फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4) संरचना, नामकरण, गुण, उपयोग



फॉस्फोरिक एसिड  फॉस्फोरस का एक ऑक्सी एसिड है जिसका रासायनिक सूत्र एच है3पीओ4. इसमें एक खनिज एसिड होता है जिसमें तीन अम्लीय प्रोटॉन फॉस्फेट आयन (पीओ) से जुड़े होते हैं43-)। हालांकि यह एक मजबूत एसिड नहीं माना जाता है, लेकिन इसका अनुचित उपयोग स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा कर सकता है.

यह दो अवस्थाओं में पाया जा सकता है: मोटी ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल के रूप में एक ठोस के रूप में, या सिरप उपस्थिति के क्रिस्टलीय तरल के रूप में। इसकी सबसे सामान्य व्यावसायिक प्रस्तुति में 85% w / w की सांद्रता और 1.685 g / cm का घनत्व है3. यह घनत्व एकाग्रता के हाथ से आता है.

तीन OH समूह अम्लीय हाइड्रोजन्स दान करने के लिए जिम्मेदार हैं। इसकी संरचना में उनकी उपस्थिति के कारण, यह विभिन्न हाइड्रॉक्साइडों के साथ कई लवण पैदा कर सकता है.

सोडियम हाइड्रॉक्साइड के मामले में, यह तीन बना सकता है: सोडियम मोनोबैसिक फॉस्फेट (NaH)2पीओ4), सोडियम डिबासिक फॉस्फेट (ना2HPO4) और आदिवासी सोडियम फॉस्फेट (ना)3पीओ4).

हालाँकि, इसके निरूपण के लिए किस आधार का उपयोग किया जाता है, या कौन सा उद्धरण इसके बहुत करीब है, यह फॉस्फेट के अन्य लवणों का निर्माण कर सकता है। उनमें से हैं: कैल्शियम फॉस्फेट (Ca)3(पीओ4)2), लिथियम फॉस्फेट (ली3पीओ4), फेरिक फॉस्फेट (FePO)4), और अन्य। हर एक फॉस्फेट आयन के प्रोटॉन के अपने अलग-अलग डिग्री के साथ.

दूसरी ओर, फॉस्फोरिक एसिड फ़े के रूप में "सीवेस्टर" को शिष्टाचार कर सकता है2+, Cu2+, सीए2+ और एमजी2+. ऊंचे तापमान पर यह अपने आप में एक एच अणु के नुकसान के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है2या, डिमर, ट्राइमरोस और फॉस्फोरिक एसिड के पॉलिमर बनाते हैं.

इस प्रकार की प्रतिक्रिया इस यौगिक को फास्फोरस और ऑक्सीजन कंकाल के साथ बड़ी संख्या में संरचनाओं को स्थापित करने में सक्षम बनाती है, जिससे पॉलीफोस्फेट्स जैसे ज्ञात लवणों की एक विस्तृत श्रृंखला भी प्राप्त की जा सकती है।.

इसकी खोज के संबंध में, यह 1694 में रॉबर्ट बॉयल द्वारा पी को भंग करते हुए संश्लेषित किया गया था2हे5 (फॉस्फोरस पेंटोक्साइड) पानी में। यह अधिक से अधिक उपयोगिता के साथ खनिज एसिड में से एक है, उर्वरक के रूप में इसका कार्य सबसे महत्वपूर्ण है। फास्फोरस, पोटेशियम और नाइट्रोजन के साथ पौधों के तीन मुख्य पोषक तत्व हैं.

