Phosphorige Säure, auch bekannt als orthophosphoric Säure oder phosphorig (V) Säure, sind eine (anorganische) Mineralsäure, die die chemische Formel HPO hat. Säure-Moleküle von Orthophosphoric können sich mit sich verbinden, um eine Vielfalt von Zusammensetzungen zu bilden, die auch phosphorige Säuren, aber auf eine allgemeinere Weise genannt werden. Der Begriff phosphorige Säure kann sich auch auf eine Chemikalie oder Reagens beziehen, das aus phosphorigen Säuren, gewöhnlich orthophosphoric Säure besteht.

Säure-Chemie von Orthophosphoric

Reine wasserfreie phosphorige Säure ist ein weißer Festkörper, der an 42.35 °C schmilzt, um eine farblose, klebrige Flüssigkeit zu bilden.

Die meisten Menschen und kennzeichnen sogar Chemiker orthophosphoric Säure als phosphorige Säure, die der IUPAC-Name für diese Zusammensetzung ist. Das Präfix ortho wird verwendet, um die Säure von anderen phosphorigen Säuren, genannt polyphosphorige Säuren zwei (ii) zu unterscheiden. Säure von Orthophosphoric ist eine nichttoxische, anorganische, ziemlich schwache triprotic Säure, die, wenn rein, ein Festkörper bei der Raumtemperatur und dem Druck ist. Die chemische Struktur von orthophosphoric Säure wird oben im Datentisch gezeigt. Säure von Orthophosphoric ist ein sehr polares Molekül; deshalb ist es in Wasser hoch auflösbar. Der Oxydationsstaat von Phosphor (P) in ortho- und anderen phosphorigen Säuren ist +5; der Oxydationsstaat aller Sauerstoff-Atome (O) ist 2, und alle Wasserstoffatome ist (H) +1. Triprotic meint, dass sich ein orthophosphoric saures Molekül bis zu dreimal abtrennen kann, einen H jedes Mal aufgebend, der sich normalerweise mit einem Wassermolekül, HO, wie gezeigt, in diesen Reaktionen verbindet:

:HPO + HO HO + HPO K = 7.25×10

:HPO + HO HO + HPO K = 6.31×10

:HPO + HO HO + PO K = 3.98×10

Das Anion nach der ersten Trennung, HPO, ist das dihydrogen Phosphatanion. Das Anion nach der zweiten Trennung, HPO, ist das Wasserstoffphosphatanion. Das Anion nach der dritten Trennung, PO, ist das Phosphat oder orthophosphate Anion. Für jede der Trennungsreaktionen, die oben gezeigt sind, gibt es eine getrennte saure Trennung unveränderlicher, genannter K, K, und an 25 °C gegebener K. Vereinigt mit diesen drei Trennungskonstanten sind entsprechender pK=2.12, pK=7.21, und PK=12.67-Werte an 25 °C. Wenn auch der ganze drei Wasserstoff (H) Atome auf einem orthophosphoric sauren Molekül gleichwertig ist, unterscheiden sich die aufeinander folgenden K-Werte, da es energisch weniger günstig ist, um einen anderen H zu verlieren, wenn ein (oder mehr) bereits verloren worden ist und das Molekül/Ion mehr negativ beladen wird.

Weil die triprotic Trennung von orthophosphoric Säure, die Tatsache, dass seine verbundenen Basen (die Phosphate, die oben erwähnt sind), eine breite PH-Reihe bedecken, und, weil phosphorige Lösungen der Säure/Phosphats im Allgemeinen, Mischungen dieser Typen von Phosphaten, nichttoxisch sind, häufig als Pufferung von Agenten verwendet wird oder Pufferlösungen zu machen, wo der gewünschte pH von den Verhältnissen der Phosphate in den Mischungen abhängt. Ähnlich werden die nichttoxischen, Anion-Salze von triprotic organischer Zitronensäure auch häufig verwendet, um Puffer zu machen. Phosphate werden durchdringend in der Biologie gefunden, besonders in den Zusammensetzungen ist auf phosphorylated Zucker, wie DNA, RNS und Adenosin triphosphate (ATP) zurückzuführen gewesen. Es gibt einen getrennten Artikel über Phosphat als ein Anion oder seine Salze.

