Кислоты и их соли

а) Фосфористая кислота H3PO3. Безводная фосфористая кислота Н3РО3образует кристаллы плотностью 1,65 г/см3, плавящиеся при 74 °C.

Структурная формула:

При нагревании безводной Н3РО3происходит реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления):

4H3PO3= PH3^ + 3H3PO4.

Соли фосфористой кислоты — фосфиты. Например, K3PO3(фосфит калия) или Mg3(PO3)2(фосфит магния).

Фосфористую кислоту Н3РО3получают растворением в воде оксида фосфора (III) или гидролизом хлорида фосфора (III) РCl3:

РCl3+ 3H2O= H3PO3+ 3HCl^.

б) Фосфорная кислота (ортофосфорная кислота) H3PO4.

Безводная фосфорная кислота представляет собой светлые прозрачные кристаллы, при комнатной температуре расплывающиеся на воздухе. Температура плавления 42,35°С. С водой фосфорная кислота образует растворы любых концентраций.

Фосфорной кислоте соответствует следующая структурная формула:

Фосфорная кислота реагирует с металлами, расположенными в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода, с основными оксидами, с основаниями, с солями слабых кислот.

В лаборатории фосфорную кислоту получают окислением фосфора 30%-ной азотной кислотой:

3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO^.

В промышленности фосфорную кислоту получают двумя способами: экстракционным и термическим. В основе экстракционного метода лежит обработка измельченных природных фосфатов серной кислотой:

Ca3(PO4)2+ 3H2SO4= 2H3PO4+ 3CaSO4v.

Фосфорная кислота затем отфильтровывается и концентрируется упариванием.

Термический метод состоит в восстановлении природных фосфатов до свободного фосфора с последующим его сжиганием до Р4О10и растворением последнего в воде. Производимая по данному методу фосфорная кислота характеризуется более высокой чистотой и повышенной концентрацией (до 80% массовых).

Фосфорную кислоту используют для производства удобрений, для приготовления реактивов, органических веществ, для создания защитных покрытий на металлах. Очищенная фосфорная кислота нужна для приготовления фармацевтических препаратов, кормовых концентратов.

Фосфорная кислота не является сильной кислотой. Как трёхосновная кислота, в водном растворе диссоциирует ступенчато. Легче идет диссоциация по первой ступени.

H3PO4/>H++ />(дигидрофосфат-ион);

/>/>H++ />(гидрофосфат-ион);

/>/>H++ />(фосфат-ион).

Суммарное ионное уравнение диссоциации фосфорной кислоты:

H3PO4/>3H++ />.

фосфорный кислота оксид Фосфорная кислота образует три ряда солей:

• а) K3PO4, Ca3(PO4)2- трёхзамещённые, или фосфаты;
• б) K2HPO4, CaHPO4- двухзамещённые, или гидрофосфаты;
• в) KH2PO4, Ca (H2PO4)2- однозамещённые, или дигидрофосфаты.

Однозамещенные фосфаты имеют кислую реакцию, двухзамещённые — слабощелочную, трехзамещённые — щелочную.

Все фосфаты щелочных металлов и аммония растворимы в воде. Из кальциевых солей фосфорной кислоты растворяется в воде лишь дигидрофосфат кальция. Гидрофосфат кальция и фосфат кальция растворимы в органических кислотах.

При нагревании фосфорная кислота вначале теряет воду — растворитель, затем начинается дегидратация фосфорной кислоты и образуется дифосфорная кислота:

2H3PO4= H4P2O7+ H2O.

Значительная часть фосфорной кислоты превращается в дифосфорную при температуре около 260 °C.

в) Фосфорноватая кислота (гипофосфорная кислота) H4P2O6.

H4P2O6 — четырёхосновная кислота средней силы. При хранении гипофосфорная кислота постепенно разлагается. При нагревании её растворов превращается в Н3РО4и Н3РО3.

Образуется при медленном окислении Н3РО3на воздухе или окислении белого фосфора во влажном воздухе.

г) Фосфорноватистая кислота (гипофосфористая кислота) H3PO2. Эта кислота одноосновная, сильная. Фосфорноватистой кислоте соответствует следующая структурная формула:

Гипофосфитысоли фосфорноватистой кислоты — обычно хорошо растворимы в воде.

Гипофосфиты и Н3РО2- энергичные восстановители (особенно в кислой среде). Их ценной особенностью является способность восстанавливать растворённые соли некоторых металлов (Ni, Cuи др.) до свободного металла:

2Ni2++ />+ 2H2O> Ni+ />+ 6H+.

Получается фосфорноватистая кислота разложением гипофосфитов кальция или бария серной кислотой:

Ba (H2PO2)2+ H2SO4= 2H3PO2+ BaSO4v.

Гипофосфиты образуются при кипячении белого фосфора в суспензиях гидроксидов кальция или бария.

2P4(белый) + 3Ba (OH)2+ 6H2O= 2PH3^ + 3Ba (H2PO2)2.

Фосфин

ФосфинPH3- соединение фосфора с водородом — бесцветный газ с резким неприятным чесночным запахом, хорошо растворимый в воде (химически с ней не взаимодействует), очень ядовит. На воздухе чистый и сухой фосфин загорается при нагревании выше 100−140°С. Если фосфин содержит примеси дифосфина Р2Н4, он самовоспламеняется на воздухе.

При взаимодействии с некоторыми сильными кислотами фосфин образует соли фосфония, например:

PH3+ HCl= PH4Cl (хлорид фосфония).

Строение катиона фосфония [РН4]+аналогично строению катиона аммония [NН4]+. Вода разлагает соли фосфония с образованием фосфина и галогеноводорода. Фосфин может быть получен при взаимодействии фосфидов с водой:

Ca3P2+ 6H2O = 3Ca (OH)2+ 2PH3^.

И последнее. При взаимодействии фосфора с металлами образуются солифосфиды. Например, Ca3P2(фосфид кальция), Mg3P2(фосфид магния).