Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

Архив уроков › Химия 8 класс

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

В уроке 7 «Относительная молекулярная и относительная формульная массы» из курса «Химия для чайников» научимся вычислять относительную молекулярную массу, а также относительную формульную массу веществ; кроме того, выясним что такое массовая доля и приведем формулу для ее вычисления. Напоминаю, что в прошлом уроке «Валентность» мы дадим определение валентности, научились ее определять; рассмотрели элементы с постоянной и переменной валентностью, кроме того научились составлять химические формулы по валентности.

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

Каждый химический элемент характеризуется определенным значением относительной атомной массы. Состав любого вещества выражается молекулярной или простейшей формулой его структурной единицы. Такая структурная единица состоит из определенного числа атомов химических элементов. Поэтому масса структурной единицы может быть выражена в атомных единицах массы.

Относительная молекулярная масса

  • Вещества молекулярного строения характеризуются величиной относительной молекулярной массы, которая обозначается Mr.
  • Относительная молекулярная масса — это физическая величина, равная отношению массы одной молекулы вещества к 1/12 части массы атома углерода.
  • Эта величина равна сумме относительных атомных масс всех химических элементов с учетом числа их атомов в молекуле. Например, рассчитаем относительную молекулярную массу воды H2O:

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

Относительная молекулярная масса серной кислоты H2SO4:

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

Относительные молекулярные массы, как и относительные атомные массы, являются величинами безразмерными. Значение Мr показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше атомной единицы массы u.

Например, если Mr(H2O) = 18, это значит, что масса молекулы H2O в 18 раз больше 1/12 части массы атома углерода, т. е. в 18 раз больше атомной единицы массы.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Строение атома олова (sn), схема и примеры

Оценим за полчаса!

Соответственно, масса молекулы H2SO4 в 98 раз больше 1/12 части массы атома углерода.

Относительная формульная масса

Вещества немолекулярного строения также характеризуются подобной величиной, которая называется относительной формульной массой.

Как и относительная молекулярная масса, она равна сумме относительных атомных масс всех элементов, входящих в состав структурной единицы таких веществ — формульной единицы, и также обозначается Mr. При этом, конечно, необходимо учитывать индексы у символов атомов.

  1. Например, относительная формульная масса вещества CaCO3 равна:
  2. Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры
  3. Относительная формульная масса вещества Al2(SO4)3 равна:

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

Относительная формульная масса показывает, во сколько раз масса формульной единицы данного вещества больше 1/12 части массы атома углерода, или атомной единицы массы u.

Вычисление массовой доли химического элемента по формуле вещества

По формуле вещества можно рассчитать массовую долю атомов каждого химического элемента, который входит в состав этого вещества, т. е. определить, какую часть от общей массы вещества составляет масса атомов данного элемента.

Массовая доля (w) атомов химического элемента в веществе показывает, какая часть относительной молекулярной (формульной) массы вещества приходится на атомы данного элемента.

Массовая доля атомов элемента А в сложном веществе АxBy рассчитывается по формуле:

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

  • где w («дубль-вэ») — массовая доля элемента А; Ar(А) — относительная атомная масса элемента А; х, у — числа атомов элементов А и В в формуле вещества; Mr(АхBy) — относительная молекулярная (формульная) масса вещества АхBy.
  • Массовые доли выражаются в долях единицы или в процентах.
  • Пример. Определите массовые доли элементов в фосфорной кислоте H3PO4

Спойлер

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

[свернуть]

Краткие выводы урока:

  1. Относительная молекулярная (формульная) масса вещества — это физическая величина, равная отношению массы молекулы (формульной единицы) вещества к 1/12 части массы атома углерода.
  2. Эта величина равна сумме относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав молекулы (формульной единицы) данного вещества, с учетом числа атомов каждого элемента.

