磷酸
CAS登录号 7664-38-2 EINECS登录号 231-633-2 化学式 H3PO4 分子量 98
熔点 42℃ 沸点 261℃(分解) 水溶性:可与水以任意比互溶
密度 1.874g/mL(液态) 外观:白色固体,大于42℃时为无色粘稠液体
别称:正磷酸;食用磷酸;乙烯利水剂;磷酸(食品级);一缩原磷酸;工业磷酸;磷酸85%工业级
应用:主要用于水处理、制药、磷酸盐工业、电镀、抛光工业、制糖工业、肥料等工业,也可用作化学试剂。在食品工业中作为酸味剂、酵母营养剂等
磷酸或正磷酸,是一种常见的无机酸,是中强酸。由五氧化二磷溶于热水中即可得到。正磷酸工业上用硫酸处理磷灰石即得。磷酸在空气中容易潮解。加热会失水得到焦磷酸,再进一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业,包括作为防锈剂,食品添加剂,牙科和矫形外科,EDIC腐蚀剂,电解质,助焊剂,分散剂,工业腐蚀剂,肥料的原料和组件家居清洁产品。也可用作化学试剂,磷酸盐是所有生命形式的营养。
物质结构
正磷酸是由一个单一的磷氧四面体构成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp3杂化的,3个杂化轨道与氧原子间形成3个σ键,另一个P—O键是由一个从磷到氧的σ配键和两个由氧到磷的d-pπ键组成的。σ配键是磷原子上的一对孤对电子向氧原子的空轨道配位而形成。d←p配键是氧原子的py、pz轨道上的两对孤对电子和磷原子的dxz、dyz空轨道重叠而成。由于磷原子3d能级比氧原子的2p能级能量高很多,组成的分子轨道不是很有效的,所以P—O键从数目上来看是三重键,但从键能和键长来看是介于单键和双键之间。纯H3PO4和它的晶体水合物中都有氢键存在,这可能是磷酸浓溶液之所以粘稠的原因。
物理性质
市售磷酸是含85%H3PO4的粘稠状浓溶液。从浓溶液中结晶,则形成半水合物2H3PO4·H2O(熔点302.3K)。
结(冰)晶点:
磷酸属于中强酸,其结晶点(冰点)为21℃,当低于此温度时会析出半水物结(冰)晶。当然,通常磷酸在10℃以上甚至更低温度下也不结(冰)晶,这是由于磷酸具有过冷的特性,也就是实际上市售的磷酸在低于21℃时会偏离其结(冰)晶点,不会立即结(冰)晶的现象存在。但这样的低温只要维持一段时间,在静止的状态下,磷酸很容易产生结(冰)晶。
磷酸结晶就像其他液体结晶一样属于物理变化而非化学变化。其化学性质不会因结晶而改变,也即磷酸的质量是不会因结晶而受影响的,只要给予温度熔化或加热水稀释溶化,仍可以正常使用。
结晶特性:磷酸浓度高、纯度高,结晶性高。根据经验,当气温在4摄氏度上下,浓度大于85%时,其结晶性增大,若不慎混入结(冰)晶磷酸,会造成原本没有结(冰)晶的磷酸立即感染而结(冰)晶,而且磷酸结(冰)晶异常迅速,直致磷酸储存容器大部结(冰)晶。磷酸结(冰)晶后,上部磷酸边稀,下部沉积针状结(冰)晶体纯磷酸。根据经验,75%磷酸在较低(4℃附近)的温度下也较难结(冰)晶,因此在较低的气温条件下,建议使用75%磷酸比较妥当。
磷酸结(冰)晶好比水结冰,是其本身的物理性能,固有属性,不能改变,只有妥善保存处理才能防止结(冰)晶。
应用领域
一、农业:
1、磷酸是生产重要的磷肥(过磷酸钙、磷酸二氢钾等)的原料
2、生产饲料营养剂(磷酸二氢钙)的原料。
3、高纯磷酸可用于制作无氟饲料,复合肥料等。
4、生产杀虫剂的原料磷酸酯
二、工业:磷酸是一种重要的化工原料,主要作用如下:
1、金属表面处理中用作防锈剂;处理金属表面,在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜,以保护金属免受腐蚀。金属表面钢管磷化处理,配制电解抛光液和化学抛光液
2、在电镀工业中用作抛光剂。和硝酸混合作为化学抛光剂,用以提高金属表面的光洁度。如铝制品的抛光
3、日化工业中用作洗涤剂助剂,生产洗涤用品的原料磷酸酯。
4、生产含磷阻燃剂的原料
5、制造各种磷酸盐、酸式磷酸锰、焦磷酸钾;湿法磷酸主要用于制造各种磷酸盐,如磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠,磷酸三钠等和缩合磷酸盐类
6、塑料用于酚醛树脂缩合的催化剂
7、染料及中间体生产用的干燥剂
8、印刷用于配制揩去胶印彩印版上污点的清洗剂、去污剂
9、用于安全火柴的制造。火柴用于浸渍火柴梗,能使燃烧过的火柴梗不成灰而成炭状,使用时较为安全
10、冶金工业中用于生产耐酸、耐火泥;可提高冶金炉的寿命。磷酸盐能在水泥颗粒表面形成“不溶性”的磷酸钙作为缓凝剂。
11、橡胶用于浆料的凝固剂及生产无机粘结剂的原料
12、涂料用于金属防锈漆
13、工业中用作凝结剂
14、纺织印染业中用作印染媒染剂,丝绸的光泽剂
15、制糖业中用作澄清剂
16、分析化学中用作分析试剂,如分解样品,作配合掩蔽剂、沉淀剂
17、用于电子工业,用作酸性清洗腐蚀剂,在硅平面管和集成电路生产中,普遍以铝膜作电极引线,需要对铝膜进行光刻,用磷酸作酸性清洗腐蚀剂,可与乙酸配制使用。
18在水处理领域主要用作软水剂、水垢清洗剂,以及用作磷系水处理剂的生产原料等;
19、化工生产中的催化剂、干燥剂及软水剂
20、乙烯合成与过氧化氢的精制过程中用作酸化剂
21、助焊剂:磷酸2份,苯胺2分(重量)充分混合后使用,成功地对不锈钢进行了锡焊。无机型水熔性助焊剂,磷酸及其盐,在采用磷酸作为活化剂时,可以在120℃温度下使用,磷酸二氢铵等磷酸盐出有用于水熔性无机助焊剂。
不锈钢字、钛金字的焊接助焊剂。强腐蚀性的钎剂就是磷酸50水50。还有一种钎剂就是氯化锌25,盐酸25,水50 焊接温度在180~320 这两种都适用于洛钢和不锈钢,镍洛合金、铁洛铝丝
三、食品:
1、在食品中作为酸味剂、酵母营养剂;
2、饮料生产中用作酸化剂和调味剂,可乐中就含有磷酸。
3、磷酸盐也是重要的食品添加剂,
4、可作为营养增强剂。
四、医学:
1、磷酸可用于制取含磷药物,例如甘油磷酸钠等。
2、制造甘油磷酸钠、磷酸铁、磷酸锌等
3、制造青霉素时调节酸碱度
4、制造磷酸锌作为牙科补牙时粘合剂,医院中作假牙(义齿)用的"磷酸锌粘固粉液"。
5、在去除因烧伤坏死的疤痕时的修饰剂