Struktur asam fosfat (H3PO4), nomenklatur, sifat, penggunaan

itu asam fosfat  adalah asam okso fosfor yang memiliki rumus kimia H₃PO₄. Ini terdiri dari asam mineral di mana tiga proton asam dihubungkan dengan anion fosfat (PO₄^3-). Meskipun tidak dianggap sebagai asam kuat, penggunaannya yang tidak tepat dapat menimbulkan risiko bagi kesehatan.

Ini dapat ditemukan di dua negara: sebagai padatan dalam bentuk kristal ortorombik tebal, atau cairan kristal dari penampilan sirup. Presentasi komersialnya yang paling umum memiliki konsentrasi 85% b / b dan kepadatan 1,685 g / cm³. Kepadatan ini berasal dari tangan konsentrasi.

Tiga kelompok OH bertanggung jawab untuk menyumbangkan hidrogen asam. Karena keberadaan mereka dalam strukturnya, ia dapat bereaksi dengan hidroksida berbeda yang menyebabkan beberapa garam.

Dalam kasus natrium hidroksida, dapat membentuk tiga: natrium monobasa fosfat (NaH)₂PO₄), natrium dibasic fosfat (Na₂HPO₄) dan tribasic sodium phosphate (Na₃PO₄).

Namun, tergantung pada basis mana yang digunakan untuk netralisasi, atau kation mana yang sangat dekat dengannya, ia dapat membentuk garam fosfat lainnya. Diantaranya adalah: kalsium fosfat (Ca₃(PO₄)₂), lithium fosfat (Li₃PO₄), besi fosfat (FePO₄), dan lainnya. Masing-masing dengan derajat protonasi anion fosfat yang berbeda.

Di sisi lain, asam fosfat dapat "menyita" kation divalen seperti Fe²⁺, Cu²⁺, Ca²⁺ dan Mg²⁺. Pada suhu tinggi ia dapat bereaksi dengan sendirinya dengan hilangnya molekul H₂Atau, membentuk dimer, trímeros dan polimer asam fosfat.

Jenis reaksi ini membuat senyawa ini mampu membentuk sejumlah besar struktur dengan kerangka fosfor dan oksigen, dari mana berbagai garam yang dikenal seperti polifosfat juga dapat diperoleh..

Mengenai penemuannya, itu disintesis pada 1694 oleh Robert Boyle, melarutkan P₂O₅ (fosfor pentoksida) dalam air. Ini adalah salah satu asam mineral dengan kegunaan yang lebih besar, menjadi fungsinya sebagai pupuk yang paling penting. Fosfor, bersama dengan kalium dan nitrogen adalah tiga nutrisi utama tanaman.

Indeks

• 1 Struktur kimia
  • 1.1 Asam difosfat (H4P2O7)
  • 1.2 Asam polifosfat
  • 1.3 Asam polifosfat siklik
• 2 Nomenklatur
  • 2.1 Orto
  • 2.2 Piro
  • 2.3 Tujuan
• 3 Properti
  • 3.1 Rumus molekul
  • 3,2 Berat molekul
  • 3.3 Penampilan fisik
  • 3.4 Titik didih dan leleh
  • 3.5 Kelarutan dalam air
  • 3,6 Kepadatan
  • 3,7 Kepadatan uap
  • 3.8 Pengapian otomatis
  • 3.9 Viskositas
  • 3.10 Keasaman
  • 3.11 Penguraian
  • 3.12 Korosivitas
  • 3.13 Polimerisasi
• 4 Penggunaan
  • 4.1 Garam fosfat dan penggunaan umum
  • 4.2 Industri
  • 4.3 Dokter Gigi
  • 4.4 Kosmetik
• 5 Pembentukan asam fosfat
• 6 Risiko
• 7 Referensi

Struktur kimia

Asam fosfat terdiri dari ikatan P = O dan tiga P-OH, di mana yang terakhir adalah pembawa asam hidrogen yang dilepaskan dalam media disolusi. Dengan atom fosfor di tengah, oksigen menggambar semacam tetrahedron molekuler.

