Kyselina fosforná(odkaz:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-materials/hypophosphorous-acid-solution-cas-6303-21-5.html)je bezfarebná kvapalina s chemickým vzorcom H3PO2. Ďalší s názvom: voda, HO2P. Vďaka svojej špeciálnej chemickej štruktúre má mnoho rôznych chemických a reaktívnych vlastností.
Chemická štruktúra:
1. Molekulové zloženie:
Molekula kyseliny fosfornej pozostáva z jedného atómu fosforu (P) a troch atómov vodíka (H), ktoré tvoria jednoduchú väzbu fosfor-vodík.
2. Oxidačný stav:
V kyseline fosfornej má fosfor oxidačný stav plus 1, čo zodpovedá stavu vodíka. Je to spôsobené tým, že atóm fosforu stráca dva atómy kyslíka.
3. Štrukturálny tvar:
Molekuly kyseliny fosfornej patria do trojuholníkovej pyramídovej štruktúry. Atóm fosforu sa nachádza v strede molekuly a je usporiadaný do trojuholníka okolo troch atómov vodíka. Táto štruktúra robí molekulu kyseliny fosfornej relatívne stabilnou v priestore.
4. Polarita:
Kyselina fosforná je polárna molekula. Polarita väzieb fosfor-vodík umožňuje, aby molekula mala oblasti čiastočne kladného a čiastočne záporného náboja. Atómy fosforu majú čiastočný záporný náboj, zatiaľ čo atómy vodíka majú čiastočný kladný náboj.
5. Tvorba vodíkovej väzby:
V dôsledku štrukturálnych charakteristík molekuly kyseliny fosfornej môže interagovať s inými zlúčeninami prostredníctvom vodíkových väzieb. Napríklad kyselina fosforná môže tvoriť komplex vodíkových väzieb s molekulami vody alebo molekulami alkoholu prostredníctvom vodíkových väzieb.
Chemické vlastnosti:
1. Kyselina fosforná je stredne silná kyselina, ktorá produkuje protóny (Hplus) vo vode. Podrobí sa acidobázickej neutralizačnej reakcii s alkáliou, čím sa vytvorí zodpovedajúci fosfornan a voda. Napríklad:
H3PO2plus NaOH → NaH2PO2plus H2O
2. Kyselina fosforná je silné redukčné činidlo a vykazuje dobré redukčné vlastnosti pri mnohých chemických reakciách. Môže redukovať určité kovové ióny na kovy a zohrávať dôležitú úlohu v mnohých reakciách organickej syntézy. Tu je niekoľko príkladov:
a. Zníženie obsahu hydrátu niklu:
Ni2plus plus H3PO2→ Ni plus H3PO3
b. Redukcia chloridu uránového:
UCl6plus 12 hod3PO2→ U plus 6H3PO3plus 6 HCl
3. Oxidačné vlastnosti: Hoci je kyselina fosforná redukčným činidlom, v niektorých reakciách môže vykazovať aj oxidačné vlastnosti. V alkalických podmienkach sa jeho oxidačná schopnosť zvyšuje a niektoré zlúčeniny môžu byť oxidované do vysoko valenčných stavov, ako napríklad:
H3PO2plus 2NaOH plus 2Cl2→ Nie2HPO4plus 2NaCl plus H2O
4. Esterifikačná reakcia:
Kyselina fosforná môže reagovať s alkoholmi alebo fenolmi, aby sa podrobila esterifikačnej reakcii za vzniku zodpovedajúceho esteru fosforu. Napríklad:
H3PO2plus ROH → ROH2PO2
5. Peroxidačná reakcia:
Kyselina fosforná môže reagovať s peroxidom vodíka za vzniku kyseliny fosforečnej a vody:
H3PO2plus H2O2 → H3PO4plus H2O
6. Syntéza hydroxyfosfonátu:
Kyselina fosforná reaguje s aldehydmi alebo ketónmi za vzniku zodpovedajúcich hydroxyfosfonátov. Táto reakcia sa nazýva Pudovikova reakcia. Napríklad:
H3PO2plus RCHO → RCH(OH)PO2
7. Redukcia karboxylových kyselín:
Kyselina fosforná môže redukovať karboxylové kyseliny na zodpovedajúce aldehydy. Napríklad:
RCOOH plus H3PO2→ RCHO plus H3PO3
8. Redukcia amoniaku:
Kyselina fosforná môže reagovať s amoniakom za vzniku fosfornanu amónneho. Napríklad:
H3PO2plus NH3→ NH4H2PO2
9. Redukcia oxidovanej kyseliny fosforitej:
Kyselina fosforná môže redukovať oxidovanú kyselinu fosforitú (H5P3O10) za vzniku kyseliny fosfornej. Napríklad:
H5P3O10plus 6 NaH2PO2 → 3H3PO2plus 6 NaHPO3
10. Reaktivita: Kyselina fosforná reaguje s mnohými zlúčeninami, vrátane organických zlúčenín, anorganických kyselín, kovových iónov atď. Tu sú niektoré bežné reakcie:
- Kyselina fosforná reaguje s aldehydmi/ketónmi za vzniku zodpovedajúcich hydroxyfosfonátov.
- Kyselina fosforná reaguje s chloridmi kyselín za vzniku zodpovedajúcich hydroxyfosfonátov.
- Kyselina fosforná reaguje s kyselinou sírovou za vzniku kyseliny sírovej.
- Kyselina fosforná reaguje s peroxidom vodíka za vzniku kyseliny fosforečnej a vody.
- Kyselina fosforná reaguje s amoniakom za vzniku fosfornanu amónneho.
11. Stabilita: Kyselina fosforná je relatívne stabilná pri izbovej teplote, ale ľahko sa rozkladá svetlom a teplom. Dlhodobé vystavenie vzduchu sa pomaly oxiduje na kyselinu fosforečnú.
a. Tepelná stabilita:
Kyselina fosforná je relatívne stabilná pri izbovej teplote, ale môže sa rozkladať pri vysokej teplote. Pri manipulácii alebo skladovaní kyseliny fosfornej sa preto treba vyhýbať nadmerným teplotám. Vo všeobecnosti je najlepšie skladovať pri izbovej teplote, mimo dosahu vykurovacích zariadení alebo otvoreného ohňa.
b. Fotostabilita:
Kyselina fosforná je citlivá na svetlo a vplyvom svetla sa ľahko rozkladá. Preto sa počas skladovania a prevádzky snažte vyhnúť dlhodobému vystaveniu silnému svetlu alebo ultrafialovým lúčom. Môžete si vybrať nepriehľadnú nádobu na uskladnenie kyseliny fosfornej, aby ste znížili vplyv svetla na jej stabilitu.
12. Rozpustnosť: Kyselina fosforná má dobrú rozpustnosť vo vode. Môže sa úplne rozpustiť vo vode za vzniku bezfarebného a priehľadného roztoku. Za normálnych teplotných a tlakových podmienok je rozpustnosť kyseliny fosfornej pomerne vysoká.
hodnota a.pH:
Kyselina fosforná je slabá kyselina, ktorej roztok je kyslý. Podľa koncentrácie iónov H plus v roztoku je možné upraviť hodnotu pH roztoku kyseliny fosfornej. Normálne je roztok kyseliny fosfornej s nižšou koncentráciou slabo kyslý, s hodnotou pH medzi približne 2 a 3.
b. Vplyv teploty:
Teplota ovplyvní rozpustnosť kyseliny fosfornej. Vo všeobecnosti sa rozpustnosť zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Preto je pri vyššej teplote jednoduchšie rozpustiť kyselinu fosfornú vo vode za vzniku roztoku.
c. Účinky koncentrácie:
Rozpustnosť kyseliny fosfornej súvisí s jej koncentráciou. V určitom rozsahu sa rozpustnosť kyseliny fosfornej zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou. Keď však koncentrácia dosiahne určitú hranicu, rozpustnosť môže byť nasýtená, to znamená, že sa už nemôže rozpustiť žiadna kyselina fosforná.
d. Stabilita riešenia:
Roztoky kyseliny fosfornej sú relatívne stabilné počas skladovania a manipulácie. Dlhodobé skladovanie alebo vystavenie nevhodným podmienkam (ako je vysoká teplota, svetlo, oxidačné činidlá a pod.) však môže spôsobiť degradáciu a rozklad roztoku. Preto je pri používaní a manipulácii s roztokmi kyseliny fosfornej potrebné týmto nežiaducim stavom predchádzať.
e. Aplikácia riešenia:
Roztoky kyseliny fosfornej majú dôležité aplikácie v mnohých oblastiach. Napríklad sa môže použiť ako redukčné činidlo, katalyzátor a konzervačný prostriedok v priemysle galvanizácie. Okrem toho sa roztoky kyseliny fosfornej často používajú ako redukčné činidlá a spojovacie činidlá pri chemickej syntéze a organickej syntéze.
|
|
|
|
13. Tvorba solí: Kyselina fosforná môže vytvárať fosfornan, ako je fosfornan sodný (NaH2PO2) a fosfornan amónny (NH4H2PO2). Tieto soli sú dôležité v určitých priemyselných a laboratórnych aplikáciách.
Okrem vyššie uvedených reakcií môže kyselina fosforná zohrávať úlohu aj v iných chemických reakciách, ako je zrážanie kovových iónov, redukcia katalyzátorov atď. Je potrebné poznamenať, že kyselina fosforná má určitú toxicitu a korozívnosť a primeranú bezpečnosť počas prevádzky sa musia prijať opatrenia a musia sa dodržiavať príslušné laboratórne pracovné postupy.