Фосфітна кислота

Фосфітна кислота
Інші назви	ортофосфітна кислота, фосфонатна кислота
Ідентифікатори
Номер CAS	13598-36-2
Номер EINECS	237-066-7
KEGG	C06701
ChEBI	44976
RTECS	SZ6400000
SMILES	OP(O)=O[1]
InChI	InChI=1S/H3O3P/c1-4(2)3/h4H,(H2,1,2,3)
Номер Бельштейна	1209272
Властивості
Молекулярна формула	H3PO3, HPO(OH)2
Молярна маса	81,996 г/моль
Зовнішній вигляд	білі кристали
Густина	1,65 г/моль[2]
Тпл	74,4 °C[2]
Ткип	200 °C[2]
Розчинність (вода)	309 г/100 г H2O
Кислотність (pKa)	1,3 (pK1); 6,70 (pK2)[3]
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfH^o 298	-971,5 кДж/моль
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Фосфі́тна кислота́, фосфона́тна кислота́[4] — 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:

${\displaystyle \mathrm {P_{4}+3O_{2}+6H_{2}O\rightarrow 4H_{3}PO_{3}} }$

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

${\displaystyle \mathrm {PCl_{3}+3H_{2}O\rightleftarrows H_{3}PO_{3}+3HCl} }$

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:

${\displaystyle \mathrm {P_{4}O_{6}+6H_{2}O\rightarrow 4H_{3}PO_{3}} }$

Хімічні властивості

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

${\displaystyle \mathrm {2H_{3}PO_{3}{\xrightarrow {100^{o}C,\ vacuum}}H_{4}P_{2}O_{5}+H_{2}O} }$

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

${\displaystyle \mathrm {4H_{3}PO_{3}{\xrightarrow {200^{o}C}}4H_{3}PO_{4}+PH_{3}} }$

Фосфатна кислота також утворюється при обробці H₃PO₃ розігрітою водяною парою:

${\displaystyle \mathrm {H_{3}PO_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {100-120^{o}C}}H_{3}PO_{4}+H_{2}} }$

Фосфітна кислота є слабкою двоосновною кислотою:

${\displaystyle \mathrm {H_{3}PO_{3}\rightleftarrows H_{2}PO_{3}^{-}+H^{+}} }$; (pK₁ = 1,3)

${\displaystyle \mathrm {H_{2}PO_{3}^{-}\rightleftarrows HPO_{3}^{2-}+H^{+}} }$; (pK₂ = 6,7)

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

${\displaystyle \mathrm {H_{3}PO_{3}+NaOH\rightarrow NaH_{2}PO_{3}+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {H_{3}PO_{3}+2NaOH_{(conc.)}\rightarrow Na_{2}HPO_{3}+2H_{2}O} }$

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

${\displaystyle \mathrm {H_{3}PO_{3}+Cl_{2}+H_{2}O\rightarrow H_{3}PO_{4}+2HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {H_{3}PO_{3}+2AgNO_{3}+H_{2}O\rightarrow 2Ag\downarrow \ +H_{3}PO_{4}+2HNO_{3}} }$

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

${\displaystyle \mathrm {H_{3}PO_{3}+6H^{0}{\xrightarrow {Zn+HCl}}\ PH_{3}\uparrow \ +3H_{2}O} }$

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:

${\displaystyle \mathrm {2H_{3}PO_{3}+(CH_{3}CO)_{2}O{\xrightarrow {H_{2}O}}CH_{3}C(OH)(PO_{3}H_{2})_{2}+CH_{3}COOH} }$

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

${\displaystyle \mathrm {3HP(O)(OH)_{2}+3HCHO+NH_{4}Cl{\xrightarrow {HCl}}N[CH_{2}P(O)(OH)_{2}]_{3}+HCl+3H_{2}O} }$

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)

Примітки

1. Phosphonic acid — EBI.
   d:Track:Q109496594d:Track:Q902623d:Track:Q1341845
2. За тиску 101,3 кПа.
3. При температурі 20 °C.
4. Термін фосфонатна кислота здебільшого застосовується в органічній хімії, для позначення сполуки як прекурсору фосфонатів.

Джерела

• Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
• Greenwood N. N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements. — 2nd. — Oxford : Butterworth-Heinemann, 1997. — P. 514-515. — ISBN 0-7506-3365-4. (англ.)
• CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
• Fee D. C., Gard D. R., Yang C. Phosphorus Compounds // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — Vol. 18. — P. 373-375. — ISBN 978-0-471-48517-9. — DOI:10.1002/0471238961.16081519060505.a01. (англ.)
• Bettermann G. Phosphorus Compounds, Inorganic // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — P. 6. — DOI:10.1002/14356007.a19_527. (англ.)
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Р. А. Лидин. — 3-е. — М. : «Химия», 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. (рос.)