā)表的論文《一種觀察到的冷光的新實(shí)驗(yàn)》中寫到“磷在燃燒后生成白煙，白煙與水作用后生成的溶液具有酸性�！逼渲械陌谉熣橇姿狒ㄎ逖趸祝�，而與水作用生成的溶液即為磷酸，然而他并未對磷酸進(jìn)行進(jìn)一步的研究。 研究磷酸最早的化學(xué)家是法國化學(xué)家拉瓦錫。1772年，他做這樣的實(shí)驗(yàn)：將磷放在以汞密封的鐘罩里使其燃燒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果而得出這樣的結(jié)論：一定量的磷能燃燒于某容量的空氣中；磷燃燒時生成無水磷的白色粉片，如細(xì)雪一般；燃燒后瓶中的空氣約剩原來容量的80%；磷燃燒后較燃燒前約重2.5倍；白色粉片溶于水即成磷酸。拉瓦錫還證明磷酸可用濃硝酸和磷反應(yīng)制得。 大約過了一百多年，德國化學(xué)家李比希做了許多農(nóng)業(yè)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)，揭開磷和磷酸對植物生命的價值。1840年李比希著的《有機(jī)化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)上的作用》中，科學(xué)地論證了土壤的肥力問題，并指出磷對植物的作用。同時，他還進(jìn)一步探究了磷酸及磷酸鹽作為肥料的應(yīng)用，此磷酸的生產(chǎn)進(jìn)入大規(guī)�；瘯r代。 物質(zhì)結(jié)構(gòu)正磷酸是由一個單一的磷氧四面體構(gòu)成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp3雜化的，3個雜化軌道與氧原子間形成3個σ鍵，另一個P—O鍵是由一個從磷到氧的σ配鍵和兩個由氧到磷的d-p配鍵組成的。σ配鍵是磷原子上的一對孤對電子向氧原子的空軌道配位而形成。d←p配鍵是氧原子的py、pz軌道上的兩對孤對電子和磷原子的dxz、dyz空軌道重疊而成。由于磷原子3d能級比氧原子的2p能級能量高很多，組成的分子軌道不是很有效的，所以P—O鍵從數(shù)目上來看是三重鍵，但從鍵能和鍵長來看是介于單鍵和雙鍵之間。純H3PO4和它的晶體水合物中都有氫鍵存在，這可能是磷酸濃溶液粘稠的原因。 物理性質(zhì)比電導(dǎo)常溫下（219K），H3PO4溶液濃度為45%—47%時比電導(dǎo)最大。 結(jié)晶點(diǎn)：磷酸屬于中強(qiáng)酸，其結(jié)晶點(diǎn)（冰點(diǎn)）為21℃，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r會析出半水物結(jié)（冰）晶。當(dāng)然，通常磷酸在10℃以上甚至更低溫度下也不結(jié)（冰）晶，這是由于磷酸具有過冷的特性，也就是實(shí)際上市售的磷酸在低于21℃時會偏離其結(jié)（冰）晶點(diǎn)，不會立即結(jié)（冰）晶的現(xiàn)象存在。但這樣的低溫只要維持一段時間，在靜止的狀態(tài)下，磷酸很容易產(chǎn)生結(jié)（冰）晶。 磷酸結(jié)晶就像其他液體結(jié)晶一樣屬于物理變化而非化學(xué)變化。其化學(xué)性質(zhì)不會因結(jié)晶而改變，也即磷酸的性質(zhì)是不會因結(jié)晶而受影響的，只要給予溫度熔化或加熱水稀釋溶化，仍可以正常使用。 結(jié)晶特性：磷酸濃度高、純度高，結(jié)晶性高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣溫在4攝氏度上下，濃度大于85%時，其結(jié)晶性增大，若不慎混入結(jié)（冰）晶磷酸，會造成原本沒有結(jié)（冰）晶的磷酸立即感染而結(jié)（冰）晶，而且磷酸結(jié)（冰）晶異常迅速，直致磷酸儲存容器大部結(jié)（冰）晶。磷酸結(jié)（冰）晶后，上部磷酸變稀，下部沉積針狀結(jié)（冰）晶體純磷酸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，75%磷酸在較低（4℃附近）的溫度下也較難結(jié)（冰）晶，因此在較低的氣溫條件下，建議使用75%磷酸比較妥當(dāng)。 磷酸結(jié)（冰）晶好比水結(jié)冰，是其本身的物理性質(zhì)，固有屬性，不能改變，只有妥善保存處理才能防止結(jié)（冰）晶。市售磷酸是含85%H3PO4的粘稠狀濃溶液。