Nach der Heizung orthophosphoric Säure kann die Kondensation der phosphorigen Einheiten durch das Ausfahren vom von der Kondensation gebildeten Wasser veranlasst werden. Als ein Molekül von Wasser für jeden zwei Moleküle von phosphoriger Säure entfernt worden ist, ist das Ergebnis pyrophosphoric Säure (HPO). Als ein Durchschnitt eines Moleküls von Wasser pro phosphorige Einheit vertrieben worden ist, ist die resultierende Substanz eine empirische Formel von HPO glasig fest zu haben, und wird metaphosphoric Säure genannt. Säure von Metaphosphoric ist eine einzeln wasserfreie Version von orthophosphoic Säure und wird manchmal als ein Wasser - oder Feuchtigkeit absorbierendes Reagens verwendet. Weiteres Entwässern ist sehr schwierig, und kann nur mittels eines äußerst starken Sikkativs (und nicht durch die Heizung allein) vollbracht werden. Es erzeugt phosphoriges Anhydrid, das eine empirische Formel PO hat, obwohl ein wirkliches Molekül eine chemische Formel von PO hat. Phosphoriges Anhydrid ist ein Festkörper, der sehr stark Feuchtigkeitsaufsaugen ist und als ein Sikkativ verwendet wird.

Zusammensetzung und pH einer phosphorigen sauren wässrigen Lösung

Für eine gegebene saure Gesamtkonzentration = [HPO] + [HPO] + [HPO] + [PO] (der Gesamtzahl von Maulwürfen von reinen HPO zu sein, die verwendet worden sind, um 1 Liter der Lösung vorzubereiten) kann die Zusammensetzung einer wässrigen Lösung phosphoriger Säure mit den Gleichgewicht-Gleichungen berechnet werden, die mit den drei Reaktionen vereinigt sind, die oben zusammen mit [H] [OH] = 10 Beziehung und die elektrische Neutralitätsgleichung beschrieben sind. Mögliche Konzentrationen von polyphosphorigen Molekülen und Ionen werden vernachlässigt. Das System kann auf eine fünfte Grad-Gleichung für [H] reduziert werden, der numerisch gelöst werden kann, tragend:

Für große saure Konzentrationen wird die Lösung aus HPO hauptsächlich zusammengesetzt. Für = 10 ist der pH pK nah, eine äquimolare Mischung von HPO und HPO gebend. Für unten 10 wird die Lösung aus HPO mit [HPO] hauptsächlich zusammengesetzt, der nicht unwesentlich für sehr verdünnte Lösungen wird. [PO] ist immer unwesentlich. Bemerken Sie, dass die obengenannte Analyse Ion-Tätigkeitskoeffizienten nicht in Betracht zieht; als solcher können der pH und molarity einer echten phosphorigen sauren Lösung wesentlich von den obengenannten Werten abgehen.

Chemisches Reagens

Reine wässrige 75-85-%-Lösungen (das allgemeinste) sind klare, farblose, geruchlose, unvergängliche, ziemlich klebrige, sirupartige Flüssigkeiten, aber noch pourable. Phosphorige Säure wird als eine wässrige Lösung phosphoriger 85-%-Säure oder HPO sehr allgemein verwendet. Weil es eine konzentrierte Säure ist, kann eine 85-%-Lösung, obwohl nichttoxisch, wenn verdünnt, zerfressend sein. Wegen des hohen Prozentsatzes phosphorige Säure in diesem Reagens wird mindestens etwas von orthophosphoric Säure in polyphosphorige Säuren in einem temperaturabhängigen Gleichgewicht kondensiert, aber, wegen des Beschriftens und der Einfachheit, vertreten die 85 % HPO, als ob es die ganze orthophosphoric Säure war. Andere Prozentsätze sind auch sogar über 100 % möglich, wo die phosphorigen Säuren und das Wasser in einem unangegebenen Gleichgewicht sein würden, aber der gesamte elementare Maulwurf-Inhalt würde angegeben betrachtet. Wenn wässrige Lösungen phosphoriger Säure und/oder Phosphats verdünnt sind, sind sie darin oder werden ein Gleichgewicht nach einer Weile erreichen, wo praktisch alle phosphorigen Einheiten / Phosphat-Einheiten in der Ortho-Form sind.

Vorbereitung von Wasserstoffhalogeniden

Phosphorige Säure reagiert mit Halogeniden, um das entsprechende Wasserstoffhalogenid-Benzin zu bilden (dampfige Ausströmungen werden auf dem Wärmen von der Reaktionsmischung beobachtet). Das ist eine übliche Praxis für die Laborvorbereitung von Wasserstoffhalogeniden.

Rosteliminierung

Phosphorige Säure kann als ein "Rostkonverter", durch die direkte Anwendung auf einrosten gelassenes Eisen, Stahlwerkzeuge oder Oberflächen verwendet werden. Die phosphorige Säure wandelt rötlich braunes Eisen (III) Oxyd, FeO (Rost) zu schwarzem Eisenphosphat, FePO um.