सूची

  • 1 रासायनिक संरचना
    • 1.1 डीफॉस्फोरिक एसिड (H4P2O7)
    • 1.2 पॉलीफॉस्फोरिक एसिड
    • 1.3 चक्रीय पॉलीफॉस्फोरिक एसिड
  • 2 नामकरण
    • २.१ ओरतो
    • 2.2 पिरो
    • २.३ गोल
  • 3 गुण
    • ३.१ आणविक सूत्र
    • 3.2 आणविक भार
    • ३.३ शारीरिक रूप
    • 3.4 उबलते और पिघलने के बिंदु
    • 3.5 पानी में घुलनशीलता
    • 3.6 घनत्व
    • 3.7 वाष्प घनत्व
    • 3.8 ऑटो इग्निशन
    • 3.9 विस्कोसिटी
    • 3.10 अम्लता
    • 3.11 अपघटन
    • 3.12 संक्षारण
    • 3.13 पॉलिमराइजेशन
  • 4 उपयोग
    • 4.1 फास्फेट्स और सामान्य उपयोगों का साल्ट
    • 4.2 औद्योगिक
    • 4.3 दंत चिकित्सक
    • 4.4 प्रसाधन सामग्री
  • 5 फॉस्फोरिक एसिड का निर्माण
  • 6 जोखिम
  • 7 संदर्भ

रासायनिक संरचना

फॉस्फोरिक एसिड में एक P = O बंधन और तीन P-OH होते हैं, जहां बाद वाले एक विघटन माध्यम में जारी एसिड हाइड्रोजेन के वाहक होते हैं। केंद्र में फास्फोरस परमाणु के साथ, ऑक्सीजेन एक प्रकार का आणविक टेट्राहेड्रॉन बनाते हैं.

इस तरह, फास्फोरिक एसिड को टेट्राहेड्रोन के रूप में देखा जा सकता है। इस दृष्टिकोण से tetrahedra (H की प्रति यूनिट) कहा गया है3पीओ4) हाइड्रोजन बांड द्वारा एक दूसरे के साथ बातचीत; यह है, उनके कोने बारीकी से लगभग.

ये इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन फॉस्फोरिक एसिड को दो ठोस पदार्थों में क्रिस्टलीकृत करने की अनुमति देते हैं: निर्जल और हेमीहाइड्रेट (एच)3पीओ4· 1/2 एच2O), दोनों मोनोक्लिनिक क्रिस्टल सिस्टम के साथ। इसका निर्जल रूप सूत्र के साथ भी वर्णित किया जा सकता है: 3H2ओ · पी2हे5, त्रिक-हाइड्रेटेड फास्फोरस पेंटोक्साइड के बराबर क्या है.

Tetrahedra यहां तक ​​कि सहसंयोजक लिंक कर सकता है, लेकिन इसके लिए उनकी एक इकाई को निर्जलीकरण द्वारा पानी के एक अणु को निकालना होगा। यह तब होता है जब एच3पीओ4 यह हीटिंग के अधीन है, और परिणामस्वरूप यह पॉलीफॉस्फोरिक एसिड (पीए) के गठन को उत्पन्न करता है।.

डीफॉस्फोरिक एसिड (एच4पी2हे7)

सभी पीए का सबसे सरल डिपोस्फोरिक एसिड (एच) है4पी2हे7), पाइरोफॉस्फोरिक एसिड के रूप में भी जाना जाता है। इसके गठन का रासायनिक समीकरण निम्नलिखित है:

2H3पीओ4 <=> एच4पी2हे7 + एच2हे

संतुलन पानी और तापमान की मात्रा पर निर्भर करता है। इसकी संरचना क्या है? अनुभाग की छवि में, ऊपरी बाएं कोने में ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड और पाइरोफॉस्फोरिक एसिड की संरचनाएं चित्रित की गई हैं.

दो इकाइयाँ पानी के एक अणु को हटाकर, उनके बीच P-O-P ऑक्सीजन सेतु बनाकर सहसंयोजक होती हैं। अब तीन एसिड हाइड्रोजेन हैं, लेकिन चार (चार-एचओ समूह)। इस वजह से, एच4पी2हे7 आयनीकरण कश्मीर के चार स्थिरांक प्रस्तुत करता हैको.