從濃溶液中結(jié)晶，則形成半水合物2H3PO4·H2O（熔點(diǎn)302.3K）。 化學(xué)性質(zhì)磷酸是三元中強(qiáng)酸，分三步電離，不易揮發(fā)，不易分解，有一定氧化性。具有酸的通性。 pKa1：2.12 pKa2：7.20 pKa3：12.36 （1）濃磷酸可以和氯化鈉共熱生成氯化氫氣體（與碘化鉀、溴化鈉等也有類似反應(yīng)），屬于高沸點(diǎn)酸制低沸點(diǎn)酸：  原理：難揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸 （2）磷酸根離子具有很強(qiáng)的配合能力，能與許多金屬離子生成可溶性的配合物。如Fe3+與PO43-可以生成無色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-，利用這一性質(zhì)，分析化學(xué)上常用PO43-掩蔽Fe3+離子，濃磷酸能溶解鎢、鋯、硅、硅化鐵等，并與他們形成配合物。 （3）磷酸受強(qiáng)熱時脫水，依次生成多聚磷酸，焦磷酸、三磷酸和多聚偏磷酸。三磷酸是鏈狀結(jié)構(gòu)，多聚的偏磷酸是環(huán)狀結(jié)構(gòu)。    （4）需要特別注意的是，濃熱的磷酸能腐蝕二氧化硅，生成雜多酸。濃熱磷酸還能分解絕大部分礦物，如鉻鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等。 磷酸鹽 磷酸鹽有三類：正鹽（含    三類鹽之間的關(guān)系為： （1）溶解性 正鹽和一氫鹽：除鉀、鈉、銨等少數(shù)鹽外，其余都難溶于水，但能溶于強(qiáng)酸。 二氫鹽：都易溶于水。 （2）相互轉(zhuǎn)化 向磷酸中滴加堿液，隨著堿液的增多，先后生成磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、磷酸鹽。 向磷酸鹽溶液中滴加強(qiáng)酸，隨著酸的增多，先后生成磷酸一氫鹽、磷酸二氫鹽、磷酸。 （3）離子共存的問題 ①  ②  ③ ④ 檢驗(yàn) 磷酸鹽與過量鉬酸銨在濃硝酸溶液中反應(yīng)有淡黃色磷鉬酸銨晶體析出，這是鑒定磷酸根離子的特征反應(yīng)：  毒理學(xué)數(shù)據(jù)1、急性毒性 LD50：1530mg/kg（大鼠經(jīng)口）；2740mg/kg（兔經(jīng)皮） 2、刺激性 家兔經(jīng)皮：595mg（24h），重度刺激。 家兔經(jīng)眼：119mg，重度刺激。 3、亞急性與慢性毒性 動物長期吸入10.6mg/m3，使血清蛋白含量增加及肝糖原降低。 4、生態(tài)毒性 TLm：138mg/L（96h）（食蚊魚） 應(yīng)用領(lǐng)域編輯 播報農(nóng)業(yè)：磷酸是生產(chǎn)重要的磷肥（過磷酸鈣、磷酸二氫鉀等）的原料，也是生產(chǎn)飼料營養(yǎng)劑（磷酸二氫鈣）的原料。 工業(yè)：磷酸是一種重要的化工原料，主要作用如下： 1、處理金屬表面，在金屬表面生成難溶的磷酸鹽薄膜，以保護(hù)金屬免受腐蝕。 2、和硝酸混合作為化學(xué)拋光劑，用以提高金屬表面的光潔度。 3、生產(chǎn)洗滌用品、殺蟲劑的原料磷酸酯。 4、生產(chǎn)含磷阻燃劑的原料。 食品：磷酸是食品添加劑之一，在食品中作為酸味劑、酵母營養(yǎng)劑，可樂中就含有磷酸。磷酸鹽也是重要的食品添加劑，可作為營養(yǎng)增強(qiáng)劑。 醫(yī)學(xué)：磷酸可用于制取含磷藥物，例如甘油磷酸鈉等。 含量分析GB 3149—92方法 混合指示劑 取0.1%百里酚藍(lán)溶液3份和0.1%酚酞溶液2份，混合均勻。 1、重量法 亦稱仲裁法，取試樣5g（稱準(zhǔn)至0.0002g）放于100mL燒杯中，加10mL鹽酸，蓋上表面皿，煮沸10min，冷卻后轉(zhuǎn)入500mL容量瓶中，加10mL鹽酸，用水定容后，搖勻。取該溶液50mL放于500mL容量瓶中，再用水定容后，搖勻，是為試樣液。取試樣液20mL放于400mL燒杯中，用水稀釋至100mL，加喹鉬檸酮試液（TS-202）50mL，蓋上表面皿，在電熱板上加熱至杯內(nèi)溫度達(dá)75℃±5℃，保持半分鐘或在水浴中保溫至溶液分層（不能用明火加熱，不論在加試劑或加熱時都不能攪拌混勻，以免形成塊狀物），冷卻過程中轉(zhuǎn)動3~4次。