Надеюсь урок 7 «Относительная молекулярная и относительная формульная массы» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник: https://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-7-otnositelnaja-molekuljarnaja-i-otnositelnaja-formulnaja-massy.html

Ортофосфорная кислота

Ортофосфорная кислота (фосфорная кислота) — неорганическая кислота средней силы с химической формулой H3PO4, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 %-й водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима в этаноле и других растворителях.

Физические свойства

В чистом виде фосфорная кислота представляет собой бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 42,35 °С. Кристаллы имеют моноклинную сингонию. Твёрдая фосфорная кислота гигроскопична и расплывается на воздухе; она смешивается с водой во всех соотношениях, но коммерчески обычно доступна в трёх концентрациях:

  • 75 % H3PO4 (т. пл. –20 °С);
  • 80 % H3PO4 (т. пл. 0 °С);
  • 85 % H3PO4 (т. пл. 20 °С).
Читайте также:  Молярная масса аммиака (nh3), формула и примеры

Из 85 %-ой фосфорной кислоты можно получить безводную при испарении воды в вакууме при 80 °С. Из концентрированных растворов она осаждается в виде гемигидрата H3PO4·0,5H2O.

В твёрдом состоянии и концентрированных растворах между молекулами фосфорной кислоты существуют водородные связи. При снижении концентрации до 40-50 % более устойчивой является водородная связь между фосфат-анионами и молекулами воды. Также в растворах фосфорная кислота обменивается атомами кислорода с водой.

Химические свойства

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примерыИонный состав в зависимости от pH раствора.

Фосфорная кислота — трёхосновная кислота средней силы. В водных растворах она подвергается диссоциации по трём ступеням c константами диссоциации K1 = 7,1⋅10–3 (pKa1 2,12); K2 = 6,2⋅10–8 (pKa2 7,20); K3 = 5,0⋅10–13 (pKa3 12,32). Экзотермична только диссоциация по первой ступени; по второй и третьей ступени она эндотермична.

 H3PO4(aq) + H2O(l) ⇌  H3O(aq)+ + H2PO4(aq)−
 H2PO4(aq)− + H2O(l) ⇌ H3O(aq)+ + HPO4(aq)2−
 HPO4(aq)2− + H2O(l) ⇌  H3O(aq)+ + PO4(aq)3−

Как следствие, фосфорная кислота может образовывать как средние (фосфаты), так и кислые соли (гидрофосфаты и дигидрофосфаты). Однако при нормальных условиях она малоактивна и вступает в реакции только с карбонатами, гидроксидами и некоторыми металлами.

Выше 80 °С фосфорная кислота реагирует также с неактивными оксидами, кремнезёмом и силикатами. Также фосфаты образуются в процессе фосфатирования, при помощи которого чёрные и цветные металлы покрывают защитной плёнкой для улучшения их характеристик.

Нагревание фосфорной кислоты приводит к отщеплению воды с образованием пирофосфорной кислоты и метафосфорной кислоты:

 2H3PO4 → H2O + H4P2O7 ; H4P2O7 → H2O + 2HPO3

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра: при этом образуется жёлтый осадок, тогда как другие фосфорные кислоты дают белый осадок:

 H3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4 + 3HNO3

Качественной реакцией на ион H2PO4− является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:

 H3PO4 + 12[NH4]2MoO4 + 21HNO3 → [NH4]3PMo12O40 ⋅ 6H2O↓ + 21NH4NO3 + 6H2OМолярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

Впервые фосфорную кислоту из оксида фосфора(V) получил Роберт Бойль в 1694 году. Лабораторный метод получения заключается в окислении фосфора азотной кислотой:

 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

Термический способ

В промышленности используют два основных способа получения фосфорной кислоты: термический и экстракционный. Термический способ заключается в сжигании фосфора до оксида фосфора(V) и реакции последнего с водой:

 P4 + 5O2 → P4O10 ;   P4O10 + 6H2O → 4H3PO4

Технически этот процесс реализуется по-разному. В так называемом IG-процессе (от названия фирмы IG) обе реакции проводятся в одной реакционной колонне. Сверху в неё сжатым воздухом или паром под давлением 1,5 МПа через сопло подаётся фосфор, который сгорает при температуре >2000 °C.

