Acide phosphorique (H3PO4)

Molécule d'acide phosphorique individuelle

Qu'est-ce que l'acide phosphorique?

Il acide phosphorique C'est un oxo acide du phosphore qui a une formule chimique H₃Pote₄. Il se compose d'un acide minéral dans lequel trois protons d'acide sont liés à l'anion phosphate (PO₄^3-). Bien qu'il ne soit pas considéré comme un acide fort, son utilisation inappropriée peut avoir un risque pour la santé.

Il peut être trouvé dans deux états: en tant que solide sous forme de cristaux ortorrombiques épais, ou comme un liquide à sirop cristallin. Sa présentation commerciale la plus habituelle a une concentration de 85% P / P et une densité de 1 685 g / cm³. Cette densité vient de la main de la concentration.

Les trois groupes OH sont responsables du don d'hydrogènes acides. En raison de leur présence dans leur structure, vous pouvez réagir avec différents hydroxydes provoquant plusieurs sels.

Dans le cas de l'hydroxyde de sodium, vous pouvez en former trois: phosphate de sodium monobasique (non₂Pote₄), Phosphate de sodium dibasique (Na₂HPO₄) et le phosphate de sodium tribasique (Na₃Pote₄).

Cependant, selon la base utilisée pour la neutralisation, ou sur les cations très proches, vous pouvez former d'autres sels de phosphate. Parmi eux se trouvent: le phosphate de calcium (CA₃(Po₄)₂), Phosphate de lithium (li₃Pote₄), phosphate ferrique (fepo₄), et d'autres. Chacun avec ses différents degrés de protonation de l'anion phosphate.

D'un autre côté, l'acide phosphorique peut "kidnapper" des cations divalents telles que la foi²⁺, Cu²⁺, CA²⁺ et mg²⁺. À des températures élevées, vous pouvez réagir avec vous-même avec la perte d'une molécule H₂Ou former des diamètres, une coupe-coupe et des polymères d'acides phosphoriques.

Ce type de réaction rend ce composé capable d'établir un grand nombre de structures avec du phosphore et des squelettes d'oxygène, à partir de laquelle un large éventail de sels connus peut également être obtenu, comme les polyphosphates.

En ce qui concerne sa découverte, il a été synthétisé en 1694 par Robert Boyle (1627-1691), dissolvant P₂SOIT₅ (Phosphore pentoxyde) dans l'eau. C'est l'un des acides minéraux les plus utiles, étant sa fonction en tant qu'engrais le plus important.

Le phosphore, le potassium et l'azote constituent les trois principaux nutriments des plantes.

Structure chimique d'acide phosphorique

Structure chimique d'acide phosphorique

L'acide phosphorique se compose d'une liaison p = o. Avec l'atome de phosphore au centre, l'oxygène dessine une sorte de tétraèdre moléculaire.

De cette façon, l'acide phosphorique peut être visualisé comme un tétraèdre. De cette perspective ces tétraèdres (par H unités₃Pote₄) interagir les uns avec les autres par des ponts d'hydrogène; c'est-à-dire que leurs sommets s'approchent étroitement.

Ces interactions intermoléculaires permettent à l'acide phosphorique de cristalline dans deux solides: anhydre et hémihydrate (H₃Pote₄· 1/2H₂O), tous deux avec des systèmes cristallins monocliniques. Sa forme anhydra peut également être décrite avec la formule: 3h₂Ou · p₂SOIT₅, qui est égal à un pentoxyde de phosphore tri-hydraté.

Les tétraèdres peuvent même relier de manière covalente, mais pour celui-ci de ses unités, doit éliminer une molécule d'eau par déshydratation. Cela se produit quand h₃Pote₄ Il subit un chauffage et génère en conséquence la formation d'acides polyphosphériques (PA).

Acide diposphorique (h₄P₂SOIT₇)

Le plus simple de tous les PA est l'acide diposphorique (H₄P₂SOIT₇), également connu sous le nom d'acide pyrophosphorique. L'équation chimique de votre formation est la suivante:

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2h₃Pote₄ H₄P₂SOIT₇ + H₂SOIT

Le solde dépend de la quantité d'eau et de température. Quelle est sa structure? À l'image de la section, les structures de l'orthophosphaphaphique et de l'acide pyrophosphorique sont illustrées dans le coin supérieur gauche.

