Kwas fosforowy, znany również jako kwas ortofosforowy, jest powszechnym kwasem nieorganicznym, średnio mocnym kwasem, o wzorze chemicznym H3PO4, masie cząsteczkowej 97,994. Nie jest łatwo ulatniać się, rozkładać i prawie nie ma utleniania. Ma wspólną właściwość kwasu. Jest to trójskładnikowy słaby kwas, który jest słabszy niż kwas solny, kwas siarkowy, kwas azotowy, ale silniejszy niż kwas octowy, kwas borowy itp. Kwas fosforowy łatwo rozpływa się w powietrzu. Kwas pirofosforowy otrzymuje się przez ogrzewanie, a kwas metafosforowy przez dalsze odwodnienie. Kwas fosforowy jest stosowany głównie w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym, nawozowym i innych gałęziach przemysłu, w tym jako inhibitor rdzy, dodatek do żywności, chirurgia stomatologiczna i ortopedyczna, środek korozyjny EDIC, elektrolit, topnik, środek dyspergujący, przemysłowy środek korozyjny, surowce i komponenty nawozów, czyszczenie gospodarstwa domowego produktów, a także odczynników chemicznych.
Ortofosforan to kwas fosforowy składający się z pojedynczego czworościanu tlenowo-fosforowego. W cząsteczce kwasu fosforowego atom P jest hybrydą sp3, a trzy hybrydowe orbitale tworzą trzy z atomem tlenu σ. Drugie wiązanie PO składa się z σ i dwóch wiązań dp między tlenem a fosforem. σ Wiązanie koordynacyjne powstaje przez koordynację pary samotnych elektronów na atomie fosforu z pustym orbitalem atomu tlenu. Wiązanie D ← p powstaje przez nałożenie dwóch par samotnych elektronów na orbitale py i pz atomu tlenu oraz dxz i dyz na pustych orbitalach atomu fosforu. Ponieważ poziom energii 3d atomu fosforu jest znacznie wyższy niż poziom energii 2p atomu tlenu, utworzony orbital molekularny nie jest bardzo efektywny, więc wiązanie PO jest wiązaniem potrójnym pod względem liczby, ale między wiązaniem pojedynczym a wiązaniem podwójnym pod względem wiązania energia i długość wiązań. Zarówno czysty H3PO4, jak i jego krystaliczny hydrat mają wiązania wodorowe, co może być przyczyną lepkości stężonego roztworu kwasu fosforowego.
Specyficzne przewodnictwo
W temperaturze pokojowej (219 K), gdy stężenie roztworu H3PO4 wynosi 45 procent - 47 procent , przewodność właściwa jest maksymalna.
Punkt krystalizacji:
Kwas fosforowy należy do średnio mocnych kwasów, a jego temperatura krystalizacji (krzepnięcia) wynosi 21 stopni. Gdy jest niższa niż ta temperatura, wytrącą się kryształy półwodzianu (lodu). Oczywiście kwas fosforowy zwykle nie tworzy kryształów (lodu) w temperaturach powyżej 10 stopni, a nawet poniżej. Dzieje się tak dlatego, że kwas fosforowy ma właściwości przechłodzenia, to znaczy, gdy rzeczywista temperatura kwasu fosforowego na rynku jest niższa niż 21 stopni, odbiega od punktu tworzenia (lodu) kryształów i nie tworzy kryształów (lodu) natychmiast. Jednak dopóki taka niska temperatura jest utrzymywana przez pewien czas, kwas fosforowy łatwo wytwarza kryształki lodu w stanie statycznym.
Kryształ kwasu fosforowego, podobnie jak inne ciekłe kryształy, podlega przemianom fizycznym, a nie chemicznym. Jego właściwości chemiczne nie zmienią się z powodu krystalizacji, to znaczy właściwości kwasu fosforowego nie ulegną zmianie z powodu krystalizacji. Można go nadal normalnie używać, o ile podana jest temperatura topnienia lub podgrzana woda jest używana do rozcieńczania i rozpuszczania.
Charakterystyka krystalizacji: wysokie stężenie kwasu fosforowego, wysoka czystość i wysoka krystaliczność. Z doświadczenia wynika, że gdy temperatura jest powyżej lub poniżej 4 stopni, a stężenie jest większe niż 85 procent, jego krystaliczność wzrasta. Jeśli zostanie przypadkowo zmieszany z krystalicznym kwasem fosforowym, spowoduje to, że kwas fosforowy bez kryształu (lód) natychmiast zainfekuje i utworzy kryształ (lód). Ponadto kryształ fosforanu (lód) jest niezwykle szybki, co spowoduje, że większość pojemników do przechowywania kwasu fosforowego utworzy kryształ (lód). Po utworzeniu kryształów kwasu fosforowego (lód), kwas fosforowy w górnej części staje się rozcieńczony, a igiełkowaty, krystalicznie czysty kwas fosforowy osadza się w dolnej części. Z doświadczenia wynika, że 75-procentowy kwas fosforowy również trudno tworzy kryształy (lód) w niskiej temperaturze (około 4 stopni), dlatego zaleca się stosowanie 75-procentowego kwasu fosforowego w niskiej temperaturze.
Podobnie jak zamarzanie wody, kryształ kwasu fosforowego (lód) ma swoją własną właściwość fizyczną i nieodłączną cechę, której nie można zmienić. Tylko właściwa konserwacja i obróbka mogą zapobiec tworzeniu się kryształków (lodu). Handlowy kwas fosforowy jest lepkim stężonym roztworem zawierającym 85% H3PO4. Krystalizacja ze stężonego roztworu utworzy półhydrat 2H3PO4 · H2O (temperatura topnienia 302,3K).
Rolnictwo: kwas fosforowy jest surowcem do produkcji ważnych nawozów fosforowych (superfosfat wapnia, diwodorofosforan potasu itp.), a także surowcem do produkcji odżywki paszowej (diwodorofosforan wapnia).
Przemysł: Kwas fosforowy jest ważnym surowcem chemicznym, a jego główne funkcje to:
1. Powierzchnia metalu jest poddawana obróbce w celu wytworzenia nierozpuszczalnego filmu fosforanowego na powierzchni metalu w celu ochrony metalu przed korozją.
2. Jest mieszany z kwasem azotowym jako chemiczny środek polerujący w celu poprawy gładkości powierzchni metalu.
3. Estry fosforanowe, surowiec do produkcji środków piorących i pestycydów.
4. Surowce do produkcji uniepalniaczy zawierających fosfor.
Żywność: Kwas fosforowy jest jednym z dodatków do żywności. Jako środek zakwaszający i pożywka dla drożdży w żywności, cola zawiera kwas fosforowy. Fosforan jest również ważnym dodatkiem do żywności, który może być stosowany jako wzmacniacz składników odżywczych.
Medycyna: Kwas fosforowy może być używany do produkcji leków zawierających fosfor, takich jak glicerofosforan sodu.