Полученный оксид фосфора(V) поглощается фосфорной кислотой, которая стекает сверху по стенкам колонны, целиком покрывая их. При этом она одновременно выполняет несколько функций: растворяет оксид фосфора(V), отводит теплоту из реакции сгорания и защищает стенки колонны от пламени.

Полученная фосфорная кислота собирается под колонной, пропускается через теплообменник и подаётся в верхнюю часть колонны, откуда снова стекает по стенкам. Материалом для установки по получению фосфорной кислоты служит нержавеющая сталь с низким содержанием углерода.

До 100 °C она устойчива к концентрированной фосфорной кислоте.

Получаемая этим способом фосфорная кислота практически не содержит примесей соединений фосфора в низших степенях окисления (содержание фосфористой кислоты H3PO3 составляет всего 0,1 %).

Однако её необходимо очистить от примесного мышьяка, который в низких концентрациях содержится даже в очень чистом фосфоре.

Эта очистка осуществляется воздействием сероводорода (для его получения в фосфорную кислоту вводят сульфид натрия) и осаждением сульфида мышьяка с последующим фильтрованием.

На этих реакциях основан также TVA-процесс (от Tennessee Valley Authority), однако сжигание фосфора и поглощение оксида фосфора(V) проводится отдельно.

Фосфор и воздух подаются в стальную камеру сгорания с внешним охлаждением, после чего продукты сгорания через верхнюю часть камеры подпадают в камеру поглощения, где и образуется фосфорная кислота.

В Хёхст-процессе (от названия фирмы Hoechst) сгорание и поглощение проводятся отдельно, однако он отличается тем, что теплота сгорания фосфора там используется для генерирования пара.

Экстракционный способ

Экстракционный способ производства фосфорной кислоты заключается в обработке природных фосфатов неорганическими кислотами (в странах СНГ преимущественно хибинского апатитового концентрата и фосфоритов Каратау). Фосфаты обрабатывали серной кислотой ещё в середине 1880-х гг., однако развитие этой области началось после Второй мировой войны благодаря повышенному спросу на минеральные удобрения.

Разложение сырья происходит по следующей схеме (x от 0,1 до 2,2):

 Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 5xH2O → 5CaSO4 ⋅ xH2O + 3H3PO4 + HF

Побочным продуктом этой реакции является сульфат кальция, который в зависимости от температуры и концентрации фосфорной кислоты может выпадать в виде дигидрата (CaSO4·2H2O) или гемигидрата (CaSO4·0,5H2O).

По этому признаку экстракционные процессы получения фосфорной кислоты делят на дигидратные, гемигидратные и комбинированные (дигидратно-гемигидратный и гемигидратно-дигидратный).

Существует также ангидритный метод (с осаждением безводного сульфата кальция), который, однако, в промышленности не используется, так как он связан с серьёзными коррозионными проблемами.

Дигидратный процесс является классическим методом получения фосфорной кислоты. Его преимущества заключаются в относительно низкой температуре, благодаря чему удаётся избежать коррозии.

Кроме того, можно использовать различное фосфатное сырьё и перерабатывать его в больших количествах. Для начала сырьё измельчают до размера частиц меньше 150 мкм.

Фосфат и серная кислота подаются в реактор по отдельности, чтобы образование слоя сульфата кальция на частицах не затрудняло дальнейшего разложения. Температура процесса составляет 70-80 °С, а концентрация фосфорной кислоты в системе равна 28-31 % в пересчёте на P2O5.

В этих условиях сульфат кальция образуется в виде дигидрата. Недостатком метода является то, что исходное сырьё необходимо перемалывать, а полученную фосфорную кислоту дополнительно концентрировать до 40-55 % и даже до 70 % P2O5.

