Phosphorsäure
Phosphorsäure, auch bekannt als Orthophosphorsäure oder Phosphorsäure (V) -Säure, ist eine mineralische (anorganische) Säure mit der chemischen Formel H3PO4. Alternativ können Orthophosphorsäuremoleküle sich mit sich selbst kombinieren, um eine Vielzahl von Verbindungen zu bilden, die allgemein als Phosphorsäuren bezeichnet werden. Der Begriff „Phosphorsäure“ kann sich auch auf eine Chemikalie oder ein Reagenz beziehen, die aus Phosphorsäuren, meist Orthophosphorsäure, bestehen.
Inhalt
Herstellung
Es gibt zwei verschiedene Arten von Orthophosphorsäure, basierend auf der Methode der Herstellung. Sie sind bekannt als thermische Phosphorsäure und nasse Phosphorsäure.
Thermische Phosphorsäure: Diese sehr reine Phosphorsäure wird durch Brennen von elementarem Phosphor zur Herstellung von Phosphorpentoxid und Auflösen des Produkts in verdünnter Phosphorsäure erhalten. Dies ist die sauberste Art, Phosphorsäure herzustellen, da die meisten Verunreinigungen, die in dem Gestein vorhanden sind, entfernt wurden, wenn Phosphor aus dem Gestein in einem Ofen extrahiert wurde. Das Endergebnis ist Lebensmittelqualität, thermische Phosphorsäure; Für kritische Anwendungen kann jedoch eine zusätzliche Verarbeitung zur Entfernung von Arsenverbindungen erforderlich sein.
Nasse Phosphorsäure: Grüne Phosphorsäure wird durch Zugabe von Schwefelsäure zu Calciumphosphatgestein oder Aufschlämmung hergestellt. Die Reaktion für Calciumphosphataufschlämmung ist:
3H2SO4 (aq) + Ca3 (PO4) 2 (aq) + 6H2O (l) ↔ 2H3PO4 (aq) + 3CaSO4 (aq) + 6H2O
Durch moderne Filtertechniken kann die Nassprozess-Säure deutlich gereinigt werden, ist aber noch nicht so rein wie thermische Phosphorsäure; Da es andere saure Spezies wie Fluorwasserstoffsäure enthalten kann.
Eigenschaften
Reines wasserfreies Phosphorsäure ist ein weißer Feststoff, der bei 42,35 ° C schmilzt, um eine farblose, viskose Flüssigkeit zu bilden. Pure 75-85 Prozent wässrige Lösungen(die häufigsten) sind klare, farblose, geruchlose, nicht-flüchtige, ziemlich viskose, sirupige Flüssigkeiten, aber immer noch gießbar.Das Präfix ortho wird gewöhnlich verwendet, wenn man es von anderen Phosphorsäuren wie Polyphosphorsäuren unterscheiden will. Orthophosphorsäure ist eine ungiftige, anorganische, ziemlich schwache Triprotinsäure, die bei Reinheit bei Raumtemperatur und Druck fest ist. Die chemische Struktur der Orthophosphorsäure ist in der Datentabelle dargestellt. Orthophosphorsäure ist ein sehr polares Molekül, daher ist es in Wasser sehr gut löslich. Der Oxidationszustand von Phosphor (P) in ortho- und anderen Phosphorsäuren beträgt +5; Der Oxidationszustand aller Sauerstoff (O) ist -2 und alle Wasserstoffatome (H) ist +1. Triprotic bedeutet, dass ein Orthophosphorsäuremolekül bis zu dreimal dissoziieren kann, wobei jedes Mal ein H + aufgegeben wird, das sich typischerweise mit einem Wassermolekül verbindet.