Deux unités rejoignent de manière covalente lorsqu'une molécule d'eau est éliminée, formant un pont d'oxygène P-O-P entre eux. Maintenant, ce ne sont pas trois acides hydrogène, mais quatre (quatre groupes -OH). À cause de cela, h₄P₂SOIT₇ présente quatre k constantes k_pour.

Acides polyphosphoriques

La déshydratation peut continuer avec l'acide pyrophosphorique si le chauffage continue. Parce que? Parce qu'à chaque extrémité de sa molécule, il existe un groupe OH qui peut être éliminé en tant que molécule d'eau, favorisant ainsi la croissance ultérieure du squelette P-O-O-O-P ... P ..

Des exemples de ces acides sont des acides trimphosphoriques et tétropolifforiques (tous deux également illustrés dans l'image précédente). On peut voir comment le squelette P-O-P s'allonge dans une sorte de chaîne formée par des tétraèdres.

Ces composés peuvent être représentés avec la formule HO (PO₂OH)_XH, où ho est l'extrémité gauche qui peut se déshydrater. Pote₂OH est le squelette de phosphore avec les liens p = o et oh; Et x sont les unités ou molécules d'acide phosphorique nécessaires pour obtenir ladite chaîne.

Lorsque ces composés sont complètement neutralisés, les polyphosphates SO. Selon les cations où ils sont entourés, ils forment une grande variété de sels de polyphosphate.

D'un autre côté, s'ils réagissent avec les alcools ROH, les hydrogènes de leur squelette sont remplacés par les substituants alkyle R-. Ainsi, les esters de phosphate (ou polyphyse) surgissent: RO (PO₂Ou)_XR. Il suffit de remplacer le H par r toutes les structures de l'image de la section pour les obtenir.

Acides polyphosphoriques cycliques

Les chaînes P-O-P peuvent même être fermées dans un cycle anneau ou phosphorique. Le plus simple de ce type de composé est l'acide triméthaphosphorique (le coin supérieur droit de l'image). Ainsi, le PAS peut être linéaire, cyclique; ou si leurs structures présentent les deux types, ramifiés.

Nomenclature

Acide phosphorique. Source: Communes.Wikimedia.org

La nomenclature de l'acide phosphorique est dirigée par l'IUPAC et comment les sels de nullion des oxoacides sont nommés.

Parce que dans h₃Pote₄ L'atome de P a Valencia +5, celui avec la plus grande valeur, son acide se voit attribuer le suffixe -ico au préfixe phosphore-.

Ortho-

Cependant, l'acide phosphorique est également couramment raconté de l'acide orthophosphorique. Parce que? Parce que le mot «ortho» est grec et signifie «vrai»; ce qui entraînerait la "vraie forme" ou "plus hydratée".

Lorsque l'anhydro phosphorique est hydraté avec un excès d'eau (P₄SOIT_dix, Le "Cap d'image supérieure")₃Pote₄ (3h₂Ou · p₂SOIT₅). Ainsi, le préfixe Ortho est attribué à ces acides formés avec de l'eau abondante.

Piro-

Le préfixe Piro se réfère à chaque composé provenant de l'application de la chaleur, car l'acide diposphorique provient de la déshydratation thermique de l'acide phosphorique. Il est donc appelé acide pyrophosphorique (2h₂Ou · p₂SOIT₅).

But-

Le préfixe cible, qui est également un mot grec, signifie «après». Il est ajouté aux substances dont la formule a éliminé une molécule, dans ce cas, celle de l'eau:

H₃Pote₄ => Hpo₃ + H₂SOIT

Notez que cette fois, l'ajout de deux unités phosphoriques ne se produit pas pour former l'acide diposphorique, mais au lieu de l'acide métaphosphorique est obtenu (à partir de laquelle il n'y a aucune preuve de son existence).