Гемигидратный процесс был разработан для того, чтобы избежать необходимости концентрирования полученной фосфорной кислоты. Он проводится при более высокой температуре (80-100 °С) — в условиях, когда более устойчивой формой является гемигидрат сульфата кальция.

Фосфорная кислота при этом получается в концентрации 40-48 %. Гемигидратно-дигидратный процесс разработан в Японии в связи с тем, что он позволяет получать практически чистый гипс, залежи которого в этой стране отсутствуют.

Обработка сырья ведётся при высокой температуре, и образуется гемигидрат сульфата кальция, однако затем его перекристаллизовывают в дигидрат.

Концентрирование и очистка

Для концентрирования фосфорной кислоты, полученной дигидратным процессом, используют вакуумное испарение, хотя на старых заводах до сих пор применяют погружное горение. Иногда используют последовательно несколько испарителей, так что пары с одного испарителя используются для нагрева раствора в следующем испарителе.

Кроме того, при испарении воды из фосфорной кислоты также удаляется фтор в виде смеси SiF4 и HF. Так, при повышении концентрации фосфорной кислоты с 30 до 50 % P2O5 из неё удаляется 50-60 % фтора. Поскольку выбросы фтора регулируются законами, эти вещества направляют на производство кремнефтористоводородной кислоты H2SiF6.

Разнообразные неорганические примеси удаляют осаждением и экстракцией. Осаждать необходимо примеси мышьяка (в виде сульфида мышьяка), кадмия (в виде комплекса с эфирами дитиофосфорной кислоты), а также примеси катионных металлов (обработкой гидроксидом натрия).

Экстракция основана на переводе фосфорной кислоты в органическую фазу и промывках водой, разбавленной фосфорной кислотой и растворами фосфатов. При этом удаляются как катионные, так и анионные примеси. Сама фосфорная кислота отделяется от растворителя перегонкой.

В качестве растворителей используют бутанол-1, амиловый спирт, метилизобутилкетон, трибутилфосфат, диизопропиловый эфир и др.

Экономические и экологические аспекты

Мировая потребность в фосфорной кислоте по состоянию на 1989 г. оценивается в 40,6 млн тонн в год в пересчёте на P2O5.

Экстракционный способ производства является преобладающим (95 % от общего количества), поскольку он потребляет меньше энергии. Остальные 5 % производятся термическим способом.

Основным производителем (и потребителем) экстракционной фосфорной кислоты являются США: их доля от общего производства фосфорной кислоты составляет 90 %.

В 1980-е гг. произошло сокращение производства фосфорной кислоты из-за отказа от фосфорсодержащих детергентов и минеральных удобрений. Это было связано с загрязнением фосфатными удобрениями грунтовых вод и эвтрофикацией водоёмов.

Экстракционное производство фосфорной кислоты связано с образованием отвалов сульфата кальция: на 1 т P2O5 производится 4,5-5,5 т загрязнённого сульфата кальция, который необходимо утилизировать. По состоянию на 2008 год существует три варианта:

  • затопление в водоёмах (10 %);
  • сваливание на суше (около 88 %);
  • использование в качестве сырья.

При затоплении в водоёмах сульфат кальция быстро растворяется: его растворимость в морской воде составляет 3,5 г/л, а природное содержание — 1,6 г/л. Примеси оксида кремния и оксида алюминия остаются нерастворёнными. Загрязнение воды тяжёлыми металлами мало по сравнению с существующими концентрациями, однако загрязнение кадмием значительно.

Используется при пайке в качестве флюса (по окисленной меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии.

Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию.

Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество.

Авиационная промышленность

В авиационной промышленности ортофосфорная кислота используется в составе гидрожидкости НГЖ-5У и её иностранных аналогов.

Пищевая промышленность

Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках, например в Кока-Коле. По вкусу подслащённые слабые водные растворы ортофосфорной кислоты напоминают крыжовник.

Сельское хозяйство

В звероводстве (в частности, при выращивании норок) используют выпойку раствора ортофосфорной кислоты для профилактики повышенного pH желудка и мочекаменной болезни.

