फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4): संरचना, गुण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

फॉस्फोरिक एसिड होने रासायनिक सूत्र एच फास्फोरस की एक oxoacid है ₃ पीओ ₄ । इसमें एक खनिज एसिड होता है जिसमें तीन अम्लीय प्रोटॉन फॉस्फेट आयन (PO ₄ ^3–) से बंधे होते हैं । हालांकि इसे एक मजबूत एसिड नहीं माना जाता है, लेकिन इसका अनुचित उपयोग स्वास्थ्य जोखिम पेश कर सकता है।

यह दो अवस्थाओं में पाया जा सकता है: मोटी ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल के रूप में एक ठोस के रूप में, या एक सिरप उपस्थिति के साथ एक क्रिस्टलीय तरल। इसकी सबसे आम व्यावसायिक प्रस्तुति में 85% w / w की एकाग्रता और 1.685 ग्राम / सेमी ³ का घनत्व है । यह घनत्व एकाग्रता के हाथ से आता है।

ऊपर की छवि फॉस्फोरिक एसिड के एक एकल अणु को दर्शाती है। लीयो द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से

तीन OH समूह अम्लीय हाइड्रोजन्स दान करने के लिए जिम्मेदार हैं। इसकी संरचना में उनकी उपस्थिति के कारण, यह विभिन्न हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जिससे विभिन्न लवण उत्पन्न होते हैं।

सोडियम हाइड्रोक्साइड के मामले में, यह तीन बन सकता है: मोनोबैसिक सोडियम फॉस्फेट (NaH ₂ PO ₄), डिबासिक सोडियम फॉस्फेट (Na ₂ HPO ₄), और ट्राइबासिक सोडियम फॉस्फेट (Na ₃ PO ₄)।

हालांकि, इस आधार पर कि इसके बेअसर होने के लिए किस आधार का उपयोग किया जाता है, या कौन सा उद्धरण इसके बहुत करीब है, यह अन्य फॉस्फेट लवण का निर्माण कर सकता है। उनमें से हैं: कैल्शियम फॉस्फेट (Ca ₃ (PO ₄) ₂), लिथियम फॉस्फेट (Li ₃ PO ₄), फेरिक फॉस्फेट (FePO ₄), और अन्य। हर एक फॉस्फेट आयन के प्रोटॉन के अलग-अलग डिग्री के साथ।

दूसरी ओर, फॉस्फोरिक एसिड Fe ²⁺, Cu ²⁺, Ca ²⁺ और Mg ²⁺ जैसे शिष्टाचारों का "अनुक्रम" कर सकता है । ऊंचे तापमान पर यह अपने आप में एच ₂ ओ अणु के नुकसान के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जिससे फॉस्फोरिक एसिड के डिमर, ट्रिमर और पॉलिमर बनते हैं।

इस प्रकार की प्रतिक्रिया इस यौगिक को फॉस्फोरस और ऑक्सीजन कंकाल के साथ बड़ी संख्या में संरचनाओं को स्थापित करने में सक्षम बनाती है, जिससे पॉलीफोफेट्स के रूप में जाना जाने वाला लवण की एक विस्तृत श्रृंखला भी प्राप्त की जा सकती है।

इसकी खोज के संबंध में, यह 1694 में रॉबर्ट बॉयल द्वारा संश्लेषित किया गया था, पानी में पी ₂ ओ ₅ (फॉस्फोरस पेंटोक्साइड) को भंग कर दिया । यह सबसे उपयोगी खनिज एसिड में से एक है, उर्वरक के रूप में इसका कार्य सबसे महत्वपूर्ण है। पोटेशियम और नाइट्रोजन के साथ फास्फोरस, तीन मुख्य पौध पोषक तत्व हैं।

रासायनिक संरचना

मशीन-पठनीय लेखक द्वारा प्रदान नहीं किया गया। एच पडलेकास ने माना (कॉपीराइट दावों के आधार पर)। विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