पॉलीफॉस्फोरिक एसिड

यदि हीटिंग जारी रहता है तो निर्जलीकरण पाइरोफॉस्फोरिक एसिड के साथ आगे बढ़ सकता है। क्यों? क्योंकि इसके अणु के प्रत्येक छोर पर एक OH समूह होता है जिसे पानी के अणु के रूप में समाप्त किया जा सकता है, इस प्रकार कंकाल P-O-P-O-P के बाद के विकास को बढ़ावा देता है ...

इन अम्लों के उदाहरण ट्रिपोलीफॉस्फोरिक और टेट्रापोलीफॉस्फोरिक एसिड (दोनों चित्र में सचित्र) हैं। यह देखा जा सकता है कि टेट्राहेड्रा द्वारा बनाई गई एक प्रकार की श्रृंखला में पी-ओ-पी कंकाल कैसे फैला है.

इन यौगिकों को सूत्र HO (PO) द्वारा दर्शाया जा सकता है2OH)एक्सएच, जहां एचओ बाएं छोर है जिसे निर्जलित किया जा सकता है। पीओ2ओएच फास्फोरस कंकाल के साथ बांड है पी = ओ और ओह; और x उक्त श्रृंखला को प्राप्त करने के लिए आवश्यक फॉस्फोरिक एसिड की इकाइयाँ या अणु हैं.

जब इन यौगिकों को एक आधार के साथ पूरी तरह से बेअसर किया जाता है, तो तथाकथित पॉलीफॉस्फेट्स की उत्पत्ति होती है। जिस पर निर्भर करता है कि वे उन्हें घेरते हैं, वे कई प्रकार के पॉलीफॉस्फेट लवण बनाते हैं.

दूसरी ओर, यदि वे एल्कोहल आरओएच के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो उनके कंकाल के हाइड्रोजेन को एल्काइल के प्रतिस्थापन आर- से बदल दिया जाता है। इस प्रकार, फॉस्फेट (या पॉलीफॉस्फेट) एस्टर उत्पन्न होते हैं: आरओ (पीओ2या)एक्सA. उन्हें प्राप्त करने के लिए अनुभाग की छवि की सभी संरचनाओं में आर के लिए एच को प्रतिस्थापित करना पर्याप्त है.

चक्रीय पॉलीफॉस्फोरिक एसिड

P-O-P चेन को एक रिंग या फॉस्फोरिक चक्र में भी बंद किया जा सकता है। इस तरह के यौगिक का सबसे सरल ट्रिमैफॉस्फोरिक एसिड (छवि के ऊपरी दाएं कोने) है। इस प्रकार, पीए रैखिक, चक्रीय हो सकते हैं; या यदि उनकी संरचनाएं दोनों प्रकार की, शाखित हैं.

शब्दावली

फॉस्फोरिक एसिड के नामकरण पर IUPAC द्वारा शासन किया जाता है और ऑक्सो एसिड के टर्नरी लवण को कैसे नामित किया जाता है.

क्योंकि एच में3पीओ4 P के परमाणु में वैलेंस +5 है, सबसे अधिक मूल्य है, इसके एसिड को प्रत्यय -फिक्स को उपसर्ग फॉस्फोर को सौंपा गया है-.

Orto

हालांकि, फॉस्फोरिक एसिड को आमतौर पर ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड के रूप में भी जाना जाता है। क्यों? क्योंकि 'ऑर्थो' शब्द ग्रीक है और इसका अर्थ 'सच्चा' है; इसका "सही" या "अधिक हाइड्रेटेड" रूप क्या होगा.

जब फॉस्फोरिक एनहाइड्राइड पानी की अधिकता (पी) के साथ हाइड्रेटेड होता है4हे10, ऊपर की छवि का फॉस्फर "कैप") एच निर्मित होता है3पीओ4 (3H2ओ · पी2हे5)। इस प्रकार, ऑर्थो उपसर्ग उन एसिड को सौंपा गया है जो प्रचुर मात्रा में पानी के साथ गठित होते हैं.

