Ортофосфорна кислота, її застосування та будова

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Фосфорна кислота, також звана ортофосфорною кислотою (H₃PO₄), найбільш важлива киснева кислота фосфору, використовувана задля отримання фосфатних солей для добрив. Вона також застосовується в стоматологічних цементах, при виробництві похідних альбуміну, а також у цукровій та текстильній промисловості. Крім цього вона служить в деяких харчових продуктах як кислий фруктовий ароматизатор і харчова добавка (під кодовим ім’ям Е338).

Будова фосфористої кислоти

Ортофосфорну кислоту H₃PO₄ зазвичай називають просто фосфорною кислотою. У чистому вигляді це безбарвна кристалічна тверда речовина.

Чиста фосфорна кислота являє собою тверду кристалічну речовину (точка плавлення 42,35 °C або 108,2 ° F); в менш концентрованому вигляді вона походить на безбарвну сиропоподібну рідину. Неочищену кислоту отримують з фосфатної руди, а кислоту більш високої чистоти – з білого фосфору.

Фосфорна кислота утворює три класи солей, що відповідають заміщенню одного, двох або трьох атомів водню. Серед важливих фосфатних солей: дигідрофосфат натрію (NaH₂PO₄), який використовується для контролю концентрації водневих іонів (кислотності) розчинів; гідрофосфат динатрію (Na₂HPO₄), який використовується при очищенні води в якості осадителя для сильно заряджених катіонів металів; тринатрийфосфат (Na₃PO₄), який використовується в милі і миючих засобах; дигидрофосфат кальцію або суперфосфат кальцію (Ca [H₂PO₄] ₂) – це основний інгредієнт добрив; моногідрофосфат кальцію (CaHPO₄), який використовується в якості кондинсуючого агента для солей і цукрів.

Молекули фосфорної кислоти взаємодіють у відповідних умовах, часто при високих температурах, з утворенням більш великих молекул (зазвичай з втратою води). Таким чином, дифосфорна або пірофосфорна кислота (H₄P₂O₇) утворюється з двох молекул фосфорної кислоти, за вирахуванням однієї молекули води. Це найпростіший з гомологічного ряду довголанцюжкових молекул, званих поліфосфорними кислотами.

Відомі метафосфорні кислоти характеризуються циклічною молекулярною структурою. Термін метафосфорная кислота також використовується для позначення вузької липкої речовини, яка представляє собою суміш довго-ланцюжкових і кільцевих форм (HPO₃). Різні полімерні форми фосфорної кислоти також отримують шляхом гідратації оксидів фосфору.