फॉस्फोरिक एसिड में एक P = O बंधन और तीन P-OH होते हैं, जहां बाद वाले एक विघटन माध्यम में जारी अम्लीय हाइड्रोजेन के वाहक होते हैं। केंद्र में फास्फोरस परमाणु के साथ, ऑक्सीजेन एक प्रकार का आणविक टेट्राहेड्रॉन बनाते हैं।

इस तरह, फास्फोरिक एसिड को टेट्राहेड्रोन के रूप में देखा जा सकता है। इस दृष्टिकोण से, टेट्राहेड्रा (एच ₃ पीओ ₄ इकाइयों द्वारा) हाइड्रोजन बांड के माध्यम से एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं; यह है, उनके कोने बारीकी से लगभग।

ये इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन फॉस्फोरिक एसिड को दो ठोस पदार्थों में क्रिस्टलीकृत करने की अनुमति देते हैं: निर्जल एक और हेमहाइड्रेट (एच ₃ पीओ ₄ · 1/2 एच ₂ ओ), दोनों मोनोक्लिनिक क्रिस्टल सिस्टम के साथ। इसके निर्जल रूप को सूत्र के साथ भी वर्णित किया जा सकता है: 3H ₂ O · P ₂ O ₅, जो त्रिकोणीय हाइड्रोजनीकृत फास्फोरस पेंटोक्साइड के बराबर है।

टेट्राहेड्रोन भी सहसंयोजक रूप से जुड़े हो सकते हैं, लेकिन इसके लिए उनकी एक इकाई को निर्जलीकरण के माध्यम से पानी के अणु को खत्म करना होगा। यह तब होता है जब एच ₃ पीओ ₄ को हीटिंग के अधीन किया जाता है, और परिणामस्वरूप पॉलीफॉस्फोरिक एसिड (पीए) का गठन होता है।

डीफॉस्फोरिक एसिड (एच

सभी पीए का सबसे सरल डिपोस्फोरिक एसिड (एच ₄ पी ₂ ओ ₇) है, जिसे पाइरोफॉस्फोरिक एसिड के रूप में भी जाना जाता है। इसके गठन का रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:

2H ₃ PO ₄ <=> H ₄ P ₂ O ₇ + H ₂ O

संतुलन पानी और तापमान की मात्रा पर निर्भर करता है। इसकी संरचना क्या है? अनुभाग में छवि में, ऊपरी बाएं कोने में ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड और पाइरोफॉस्फोरिक एसिड की संरचनाएं चित्रित की गई हैं।

जब पानी के अणु को समाप्त किया जाता है, तो दो इकाइयाँ सहसंयोजक रूप से जुड़ जाती हैं, जिससे उनके बीच एक P - O - P ऑक्सीजन पुल बनता है। अब वे तीन अम्लीय हाइड्रोजेन नहीं हैं, लेकिन चार (चार -OH समूह) हैं। इस वजह से, H ₄ P ₂ O ₇ में चार आयनीकरण स्थिरांक k _{a हैं} ।

पॉलीफॉस्फोरिक एसिड

यदि हीटिंग जारी रहता है तो निर्जलीकरण पाइरोफॉस्फोरिक एसिड के साथ आगे बढ़ सकता है। क्यों? क्योंकि इसके अणु के प्रत्येक छोर पर एक OH समूह होता है जिसे पानी के अणु के रूप में हटाया जा सकता है, इस प्रकार P - O - P - O - P कंकाल के बाद के विकास को बढ़ावा देता है…

इन एसिड के उदाहरण ट्रिपोलीफॉस्फोरिक और टेट्रापोलीफॉस्फोरिक एसिड (दोनों चित्र में सचित्र) हैं। यह देखा जा सकता है कि टेट्राहेड्रा से बनी एक तरह की श्रृंखला में पी - ओ - पी बैकबोन किस तरह से बढ़े हुए हैं।