पिरो

उपसर्ग पाइरो गर्मी के आवेदन के बाद उत्पन्न सभी यौगिकों को संदर्भित करता है, क्योंकि डिपोस्फोरिक एसिड फॉस्फोरिक एसिड के थर्मल निर्जलीकरण से उत्पन्न होता है। इसलिए इसे पाइरोफॉस्फोरिक एसिड (2H) कहा जाता है2ओ · पी2हे5).

लक्ष्य

मेटा उपसर्ग, जो एक ग्रीक शब्द भी है, का अर्थ है 'बाद'। यह उन पदार्थों में जोड़ा जाता है जिनके फार्मूला ने एक अणु को समाप्त कर दिया है, इस मामले में, पानी का:

एच3पीओ4 => एचपीओ3 + एच2हे

ध्यान दें कि इस बार दो फॉस्फोरिक इकाइयों के जोड़ से डिपोस्फोरिक एसिड नहीं बनता है, लेकिन इसके बजाय मेटाफॉस्फोरिक एसिड प्राप्त होता है (जिसके अस्तित्व का कोई सबूत नहीं है)।.

यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इस एसिड को एच के रूप में वर्णित किया जा सकता है2ओ · पी2हे5 (हेमिड्रेटो के समान, एचपीओ को गुणा करना3 2 के लिए)। उपसर्ग मेटा पूरी तरह से चक्रीय पीए के अनुसार आता है, क्योंकि अगर ट्राइफोस्फोरिक एसिड डिहाइड्रेट्स, लेकिन एक और इकाई एच नहीं जोड़ता है3पीओ4 टेट्राफोस्फोरिक एसिड बनने के लिए, फिर इसे एक रिंग बनाना होगा.

और यह अन्य पॉलीमेटाफोस्फोरिक एसिड के मामले में है, हालांकि IUPAC उन्हें संगत PA के चक्रीय यौगिकों के रूप में कॉल करने की सलाह देता है।.

गुण

आणविक सूत्र

एच3पीओ4

आणविक भार

97,994 ग्राम / मोल

शारीरिक रूप

अपने ठोस रूप में यह रूढ़िवादी, हीड्रोस्कोपिक और पारदर्शी क्रिस्टल प्रस्तुत करता है। तरल रूप के तहत यह एक चिपचिपा सिरप की उपस्थिति के क्रिस्टलीय है.

व्यावसायिक रूप से यह 85% w / w की एकाग्रता के साथ जलीय घोल में प्राप्त किया जाता है। इन सभी प्रस्तुतियों में गंध का अभाव है.

उबलते और पिघलने के बिंदु

158 C (316º F से 760 mmHg).

108 F (42.2º C).

पानी में घुलनशीलता

548 ग्राम / 100 ग्राम एच2या 20º सी पर; 0.5 डिग्री सेल्सियस पर 369.4 ग्राम / 100 मिलीलीटर; 446 ग्राम / 100 मीटर से 14.95º सी.

घनत्व

1,892 ग्राम / सेमी3 (ठोस); 1,841 ग्राम / सेमी3 (100% समाधान); 1,685 ग्राम / सेमी3 (85% समाधान); 1,334 ग्राम / सेमी3 25ºC पर 50% समाधान).

वाष्प का घनत्व

3,4 हवा के सापेक्ष (वायु = 1).

ऑटो इग्निशन

यह ज्वलनशील नहीं है.

चिपचिपापन

3.86 mPoise (20) C पर 40% समाधान).

खट्टापन

पीएच: 1.5 (पानी में 0.1 एन समाधान)

pKa: pKa1 = 2.148; pKa2 = 7,198 और pKa3 = 12,319। नतीजतन, इसका हाइड्रोजन प्लस एसिड पहला है.