Dengan cara ini, asam fosfat dapat divisualisasikan sebagai tetrahedron. Dari perspektif ini kata tetrahedra (per unit H₃PO₄) berinteraksi satu sama lain dengan ikatan hidrogen; yaitu, simpul mereka sangat mendekati.

Interaksi antarmolekul ini memungkinkan asam fosfat mengkristal menjadi dua padatan: anhidrat dan hemihidrat (H₃PO₄· 1 / 2H₂O), keduanya dengan sistem kristal monoklinik. Bentuk anhidratnya dapat juga dijelaskan dengan rumus: 3H₂O · P₂O₅, apa yang sama dengan pentoksida fosfor tri-terhidrasi.

Tetrahedra bahkan dapat terhubung secara kovalen, tetapi untuk ini salah satu unit mereka harus menghilangkan molekul air dengan dehidrasi. Ini terjadi ketika H₃PO₄ itu mengalami pemanasan, dan sebagai akibatnya menghasilkan pembentukan asam polifosfat (PA).

Asam difosfat (H₄P₂O₇)

Yang paling sederhana dari semua PA adalah asam difosfat (H₄P₂O₇), juga dikenal sebagai asam pirofosfat. Persamaan kimia pembentukannya adalah sebagai berikut:

2 jam₃PO₄ <=> H₄P₂O₇ + H₂O

Keseimbangan tergantung pada jumlah air dan suhu. Apa strukturnya? Pada gambar bagian, struktur asam ortofosfat dan asam pirofosfat diilustrasikan di sudut kiri atas.

Dua unit terikat secara kovalen dengan mengeluarkan satu molekul air, membentuk jembatan oksigen P-O-P di antara mereka. Sekarang ada tiga asam hidrogen, tetapi empat (empat gugus -OH). Karena itu, H₄P₂O₇ menyajikan empat konstanta ionisasi k_a.

Asam polifosfat

Dehidrasi dapat dilanjutkan dengan asam pirofosfat jika pemanasan terus berlanjut. Mengapa Karena pada setiap ujung molekulnya ada gugus OH yang dapat dihilangkan sebagai molekul air, sehingga mendorong pertumbuhan kerangka P-O-P-O-P ...

Contoh asam ini adalah asam tripolifosfat dan tetrapolifosfat (keduanya diilustrasikan dalam gambar). Dapat dilihat bagaimana kerangka P-O-P membentang dalam semacam rantai yang dibentuk oleh tetrahedra.

Senyawa ini dapat direpresentasikan dengan rumus HO (PO₂OH)_xH, di mana HO adalah ujung kiri yang dapat didehidrasi. PO₂OH adalah kerangka fosfor dengan ikatan P = O dan OH; dan x adalah satuan atau molekul asam fosfat yang diperlukan untuk memperoleh rantai tersebut.

Ketika senyawa ini dinetralkan dengan basa sepenuhnya, polifosfat disebut berasal. Tergantung pada kation mana yang mengelilinginya, mereka membentuk berbagai macam garam polifosfat.

Di sisi lain, jika mereka bereaksi dengan alkohol ROH, hidrogen dari kerangka mereka digantikan oleh substituen alkil R-. Dengan demikian, ester fosfat (atau polifosfat) muncul: RO (PO₂Atau)_xA. Cukup untuk mengganti H untuk R di semua struktur gambar bagian untuk mendapatkannya.

Asam polifosfat siklik

Rantai P-O-P bahkan dapat ditutup dalam lingkaran cincin atau fosfor. Yang paling sederhana dari jenis senyawa ini adalah asam trimetaphosphoric (sudut kanan atas gambar). Jadi, PAs bisa linier, siklik; atau jika struktur mereka menunjukkan kedua jenis, bercabang.

Nomenklatur

Nomenklatur asam fosfat diperintah oleh IUPAC dan bagaimana garam terner dari asam okso dinamai.

Karena di H₃PO₄ atom P memiliki valensi +5, nilai tertinggi, asamnya diberi akhiran -ico ke fosfor awalan-.