इन यौगिकों को सूत्र एचओ (पीओ ₂ ओएच) _एक्स एच द्वारा दर्शाया जा सकता है, जहां एचओ बाएं छोर है जिसे निर्जलित किया जा सकता है। पीओ ₂ ओएच पी = ओ और ओएच बांड के साथ फास्फोरस रीढ़ है; और x फॉस्फोरिक एसिड इकाइयाँ या अणु हैं जो उक्त श्रृंखला को प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं।

जब इन यौगिकों को एक आधार के साथ पूरी तरह से बेअसर किया जाता है, तो तथाकथित पॉलीफॉस्फेट्स बनाए जाते हैं। जिस पर निर्भर करता है कि वे उन्हें घेर लेते हैं, वे कई प्रकार के पॉलीफॉस्फेट लवण बनाते हैं।

दूसरी ओर, अगर वे ROH अल्कोहल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो उनके बैकबोन में हाइड्रोजेन को R- एल्कील प्रतिस्थापन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इस प्रकार, फॉस्फेट एस्टर (या पॉलीफॉस्फेट्स) उत्पन्न होते हैं: आरओ (पीओ ₂ ओआर) _एक्स आर। यह उन्हें प्राप्त करने के लिए अनुभाग की छवि के सभी संरचनाओं में एच द्वारा आर को बदलने के लिए पर्याप्त है।

चक्रीय पॉलीफॉस्फोरिक एसिड

पी - ओ - पी श्रृंखला एक फॉस्फोरिक रिंग या चक्र पर भी बंद हो सकती है। इस तरह के यौगिक का सबसे सरल ट्राइमाफॉस्फोरिक एसिड (छवि के ऊपरी दाएं कोने) है। इस प्रकार, एपी रैखिक, चक्रीय हो सकते हैं; या यदि उनकी संरचनाएं दोनों प्रकार की, शाखित हैं।

शब्दावली

स्रोत: commons.wikimedia.org

फॉस्फोरिक एसिड का नामकरण IUPAC द्वारा निर्धारित किया जाता है और ऑक्सो एसिड के टर्नरी लवण का नाम कैसे दिया जाता है।

चूँकि H ₃ PO ₄ में P परमाणु का मान +5 है, इसलिए इसका एसिड उपसर्ग फॉस्फर- के लिए प्रत्यय -ico सौंपा गया है।

ऑर्थो

हालांकि, फॉस्फोरिक एसिड को आमतौर पर ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड भी कहा जाता है। क्यों? क्योंकि 'ऑर्थो' शब्द ग्रीक है और इसका मतलब 'सच्चा' है; जो "सही रूप" या "अधिक हाइड्रेटेड" में अनुवाद करेगा।

जब फॉस्फोरिक निर्जल पानी की अधिकता (पी ₄ ओ ₁₀, ऊपरी छवि में फास्फोर "कैप") के साथ हाइड्रेटेड होता है, तो एच ₃ पीओ ₄ (3 एच ₂ ओ · पी ₂ ओ ₅) का उत्पादन होता है। इस प्रकार, उपसर्ग ऑर्थो उन एसिड को सौंपा गया है जो बहुत सारे पानी से बने होते हैं।

Pyro

उपसर्ग पाइरो गर्मी के आवेदन के बाद उत्पन्न किसी भी यौगिक को संदर्भित करता है, क्योंकि डिपोस्फोरिक एसिड फॉस्फोरिक एसिड के थर्मल निर्जलीकरण से उत्पन्न होता है। इसलिए इसे पाइरोफॉस्फोरिक एसिड (2H ₂ O · P ₂ O ₅) कहा जाता है ।

लक्ष्य

उपसर्ग मेटा, जो एक ग्रीक शब्द भी है, का अर्थ है 'बाद'। यह उन पदार्थों में जोड़ा जाता है जिनके फार्मूला ने एक अणु को समाप्त कर दिया है, इस मामले में, पानी का:

