Фосфористая кислота

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Фо́сфористая кислота́ (фосфо́новая кислота́, о́ртофо́сфористая кислота́; HШаблон:SubPOШаблон:Sub, HШаблон:Sub(HPOШаблон:Sub)) — в водных растворах двухосновная кислота средней силы.

Фосфористая кислота сильно раздражает кожу и слизистые оболочки. Вещество относится ко второму классу опасности.

Свойства

Безводная фосфористая кислота — бесцветные гигроскопичные кристаллы. Несмотря на то, что кислота содержит три атома водорода — она двухосновная.

Фосфористая кислота является кислотой средней силы и диссоциирует по двум ступеням:

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}\mathsf{\to }{𝖧}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖧\mathsf{(}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}^{\mathsf{-}}$

$𝖧\mathsf{(}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}^{\mathsf{-}}\mathsf{\to }{𝖧}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖧𝖯O_{\mathrm{𝟥}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}$

Константы диссоциации фосфористой кислоты при 18 °C: K₁ = 5,1Шаблон:E K₂ = 1,8Шаблон:E.

При нагревании до 250 °C безводная фосфористая кислота разлагается на фосфорную кислоту и фосфин, а водные её растворы — на фосфорную кислоту и водород.

$\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖯{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}$

Фосфористая кислота легко окисляется галогенами, оксидами азота и пр. до фосфорной кислоты, кислородом окисляется до фосфорноватой кислоты:

$\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Соли фосфористой кислоты называются фосфитами или (по рекомендации ИЮПАК) фосфонатами. Большинство фосфитов малорастворимы в воде. Известны одно- и двузамещённые фосфиты.

Фосфористая кислота и её соли являются сильными восстановителями. Однако активные металлы в кислом растворе восстанавливают H₃РО₃ до РH₃.

История изучения

Проблема выяснения структурной формулы фосфористой кислоты и доказательства её двухосновного характера долгое время вызывала серьёзные споры в профессиональной среде вплоть до конца XIX века. В частности, в 1866 г. русский химик Н. А. Меншуткин в своей диссертации «О водороде фосфористой кислоты, не способном к металлическому замещению при обыкновенных условиях для кислот» пришёл к неверному выводу о трёхгидроксильной структуре кислоты и отстаивал свою точку зрения.

Противоречия были окончательно разрешены только к 1905 году, когда А. Е. Арбузов защитил при Казанском университете магистерскую диссертацию «О строении фосфористой кислоты и её производных». В этой работе диссертант впервые получил в чистом виде эфиры фосфористой кислоты, открыл явление их каталитической изомеризации в эфиры алкилфосфиновых кислот и нашел специальную реакцию для соединений трёхвалентного фосфора ― образование комплексных соединений с галоидными солями закиси меди. Исследование А. Е. Арбузова было удостоено Русским физико-химическим обществом премии им. Зинина и Воскресенского.

Кроме выяснения структуры фосфористой кислоты, диссертация А. Е. Арбузова фактически открыла путь для искусственного синтеза принципиально новой ветви органических соединений. Применённая в качественном анализе фосфористой кислоты так называемая реакция Арбузова не только дала ключ к пониманию структуры органических соединений фосфора, но и подтвердила незыблемость положений теории органических связей А. М. Бутлерова. Решение теоретической проблемы строения неорганической кислоты, в конечном счёте дало принципиальный ключ к пониманию структуры и дальнейшему лабораторному и промышленному синтезу соединений фосфора. В XX веке реакция Арбузова оказалась положена в основание широчайшей ветви мирового синтеза ФОС ― фосфорорганических соединений.

Эфиры фосфористой кислоты

При взаимодействии спиртов с чистым PCl₃ получаются моно-, ди- и триэфиры фосфористой кислоты с общей формулой P(OR)₃, легко образующие комплексы с переходными металлами и другими акцепторами. Они также легко окисляются до соответствующих фосфатов:

$\mathrm{𝟤}\mathsf{(}𝖱𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}𝖯\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}\mathsf{(}𝖱𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}𝖯𝖮$

При взаимодействии эфиров с алкилгалогенидами образуются алкилфосфонаты:

$\mathrm{𝟤}\mathsf{(}𝖱𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}𝖯\mathsf{+}{𝖱}^{\prime }𝖷\mathsf{\to }{𝖱}^{\prime }\mathsf{(}𝖱𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖯\text{=}𝖮\mathsf{+}𝖱𝖷$

Получение

Получают фосфористую кислоту растворением P₄O₆ (P₂O₃) в холодной воде, гидролизом PCl₃ или взаимодействием фосфитов с серной или соляной кислотами:

${𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖯𝖧{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}$

$𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖯𝖧{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖢𝗅$

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖯𝖧{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{)}$

Применение

Фосфористую кислоту и её соли применяют как восстановители, а также широчайшим образом — в синтезе фосфорорганических соединений, путь для которого открыло исследование 1904-1905 года, получившее впоследствии название «реакции Арбузова». Говоря химическим языком, эта реакция заключается в алкилировании триалкилфосфитов алкилгалогенидами с образованием диалкилфосфонатов, — иными словами, в превращении средних эфиров фосфористой кислоты в эфиры алкилфосфиновых кислот под действием галоидных алкилов.

Безопасность

Ортофосфористая кислота сильно раздражает кожу и слизистые оболочки. ПДК в воздухе - 0,4 мг/м³.

Вещество относится ко второму классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Источники

• Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 1994