Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: H₃O₄P

Химический состав Ортофосфорной кислоты

Молекулярная масса: 97,994

Ортофо́сфорная кислота́(фо́сфорная кислота́) — неорганическая кислота средней силы, с химической формулой H₃PO₄, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы. При температуре выше +213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H₄P2O7. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 %-й водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях.

Получение

Фосфорную кислоту получают из фосфата:
Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 3CaSO₄ + 2H₃PO₄
Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора:
PCl₅ + 4H₂O → H₃PO₄ + 5HCl
Или взаимодействием с водой оксида фосфора(V), полученного сжиганием фосфора в кислороде:
P₂O5 + 3H₂O → 2H₃PO₄
С водой реакция идет очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорной кислоты.
Расплавленная ортофосфорная кислота и её концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей.

Свойства

H₃PO₄ — трёхосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например, с хлорной HClO₄, фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например [Р(ОН)₄]ClO₄. В водных растворах подвергается электролитической диссоциации в три стадии с образованием катиона гидроксония. Степень диссоциации и вид зависят от pH раствора:
H₃PO_4(aq) + H₂O_(l) ↔ H_3(aq)O⁺ + H₂PO_4(aq)^- K_s1 = 6,9 * 10^-3
H₂PO_4(aq)^- + H₂O_(l) ↔ H₃O⁺ + HPO_4(aq)^2- K_s2 = 6,2 * 10^-8
HPO_4(aq)^2- + H₂O_(l) ↔ H_3(aq)⁺ + PO_4(aq)^3- K_s3 = 4,7 * 10^-13
Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра, при этом образуется жёлтый осадок:
H₃PO₄ + 3AgNO₃ → Ag₃PO₄ + 3HNO₃
Качественной реакцией на ион H₂РО₄− является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:
H₃PO₄ + 12[NH₄]₂MoO₄ + 21HNO₃ → [NH₄]₃PMo₁₂O₄₀ * 6H₂O + 21NH₄NO₃ + 6H₂O

Фосфаты

Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух- и трехзамещенные соли.
H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O (дигидрофосфат натрия)
H₃PO₄ + 2NaOH → Na₂HPO₄ + 2H₂O (гидрофосфат натрия)
H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O (фосфат натрия)
Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую реакцию, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную. Дигидрофосфаты обычно хорошо растворимы в воде, почти все гидрофосфаты и фосфаты растворимы мало. Прокаливание солей приводит к следующим превращениям:
NaH₂PO₄ → NaPO₃ + H₂O
2Na₂HPO₄ → Na₄P₂O₇ + H₂O
Фосфаты при прокаливании не разлагаются, исключение составляет фосфат аммония (NH₄)₃PO₄. Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты.

Применение

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 составе гидрожидкостей 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.
Сельское хозяйство
В звероводстве (в частности, при выращивании норок) используют выпойку раствора ортофосфорной кислоты для профилактики повышенного рН желудка и мочекаменной болезни.
Стоматология
Ортофосфорная кислота применяется для протравливания (снятия смазанного слоя) эмали и дентина перед пломбированием зубов. При применении адгезивных материалов 2 и 3 поколения 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 нанесенный адгезив не полностью (по всей глубине) заполняет открытые дентинные канальцы, а это в свою очередь не обеспечивает образование полноценного гибридного слоя. Кроме того, не всегда удается полностью удалить ортофосфорную кислоту после её нанесения на дентин. Это зависит от того, каким способом сгущена фосфорная кислота. Остатки ортофосфорной кислоты ухудшают прочность бондинга, а также приводят к образованию так называемой «кислотной мины». С появлением адгезивных материалов 4 и 5 поколения стали использовать технику тотального протравливания (дентин — эмаль). В адгезивных системах 6 и 7 поколения отдельный этап протравливания кислотой отсутствует, так как адгезивы являются самопротравливающимися. Хотя некоторые производители все же рекомендуют для усиления адгезии кратковременно протравливать эмаль и при использовании самопротравливащих адгезивов.