Также ее применяют в гидропонных системах для регулировки уровня pH питательного раствора.

Стоматология

Ортофосфорная кислота применяется для протравливания (снятия смазанного слоя) эмали и дентина перед пломбированием зубов.

При применении адгезивных материалов 2-го и 3-го поколений требуется протравливание эмали зуба кислотой с последующим промыванием и просушиванием.

Кроме дополнительных временных затрат на проведение, данные этапы несут в себе опасность возникновения различных ошибок и осложнений.

При нанесении ортофосфорной кислоты сложно проконтролировать степень и глубину деминерализации дентина и эмали. Это приводит к тому, что нанесённый адгезив не полностью (не по всей глубине) заполняет открытые дентинные канальцы, а это в свою очередь не обеспечивает образование полноценного гибридного слоя.

Кроме того, не всегда удаётся полностью удалить ортофосфорную кислоту после её нанесения на дентин. Это зависит от того, каким способом сгущена фосфорная кислота. Остатки ортофосфорной кислоты ухудшают прочность связывания, а также приводят к образованию так называемой «кислотной мины».

С появлением адгезивных материалов 4-го и 5-го поколений стали использовать технику тотального протравливания (дентин — эмаль).

В адгезивных системах 6-го и 7-го поколений отдельный этап протравливания кислотой отсутствует, так как адгезивы являются самопротравливающимися.

Однако некоторые производители всё же рекомендуют для усиления адгезии кратковременно протравливать эмаль даже при использовании самопротравливающих адгезивов.

Фосфорная кислота не оказывает специфического токсического действия. Системная токсичность низкая. Её растворы раздражают глаза, дыхательные пути и слизистые оболочки. При концентрации > 10 % она оказывает раздражающее действие, а выше 25 % — также коррозионное.

Читайте также:  Частные производные, примеры решений

При глотании большого количества возникает тошнота, рвота, диарея, кровавая рвота и гиповолемический шок. Концентрированные растворы вызывают ожоги слизистой оболочки рта, пищевода и желудка. При попадании рекомендуется промыть кожу или промыть глаза тёплой водой или физиологическим раствором.

При глотании фосфорной кислоты в качестве первой помощи необходимо поддерживать дыхание и внутривенно восполнять жидкость.

У добровольцев, получавших фосфорную кислоту перорально в количестве 2-4 г/кг в день в течение 10 дней или 3,9 г/кг в день в течение 14 дней, не обнаружено негативных для метаболизма последствий. Допускается использовать 0,5–1 г/л фосфорной кислоты в напитках.

Источник: https://chem.ru/ortofosfornaja-kislota.html

Фосфорная кислота и её соли — урок. Химия, 8–9 класс

Фосфорная (ортофосфорная) кислота H3PO4 представляет собой твёрдое прозрачное кристаллическое вещество.

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

  • Твёрдая фосфорная кислота
  • Она очень хорошо растворяется в воде (смешивается в любых соотношениях) и обычно применяется в виде растворов.
  • В водных растворах фосфорная кислота диссоциирует ступенчато:
  • H3PO4⇄H++H2PO4−,
  • H2PO4−⇄H++HPO42−,
  • HPO42−⇄H++PO43−.

Диссоциация на каждой следующей ступени протекает слабее, чем на предыдущей. Полностью на ионы фосфорная кислота не распадается и относится к кислотам средней силы. Она менее активна в химических реакциях по сравнению с серной, азотной, соляной кислотами.

Фосфорная кислота вступает в реакции:

  • с металлами, расположенными в ряду активности до водорода:
  1. 2H3PO4+3Ca=Ca3(PO4)2+3H2↑;
  2. 2H3PO4+3K2O=2K3PO4+3H2O;
  3. H3PO4+3NaOH=Na3PO4+3H2O;
  • с солями, если выделяется газ или осадок:

2H3PO4+3CaCO3=Ca3(PO4)2+3H2O+3CO2↑;

H3PO4+3NH3=(NH4)3PO4.

