stringtranslate.com

Фосфористая кислота

Фосфористая кислота (или фосфоновая кислота ) — это соединение, описываемое формулой H 3 PO 3 . Эта кислота является дипротонной (легко ионизирует два протона), а не трипротонной , как можно было бы предположить по этой формуле. Фосфористая кислота является промежуточным продуктом в получении других фосфорных соединений. 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 длиной 132  пм , одной двойной связью P=O длиной 148 пм и двумя более длинными одинарными связями P−OH длиной 154 пм. Как и другие оксиды фосфора со связями P−H (например, фосфорноватистая кислота и диалкилфосфиты ), [2] он существует в равновесии с крайне второстепенным таутомером P(OH) 3 . (В отличие от этого, основным таутомером мышьяковистой кислоты является тригидроксиформа.) ИЮПАК рекомендует называть тригидроксиформу P(OH) 3 фосфористой кислотой, а дигидроксиформу 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) [4]     

Подготовка

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

PCl3 + 3H2O → HPO( OH ) 2 + 3HCl

HPO(OH) 2 может быть получен путем гидролиза триоксида фосфора :

P4O6 + 6H2O → 4HPO ( 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 +      pKa = 1,3

Это дипротонная кислота , ион гидрофосфита, HP(O) 2 (OH) − является слабой кислотой:

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

Сопряженное основание HP(O) 2 (OH) − называется фосфитом водорода, а второе сопряженное основание, HPO2−3, является ионами фосфита . [8] (Обратите внимание, что рекомендации ИЮПАК — это водородный фосфонат и фосфонат соответственно).

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

Окислительно-восстановительные свойства

При нагревании до 200 °C фосфористая кислота диспропорционирует на фосфорную кислоту и фосфин : [9]

4 H 3 PO 3 → 3 H 3 PO 4 + PH 3

Эта реакция используется для получения PH 3 в лабораторных условиях .

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

Как фосфористая кислота, так и ее депротонированные формы являются хорошими восстановителями , хотя не обязательно быстро реагируют. Они окисляются до фосфорной кислоты или ее солей. Она восстанавливает растворы катионов благородных металлов до металлов. При обработке фосфористой кислоты холодным раствором хлорида ртути образуется белый осадок хлорида ртути:

H3PO3 + 2HgCl2 + H2O → Hg2Cl2 + H3PO4 + 2HCl​​​​​​

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

H3PO3 + Hg2Cl2 + H2O → 2Hg + H3PO4 + 2HCl​​​​

В качестве лиганда

Структура Mo(CO) 5 P(OH) 3 . [10]

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

Нагревание смеси тетрахлороплатината калия и фосфористой кислоты дает люминесцентную соль тетракиспирофосфит калия диплатина(II) : [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

Использует

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

Он используется в производстве основного свинцового фосфоната ПВХ-стабилизатора, аминометиленфосфоновой кислоты и гидроксиэтандифосфоновой кислоты. Он также используется как сильный восстановитель и в производстве синтетических волокон, фосфорорганических пестицидов и высокоэффективного средства для очистки воды АТМП .

Черные металлы, включая сталь, можно в некоторой степени защитить, способствуя окислению («ржавчине»), а затем преобразовывая окисление в металлофосфат с помощью фосфорной кислоты и дополнительно защищая поверхность покрытием. (См.: Пассивация (химия) ).

Органические производные

Название IUPAC (в основном органическое) — фосфоновая кислота . Эта номенклатура обычно зарезервирована для замещенных производных, то есть органической группы, связанной с фосфором, а не просто эфира. Например, (CH 3 )PO(OH) 2 — это « метилфосфоновая кислота », которая, конечно, может образовывать « метилфосфонатные » эфиры .

Ссылки

  1. ^ "Фосфористая кислота". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  2. ^ Janesko, Benjamin G.; Fisher, Henry C.; Bridle, Mark J.; Montchamp, Jean-Luc (2015-09-29). "P(═O)H to P–OH Tautomerism: A Theoretical and Experimental Study". Журнал органической химии . 80 (20). Американское химическое общество (ACS): 10025–10032. doi :10.1021/acs.joc.5b01618. ISSN  0022-3263. PMID  26372089.
  3. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (рекомендации ИЮПАК 2005). Кембридж (Великобритания): RSC – ИЮПАК . ISBN 0-85404-438-8 . Электронная версия.. 
  4. ^ Guthrie, J. Peter (1979). «Равновесия таутомеризации для 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 P—H в фосфоновой кислоте и фосфоновых эфирах». Canadian Journal of Chemistry . 57 (2): 236–239. doi : 10.1139/v79-039 .
  5. ^ abc Беттерманн, Герхард; Краузе, Вернер; Рисс, Герхард; Хофманн, Томас (2000). "Соединения фосфора, неорганические". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a19_527. ISBN 978-3527306732..
  6. ^ Ларсон, Джон В.; Пиппин, Маргарет (1989). «Термодинамика ионизации фосфорноватистой и фосфористой кислот. Влияние заместителей на оксикислоты второго ряда». Polyhedron . 8 (4): 527–530. doi :10.1016/S0277-5387(00)80751-2.
  7. ^ CRC Справочник по химии и физике (87-е изд.). С. 8–42.
  8. ^ Новосад, Йозеф (1994). Энциклопедия неорганической химии . John Wiley and Sons. ISBN 0-471-93620-0.
  9. ^ Gokhale, SD; Jolly, WL (1967). "Фосфин". Неорганические синтезы . Т. 9. С. 56–58. doi :10.1002/9780470132401.ch17. ISBN 9780470132401.
  10. ^ ab Xi, Chanjuan; Liu, Yuzhou; Lai, Chunbo; Zhou, Lishan (2004). "Синтез комплекса молибдена с новым лигандом P(OH) 3 на основе однореакторной реакции Mo(CO) 6 с HP(O)(OEt) 2 и водой". Inorganic Chemistry Communications . 7 (11): 1202–1204. doi :10.1016/j.inoche.2004.09.012.
  11. ^ Sernaglia, RL; Franco, DW (2005). «Центр рутения (II) и таутомерное равновесие фосфита-фосфоната». Inorg. Chem . 28 (18): 3485–3489. doi :10.1021/ic00317a018.
  12. ^ Alexander, KA; Bryan, SA; Dickson, MK; Hedden, D.; Roundhill (2007). "Potassium Tetrakis[Dihydrogen Diphosphito(2–)]Diplatinate(II)". Неорганические синтезы . Т. 24. С. 211–213. doi :10.1002/9780470132555.ch61. ISBN 9780470132555.

Дальнейшее чтение