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Il est également important de souligner que cet acide peut être décrit comme h₂Ou · p₂SOIT₅ (Similaire à l'hémidrate, en multipliant HPO₃ Pour 2). La méta-préfixe est parfaitement selon le PAS cyclique, car si l'acide trphosphorique se déshydrate, mais n'ajoute pas une autre unité H₃Pote₄ Pour devenir de l'acide tétraphosphorique, alors vous devez former un anneau.

Et c'est la même chose avec d'autres acides polymeetophosphoriques, bien que l'IUPAC recommande de les appeler comme composés cycliques du PAS correspondant.

Propriétés de l'acide phosphorique

Formule moléculaire

H₃Pote₄

Poids moléculaire

97 994 g / mol

Aspect physique

Dans sa forme solide, il présente des cristaux ortorrombiques, hygroscopiques et transparents. Sous la forme liquide, il est cristallin, avec une apparence de sirop visqueuse.

Commercialement il est réalisé en solution aqueuse avec une concentration de 85% P / P. Dans toutes ces présentations, il manque d'odeur.

Points d'ébullition et de fusion

158º C (316º F a 760 mmHg).

108º F (42,2º C).

Solubilité dans l'eau

548 g / 100 g de h₂Ou 20 ° C; 369,4 g / 100 ml à 0,5 ° C; 446 g / 100m à 14,95º C.

Densité

1 892 g / cm³ (solide); 1 841 g / cm³ (Solution à 100%); 1 685 g / cm³ (Solution 85%); 1 334 g / cm³ Solution à 50%) à 25 ° C.

Densité de vapeur

Air relatif 3,4 (air = 1).

Auto allumage

Ce n'est pas inflammable.

Gelée

3,86 MPOISE (40% à 20º C).

Acidité

pH: 1,5 (solution 0,1 n dans l'eau)

PKA: PKA1 = 2 148; pka2 = 7,198 et pka3 = 12,319. Par conséquent, son hydrogène le plus acide est le premier.

Décomposition

Lorsqu'il est chauffé, il libère des oxydes de phosphore. Si la température monte à 213 ° C ou plus, elle devient de l'acide pyrophosphorique (H₄P₂SOIT₇).

Corrosivité

Corrosif aux métaux ferreux et en aluminium. Lors de la réaction avec ces métaux, le gaz combustible à l'hydrogène provient.

Polymérisation

Polymérisa violemment avec des composés de canular, des époxydes et des composés polymérisables.

Utilisation de l'acide phosphorique

Fosphat et Général utilise les ventes

-L'acide phosphorique sert de base à l'élaboration du phosphate, qui sont utilisées comme engrais car le phosphore est un nutriment principal des plantes.

-Il a été utilisé dans le traitement de l'empoisonnement à la tête et d'autres conditions dans lesquelles des quantités importantes de phosphate et la production d'acidose légère sont nécessaires.

-Il est utilisé pour contrôler le pH des voies urinaires des visons et des chats afin d'éviter la formation de calculs rénaux.

-L'acide phosphorique provoque des sels de nA₂HPO₄ et non₂Pote₄ qui constituent un système d'amortisseur de pH avec une PKA de 6,8. Ce système de régulation du pH est présent chez l'homme, ayant de l'importance dans la régulation du pH intracellulaire, ainsi que dans la gestion de la concentration d'hydrogène dans les tubules distaux et collecteurs des néphrons.

-Il est utilisé dans l'élimination de la couche Mohosa d'oxyde de fer qui s'accumule sur ce métal. L'acide phosphorique forme du phosphate de fer, qui peut être facilement éliminé de la surface métallique. Il est également utilisé dans le vernis électrique en aluminium.

Industriels

-L'acide phosphorique est destiné à un agent catalytique dans l'élaboration du nylon et de l'essence. Il est utilisé comme agent déshydratant dans la gravure lithographique, dans l'élaboration des colorants à utiliser dans l'industrie textile, en train de coagulation du latex dans l'industrie du rivage et dans la purification du peroxyde d'hydrogène (peroxyde d'hydrogène (peroxyde d'hydrogène).

-L'acide est utilisé comme additif dans les boissons gazeuses contribuant à cette manière à sa saveur. Dilué, il est appliqué dans le processus de raffinage du sucre. Il agit également comme un système d'amortisseur dans la préparation du jambon, de la gélatine et des antibiotiques.