"Rostkonverter" ist manchmal eine grünliche Flüssigkeit, die passend ist, um einzutauchen (in derselben Sorte des sauren Bades, wie verwendet wird, um Metall zu marinieren), aber es wird öfter als ein Gel, allgemein genanntes Marinegelee formuliert. Es wird manchmal unter anderen Namen, wie "Rostwiedermöbelpacker" oder "Rostmörder" verkauft. Als ein dickes Gel kann es auf schräge, vertikale oder sogar oberirdische Oberflächen angewandt werden.

Nachbearbeitung, der schwarze Eisenphosphat-Überzug kann geschrubbt werden von, eine frische Metalloberfläche verlassend. Vielfache Anwendungen phosphoriger Säure können erforderlich sein, den ganzen Rost zu entfernen. Der schwarze Phosphatüberzug kann auch im Platz verlassen werden, wo es gemäßigten weiteren Korrosionswiderstand zur Verfügung stellen wird (solcher Schutz wird auch von oberflächlich ähnlichem Parkerizing und gebläuten elektrochemischen Umwandlungsüberzug-Prozessen zur Verfügung gestellt).

Bearbeiteter Nahrungsmittelgebrauch

Nahrungsmittelrang phosphorige Säure (zusätzlicher E338) wird verwendet, um Nahrungsmittel und Getränke wie verschiedene Colas, aber nicht ohne Meinungsverschiedenheit bezüglich seiner Gesundheitseffekten anzusäuern. Es stellt einen scharfen oder sauren Geschmack zur Verfügung und, eine serienmäßig hergestellte Chemikalie seiend, ist preiswert und in großen Mengen verfügbar. Niedrige Kosten- und Hauptteil-Verfügbarkeit ist verschieden von teureren seasonings, die vergleichbare Geschmäcke wie Zitronensäure geben, die von Zitronen und Kalken erreichbar ist. Jedoch wird der grösste Teil von Zitronensäure in der Nahrungsmittelindustrie aus der Zitrusfrucht nicht herausgezogen, aber von Aspergillus Form von Niger von der Stück-Melasse, überflüssige Stärke hydrolysates und phosphorige Säure in Gärung gebracht.

Biologische Effekten auf Knochen-Kalzium und Nieregesundheit

Phosphorige Säure, die in vielen alkoholfreien Getränken (in erster Linie Cola) verwendet ist, ist verbunden worden, um Knochen-Dichte in epidemiologischen Studien zu senken. Zum Beispiel stellt eine Studie mit der Doppelenergie-Röntgenstrahl-Absorptionsmesstechnik aber nicht einem Fragebogen über die Brechung, angemessene Beweise zur Verfügung, um die Theorie zu unterstützen, dass das Trinken der Cola auf niedrigere Knochen-Dichte hinausläuft. Diese Studie wurde in der amerikanischen Zeitschrift der Klinischen Nahrung veröffentlicht. Insgesamt 1672 Frauen und 1148 Männer wurden zwischen 1996 und 2001 studiert. Diätetische Information wurde mit einem Nahrungsmittelfrequenzfragebogen gesammelt, der spezifische Fragen über die Zahl von Portionen der Cola und anderen kohlensäurehaltigen Getränke hatte und das auch eine Unterscheidung zwischen dem regelmäßigen, dem koffeinfreien, und den Diät-Getränken gemacht hat. Das Papier zitiert bedeutende statistische Beweise, um zu zeigen, dass Frauen, die Cola täglich verbrauchen, niedrigere Knochen-Dichte haben. Gesamtphosphor-Aufnahme war nicht bedeutsam höher in täglichen Cola-Verbrauchern als in Nichtverbrauchern; jedoch waren die Verhältnisse des Kalziums zum Phosphor niedriger.

Andererseits weist eine andere Studie darauf hin, dass die ungenügende Aufnahme von Phosphor führt, um Knochen-Dichte zu senken. Die Studie untersucht die Wirkung von phosphoriger Säure nicht, die mit Magnesium und Kalzium im Verdauungstrakt bindet, um Salze zu bilden, die nicht absorbiert werden, aber studiert eher allgemeine Phosphor-Aufnahme.