Ortho

Namun, asam fosfat juga sering disebut sebagai asam ortofosfat. Mengapa Karena kata 'ortho' adalah bahasa Yunani dan berarti 'benar'; apa yang akan menghasilkan bentuk "benar" atau "lebih terhidrasi" itu.

Ketika fosfat anhidrida terhidrasi dengan kelebihan air (P₄O₁₀, "tutup" fosfor dari gambar di atas) H dihasilkan₃PO₄ (3H₂O · P₂O₅). Jadi, awalan orto diberikan pada asam-asam yang terbentuk dengan air berlimpah.

Piro

Pyro awalan mengacu pada semua senyawa yang berasal setelah aplikasi panas, karena asam difosfat muncul dari dehidrasi termal asam fosfat. Oleh karena itu disebut asam pirofosfat (2H)₂O · P₂O₅).

Tujuan

Awalan meta, yang juga merupakan kata Yunani, berarti 'setelah'. Ini ditambahkan ke zat-zat yang formulanya telah menghilangkan molekul, dalam hal ini, yaitu air:

H₃PO₄ => HPO₃ + H₂O

Perhatikan bahwa saat ini penambahan dua unit fosfor tidak terjadi untuk membentuk asam difosfat, tetapi sebaliknya asam metafosfat diperoleh (yang tidak ada bukti keberadaannya)..

Penting juga untuk dicatat bahwa asam ini dapat digambarkan sebagai H₂O · P₂O₅ (mirip dengan hemidrato, mengalikan HPO₃ untuk 2). Meta awalan datang dengan sempurna sesuai dengan PA siklik, karena jika asam trifosfat mengalami dehidrasi, tetapi tidak menambah unit lain H₃PO₄ untuk menjadi asam tetraphosphoric, maka harus membentuk cincin.

Dan ini adalah kasus dengan asam polimetafosfat lainnya, meskipun IUPAC merekomendasikan menyebut mereka sebagai senyawa siklik dari PA yang sesuai..

Properti

Rumus molekul

H₃PO₄

Berat molekul

97.994 g / mol

Penampilan fisik

Dalam bentuknya yang padat ia menyajikan kristal ortorombik, higroskopis, dan transparan. Di bawah bentuk cair itu adalah kristal dari penampilan sirup kental.

Secara komersial dicapai dalam larutan air dengan konsentrasi 85% b / b. Dalam semua presentasi ini tidak berbau.

Titik didih dan leleh

158º C (316º F hingga 760 mmHg).

108º F (42.2º C).

Kelarutan dalam air

548 g / 100 g H₂Atau pada 20º C; 369,4 g / 100 ml pada 0,5 ° C; 446 g / 100 m hingga 14,95º C.

Kepadatan

1,892 g / cm³ (padat); 1,841 g / cm³ (Solusi 100%); 1,685 g / cm³ (Solusi 85%); 1,334 g / cm³ 50% solusi) pada 25ºC.

Kepadatan uap

Relatif terhadap udara 3,4 (udara = 1).

Pengapian otomatis

Itu tidak mudah terbakar.

Viskositas

3,86 mPoise (solusi 40% pada 20º C).

Keasaman

pH: 1,5 (larutan 0,1 N dalam air)

pKa: pKa1 = 2.148; pKa2 = 7.198 dan pKa3 = 12.319. Akibatnya, hidrogen plus asam adalah yang pertama.

Dekomposisi

Saat dipanaskan, ia melepaskan fosfor oksida. Jika suhu naik ke 213 ° C atau lebih itu menjadi asam pirofosfat (H₄P₂O₇).

Korosivitas

Korosif terhadap logam besi dan aluminium. Ketika bereaksi dengan logam-logam ini, bahan bakar gas hidrogen berasal.

Polimerisasi

Polimerisasi secara kasar dengan senyawa azo, epoksida dan senyawa yang dapat dipolimerisasi.

Penggunaan

Garam fosfat dan penggunaan umum

-Asam fosfat berfungsi sebagai dasar untuk pengembangan fosfat, yang digunakan sebagai pupuk karena fosfor adalah nutrisi utama tanaman..