В реакциях могут образовываться не только средние соли фосфаты с кислотным остатком PO43−, но и кислые: гидрофосфаты (HPO42−) и дигидрофосфаты (H2PO4−). В названиях кислых солей приставка гидро- обозначает атом водорода, а дигидро- — два атома водорода. Состав соли зависит от мольных соотношений кислоты и реагирующего с ней вещества:

  • H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O,
  • H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O,
  • H3PO4+2NH3=(NH4)2HPO4,
  • H3PO4+NH3=NH4H2PO4.

Средние соли фосфорной кислоты фосфаты (например, Ca3(PO4)2) нерастворимы в воде, кроме фосфатов щелочных металлов. Характерную жёлтую окраску имеет фосфат серебра. Это свойство используется для качественного определения растворимых фосфатов. При добавлении к ним раствора нитрата серебра выпадает жёлтый осадок, растворимый в азотной кислоте:

3Ag++PO43−=Ag3PO4↓.

Молярная масса фосфорной кислоты, формула и примеры

Большинство дигидрофосфатов (CaH2PO4 и др.) растворяется в воде хорошо. Гидрофосфаты (Ca(HPO4)2 и др.) растворяются лучше, чем фосфаты, но хуже по сравнению с дигидрофосфатами.

Фосфорная кислота используется:

  • для производства минеральных удобрений,
  • в качестве пищевой добавки в напитках,
  • в производстве синтетических моющих средств,
  • на производстве кормовых добавок для животных.

Соли фосфорной кислотыприменяются в качестве минеральных удобрений.

Источник: https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/khimiia-nemetallov-157456/fosfor-i-ego-soedineniia-163104/re-b4c13c3d-44a9-4895-b56c-090a5f292a3f

Фосфорвольфрамовая кислота — Phosphotungstic acid

Фосфорно — вольфрамовая кислота ( РОТ ), вольфрамофосфорная кислоты ( ТКА ), представляет собой гетерополикислоту с химической формулой Н 3 P W 12 O 40 . Это , как правило , присутствует в виде гидрата. ЕАПЦ это имя этанольный фосфовольфрамовой кислоты, ее раствором спирта , используемого в биологии.

Он имеет вид небольших, бесцветная-сероватых или слегка желтовато-зеленых кристаллов, с температурой плавления 89 ° C (24 H 2 O гидрата). Это не имеет запаха и растворим в воде (200 г / 100 мл). Это не особенно токсичны, но мягкий кислотный раздражитель.

Соединение известно множество различных названий и аббревиатур (смотри раздел «Другие названия» из Infobox).

В этих именах «12» или «додека-» отражает тот факт , что анион содержит 12 атомов вольфрама.

Некоторые ранние работники , которые не знали структуры, такие как Сянь Ву , называют его фосфо-24-вольфрамовую кислоту, формулировать его как 3H 2 O · P 2 O 5 24WO 3 · 59H 2 O, (Р 2 Вт 24 O 80 Н 6 ) · 29H 2 O, который правильно идентифицирует атомные отношения P, W и O. Эта формула была до сих пор цитируются в работах , как в конце 1970.

Фосфорно — вольфрамовая кислота используется в гистологии в качестве компонента для окрашивания образцов клеток, часто вместе с гематоксилином как Ptah . Он связывается с фибрином , коллагена и волокон соединительной ткани , и заменяет анионы красителей из этих материалов, селективно обесцвечивание их.

Фосфорно — вольфрамовая кислота является электронно — плотной, непрозрачной для электронов . Это общее отрицательное окрашивание на наличие вирусов , нервов , полисахаридов , а также других материалов , биологических тканей для визуализации с помощью просвечивающего электронного микроскопа .

