Фосфітна кислота

Шаблон:Речовина Шаблон:About Фосфі́тна кислота́, фосфона́тна кислота́ — неорганічна сполука, двоосновна кислота складу H₃PO₃. Проявляє слабкі кислотні властивості, при взаємодії з основами утворює ряд солей: фосфітів та гідрофосфітів. Утворює ряд фосфороорганічних сполук — фосфонатів.

За звичайних умов є білими гігроскопічним кристалами. Добре розчиняється у воді.

Фосфітна кислота використовується для отримання фосфітів, що застосовуються як стабілізатори при виробництві полівінілхлоридних смол; органічні похідні, фосфонати, використовуються як гербіциди, очисники води та компоненти лікарських засобів.

Структура

Відповідно до будови молекули, фосфітна кислотна є двоосновною, тому для позначення кількості «кислотних» атомів гідрогену інколи її формулу записують як HPO(OH)₂ або ж, рідше, H₂(HPO₃).

Молекула кислоти може проявляти явище таутомерії та перебувати у формі тригідроксиду фосфору.

Отримання

Фосфітну кислоту вперше синтезував у 1777 році французький науковець Жорж-Луї Лесаж — у складі суміші оксокислот фосфору при окисненні білого фосфору вологим повітрям:

${\mathrm{P}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Одним з основних способів отримання кислоти є гідроліз хлориду фосфору(III) в холодному тетрахлорметані як розчинникові:

$\mathrm{P}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\rightleftarrows }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Реакція має великий екзотермічний ефект внаслідок гідратації утвореної хлоридної кислоти. Для зменшення виділення тепла PCl₃ розчиняють у концентрованій HCl. Згодом суміш нагрівають до 180 °C. Після охолодження фосфітна кислота виділяється з розчину у вигляді кристалів.

Для добування кислоти у промислових масштабах PCl₃ впорскується у струмінь пари при 190 °C, а надлишок води, що не прореагував, та утворена хлоридна кислота видуваються струменем азоту при 165 °C.

Іншим поширеним методом синтезу кислоти є взаємодія оксиду фосфору(III) з холодною водою:

${\mathrm{P}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Хімічні властивості

При нагріванні фосфітної кислоти у вакуумі відбувається міжмолекулярна дегідратація, яка веде до утворення дифосфітної кислоти:

$\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{100^{o}C,vacuum}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{P}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

При більшому нагріванні відбувається диспропорціонування з утворенням фосфатної кислоти та фосфіну:

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

Фосфатна кислота також утворюється при обробці H₃PO₃ розігрітою водяною парою:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{100-120^{o}C}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Фосфітна кислота є слабкою двоосновною кислотою:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\rightleftarrows }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{O}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}$; (pK₁ = 1,3)

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{O}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{H}\mathrm{P}{O}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}$; (pK₂ = 6,7)

При взаємодії кислоти із розведенимим лугами утворюються переважно монозаміщені солі, а з концентрованими — двозаміщені:

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

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}{\mathrm{H}}_{\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}}\mathrm{\to }\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Сполука проявляє відновні властивості і при взаємодії з окисниками окиснюється до ортофосфатної кислоти:

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

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{\downarrow }\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Відновлюється активним воднем (в момент його виділення в результаті реакції металу з кислотою) до фосфіну:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}^{\mathrm{0}}\stackrel{Zn+HCl}{\to }\mathrm{P}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Фосфонати

Едитронова кислота (HEDP)

Фосфітна кислота HPO(OH)₂ утворює ряд фосфороорганічних сполук — фосфонатів.

Продуктом взаємодії кислоти з оцтовим ангідридом (із наступним гідролізом) є 1-гідроксоетан-1,1-дифосфонатна кислота (едитронова кислота) — поширена складова лікарських засобів, відома під абревіатурою HEDP:

$\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{(}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{H_{2}O}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{)}\mathrm{(}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$

У реакції з формальдегідом та хлоридом амонію утворюється тризаміщений амін — амінотри(метиленфосфонатна кислота):

$\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{P}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{)}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{HCl}{\to }\mathrm{N}\mathrm{[}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{)}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{]}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Застосування

Фосфітна кислота використовується для синтезу фосфітів, що застосовуються як добавки (стабілізатори) при виробництві полівінілхлоридних смол. Ряд органічних фосфонатів, отримуваних з кислоти, застосовується як гербіциди, очисники води та складові лікарських засобів.

Див. також

• Оксид фосфору(III)
• Хлорид фосфору(III)

Джерела

• Шаблон:Глосарій термінів з хімії
• 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