Orthophosphorsäure auch Phosphorsäure genannt, ist eine chemische Verbindung, die aus drei Wasserstoffatomen, einem Phosphoratom und vier Sauerstoffatomen besteht. Es sollte beachtet werden, dass Orthophosphorsäure eine der häufigsten Phosphorhydroxsäuren ist. Wie viele andere Säuren hat Orthophosphorsäure die Eigenschaft, mit Wasser zu reagieren und Nahrungsmittel zu bilden, die in verschiedenen chemischen Prozessen von wesentlicher Bedeutung sind.
Der Mechanismus der Reaktion von Orthophosphorsäure mit Wasser besteht darin, das Wassermolekül zu protonieren. Zunächst gibt eines der Wasserstoffatome im Orthophosphorsäuremolekül sein Proton an das Wassermolekül ab. Als Ergebnis dieser Reaktion wird ein Hydroxid-Ion sowie ein Wasserstoffion gebildet. Einzelne Moleküle der Orthophosphorsäure können auch in Phosphat- und Protonenionen dissoziieren.
Die sich bildenden Produkte der Reaktion von Orthophosphorsäure mit Wasser hängen vom pH-Wert der Lösung ab. Bei niedrigem pH-Wert sind die resultierenden Produkte Hydroxid-Ionen und Phosphationen. Wenn der pH-Wert ansteigt, können unter den Reaktionsprodukten Hydroxid- und Dihydrogenphosphationen vorhanden sein. Orthophosphorsäure kann auch mit anderen Verbindungen, wie Metallen oder Basen, reagieren und ihre Salze oder entsprechenden Verbindungen bilden.
Mechanismus der Reaktion von Orthophosphorsäure mit Wasser
Der Reaktionsmechanismus beginnt mit der Dissoziation von Säure zu Wasserstoffionen (H + ) und Phosphationen (PO4 3- ). Dieses Phänomen tritt als Folge des Protonenaustausches zwischen Säure und Wassermolekül auf:
| Schritt | Reaktionsgleichung |
|---|---|
| 1 | H3PO4 + H2O → H2PO4 - + H3O + |
| 2 | H2PO4 - + H2O → HPO4 2- + H3O + |
| 3 | HPO4 2- + H2O → PO4 3- + H3O + |
Somit gelangt die Orthophosphorsäure nacheinander in Dihydrophosphat- und Trihydrophosphat-Ionen, und schließlich werden ein Phosphat- und ein Wasserstoffion gebildet. Alle diese Reaktionen sind Reaktionen der Protholyse, dh des Protonenaustauschs zwischen Säure und Wasser.
Die Reaktion von Orthophosphorsäure mit Wasser ist von großer praktischer Bedeutung und wird häufig in verschiedenen Bereichen wie der Pharma- und Lebensmittelindustrie sowie in der chemischen Analyse und Synthese von Substanzen eingesetzt.
Bildung von Orthophosphat und Metaphosphat
| Reaktion | Das resultierende Produkt |
|---|---|
| H3PO4 + H2O → | H3O + + H2PO4 - |
| H2PO4 - + H2O → | HPO4 2- + H3O + |
| HPO4 2 - + Stunden2O | Staub4 3 - + Stunden3O + |
| H2Staub3 2 - + Stunden2O | HPO4 2 - + OH - |
Das resultierende Orthophosphat und Metaphosphat sind Salzformen von Phosphorsäure und können in verschiedenen chemischen Reaktionen und Prozessen verwendet werden.
Physikalische Eigenschaften der resultierenden Produkte
Bei der Reaktion von Orthophosphorsäure mit Wasser werden zwei Hauptprodukte gebildet: Orthophosphorsäure (H3PO4) und Sauerstoffsäure (H3PO3).
Orthophosphorsäure ist eine farblose Flüssigkeit mit einem charakteristischen, schwachen Geruch. Seine Dichte beträgt etwa 1.885 g / cm3 und der Siedepunkt beträgt 158 ° C. Diese Säure hat eine starke Säureaktivität und kann bei Hautkontakt zu Verbrennungen führen.
Sauerstoffsäure ist ein farbloses, stabiles wässriges Medium mit einem sauren pH-Wert. Es hat eine Dichte von etwa 1.651 g/cm3 und kocht bei einer Temperatur von etwa 73.6 °C. Sauerstoffsäure ist eine schwache Säure und wird in Labor- und industriellen Prozessen als Elektrolyt, als Medium für Redoxreaktionen und als Desinfektionsmittel verwendet.
Anwendung von Orthophosphorsäure und ihren Produkten
Orthophosphorsäure (H3PO4) und seine Produkte haben eine breite Palette von Anwendungen in verschiedenen Bereichen.
Anwendung von Orthophosphorsäure:
1. Wird bei der Herstellung von Düngemitteln und Pestiziden verwendet. Es ist eine der Hauptquellen für Phosphor in der Landwirtschaft. Orthophosphorsäure verbessert effektiv die Bodenfruchtbarkeit und stimuliert das Pflanzenwachstum.
2. Es wird bei der Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln und Getränken verwendet. Es wird als Säureregulator und Antioxidans verwendet. Darüber hinaus kann Orthophosphorsäure bei der Herstellung verschiedener Arten von Käse und Süßigkeiten verwendet werden.
3. Wird in der metallurgischen Industrie verwendet. Es kann verwendet werden, um Metalle von Verunreinigungen und Oxiden zu reinigen. Darüber hinaus kann Orthophosphorsäure zur Oberflächenbehandlung von Metallprodukten verwendet werden.
Produkte der Orthophosphorsäure-Reaktion mit Wasser:
1. Orthophosphorsäure bildet Phosphorsäure (H3PO3), die eine schwache Säure ist. Es kann bei der Oxidation organischer Verbindungen verwendet werden und hat antibakterielle Eigenschaften.
2. Wenn die Orthophosphorsäure mit Wasser reagiert, werden Wasserstoffphosphat- und Dihydrogenphosphat-Ionen gebildet, die als Nahrungsergänzungsmittel und pH-Regulatoren verwendet werden können.
3. Eines der Reaktionsprodukte ist auch Phosphorsäure (H3PO2), die bei der Herstellung von Lacken, Kunststoffen und Futterzusätzen verwendet werden kann.