Состав

Структура фосфотунгстатным аниона

Gouzerh обобщает исторические взгляды на структуру фосфорно кислоты, приводя к определению Кеггина о структуре, как:

  • Н 7 [P (W 2 O 7 ) 6 ] , предложенный Miolati и дальнейшее развитие Розенхайма
  • Н 3 [PO 4 Вт 12 O 18 (OH) 36 ] (Полинга)

Структура была определена JF Кеггин впервые опубликованная в 1933 году , а затем в 1934 году и , как правило , известна как структуры Кеггина .

Анион имеет полную тетраэдрическую симметрию и содержит каркас из двенадцати атомов вольфрама , связанных атомами кислорода с атомом фосфора в его центре.

Фото справа показывают октаэдрическую координацию атомов кислорода вокруг атомов вольфрама, и что поверхность аниона имеют как мостики и концевые атомы кислорода. Дальнейшие исследования показали , что соединение было гексагидрат не пентагидрат , как предложил Кеггин.

Получение и химические свойства

Фосфорно — вольфрамовой кислоты могут быть получены с помощью реакции вольфрамата натрия , Na 2 WO 4 · 2H 2 O, с фосфорной кислотой , Н 3 РО 4 , подкисляют хлористоводородной кислотой , HCl.

растворы фосфовольфрамовой кислоты разлагаются, как рН увеличивается. Разложение ступенчато было определено, и примерные композиции при различных значениях рН являются следующие:

pH
основные компоненты

1,0 [PW 12 O 40 ] 3-
2,2 [PW 12 O 40 ] 3- , [Р 2 Вт 21 O 71 ] 6- [PW 11 O 39 ] 7-
3,5 [PW 12 O 40 ] 3- , [Р 2 Вт 21 O 71 ] 6- [PW 11 O 39 ] 7- , [Р 2 Вт 18 O 62 ] 6- , [Р 2 Вт 19 O 67 ] 10-
5,4 [Р 2 Вт 21 O 71 ] 6- [PW 11 O 39 ] 7- , [Р 2 Вт 18 O 62 ] 6-
7,3 [PW 9 O 34 ] 9-
8,3 PO 4 3- , WO 4 2-

Разновидности [PW 11 O 39 ] 7- являются лакунарной, или дефектными ионами Кеггина. [P 2 W 18 O 62 ] 6- имеет структуру Dawson . При рН менее 8, наличие этанола или ацетона стабилизирует анион [PW 12 O 40 ] 3- , уменьшая разложение.

Вольфрамофосфорная кислота является термически стабильной вплоть до 400 ° C, и является более стабильным , чем аналогичная кремнийвольфрамовой кислота , Н 4 SiW 12 O 40 .

Большие количества полярных молекул , такие как пиридин , всасываются в объемную фазу , а не просто на поверхности. Твердотельное ЯМР исследование этанола , поглощенный в объемной фазе показывает , что оба протонированные димеры, ((С 2 Н 5 ОН) 2 Н + ) и мономеры, (С 2 Н 5 ОН 2 + ) присутствует.

Фосфорно — вольфрамовая кислота менее чувствительна к снижению , чем фосфорна кислота. Снижение с мочевой кислотой или сульфатом железа (II) дает коричневое окрашенное соединение.

связанная с этим кремневольфрамовой кислоты , когда восстановленные формами подобного коричневому соединением , где один из четырех W 3 единиц в структуре Кеггина становится металл-металл связан кластер из трех краев совместно W (IV) , октаэдры.

Фосфорно — вольфрамовой кислоты является самым сильным из гетерополикислот . Его сопряженное основание представляет собой PW 12 O 40 3- анион.

Его кислотность в уксусной кислоте была исследована , и показывает , что три протонов диссоциируют независимо друг от друга , а не последовательно, а кислотные участки имеют одинаковую силу. Одна из оценок кислотности является то , что твердый продукт имеет кислотность сильнее , чем H 0 = -13.

16, который бы квалифицировать соединение в виде суперкислоты . Этот кислый прочность означает , что даже при низком значении рН кислота полностью диссоциирует.