एच ₃ पीओ ₄ => एचपीओ ₃ + एच ₂ ओ

ध्यान दें कि इस बार दो फॉस्फोरिक इकाइयों के अलावा डिपोस्फोरिक एसिड नहीं बनता है, लेकिन इसके बजाय मेटाफॉस्फोरिक एसिड प्राप्त होता है (जिसके लिए इसके अस्तित्व का कोई सबूत नहीं है)।

यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इस एसिड को एच ₂ ओ · पी ₂ ओ ₅ (हेमिड्रेट के समान, एचपीओ ₃ को 2 से गुणा करके) के रूप में वर्णित किया जा सकता है । मेटा प्रीफिक्स पूरी तरह से चक्रीय पीए के अनुरूप होता है, क्योंकि यदि ट्राइफोस्फोरिक एसिड डिहाइड्रेट्स, लेकिन टेट्राफोस्फोरिक एसिड बनने के लिए एक और एच ₃ पीओ _{4 यूनिट} नहीं जोड़ता है, तो इसे एक अंगूठी बनाना होगा।

और यह अन्य पॉलीमेटाफोस्फोरिक एसिड के साथ समान है, हालांकि आईयूपीएसी उन्हें इसी पीए के चक्रीय यौगिकों को कॉल करने की सलाह देता है।

गुण

आण्विक सूत्र

एच ₃ पीओ ₄

आणविक वजन

97.994 ग्राम / मोल

भौतिक उपस्थिति

अपने ठोस रूप में यह रूढ़िवादी, हीड्रोस्कोपिक और पारदर्शी क्रिस्टल प्रस्तुत करता है। तरल रूप में यह एक चिपचिपे सिरप की उपस्थिति के साथ क्रिस्टलीय है।

यह 85% w / w की एकाग्रता के साथ जलीय घोल में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है। इन सभी प्रस्तुतियों में इसकी कोई गंध नहीं है।

क्वथनांक और गलनांक

158 डिग्री सेल्सियस (316 मिमी एफ 760 मिमीएचजी पर)।

108 ° F (42.2 ° C)।

जल में घुलनशीलता

20 डिग्री सेल्सियस पर एच ₂ ओ के 548 ग्राम / 100 ग्राम; 0.5 डिग्री सेल्सियस पर 369.4 ग्राम / 100 मिलीलीटर; 14.95º C पर 446 g / 100m

घनत्व

1.892 ग्राम / सेमी ³ (ठोस); 1.841 ग्राम / सेमी ³ (100% समाधान); 1.685 ग्राम / सेमी ³ (85% समाधान); 25 डिग्री सेल्सियस पर 1.334 जी / सेमी ³ 50% समाधान)।

वाष्प - घनत्व

3,4 हवा के सापेक्ष (वायु = 1)।

ऑटो इग्निशन

यह ज्वलनशील नहीं है।

श्यानता

3.86 mPoise (20 डिग्री सेल्सियस पर 40% समाधान)।

पेट की गैस

पीएच: 1.5 (पानी में 0.1 एन समाधान)

pKa: pKa1 = 2.148; pKa2 = 7.198 और pKa3 = 12.319। इसलिए, आपका सबसे अम्लीय हाइड्रोजन पहले है।

सड़न

गर्म करने पर यह फॉस्फोरस ऑक्साइड छोड़ता है। यदि तापमान 213º C या इससे अधिक हो जाता है, तो यह पायरोफोस्फोरिक एसिड (H ₄ P ₂ O ₇) हो जाता है।

क्षयकारिता

लौह धातुओं और एल्यूमीनियम के लिए संक्षारक। इन धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने से हाइड्रोजन ईंधन गैस का उदय होता है।

बहुलकीकरण

Azo यौगिकों, epoxides और बहुलकीकरण यौगिकों के साथ पॉलीमराइज़ करता है।

अनुप्रयोग

फॉस्फेट लवण और सामान्य उपयोग करता है

-फॉस्फोरिक एसिड फॉस्फेट बनाने के लिए आधार के रूप में कार्य करता है, जिसका उपयोग उर्वरकों के रूप में किया जाता है क्योंकि फॉस्फोरस पौधों में एक मुख्य पोषक तत्व है।