Eine klinische Studie durch Heaney und Rafferty mit Methoden des Kalzium-Gleichgewichtes hat keinen Einfluss von kohlensäurehaltigen alkoholfreien Getränken gefunden, die phosphorige Säure auf der Kalzium-Ausscheidung enthalten. Die Studie hat den Einfluss von Wasser, Milch und verschiedenen alkoholfreien Getränken verglichen (zwei mit Koffein und zwei ohne; zwei mit phosphoriger Säure und zwei mit Zitronensäure) auf dem Kalzium-Gleichgewicht 20-40-jährigen Frauen, die gewöhnlich ~3 oder mehr Tassen (680 mL) eines kohlensäurehaltigen alkoholfreien Getränkes pro Tag verbraucht haben. Sie haben gefunden, dass, hinsichtlich Wassers, nur Milch und die zwei Koffein enthaltenden alkoholfreien Getränke Harnkalzium vergrößert haben, und dass der mit dem caffeinated Verbrauch des alkoholfreien Getränkes vereinigte Kalzium-Verlust über den gleichen dem war, das vorher für Koffein gefunden ist, allein. Die phosphorige Säure ohne Koffein hatte keinen Einfluss auf Urinkalzium, noch es hat den mit Koffein verbundenen Harnkalzium-Verlust vermehrt. Weil Studien gezeigt haben, dass die Wirkung von Koffein für durch reduzierte Kalzium-Verluste reichlich später ersetzt wird, haben Heaney und Rafferty beschlossen, dass die Nettowirkung von kohlensäurehaltigen Getränken — einschließlich derjenigen mit Koffein und phosphoriger Säure — unwesentlich ist, und dass die Skeletteffekten des kohlensäurehaltigen Verbrauchs des alkoholfreien Getränkes wahrscheinlich in erster Linie zur Milchversetzung erwartet sind.

Andere Chemikalien wie Koffein (auch ein bedeutender Bestandteil von populären allgemeinen Cola-Getränken) wurden auch als mögliche Mitwirkende zur niedrigen Knochen-Dichte wegen der bekannten Wirkung von Koffein auf calciuria verdächtigt. Eine andere Studie, mit 30 Frauen über den Kurs einer Woche verbunden seiend, weist darauf hin, dass die phosphorige Säure in Colas keine solche Wirkung hat und verlangt, dass Koffein nur eine vorläufige Wirkung hat, die später umgekehrt wird. Die Autoren dieser Studie beschließen, dass die Skeletteffekten des kohlensäurehaltigen Getränk-Verbrauchs wahrscheinlich in erster Linie zur Milchversetzung erwartet sind (ein anderer möglicher Verwechseln-Faktor kann eine Vereinigung zwischen hohem Verbrauch des alkoholfreien Getränkes und sitzendem Lebensstil sein).

Medizinischer Gebrauch

Phosphorige Säure wird in Zahnheilkunde und Kieferorthopädie als eine Ätzen-Lösung verwendet, um die Oberflächen von Zähnen zu reinigen und anzurauen, wohin Zahngeräte oder Füllungen gelegt werden.

Phosphorige Säure ist auch eine Zutat in freihändigen Antibrechreiz-Medikamenten, die auch hohe Niveaus von Zucker (Traubenzucker und fructose) enthalten. Diese Säure wird auch in vielem Zahn-Schuhweiß verwendet, um Fleck zu beseitigen, der auf den Zähnen vor der Anwendung sein kann.

Vorbereitung

Phosphorige Säure kann durch drei Wege - der Thermalprozess, der nasse Prozess und der trockene Brennofen-Prozess bereit sein.

Phosphorige Thermalsäure

Diese sehr reine phosphorige Säure wird durch das Brennen elementaren Phosphors erhalten, um Phosphor pentoxide und das Auflösen des Produktes in verdünnter phosphoriger Säure zu erzeugen. Das erzeugt eine sehr reine phosphorige Säure, seitdem der grösste Teil der Unreinheitsgegenwart im Felsen entfernt worden ist, wenn man Phosphor aus dem Felsen in einem Brennofen herauszieht. Das Endergebnis ist Nahrungsmittelrang, phosphorige Thermalsäure; jedoch, für kritische Anwendungen, kann zusätzliche Verarbeitung, um arsenhaltige Zusammensetzungen zu entfernen, erforderlich sein.

Elementarer Phosphor wird durch einen elektrischen Brennofen erzeugt. Bei einer hohen Temperatur, einer Mischung von Phosphaterz, Kieselerde und kohlenstoffhaltigem Material (Cola, Kohle usw...) erzeugt Kalzium-Silikat, Phosphor-Benzin und Kohlenmonoxid. P and CO, die von dieser Reaktion außer Benzin ist, wird unter Wasser abgekühlt, um festen Phosphor zu isolieren. Wechselweise kann außer Benzin P and CO mit Luft verbrannt werden, um Phosphor pentoxide und Kohlendioxyd zu erzeugen.

