Большая Советская энциклопедия - фосфорные кислоты

кислородные кислоты фосфора, представляющие собой продукты гидратации фосфорного ангидрида (см Фосфора окислы). Различают ортофосфорную кислоту (обычно называемую фосфорной кислотой) и конденсированные Ф. к. Наиболее изучена и важна ортофосфорная кислота H3PO4, образующаяся при растворении P4O10 (или P2O5) в воде.

Ортофосфорная кислота — бесцветные гидроскопические кристаллы, плотность 1,87 г/см³, tпл 42,35 °С, известен кристаллогидрат H3PO4․¹/2 H2O с tпл 29,32 °С. Плотность обычно широко применяемой 85%-ной H3PO4 при 25 °С 1,685 г/см³ вязкость при 20 °С 47․10^-3 мн․сек/м², удельная теплоемкость в интервале температур 20—120 °С 2064,1 дж/кг․К (0,493 кал/г °С). С водой H3PO4 смешивается в любых отношениях Константы диссоциации при 25 °С K1 = 7․10^-3, K2 = 8․10^-8, K3 = 4․10^-13. Ортофосфорная кислота трехосновная, средней силы. Образует три ряда солей — фосфатов (См. Фосфаты). При нагревании растворов кислоты происходит её дегидратация с образованием конденсированных фосфорных кислот.

В промышленности ортофосфорную кислоту получают экстракционным (сернокислотным) или термическим способами. Экстракционный способ заключается в разложении фосфатов природных (См. Фосфаты природные) серной и фосфорной кислотами:

Ca5F (PO4)3 + 5H2SO4 + nH3PO4 = (n+3) H3PO4 + 5CaSO4 + HF

и последующим разделением на фильтрах образовавшейся кислоты и нерастворимого CaSO4. Термический способ основан на сжигании фосфора до фосфорного ангидрида P4 + 5O2 P4O10 и гидратации последнего P4O10 + 6H2O = 4H3PO4. Промышленная ортофосфорная кислота — важнейший полупродукт для производства фосфорных и комплексных удобрений и технических фосфатов, широко используется также для фосфатирования (См. Фосфатирование) металлов, в качестве катализатора в органическом синтезе. Пищевая фосфорная кислота применяется для приготовления безалкогольных напитков, лекарств, зубных цементов и т.д.

Конденсированные (полимерные) Ф. к. подразделяются на полифосфорные с линейным строением фосфат-аниона общей формулы Hn+2PnO3n+1, метафосфорные с циклическим строением фосфат-аниона общей формулы (HPO3) n и ультрафосфорные кислоты, имеющие разветвленную, сетчатую структуру. Наибольшее практическое значение имеют полифосфорные кислоты Из полифосфорных кислот наиболее полно изучена дифосфорная (пирофосфорная) кислота H4P2O7, выделенная в кристаллическом виде в двух формах с температурами плавления 54,3 °С и 71,5 °С. Пирофосфорная кислота четырёхосновна, константы диссоциации при 18 °С K1 = 1,4․10^-1, K2 = 1,1․10^-2, K3 = 2,1․10^-7, K4 = 4,1․10^-10. Трии тетраполифосфорные кислоты выделены в виде разбавленных растворов. Существование более конденсированных Ф. к., содержащих до 12 атомов в цепи, доказано методом бумажной хроматографии. Полифосфорные кислоты — полиэлектролиты. Циклические метафосфорные кислоты (например, H3P3O9, H4P4O12) представляют собой сильные кислоты. Ультрафосфорные кислоты мало изучены.

Конденсированные Ф. к. получают дегидратацией ортофосфорных кислот, гидратацией фосфорного ангидрида соответствующим количеством воды, а также путем ионного обмена из соответствующих конденсированных фосфатов. Применяют в основном для производства высококонцентрированных фосфорных удобрений, в качестве катализаторов при получении нефтепродуктов и в органическом синтезе, для производства различных полифосфатов.

Лит.: Краткая химическая энциклопедия, т. 5, М., 1967, Везер Ван Дж., Фосфор и его соединения, пер. с англ., т. 1, М., 1962, Постников Н. Н., Термическая фосфорная кислота, М., 1970, Копылов Б. А., Технология экстракционной фосфорной кислоты, Л., 1972.

Л. В. Кубасова.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978