用預(yù)先在175~185℃（或240～260℃）恒重的4號玻璃坩堝過濾，先將上層清液過濾，沉淀用傾瀉法洗滌3~4次，每次約用水20mL，洗液通過坩堝過濾，然后將沉淀轉(zhuǎn)到玻璃坩堝中，繼續(xù)用水洗滌5~6次，置坩堝于175~185℃：烘箱中烘45min（或240~260℃烘箱中烘15min），玻璃坩堝于干燥器中冷卻至室溫稱重。同測定手續(xù)，進(jìn)行空白試驗(yàn)。 磷酸含量按下式計算： H3PO4(%)=0.04428×(G2-G1)/G×50/500×20/500×100式中G一所取試樣量，g G2——測定樣品時所得的沉淀量，g； G1——空白測得的沉淀重量，g； 0.04428——每克磷鉬酸喹啉相當(dāng)于磷酸的質(zhì)量，g。 2、容量法 按上述重量法測定手續(xù)進(jìn)行至“冷卻過程中轉(zhuǎn)動3~4次”，以下操作按下述測定手續(xù)進(jìn)行。用鋪有濾紙、脫脂棉或紙漿的過濾器過濾，先將上層清液過濾，沉淀用傾瀉法洗滌3~4次，每次約用水25~30mL，然后將沉淀轉(zhuǎn)到過濾器上，繼續(xù)用水洗滌至無酸性（取約20mL洗出液，加一滴混合指示劑和1滴0. 25mol/L的氫氧化鈉液，所呈顏色與處理同體積水所呈的顏色相近為止）。將沉淀轉(zhuǎn)入原燒杯中，加不含二氧化碳的水100mL，攪勻沉淀，約加0.5ml/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液10mL，充分?jǐn)嚢柚脸恋砣芙�，�?滴混合指示劑，用0.25mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定，溶液由紫色變?yōu)槲ⅫS色時為終點(diǎn)。 用同樣測定手續(xù)，進(jìn)行空白試驗(yàn)。 磷酸含量按下式計算： H3PO4(%)=c(V1-V2)×0.003769/G×50/500×20/500×100 式中c——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L； V1——試樣所耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL； V2——試樣所耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL； V——在空白試驗(yàn)中，1mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)臍溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL； 0.003769——毫摩爾磷酸的質(zhì)量，g； G一所取試樣量，g。 本方法平行測定時允許誤差在0~2%以內(nèi)。 FAO/WHO滴定法 取試樣1.00g放入一具玻塞燒瓶中，加水約100mL，再加百里酚酞試液（TS-248）0.5mL，用1mol/L氫氧化鈉液滴定，每mL相當(dāng)于H3PO4 0.049g。 安全信息安全術(shù)語S1/2：Keep locked up and out of reach of children. 上鎖保管并避免兒童觸及。 S7：Keep container tightly closed. 保存在嚴(yán)格密閉容器中。 S16：Keep away from sources of ignition - No smoking. 遠(yuǎn)離火源，禁止吸煙。 S24/25：Avoid contact with skin and eyes. 避免皮膚和眼睛接觸。 S26：In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice. 眼睛接觸后，立即用大量水沖洗并征求醫(yī)生意見。 S36/37/39：Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection. 穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)服、手套和眼睛/面保護(hù)。 S45：In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible). 發(fā)生事故時或感覺不適時，立即求醫(yī)（可能時出示標(biāo)簽）。 風(fēng)險術(shù)語R34：Causes burns. 引起灼傷。 詞條圖冊 更多圖冊  概述圖冊(1) 上一篇氯酸鈉 / 氯酸鈉的性質(zhì)下一篇純苯 |