Пользы

катализатор

В общем с другими гетерополикислот фосфовольфрамовой кислоты представляет собой катализатор , и его высокая кислотность и термическая стабильность делают его катализатором выбора по мнению некоторых исследователей.

Он находится в растворе в качестве гомогенного катализатора , и в качестве гетерогенного катализатора « при поддержке» на подложку , например оксид алюминия , диоксид кремния .

Некоторые реакции , катализируемой кислотой , включают:

Окрашивание и пигменты

Фосфорно — вольфрамовая кислота была использована для осаждения различных видов красителей , как « озеры ». Примеры являются основными красителями и Трифенилметановыми красители, например pararosaniline производных.

гистология

Фосфорно — вольфрамовая кислота используется в гистологии для окрашивания образцов, в качестве компонента гематоксилина фосфовольфрамовой кислоты, Ptah , и «трехцветных» реагентов, а в качестве отрицательного пятна для визуализации с помощью просвечивающих электронного микроскопа .

Гематоксилин фосфорно — вольфрамовой кислоты ( PTAH )
Мэллори описал реагент теперь вообще известный как Ptah в 1897. PTAH окрашивает ткани либо красновато — коричневый или синий в зависимости от их типа. Это свойство одновременно окрашивания два разных цвета отличается от других реагентов , например , гематоксилина квасцов-гематоксилина. Роль фосфорно — вольфрамовой кислоты и механизм окрашивания до конца не изучен. Активный компонент гематоксилином является окисленной формой, гематин, хотя это редко признается в литературе , которые относятся к гематоксилину окрашивания. Фосфорвольфрамовая кислота образует озеро с гематином. Делают -до реагента является неопределенным, экспертиза года старого образца показала там три цветных компоненты, синие, красные и желтые. Они не были идентифицированы. Некоторые исследования «модельных» систем, реагирующих различные соединения , такие как аминокислоты , пуринов , пиримидинов и аминов с Ptah показывают , что они приводят к различным цветам.

трехцветные реагенты
В этих реагентах два или три основные красители используются с фосфорно — вольфрамовой кислотой, либо в одну стадии или многоступенчатой процедуре. Эти реагенты цвета различных типов тканей различных цветов. Опять же механизм окрашивания до конца не изучен. Некоторые объяснения включают предложение о том , действует фосфорно — вольфрамовой кислоты в качестве протравы связывать краситель к ткани или в качестве альтернативы , что он связывается с ткани блокирующего его молекулы красителей.

Отрицательное окрашивание
Адсорбция на ткань или поверхность вирусов и его электронной плотности являются основаниями фосфорно кислот действия в качестве отрицательного пятна . Эта плотность электронов возникает из — за наличия 12 атомов вольфрама каждый из которых имеет атомный номер от 74. Механизм адсорбции на ткани была предложена как электростатическое , а не с участием водородных связей, так как адсорбция не зависит от рН.

Анализ

Соли калия является лишь слабо растворим, в отличие от большинства других солей фосфотунгстатным, и был предложен в качестве метода для гравиметрического анализа калия.

Осаждение белков

В ряде аналитических процедур, одна из задач фосфовольфрамовой кислоты для осаждения белков. Он был назван «универсальным» осадитель для полярных белков. Дальнейшие исследования показали, что осадков не произошло с альфа-аминогрупп, но имели место с гуанидино, е-амино- и имидазола групп.

целебный

Очень мало работы, по-видимому, были проведены в этой области. Один пример относится к некрозу печени у крыс.

ионообменных мембран Композиционные протонные

В гетерополикислотах, в том числе фосфорно — вольфрамовой кислоты, исследуются в качестве материалов в композиционных обменных мембранах протонов , такие как Nafion . Интерес заключается в потенциале этих композитных материалов в производстве топливных элементов , как они с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Смотрите также

  • фосфорно-молибденовая кислота

Рекомендации

Источник: https://ru.qwe.wiki/wiki/Phosphotungstic_acid

Ссылка на основную публикацию