Общие химические свойства фосфорной кислоты

• Трёхосновная кислота — кислота, способная отдавать три протона (H⁺) при диссоциации.
• Диссоциация — процесс распада молекулы на ионы в водном растворе.
• Обезвоживание — реакция отщепления воды от молекулы, приводящая к образованию новых соединений.

Фосфорная кислота диссоциирует в воде по трём ступеням:

1. Первая ступень:

  ${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}\leftrightarrow H^{+}+H_{2}PO_{4}^{-}}}}$

2. Вторая ступень:

  ${\displaystyle {\mathsf {H_{2}PO_{4}^{-}\leftrightarrow H^{+}+HPO_{4}^{2-}}}}$

3. Третья ступень:

  ${\displaystyle {\mathsf {HPO_{4}^{2-}\leftrightarrow H^{+}+PO_{4}^{3-}}}}$

Благодаря этому фосфорная кислота может образовывать три вида солей: дигидрофосфаты, гидрофосфаты и фосфаты.

При нагревании фосфорная кислота обезвоживается, образуя другие кислоты фосфора:

• При 200—250 °C образуется пирофосфорная кислота:

 ${\displaystyle {\mathsf {2\ H_{3}PO_{4}\rightarrow H_{4}P_{2}O_{7}+H_{2}O}}}$

• При дальнейшем нагревании до 400—500 °C образуется метафосфорная кислота:

 ${\displaystyle {\mathsf {H_{4}P_{2}O_{7}\rightarrow 2\ HPO_{3}+H_{2}O}}}$

• С основаниями: фосфорная кислота взаимодействует с основаниями, образуя соли (фосфаты).
• С металлами: может реагировать с некоторыми активными металлами, выделяя водород.
• С оксидами металлов: образует фосфаты соответствующих металлов.
• С солями: вступает в обменные реакции с солями более слабых кислот.

• Из оксида фосфора(V):

 ${\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+3\ H_{2}O\rightarrow 2\ H_{3}PO_{4}}}}$

• Окислением белого фосфора азотной кислотой:

 ${\displaystyle {\mathsf {3\ P+5\ HNO_{3}+2\ H_{2}O\rightarrow 3\ H_{3}PO_{4}+5\ NO\uparrow }}}$

• Реакцией фосфатов с сильными кислотами:

 ${\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+3\ H_{2}SO_{4}\rightarrow 2\ H_{3}PO_{4}+3\ CaSO_{4}\downarrow }}}$

• Сельское хозяйство: производство минеральных удобрений (суперфосфат, фосфоритная мука).
• Пищевая промышленность: регулятор кислотности (пищевая добавка E338) в газированных напитках и продуктах.
• Стоматология: протравливание эмали и дентина перед пломбированием.
• Металлургия: удаление ржавчины и предотвращение коррозии металлических поверхностей.
• Химическая промышленность: синтез фосфорсодержащих соединений и материалов.

Фосфорная кислота — важное неорганическое соединение с широким спектром применения. Её химические свойства, включая трёхступенчатую диссоциацию и способность образовывать различные фосфорные кислоты при нагревании, делают её незаменимой в промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Знание её свойств и реакций позволяет эффективно и безопасно использовать фосфорную кислоту в различных областях.