-इसका उपयोग सीसा विषाक्तता और अन्य स्थितियों के उपचार में किया जाता है जिसमें महत्वपूर्ण मात्रा में फॉस्फेट की आवश्यकता होती है और हल्के एसिडोसिस का उत्पादन होता है।

-इसका उपयोग गुर्दे की पथरी के गठन से बचने के लिए मिंक और मूत्र के मूत्र पथ के पीएच को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

-फॉस्फोरिक एसिड Na ₂ HPO ₄ और NaH ₂ PO ₄ साल्ट को जन्म देता है जो 6.8 के pKa के साथ पीएच बफर सिस्टम का निर्माण करता है। यह पीएच विनियमन प्रणाली मनुष्य में मौजूद है, इंट्रासेल्युलर पीएच के विनियमन में महत्वपूर्ण है, साथ ही डिस्टल में हाइड्रोजन एकाग्रता के प्रबंधन और नेफ्रॉन के नलिकाओं को इकट्ठा करने में महत्वपूर्ण है।

-इस धातु पर जमने वाले लोहे के आक्साइड की फफूंदीदार परत को खत्म करने में इसका उपयोग किया जाता है। फॉस्फोरिक एसिड लोहे के फॉस्फेट बनाता है जिसे धातु की सतह से आसानी से हटाया जा सकता है। यह एल्यूमीनियम के विद्युत चमकाने में भी उपयोग किया जाता है और यह एल्युमिना और मैग्नेशिया जैसे दुर्दम्य उत्पादों के लिए एक बाध्यकारी एजेंट है।

औद्योगिक

-फॉस्फोरिक एसिड का उपयोग नायलॉन और गैसोलीन के उत्पादन में उत्प्रेरक एजेंट के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग लिथोग्राफिक उत्कीर्णन में डीहाइड्रेटिंग एजेंट के रूप में किया जाता है, कपड़ा उद्योग में उपयोग के लिए डाई के उत्पादन में, रबर उद्योग में लेटेक्स जमावट प्रक्रिया में और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के शुद्धिकरण में किया जाता है।

-एडिड का उपयोग शीतल पेय में एक योजक के रूप में किया जाता है, इस प्रकार इसके स्वाद में योगदान होता है। चीनी शोधन प्रक्रिया में पतला लागू किया जाता है। यह हैम, जिलेटिन और एंटीबायोटिक दवाओं की तैयारी में एक बफर सिस्टम के रूप में भी काम करता है।

-यह एसिटिलीन उत्पादन के एसिड कटैलिसीस में, डिटर्जेंट के विस्तार में भाग लेता है।

-इसका उपयोग पशुधन उद्योग और पालतू जानवरों के लिए संतुलित भोजन में एक एसिडुलेंट के रूप में किया जाता है। दवा उद्योग इसका उपयोग एंटीमैटिक दवाओं के निर्माण में करता है। इसका उपयोग जमीन को प्रशस्त करने और दरारें ठीक करने के लिए डामर बनाने के लिए मिश्रण में भी किया जाता है।

-फॉस्फोरिक एसिड अल्कोहल का उत्पादन करने के लिए अल्केन्स की हाइड्रेशन प्रतिक्रिया में एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, मुख्य रूप से इथेनॉल। इसके अलावा, मिट्टी में कार्बनिक कार्बन के निर्धारण में इसका उपयोग किया जाता है।

चिकित्सकीय

डेंटल ब्रैकेट्स रखने से पहले दांतों की सतह को साफ और कंडीशन करने के लिए इसका इस्तेमाल डेंटिस्ट करते हैं। यह दांतों की सफेदी और दंत पट्टिका को हटाने में भी उपयोग होता है। इसके अलावा, इसका उपयोग दंत कृत्रिम अंग के लिए चिपकने के निर्माण में किया जाता है।

