Кислородсодержащие кислоты фосфора, способы получения, строение молекул, свойства. Фосфаты, способы их получения и свойства

а) Фосфористая кислота H₃PO₃. Безводная фосфористая кислота Н₃РО₃образует кристаллы плотностью 1,65 г/см³, плавящиеся при 74°С.

При нагревании безводной Н₃РО₃ происходит реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления):

4H₃PO₃ = PH₃^ + 3H₃PO₄.

Фосфористую кислоту Н₃РО₃ получают растворением в воде оксида фосфора (III) или гидролизом хлорида фосфора (III) РCl₃:

РCl₃ + 3H₂O = H₃PO₃ + 3HCl^.

б) Фосфорная кислота (ортофосфорная кислота) H₃PO₄.

Безводная фосфорная кислота представляет собой светлые прозрачные кристаллы, при комнатной температуре расплывающиеся на воздухе. Температура плавления 42,35°С. С водой фосфорная кислота образует растворы любых концентраций. Фосфорная кислота реагирует с металлами, расположенными в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода, с основными оксидами, с основаниями, с солями слабых кислот.

Фосфорную кислоту получают двумя способами: экстракционным и термическим. В основе экстракционного метода лежит обработка измельченных природных фосфатов серной кислотой:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 2H₃PO₄ + 3CaSO₄v.

Фосфорная кислота затем отфильтровывается и концентрируется упариванием.

Термический метод состоит в восстановлении природных фосфатов до свободного фосфора с последующим его сжиганием до Р₄О₁₀ и растворением последнего в воде. Производимая по данному методу фосфорная кислота характеризуется более высокой чистотой и повышенной концентрацией (до 80% массовых).

Фосфорную кислоту используют для производства удобрений, для приготовления реактивов, органических веществ, для создания защитных покрытий на металлах. Очищенная фосфорная кислота нужна для приготовления фармацевтических препаратов, кормовых концентратов.

в) Фосфорноватая кислота (гипофосфорная кислота) H₄P₂O₆.

H₄P₂O₆ - четырёхосновная кислота средней силы. При хранении гипофосфорная кислота постепенно разлагается. При нагревании её растворов превращается в Н₃РО₄ и Н₃РО₃.

Образуется при медленном окислении Н₃РО₃ на воздухе или окислении белого фосфора во влажном воздухе.

Фосфаты - соли кислородных кислот фосфора в степени окисления +5. Существуют ортофосфаты - соли ортофосфорной кислоты H3PO4 и фосфаты конденсированные - соли полифосфорных кислот. Различают средние, кислые и основные фосфаты.

Кислые фосфаты образуются в результате частичной нейтрализации H3PO4 или полифосфорных кислот основаниями. При полной нейтрализации гидроксидами одного или нескольких металлов получают средние фосфаты. Смешанные соли образуются при нейтрализации смеси кислот одним гидроксидом или несколькими гидроксидами. Нейтрализующим агентом служит и NH3. Конденсированные фосфаты неорганические получают также термической обработкой кислых фосфатов, смесей фосфатов. При этом состав исходного продукта (в пересчете на оксиды) должен отвечать составу синтезируемого соединения.

В водных растворах фосфаты гидролизуются. Все дигидрофосфаты растворимы в воде. Что касается химических свойств, то фосфаты ведут себя аналогично другим солям. В основном, им свойственны реакции по обменному механизму с солями, щелочами, оксидами и кислотами с образованием недиссоциирующего или слабодиссоциирующего вещества.