stringtranslate.com

Фосфористая кислота

Фосфористая кислота (или фосфоновая кислота ) представляет собой соединение , описываемое формулой H 3 PO 3 . Эта кислота является дипротонной (легко ионизирует два протона), а не трипротонной , как можно предположить по этой формуле. Фосфористая кислота является промежуточным продуктом при получении других соединений фосфора. Органические производные фосфористой кислоты, соединения с формулой RPO 3 H 2 , называются фосфоновыми кислотами .

Номенклатура и таутомерия

Твердый HP(O)(OH) 2 имеет тетраэдрическую геометрию вокруг центрального атома фосфора со связью  P-H 132 пм , одной двойной связью P=O 148 пм и двумя более длинными одинарными связями P-OH 154 пм. Как и другие оксиды фосфора со связями P-H (например, гипофосфористая кислота и диалкилфосфиты ), [2] он существует в равновесии с чрезвычайно минорным таутомером P(OH) 3 . (Напротив, основным таутомером мышьяковистой кислоты является тригидрокси-форма.) IUPAC рекомендует называть тригидрокси-форму P(OH) 3 фосфористой кислотой, а дигидрокси-форму HP(O)(OH) 2 фосфоновой кислотой. [3] Только восстановленные соединения фосфора пишутся с окончанием « -ous ».

P III (OH) 3 ⇌ HP V (O)(OH) 2 K = 10 10,3 (25°C, водный раствор) [4]     

Подготовка

В промышленных масштабах кислоту получают гидролизом трихлорида фосфора водой или водяным паром: [5]

PCl 3 + 3 H 2 O → HPO(OH) 2 + 3 HCl

HPO(OH) 2 может быть получен гидролизом триоксида фосфора :

P 4 O 6 + 6 H 2 O → 4 HPO(OH) 2

Реакции

Кислотно-основные свойства

Фосфористая кислота имеет ap K a в диапазоне 1,26–1,3. [6] [7]

HP(O)(OH) 2 → HP(O) 2 (OH) − + H +      p K a  = 1,3

Это дипротонная кислота , гидрофосфит-ион HP(O) 2 (OH) − слабая кислота:

HP(O) 2 (OH) − → HPO2-3+ Н +      р К а  = 6,7

Сопряженное основание HP(O) 2 (OH) − называется фосфитом водорода, а второе сопряженное основание HPO2-3, – фосфит- ион. [8] (Обратите внимание, что рекомендации IUPAC относятся к гидрофосфонату и фосфонату соответственно).

Атом водорода, связанный непосредственно с атомом фосфора, не легко ионизируется. Экзамены по химии часто проверяют понимание студентами того факта, что не все три атома водорода являются кислыми в водных условиях, в отличие от H 3 PO 4 .

Редокс-свойства

При нагревании при 200 °C фосфористая кислота диспропорционируется до фосфорной кислоты и фосфина : [9]

4 H 3 PO 3 → 3 H 3 PO 4 + PH 3

Эта реакция используется для получения PH 3 в лабораторных масштабах .

Фосфористая кислота медленно окисляется на воздухе до фосфорной кислоты. [5]

И фосфористая кислота, и ее депротонированные формы являются хорошими восстановителями , хотя и не обязательно быстро вступают в реакцию. Они окисляются до фосфорной кислоты или ее солей. Восстанавливает растворы катионов благородных металлов до металлов. При обработке фосфористой кислоты холодным раствором сулемы образуется белый осадок сулемы:

H 3 PO 3 + 2 HgCl 2 + H 2 O → Hg 2 Cl 2 + H 3 PO 4 + 2 HCl

Хлорид ртути далее восстанавливается фосфористой кислотой до ртути при нагревании или стоянии:

H 3 PO 3 + Hg 2 Cl 2 + H 2 O → 2 Hg + H 3 PO 4 + 2 HCl

В качестве лиганда

Структура Mo(CO) 5 P(OH) 3 . [10]

Известно , что при обработке металлами конфигурации d 6 фосфористая кислота координируется как редкий таутомер P(OH) 3 . Примеры включают Mo(CO) 5 (P(OH) 3 ) и [Ru(NH 3 ) 4 (H 2 O)(P(OH) 3 )] 2+ . [10] [11]

При нагревании смеси тетрахлорплатината калия и фосфористой кислоты образуется люминесцирующая соль тетракиспирофосфит диплатины(II) калия : [12]

2 K 2 PtCl 4 + 8 H 3 PO 3 → K 4 [Pt 2 (HO 2 POPO 2 H) 4 ] + 8 HCl + 4 H 2 O

Использование

Наиболее важным применением фосфористой кислоты (фосфоновой кислоты) является производство основного фосфита свинца , который является стабилизатором ПВХ и родственных хлорированных полимеров. [5]

Он используется в производстве основного стабилизатора ПВХ на основе фосфоната свинца, аминометиленфосфоновой кислоты и гидроксиэтандифосфоновой кислоты. Он также используется в качестве сильного восстановителя и в производстве фосфористой кислоты, синтетических волокон, фосфорорганических пестицидов и высокоэффективного средства для очистки воды ATMP .

Черные материалы, включая сталь, можно в некоторой степени защитить, стимулируя окисление («ржавчина»), а затем преобразуя окисление в металлофосфат с помощью фосфорной кислоты и дополнительно защищая поверхностным покрытием. (См.: Пассивация (химия) ).

Органические производные

Название IUPAC (в основном органическое) — фосфоновая кислота . Эта номенклатура обычно используется для замещенных производных, то есть органических групп, связанных с фосфором, а не просто сложного эфира. Например, (CH 3 )PO(OH) 2 представляет собой « метилфосфоновую кислоту », которая, конечно, может образовывать « метилфосфонатные » эфиры .

Рекомендации

  1. ^ «Фосфористая кислота». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  2. ^ Янеско, Бенджамин Г.; Фишер, Генри К.; Уздечка, Марк Дж.; Моншан, Жан-Люк (29 сентября 2015 г.). «Таутомерия P (=O) H в P – OH: теоретическое и экспериментальное исследование». Журнал органической химии . 80 (20). Американское химическое общество (ACS): 10025–10032. doi : 10.1021/acs.joc.5b01618. ISSN  0022-3263. ПМИД  26372089.
  3. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC – IUPAC . ISBN 0-85404-438-8 . Электронная версия.. 
  4. ^ Гатри, Дж. Питер (1979). «Равновесия таутомеризации фосфористой кислоты и ее этиловых эфиров, свободные энергии образования фосфористой и фосфоновой кислот и их этиловых эфиров, а также значения p Ka для ионизации связи PH в фосфоновой кислоте и фосфоновых эфирах». Канадский химический журнал . 57 (2): 236–239. дои : 10.1139/v79-039 .
  5. ^ abc Беттерманн, Герхард; Краузе, Вернер; Рисс, Герхард; Хофманн, Томас (2000). «Соединения фосфора неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a19_527. ISBN 978-3527306732..
  6. ^ Ларсон, Джон В.; Пиппин, Маргарет (1989). «Термодинамика ионизации гипофосфористой и фосфористой кислот. Эффекты заместителей на оксикислоты второго ряда». Многогранник . 8 (4): 527–530. дои : 10.1016/S0277-5387(00)80751-2.
  7. ^ Справочник CRC по химии и физике (87-е изд.). стр. 8–42.
  8. ^ Новосад, Йозеф (1994). Энциклопедия неорганической химии . Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-93620-0.
  9. ^ Гохале, SD; Джолли, WL (1967). «Фосфин». Неорганические синтезы . Том. 9. С. 56–58. дои : 10.1002/9780470132401.ch17. ISBN 9780470132401.
  10. ^ Аб Си, Чаньцзюань; Лю, Ючжоу; Лай, Чунбо; Чжоу, Лишань (2004). «Синтез комплекса молибдена с новым лигандом P(OH) 3 на основе однореакторной реакции Mo(CO) 6 с HP(O)(OEt) 2 и водой». Неорганическая химия . 7 (11): 1202–1204. дои :10.1016/j.inoche.2004.09.012.
  11. ^ Серналья, РЛ; Франко, Д.В. (2005). «Центр рутения (II) и фосфит-фосфонатное таутомерное равновесие». Неорг. Хим . 28 (18): 3485–3489. дои : 10.1021/ic00317a018.
  12. ^ Александр, Калифорния; Брайан, Южная Каролина; Диксон, МК; Хедден, Д.; Раундхилл (2007). «Тетракис калия [дигидрогендифосфито(2–)]диплатинат (II)». Неорганические синтезы . Том. 24. С. 211–213. дои : 10.1002/9780470132555.ch61. ISBN 9780470132555.

дальнейшее чтение