Nasse phosphorige Säure

Nasser Prozess phosphorige Säure ist durch das Hinzufügen von Schwefelsäure zum tricalcium Phosphatfelsen bereit, hat normalerweise in der Natur als apatite gefunden.

Die Reaktion ist:

:Ca (PO) X + 5 HSO + 10 HO  3 HPO + 5 CaSO · 2HO + HX

:where X kann Oh, F, Colorado und Br einschließen

Die anfängliche phosphorige saure Lösung kann 23-33-%-PO enthalten, aber kann durch die Eindampfung von Wasser konzentriert werden, um kommerziell - oder Handelsrang phosphorige Säure zu erzeugen, die ungefähr 54 % PO enthält. Weitere Eindampfung von Wassererträgen superphosphorige Säure mit einer PO Konzentration über 70 %.

Das Verzehren des Phosphaterzes, das Schwefelsäure verwendet, gibt das unlösliche Kalzium-Sulfat (Gips) nach, der gefiltert und als phosphogypsum entfernt wird. Säure des nassen Prozesses kann weiter durch das Entfernen des Fluors gereinigt werden, um Tierrang phosphorige Säure, oder durch die lösende Förderung und arsenhaltige Eliminierung zu erzeugen, um Nahrungsmittelrang phosphorige Säure zu erzeugen.

Andere Anwendungen

• Phosphorige Säure wird als ein Außenstandard für Phosphor 31 Kernkernspinresonanz (NMR) verwendet.
• Phosphorige Säure wird für die Hochleistungsflüssigchromatographie verwendet.
• Phosphorige Säure wird als ein chemischer Oxidieren-Agent für die aktivierte Kohlenstoff-Produktion, wie verwendet, im Wentworth-Prozess verwendet.
• Phosphorige Säure wird als der Elektrolyt in phosphorigen sauren Kraftstoffzellen verwendet.
• Phosphorige Säure wird mit destilliertem Wasser (2-3 Fälle pro Gallone) als ein Elektrolyt in oxyhydrogen (HHO) Generatoren verwendet.
• Phosphorige Säure wird als ein Elektrolyt in Kupfer electropolishing für die Bohrer-Eliminierung und Leiterplatte planarization verwendet.
• Phosphorige Säure wird als ein Fluss von Hobbyisten (wie Mustereisenbahner) als eine Hilfe zum Löten verwendet.
• In der zusammengesetzten Halbleiter-Verarbeitung ist phosphorige Säure ein allgemeines nasses Ätzen-Reagenz: Zum Beispiel in der Kombination mit Wasserstoffperoxid und Wasser wird es verwendet, um zu InP auswählenden InGaAs zu ätzen.
• Heiße phosphorige Säure wird in der Mikroherstellung verwendet, um Silikonnitrid (SÜNDE) zu ätzen. Es ist im Ätzen von SiN statt SiO, Silikondioxyds hoch auswählend.
• Phosphorige Säure wird als ein Reiniger durch den Bauhandel verwendet, um Mineralablagerungen, cementitious Schmieren und harte Wasserflecke zu entfernen.
• Phosphorige Säure wird auch als ein chelant in einigen auf ähnliche Reinigungsaufgaben gerichteten Haushaltsreinigungsmitteln verwendet.
• Phosphorige Säure wird auch in Hydrokultur-PH-Lösungen verwendet, den pH von Nährlösungen zu senken. Während andere Typen von Säuren verwendet werden können, ist Phosphor ein Nährstoff, der von Werken besonders während der Blüte verwendet ist, phosphorige Säure machend, besonders wünschenswert.
• Phosphorige Säure wird als ein PH-Einsteller in der Kosmetik und den Hautpflege-Produkten verwendet.
• Phosphorige Säure kann als ein sich zerstreuender Agent in Reinigungsmitteln und Lederbehandlung verwendet werden.
• Phosphorige Säure kann als ein Zusatz verwendet werden, um sich zu stabilisieren, acidic wässrige Lösungen innerhalb eines gewollten und angegebenen pH ordnen an
• Phosphorige Säure ist die Zutat, die Säure Soda von Coca-Cola und Pepsi zur Verfügung stellt.

Siehe auch

• Phosphatdünger, wie Ammonium-Phosphatdünger

Links

• Internationale chemische Sicherheitskarte 1008
• Nationaler Schadstoff-Warenbestand - Phosphorige saure tatsächliche Angaben
• NIOSH Tasche führt zu chemischen Gefahren
• Übertreffen Sie Spreadsheet, das phosphorige saure Titrieren-Kurve, Vertriebsdiagramm und Puffer-PH-Berechnung enthält