सड़न

गर्म होने पर यह फॉस्फोरस ऑक्साइड छोड़ता है। यदि तापमान 213 ° C या इससे अधिक हो जाता है तो यह पायरोफोस्फोरिक एसिड (H) बन जाता है4पी2हे7).

corrosivity

लौह धातुओं और एल्यूमीनियम के लिए संक्षारक। इन धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने पर हाइड्रोजन ईंधन गैस की उत्पत्ति होती है.

बहुलकीकरण

Azo यौगिकों, epoxides और बहुलकीकरण यौगिकों के साथ पॉलीमराइज़ करता है.

अनुप्रयोगों

फॉस्फेट लवण और सामान्य उपयोग करता है

-फॉस्फोरिक एसिड फॉस्फेट के विस्तार के लिए आधार के रूप में कार्य करता है, जिसका उपयोग उर्वरकों के रूप में किया जाता है क्योंकि फॉस्फोरस पौधों का एक मुख्य पोषक तत्व है.

-इसका उपयोग सीसा विषाक्तता और अन्य स्थितियों में किया जाता है जिसमें महत्वपूर्ण मात्रा में फॉस्फेट की आवश्यकता होती है और हल्के एसिडोसिस का उत्पादन.

-इसका उपयोग गुर्दे की पथरी के गठन से बचने के लिए मिंक और मूत्र के मार्ग के पीएच को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है.

-फॉस्फोरिक एसिड Na साल्ट की उत्पत्ति करता है2HPO4 और NaH2पीओ4 जो 6.8 के pKa के साथ पीएच के लिए एक बफर सिस्टम का गठन करता है। पीएच की यह विनियामक प्रणाली मनुष्य में मौजूद है, इंट्रासेल्युलर पीएच के विनियमन में महत्व रखती है, साथ ही डिस्टल नलिकाओं और नेफ्रॉन के कलेक्टर में हाइड्रोजन की एकाग्रता के प्रबंधन में है।.

-इसका उपयोग इस धातु पर जमने वाले लोहे के ऑक्साइड की फफूंदीदार परत को हटाने में किया जाता है। फॉस्फोरिक एसिड लोहे के फॉस्फेट बनाता है जिसे धातु की सतह से आसानी से हटाया जा सकता है। यह एल्यूमीनियम के विद्युत चमकाने में भी उपयोग किया जाता है और यह एल्युमिना और मैग्नेशिया जैसे दुर्दम्य उत्पादों का एक बाध्यकारी एजेंट है.

औद्योगिक

-फॉस्फोरिक एसिड का उद्देश्य नायलॉन और गैसोलीन के निर्माण में उत्प्रेरक एजेंट के रूप में है। इसका उपयोग लिथोग्राफिक उत्कीर्णन में डीहाइड्रेटिंग एजेंट के रूप में किया जाता है, कपड़ा उद्योग में उपयोग के लिए रंगों के निर्माण में, रबर उद्योग में लेटेक्स के जमावट की प्रक्रिया में और हाइड्रोजन पेरोक्साइड की शुद्धि में।.

-शीतल पेय में अम्ल को एक योजक के रूप में उपयोग किया जाता है, इस प्रकार इसके स्वाद में योगदान होता है। चीनी को परिष्कृत करने की प्रक्रिया में पतला किया जाता है। यह हैम, जिलेटिन और एंटीबायोटिक दवाओं की तैयारी में एक बफर सिस्टम के रूप में भी काम करता है.

-एसिटिलीन उत्पादन के एसिड कटैलिसीस में, डिटर्जेंट के विकास में शामिल.

-इसका उपयोग पशुधन उद्योग और पालतू जानवरों के लिए संतुलित फ़ीड में एक एसिडुलेंट के रूप में किया जाता है। दवा उद्योग इसका उपयोग एंटीमैटिक दवाओं के निर्माण में करता है। इसका उपयोग जमीन को प्रशस्त करने और दरारें ठीक करने के लिए डामर बनाने के लिए मिश्रण में भी किया जाता है.