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Allgemeines | |
| Name | Phosphorsäure |
| Andere Namen |
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| Summenformel | H3PO4 |
| CAS-Nummer | 7664-38-2 |
| Kurzbeschreibung | farb- und geruchloser Feststoff oder Flüssigkeit |
Eigenschaften | |
| Molare Masse | 98,00 g·mol−1 |
| Aggregatzustand | fest (oft flüssig, da eine unterkühlte Schmelze recht lange lagerbar ist) |
| Dichte | 1,87 g·cm−3 (20 °C) |
| Schmelzpunkt | 42,35 °C (wasserfrei) |
| Siedepunkt | 213 °C (Zersetzung, Wasserabspaltung) |
| Dampfdruck | 3,8 Pa (20 °C) |
| Löslichkeit | vollständig mischbar mit Wasser |
Verwendung
Rostentfernung
Phosphorsäure kann durch direkte Anwendung auf verrostetes Eisen, Stahlwerkzeuge oder Oberflächen verwendet werden, um Eisen (III) oxid (Rost) in eine wasserlösliche Phosphatverbindung umzuwandeln. Es ist gewöhnlich als grünliche Flüssigkeit erhältlich, geeignet zum Eintauchen (Säurebad), wird aber allgemein als Bestandteil in einem Gel verwendet, das gemeinhin als Mariengelee bezeichnet wird. Als dickes Gel kann es auf schräge, vertikale oder sogar obere Flächen angewendet werden. Es wird auch verwendet, um Nahrungsmittel und Getränke wie verschiedene Colas zu säuern, aber nicht ohne Kontroverse über seine gesundheitlichen Auswirkungen. Orthophosphorsäure wird als Elektrolyt in Phosphorsäure-Brennstoffzellen verwendet. Sie wird als externer Standard für Phosphor-31-NMR verwendet. Als Reiniger wird sie von Bauhandwerken verwendet, um Mineralvorkommen, zementartige Abstriche und harte Wasserflecken zu entfernen. Es wird auch als Zutat in einigen Haushaltsreinigern verwendet, die auf ähnliche Reinigungsaufgaben gerichtet sind. Heiße Phosphorsäure wird in der Mikrofabrikation verwendet, um Siliziumnitrid (Si3N4) zu ätzen. Es ist sehr selektiv beim Ätzen von Si3N4 anstelle von SiO2, Siliciumdioxid. Phosphorsäure wird als Flußmittel von Hobbyisten (wie z. B. Modelleisenbahnen) als Hilfsmittel zum Löten eingesetzt.
Phosphorsäure wird auch in der Hydroponik verwendet, um den pH-Wert von Nährlösungen zu senken. Während andere Arten von Säuren verwendet werden können, ist Phosphor ein Nährstoff, der von Pflanzen verwendet wird, insbesondere während der Blüte, wobei Phosphorsäure besonders wünschenswert ist. Allgemeine Hydroponik pH Down flüssige Lösung enthält Phosphorsäure zusätzlich zu Zitronensäure und Ammoniumbisulfat mit Puffern, um einen stabilen pH-Wert im Nährstoffreservoir aufrechtzuerhalten. Phosphorsäure wird als pH-Einsteller in Kosmetik- und Hautpflegeprodukten eingesetzt. Phosphorsäure wird als chemisches Oxidationsmittel für die Aktivkohleproduktion verwendet. Phosphorsäure wird in der Zahnheilkunde und Kieferorthopädie als Ätzlösung verwendet, um die Oberflächen von Zähnen zu reinigen und aufzurauhen, wo zahnärztliche Geräte oder Füllungen platziert werden. Phosphorsäure ist auch ein Bestandteil in der Gegenzählung Anti-Übelkeit Medikamente, die auch enthalten hohe Mengen an Zucker (Glukose und Fructose). Phosphorsäure wird auch als Katalysator bei der Synthese von Aspirin verwendet, da es im Vergleich zu Salzsäure und Schwefelsäure eine größere Anzahl von Wasserstoffionen mit geringerer Kontamination liefert.
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Sicherheitshinweise und Risiken
Es ist darauf zu achten, dass saure Verbrennungen der Haut und vor allem die der Augen vermieden werden, aber der Rückstand wird leicht mit Wasser verdünnt Es sollte nicht direkt in Oberflächenwasser wie Bäche oder in Abflüsse eingeführt werden. Es sollte nicht von Diabetikern ohne Rücksprache mit einem Arzt verwendet werden.