Kwas fosforowy
Ogólne informacje
Nomenklatura systematyczna ( IUPAC ):
kwas ortofosforowy(V)
Inne nazwy	kwas fosforowy(V), kwas ortofosforowy
Wzór sumaryczny	H3PO4
Masa molowa	98,00 g / mol
Wygląd	bezbarwne i bezwonne ciało stałe
Identyfikacja
Numer CAS	7664-38-2
Właściwości Gęstość i stan skupienia 1,685 g/cm3 ; ciało stałe Rozpuszczalność w wodzie nieograniczona Temperatura topnienia 42,35 °C Temperatura wrzenia 158 °C Kwasowość (pKa) pKa1 = 2,12, pKa2 = 7,21, pKa3 = 12,67
Niebezpieczeństwa
Zagrożenia wg  Dyrektywy 67/548/EWG , zał. I[1]
Żrący Żrący (C)
Zwroty ryzyka	R34
Zwroty bezpieczeństwa	S(1/2), S26, S45
Podobne związki
Podobne związki	kwas fosfonowy (fosforawy)
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków standardowych (25 °C, 1000 hPa)

Kwas fosforowy [nazwa systematyczna IUPAC : kwas ortofosforowy(V), kwas ortofosforowy (poprzednia nazwa); zwycz. kwas fosforowy(V)], H₃PO₄ – nieorganiczny związek chemiczny z grupy kwasów tlenowych .

Sole i estry kwasu ortofosforowego(V) to ortofosforany(V) . Oprócz kwasu ortofosforowego(V) znanych jest wiele innych kwasów zawierających fosfor , noszących różne nazwy w różnych systemach nomenklaturowych, na co należy zwracać uwagę przy identyfikowaniu i nazywaniu tej grupy związków.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Czysty, 100% kwas ortofosforowy(V) to w temperaturze pokojowej białe, krystaliczne ciało stałe o temperaturze topnienia 42,3 °C, dobrze rozpuszczalne w wodzie (670g / 100g wody w temp. 25 °C). W zastosowaniach laboratoryjnych i przemysłowych stosuje się jednak zwykle 85-90% roztwór tego kwasu w wodzie, o konsystencji gęstego syropu. Kwas ten nie posiada silnych własności utleniających .

Jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy o stałych dysocjacji :

• H₃PO₄ → H₂PO₄^- + H⁺; K₁=1,1×10^-2;
• H₂PO₄^- → HPO₄^2- + H⁺; K₂=1,2×10^-7;
• HPO₄^2- → PO₄^3- + H⁺; K₃=1,8×10^-12;

Otrzymywanie

W przemyśle otrzymuje się go w wyniku działania kwasu siarkowego(VI) na ortofosforan(V) wapnia , którego źródłem są minerały apatyt i fosforyt a czasami także zmielone kości zwierząt:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 3CaSO₄ + 2H₃PO₄

Wydzielający się w tej reakcji siarczan(VI) wapnia można łatwo oddzielić od kwasu fosforowego przez filtrowanie, gdyż nie rozpuszcza się on w wodzie.

Bezwodnikiem kwasu fosforowego jest tlenek fosforu(V) , który w kontakcie z dużym nadmiarem wody przechodzi w kwas:

P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄

Przy mniejszej ilości wody zamiast kwasu ortofosforowego(V) powstają polimeryczne kwasy ortofosforowe (polifosforowe) o ogólnym wzorze H₂O×(HPO₃)_x (najprostszym i najlepiej poznanym kwasem polifosforowym jest kwas pirofosforowy, H₄P₂O₇). Kwasy polifosforowe można też otrzymać w wyniku odparowywania wody z kwasu fosforowego. W praktyce laboratoryjnej często zdarza się, że długo przechowywany kwas fosforowy(V) w niedomkniętej butelce ulega tego rodzaju polimeryzacji z powodu wyparowywania z roztworu wody. Można go jednak zawsze "odtworzyć" dodając do niego odpowiednią ilość wody i lekko podgrzewając, choć proces ten bywa dość czasochłonny. W wyniku ogrzewania kwasu fosforowego powyżej 300 °C powstaje kwas metafosforowy , HPO₃ zgodnie z równaniem:

H₃PO₄ → HPO₃ + H₂O

Kwas ortofosforowy(V) powstaje również podczas działania na fosfor czerwony kwasem azotowym :

3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5 NO.

Reakcja ta jest niebezpieczna i może przebiegać wybuchowo.

Zastosowanie kwasu

Kwas ortofosforowy(V) stosowany głównie do wyrobu nawozów sztucznych (np. superfosfatu podwójnego). W przemyśle spożywczym jest stosowany jako dodatek do napojów gazowanych (np. Coca-Coli ) jako regulator kwasowości ( symbol E 338). Stosowany jest też do wytwarzania fosforanowych(V) powłok ochronnych na metalach, do wytwarzania wielu środków farmaceutycznych, oczyszczania soków w cukrownictwie, odkamieniania armatury w ciepłownictwie, jako płyn do lutowania, w stomatologii, do wyrobu kitów porcelanowych, w lecznictwie i laboratoriach analitycznych. Jest także składnikiem fosolu - odrdzewiacza do stali.

Rola biologiczna

Kwas fosforowy oraz jego sole i estry pełnią też ważną rolę buforową w płynach ustrojowych, energetyczną ( bezwodnikowe wiązania wysokoenergetyczne, np. w ATP i fosfokreatynie ) oraz regulatorową ( fosforylacja lub defosforylacja białek uaktywnia je biologicznie).

Przypisy