प्रसाधन सामग्री

फॉस्फोरिक एसिड का उपयोग कॉस्मेटिक और त्वचा देखभाल उत्पादों में पीएच को समायोजित करने के लिए किया जाता है। यह सक्रिय कार्बन के उत्पादन के लिए एक रासायनिक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।

फॉस्फोरिक एसिड का गठन

-संक्रामक सल्फ्यूरिक एसिड के साथ पाचन द्वारा फॉस्फोरिक एसिड को एपेटाइट प्रकार के फॉस्फेट चट्टानों से तैयार किया जाता है:

Ca ₃ (PO ₄) ₂ + 3 H ₂ SO ₄ + 6 H ₂ O => 2 H ₃ PO ₄ + 3 (CaSO ₄.2H ₂ O)।

इस प्रतिक्रिया में प्राप्त फॉस्फोरिक एसिड कम शुद्धता का है, यही कारण है कि यह एक शुद्धिकरण प्रक्रिया से गुजरता है जिसमें वर्षा, विलायक निष्कर्षण, क्रिस्टलीकरण और आयन एक्सचेंज तकनीक शामिल हैं।

-फॉस्फोरिक एसिड उबलते पानी में फास्फोरस पेंटोक्साइड को भंग करके पैदा किया जा सकता है।

-यह वायु और जल वाष्प के मिश्रण से फास्फोरस को गर्म करके भी प्राप्त किया जा सकता है:

P ₄ (l) + 5 O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (s)

P ₄ O ₁₀ (s) + H ₂ O (g) => 4H ₃ PO ₄ (l)

जोखिम

-क्योंकि कमरे के तापमान पर इसकी वाष्प का दबाव कम होता है, इसके वाष्पों को साँस लेने की संभावना नहीं होती है जब तक कि एसिड का छिड़काव नहीं किया जाता है। यदि हां, तो साँस लेने के लक्षणों में शामिल हैं: खांसी, गले में खराश, सांस की तकलीफ, और सांस लेने में तकलीफ।

-साहित्य में लंबे समय तक फॉस्फोरिक एसिड के धुएं के संपर्क में आने वाले नाविक का मामला उद्धृत किया गया है। उन्हें सामान्य कमजोरी, सूखी खांसी, सीने में दर्द और सांस लेने में तकलीफ हुई। जोखिम के एक वर्ष के भीतर, प्रतिक्रियाशील वायुमार्ग की शिथिलता देखी गई।

-फॉस्फोरिक एसिड के संपर्क में आने से त्वचा में लालिमा, दर्द, छाले और जलन हो सकती है।

-आंखों के साथ एसिड का संपर्क, इसकी एकाग्रता और संपर्क की अवधि पर निर्भर करता है, यह स्थायी ऊतक क्षति के साथ संक्षारक ऊतक की चोट या गंभीर जलन पैदा कर सकता है।

-इस एसिड के कारण मुंह और गले में जलन, स्तन से परे जलन, पेट में दर्द, उल्टी, झटका और पतन होता है।

संदर्भ

1. रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री। (2015)। फॉस्फोरिक एसिड। से लिया गया: chemspider.com
2. कनाडाई केंद्र व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य के लिए। (1999)। फॉस्फोरिक एसिड - स्वास्थ्य प्रभाव। से लिया गया: ccsso.ca
3. Acids.Info। (2018)। फॉस्फोरिक एसिड »इस रासायनिक यौगिक के उपयोग की विविधता। से लिया गया: acidos.info
4. जेम्स पी। स्मिथ, वाल्टर ई। ब्राउन और जेम्स आर। लेहर। (1955)। क्रिस्टलीय फॉस्फोरिक एसिड की संरचना। जे। एम। केम। सो। 77, 10, 2728-2730
5. विकिपीडिया। (2018)। फॉस्फोरिक एसिड और फॉस्फेट। से लिया गया: en.wikipedia.org
6. विज्ञान मजेदार है। फास्फोरिक एसिड के बारे में जानें। । से लिया गया: scifun.chem.wisc.edu