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-Intervient dans l'élaboration des détergents, dans la catalyse acide de la production d'acétylène.

-Il est utilisé comme un acidulant dans les aliments équilibrés pour l'industrie du bétail et les animaux de compagnie. L'industrie pharmaceutique l'utilise dans la fabrication de médicaments antiémétiques. Il profite également d'un mélange pour faire de l'asphalte pour paver le sol et réparer les fissures.

-L'acide phosphorique agit comme un catalyseur dans la réaction d'hydratation des alcènes pour produire de l'alcool, principalement de l'éthanol. De plus, il est utilisé dans la détermination du charbon biologique dans les sols.

Dentaire

Il est utilisé par les dentistes pour nettoyer et conditionner la surface dentaire avant le placement des supports dentaires. Il trouve également une utilisation dans le blanchiment dentaire et l'élimination des plaques dentaires. De plus, il est utilisé dans la fabrication de colle pour les prothèses dentaires.

Produits de beauté

L'acide phosphorique est utilisé pour ajuster le pH dans l'élaboration des produits cosmétiques et pour les soins de la peau. Il est utilisé comme agent oxydant chimique pour la production de carbone activé.

Formation d'acide phosphorique

-L'acide phosphorique est préparé à partir de roches de phosphate de type apathite, au moyen de sa digestion concentrée sur l'acide sulfurique:

CA₃(Po₄)₂    +       3 h₂Swin₄      +       6 h₂O => 2 H₃Pote₄     +       3 (cas₄.2h₂SOIT)

L'acide phosphorique obtenu dans cette réaction est une faible pureté, il subit donc un processus de purification qui comprend des précipitations, une extraction de solvant, une cristallisation et des techniques d'échange d'ions.

-L'acide phosphorique peut se produire en dissolvant le pentoxyde de phosphore dans l'eau bouillante.

-Il peut également être obtenu en chauffant le phosphore avec un mélange de vapeur d'air et d'eau:

P₄ (l) +5 o₂ (g) => p₄SOIT_dix (S)

P₄SOIT_dix (s) + h₂Ou (g) ​​=> 4h₃Pote₄ (L)

Des risques

-Parce que votre pression de vapeur est basse à température ambiante, il est peu probable que vos vapeurs puissent être inhalées, à moins que l'acide ne soit pulvérisé. Si c'est le cas, les symptômes de leur inhalation comprennent: la toux, les maux de gorge, la respiration courte et laborieuse.

-Dans la littérature, le cas d'un marin exposé à des vapeurs d'acide phosphorique pendant une longue période est cité. A subi une faiblesse générale, une toux sèche, une douleur thoracique et des problèmes respiratoires. Après un an après l'exposition, un dysfonctionnement réactif des voies respiratoires a été observée.

-Le contact cutané avec l'acide phosphorique peut provoquer des rougeurs, des douleurs, des cloques et des brûlures cutanées.

-Le contact de l'acide avec les yeux, en fonction de sa concentration et de la durée du contact, peut produire dans ces lésions corrosives tissulaires ou des brûlures graves avec des dommages oculaires permanents.

-L'ingestion d'acide provoque des brûlures dans la bouche et la gorge, la sensation de l'ardor au-delà du sternum, des douleurs abdominales, des vomissements, des chocs et de l'effondrement.

Les références

1. Société royale de chimie. (2015). Acide phosphorique. Tiré de: Chemspider.com
2. Centre canadien de santé et de sécurité professionnelle. (1999). Acide phosphorique - effets sur la santé. Tiré de: CCSSO.CA
3. Acides.Info. (2018). Acide phosphorique "variété d'utilisations de ce composé chimique. Tiré de: acides.Info
4. James P. Smith, Walter E. Brown et James R. Lehr. (1955). Structure de l'acide phosphorique cristallin. J. SUIS. Chem. Soc.  77, 10, 2728-2730
5. Wikipédia. (2018). Acides phosphoriques et phosphates. Pris de: dans.Wikipédia.org
6. La science est amusante. Découvrir l'acide phosphorique. [PDF]. Tiré de: Scifun.Chem.WISC.Édu