-फॉस्फोरिक एसिड अल्कोहल का उत्पादन करने के लिए अल्केन्स की हाइड्रेशन प्रतिक्रिया में एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, मुख्य रूप से इथेनॉल। इसके अलावा, मिट्टी में कार्बनिक कार्बन के निर्धारण में इसका उपयोग किया जाता है.

Stomatological

डेंटल सपोर्ट्स के प्लेसमेंट से पहले दांतों की सतह को साफ और कंडीशन करने के लिए इसका इस्तेमाल डेंटिस्ट करते हैं। यह दांतों की सफेदी में और दंत पट्टिका को हटाने में भी उपयोग करता है। इसके अलावा, इसका उपयोग दंत कृत्रिम अंग के लिए चिपकने के निर्माण में किया जाता है.

सौंदर्य प्रसाधन

फॉस्फोरिक एसिड का उपयोग कॉस्मेटिक उत्पादों की तैयारी में और त्वचा की देखभाल के लिए पीएच को समायोजित करने के लिए किया जाता है। यह सक्रिय कार्बन के उत्पादन के लिए एक रासायनिक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है.

फॉस्फोरिक एसिड का गठन

-फॉस्फोरिक एसिड केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ पाचन द्वारा एपेटाइट-प्रकार फॉस्फेट चट्टानों से तैयार किया जाता है:

सीए3(पीओ4)2    +       3 एच2दप4      +       6 एच2ओ => २ एच3पीओ4     +       3 (सीएएसओ4.2H2ओ)

इस प्रतिक्रिया में प्राप्त फॉस्फोरिक एसिड कम शुद्धता का है, इसलिए यह एक शुद्धिकरण प्रक्रिया से गुजरता है जिसमें वर्षा, विलायक निष्कर्षण, क्रिस्टलीकरण और आयन विनिमय तकनीक शामिल हैं।.

-फॉस्फोरिक एसिड उबलते पानी में फॉस्फोरस पेंटोक्साइड को भंग करके उत्पादित किया जा सकता है.

-यह वायु और जल वाष्प के मिश्रण से फास्फोरस को गर्म करके भी प्राप्त किया जा सकता है:

पी4 (l) + 5 हे2 (g) => पी4हे10 (एस)

पी4हे10 (s) + एच2ओ (जी) => 4 एच3पीओ4 (एल)

जोखिम

-क्योंकि कमरे के तापमान पर इसकी वाष्प का दबाव कम है, यह संभावना नहीं है कि इसके वाष्प को साँस लिया जा सकता है, जब तक कि एसिड का छिड़काव नहीं किया जाता है। यदि हां, तो साँस लेना के लक्षणों में शामिल हैं: खांसी, गले में खराश, सांस की तकलीफ और सांस लेने में तकलीफ.

-साहित्य एक नाविक के मामले का हवाला देता है जो लंबे समय तक फॉस्फोरिक एसिड वाष्प के संपर्क में था। उन्होंने सामान्य कमजोरी, सूखी खांसी, सीने में दर्द और सांस की समस्याओं का सामना किया। एक्सपोजर के एक वर्ष बाद, प्रतिक्रियाशील वायुमार्ग की शिथिलता देखी गई.

-फॉस्फोरिक एसिड के साथ त्वचा के संपर्क में लालिमा, दर्द, छाले और त्वचा जल सकती है.

-आंखों के साथ एसिड का संपर्क, इसकी एकाग्रता और संपर्क की अवधि के आधार पर, इनमें, संक्षारक ऊतक के घाव या गंभीर आंखों के स्थायी नुकसान के साथ उत्पन्न हो सकते हैं।.

-एसिड अंतर्ग्रहण के कारण मुंह और गले में जलन, उरोस्थि के बाहर जलन, पेट में दर्द, उल्टी, झटका और पतन.

संदर्भ

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  6. विज्ञान मजेदार है। फास्फोरिक एसिड के बारे में जानें। [PDF]। से लिया गया: scifun.chem.wisc.edu