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淋酸

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淋酸 或正磷酸,化学式H3PO4,分子量为97.9724,是一种常见的无机酸,是中强酸。由十氧化四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,也可用作化学试剂

发现简史

继德国商人波兰特发现磷、德国化学家孔克尔制出磷后,英国化学家波义耳也独立制出了磷,他也是最早研究磷性质及化合物的化学家,他在1682年发表的论文《一种观察到的冷光的新实验》中写到“磷在燃烧后生成白烟,白烟与水作用后生成的溶液具有酸性。”其中的白烟正是磷酸酐(五氧化二磷),而与水作用生成的溶液即为磷酸,然而他并未对磷酸进行进一步的研究。

研究磷酸最早的化学家是法国化学家拉瓦锡。1772年,他做这样的实验:将磷放在以汞密封的钟罩里使其燃烧。实验结果而得出这样的结论:一定量的磷能燃烧于某容量的空气中;磷燃烧时生成无水磷的白色粉片,如细雪一般;燃烧后瓶中的空气约剩原来容量的80%;磷燃烧后较燃烧前约重2.5倍;白色粉片溶于水即成磷酸。拉瓦锡还证明磷酸可用浓硝酸和磷反应制得。

大约过了一百多年,德国化学家李比希做了许多农业化学的实验,揭开磷和磷酸对植物生命的价值。1840年李比希著的《有机化学在农业和生理学上的作用》中,科学地论证了土壤的肥力问题,并指出磷对植物的作用。同时,他还进一步探究了磷酸及磷酸盐作为肥料的应用,从此磷酸的生产进入大规模化时代。

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。[1]

物理性质

熔点:42℃

沸点:261℃(分解,磷酸受热逐渐脱水,因此没有自身的沸点)

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)。

参考来源