Гіпофосфітна кислота

Шаблон:Речовина Шаблон:About Гі́пофосфі́тна кислота́, фосфіна́тна кислота́ — неорганічна сполука, одноосновна кислота складу H₃PO₂. Проявляє відносно сильні кислотні властивості та утворює з основами ряд солей гіпофосфітів. Здатна також утворювати фосфороорганічні сполуки — фосфінати.

Гіпофосфітна кислота застосовується як сильний відновник, а також як стабілізатор у виробництві поліамідів, полівінілхлориду, поліуретанів.

Структура

Згідно будови молекули, сполука H₃PO₂ є одноосновною кислотою, тому для позначення кількості «кислотних» атомів гідрогену формулу інколи записують як HOP(O)H₂ або, рідше, H(H₂PO₂).

У молекулі кислоти може відбуватися явище таутомерії — вона ізомеризується до дигідроксиду фосфору.

Отримання

Промисловий спосіб отримання гіпофосфітної кислоти включає взаємодію білого фосфору та розчину гідроксиду кальцію, доведеного до кипіння. Утворені продукти в подальшому оброблюються сульфатною кислотою з утворенням малорозчинного сульфату кальцію:

$\mathrm{2}{\mathrm{P}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{t}{\to }\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{(}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{P}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{(}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\downarrow }$

Очищений від осаду розчин концентрують за зниженого тиску. У продаж надходять розчини із концентраціями 50%, 30—32% та 10%.

Менш поширеним методом отримання кислоти є окиснення фосфіну йодом у водному розчині:

$\mathrm{P}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{I}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{I}$

Для отримання чистої, безводної кислоти, сполуку екстрагують з водного розчину у діетиловий етер, з якого виділяють у формі безбарвних легкоплавких кристалів.

Хімічні властивості

При нагріванні понад 130 °C фосфітна кислота диспропорціонує із утворенням ортофосфатної кислоти і фосфіну:

$\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{130-200^{o}C}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{P}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\uparrow }$

У водному розчині гіпофосфітна кислота дисоціює як одноосновна кислота:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\rightleftarrows }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{O}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}$; pK_a=1,2

Взаємодіє із лугами та гідроксидами, утворюючи ряд гіпофосфітів:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Концентровані розчини кислоти проявляють сильні відновні властивості. В окисно-відновних реакціях окиснюється зазвичай до фосфітної кислоти:

$\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{50^{o}C}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{\downarrow }\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

$\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{s}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{HCl}{\to }\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{\downarrow }$

Відновлюється активним воднем (в момент його виділення в результаті взаємодії металу та кислоти) до фосфіну:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}^{\mathrm{0}}\stackrel{Zn+HCl}{\to }\mathrm{P}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Застосування

Гіпофосфітна кислота застосовується як ефективний відновник (наприклад, при нікелюванні металів), а також стабілізатора у виробництві поліамідів, полівінілхлориду, поліуретанів.

Див. також

• Фосфін
• Таутомерія

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru