中文名磷酸
英文名磷酸
也稱為正磷酸
化學式H3PO4
分子量98
化學文摘社登錄號7664-38-2
EINECS登錄號231-633-2
熔點為42.35 ℃(316K)
沸點158℃(431 K)
水溶性可以以任何比例與水混溶。
密度1.685克/毫升(液體)
外觀為白色固體，大於42℃時為無色粘稠液體
主要應用於醫藥、食品、化肥等行業，也可用作化學試劑。
危險貨物運輸編號UN 3453 8/第3頁
繼德國商人勃蘭特發現磷、德國化學家孔克爾制磷之後，英國化學家波義耳也獨立制磷。他也是第壹個研究磷的性質和化合物的化學家。他在1682發表的論文《觀察發光的新實驗》中寫道“磷燃燒後產生白煙，白煙與水相互作用生成的溶液呈酸性。”其中，白煙是五氧化二磷(五氧化二磷)，與水反應生成的溶液是磷酸，但他沒有進壹步研究磷酸。
最早研究磷酸的化學家是法國化學家拉瓦錫。1772年，他做了這個實驗:把磷放在壹個用水銀密封的鐘罩裏，讓它燃燒。實驗結果表明，在壹定體積的空氣中可以燃燒壹定量的磷；磷燃燒時產生無水磷的白色粉末，像細雪；燃燒後瓶內空氣約為原容量的80%；磷在燃燒後比燃燒前重約2.5倍；白色粉末溶於水形成磷酸。拉瓦錫還證明了濃硝酸和磷反應可以制得磷酸。
大約壹百年後，德國化學家尤斯圖斯·馮·李比希做了許多農業化學實驗，揭示了磷和磷酸對植物生命的價值。尤斯圖斯·馮·李比希在1840寫的《有機化學在農業和生理學中的作用》壹書中，對土壤肥力問題進行了科學論證，指出了磷對植物的作用。同時，他進壹步探索磷酸和磷酸鹽作為肥料的應用，磷酸的生產進入規模化時代。
2材料結構
編輯
正磷酸是由壹個磷氧四面體組成的磷酸。在磷酸分子中，P原子是sp3雜化的，並且在三個雜化軌道和氧原子之間形成三個σ鍵。另壹個P-O鍵由壹個從磷到氧的σ配位鍵和兩個從氧到磷的d-pπ鍵組成。適馬配位鍵是由磷原子上的壹對孤對電子配位到氧原子的空軌道上形成的。d←p配位鍵是由氧原子的py和pz軌道上兩對孤對與磷原子的dxz和dyz空軌道重疊而形成的。因為磷原子的3d能級遠高於氧原子的2p能級，分子軌道不是很有效，所以P-O鍵在數量上是三重的，但在鍵能和鍵長上介於單鍵和雙鍵之間。純H3PO4及其結晶水合物中存在氫鍵，這可能是濃磷酸溶液粘稠的原因。
3物理屬性
編輯
熔點:42.35 ℃(316K)
沸點:158℃(431 K)(分解，磷酸受熱逐漸脫水，所以沒有自己的沸點)。
市售磷酸是含有85%H3PO4的粘稠濃縮溶液。從濃溶液中結晶將形成半水二磷酸H2O(熔點302.3K)。
4化學性質
編輯
磷酸是三元中強酸，分三步電離，不易揮發、分解和氧化。具有酸的共性。
pKa1:2.12
pKa2:7.21
pKa3:12.67
(1)濃磷酸能與氯化鈉反應生成氯化氫氣體(與碘化鉀、溴化鈉等反應相似。)，屬於弱酸制強酸；
NaCl+H3PO4(濃縮)= △ = = nah2po4+HCl =
原理:揮發酸由難揮發酸制成。
(2)磷酸根離子配位能力強，能與許多金屬離子形成可溶性絡合物。例如，Fe3+和PO43-能形成無色可溶的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-。利用這壹性質，PO43-在分析化學中常被用來掩蔽Fe3+離子，濃磷酸能溶解鎢、鋯、矽、矽化鐵等。，並與之形成復合物。
(3)磷酸受熱脫水，依次生成焦磷酸鹽、三磷酸鹽和聚合偏磷酸鹽。三磷酸是鏈狀結構，多偏磷酸鹽是環狀結構。
2H3PO4 ==473-573K== H4P2O7 + H2O
3h3po 4 = = 573k以上== H5P3O10+2H2O
4H3PO4 ==高溫== (HPO3)4+4H2O
(4)需要註意的是，濃熱磷酸會腐蝕二氧化矽，生成雜多酸。但由於反應原理過於復雜，中學課程將其簡化為氫氟酸是唯壹能與二氧化矽反應的酸。濃熱磷酸也能分解大多數礦物，如鉻鐵礦、金紅石和鈦鐵礦。
酸根離子
鹽
磷酸鹽有三種:正鹽(含PO43 -)、酸式鹽磷酸二氫鉀(含HPO4-)、磷酸二氫鹽(含H2PO4 -)。
三種鹽之間的關系如下:
(1)溶解度
正常鹽和壹元鹽:除鉀、鈉、銨等少數鹽類外，其余不溶於水，溶於強酸。
二氫鹽:均可溶於水。
(2)相互轉化
將堿液滴入磷酸中，隨著堿液的增加，磷酸二氫、磷酸壹氫和磷酸鹽相繼生成。
在磷酸鹽溶液中加入強化酸，隨著酸的增加，依次生成磷酸壹鉀、磷酸二氫鹽和磷酸。
(3)離子* * *的問題
① H2PO4-、HPO42 -、PO43 -和H+不能儲存* * *。
② H2PO4-、HPO42 -和OH-不能儲存* * *。
③h2po 4-和PO43 -不能* * *存在(結合形成HPO42-)。
④h2po 4-和hpo 42-可以儲存在* * *，hpo 42-和PO43 -可以儲存在* * *。
試驗
當磷酸鹽在濃硝酸溶液中與過量的鉬酸銨反應時，沈澱出淡黃色的磷鉬酸銨晶體，這是鑒別磷酸根離子的特征反應:
PO43-+12 moo 42-+3n H4 ++ 24H+= = = =(NH4)3[P(mo 12o 40)]6H2O↓+6H2O
5準備方法
編輯
磷酸的原料主要是磷礦(主要是氟磷酸鈣Ca10F2(PO4)6)和以硫酸為主要成分的無機酸。
實驗室法:在實驗室可以用強酸和磷酸鹽制備磷酸。
3H 3h++ PO43-= = = h3po 4(原理:強酸制弱酸)
濕法:工業上常用濃硫酸與磷酸鈣和磷礦反應制備磷酸，濾出微溶於水的硫酸鈣沈澱，所得濾液為磷酸溶液。或者讓白磷與硝酸反應得到純磷酸溶液。
3p 4+20 HNO 3+8H2O = = = = 12 h3po 4+20NO↑
熱法:白磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，然後水合制成。註意壹定要用熱水，因為五氧化二磷會和冷水反應生成劇毒的偏磷酸鹽。
多聚磷酸的生產:多聚磷酸主要由正磷酸在適當的條件下脫水生成。
重結晶法:將工業磷酸溶於蒸餾水中，然後對溶液進行凈化，除去砷、重金屬等雜質，過濾，使濾液達到食品級要求，濃縮，制得食用磷酸成品。