-Ini telah digunakan dalam pengobatan keracunan timbal dan kondisi lain di mana sejumlah besar fosfat diperlukan dan produksi asidosis ringan.

-Hal ini digunakan untuk mengontrol pH saluran kemih dari mink dan pengeluaran untuk menghindari pembentukan batu ginjal.

-Asam fosfat berasal dari garam Na₂HPO₄ dan NaH₂PO₄ yang merupakan sistem buffer untuk pH dengan pKa 6,8. Sistem pengaturan pH ini ada pada manusia, memiliki kepentingan dalam pengaturan pH intraseluler, serta dalam pengelolaan konsentrasi hidrogen dalam tubulus distal dan kolektor nefron..

-Hal ini digunakan dalam menghilangkan lapisan oksida besi berjamur yang menumpuk pada logam ini. Asam fosfat membentuk besi fosfat yang dapat dengan mudah dihilangkan dari permukaan logam. Ini juga digunakan dalam pemolesan listrik aluminium dan merupakan agen pengikat produk-produk tahan api seperti alumina dan magnesium.

Industri

-Asam fosfat dimaksudkan sebagai agen katalitik dalam pembuatan Nylon dan bensin. Ini digunakan sebagai zat dehidrasi dalam ukiran litograf, dalam pembuatan pewarna untuk digunakan dalam industri tekstil, dalam proses koagulasi lateks dalam industri karet dan dalam pemurnian hidrogen peroksida.

-Asam digunakan sebagai aditif dalam minuman ringan, sehingga berkontribusi terhadap rasanya. Diencerkan diterapkan dalam proses pemurnian gula. Ini juga bertindak sebagai sistem penyangga dalam persiapan ham, gelatin dan antibiotik.

-Terlibat dalam pengembangan deterjen, dalam katalisis asam dari produksi asetilena.

-Ini digunakan sebagai acidulant dalam pakan seimbang untuk industri ternak dan hewan peliharaan. Industri farmasi menggunakannya dalam pembuatan obat antiemetik. Itu juga digunakan dalam campuran untuk membuat aspal untuk membuka tanah dan memperbaiki retakan.

-Asam fosfat bertindak sebagai katalis dalam reaksi hidrasi alkena untuk menghasilkan alkohol, terutama etanol. Selain itu, digunakan dalam penentuan karbon organik dalam tanah.

Gigi

Ini digunakan oleh dokter gigi untuk membersihkan dan mengkondisikan permukaan gigi sebelum penempatan penopang gigi. Juga digunakan dalam memutihkan gigi dan menghilangkan plak gigi. Selain itu, digunakan dalam pembuatan perekat untuk prostesis gigi.

Kosmetik

Asam fosfat digunakan untuk menyesuaikan pH dalam persiapan produk kosmetik dan untuk perawatan kulit. Ini digunakan sebagai zat pengoksidasi kimia untuk produksi karbon aktif.

Pembentukan asam fosfat

-Asam fosfat dibuat dari batuan fosfat tipe apatit melalui pencernaan dengan asam sulfat pekat:

Ca₃(PO₄)₂    +       3 H₂SO₄      +       6 H₂O => 2 H₃PO₄     +       3 (CaSO₄.2 jam₂O)

Asam fosfat yang diperoleh dalam reaksi ini memiliki kemurnian rendah, sehingga mengalami proses pemurnian yang meliputi presipitasi, ekstraksi pelarut, kristalisasi dan teknik pertukaran ion..

-Asam fosfat dapat diproduksi dengan melarutkan pentoksida fosfor dalam air mendidih.

-Itu juga bisa diperoleh dengan memanaskan fosfor dengan campuran uap udara dan air:

P₄ (l) + 5 O₂ (g) => P₄O₁₀ (s)

P₄O₁₀ (s) + H₂O (g) => 4H₃PO₄ (l)

Risiko

-Karena tekanan uapnya rendah pada suhu kamar, kecil kemungkinan uapnya dapat terhirup, kecuali jika asam disemprotkan. Jika demikian, gejala inhalasi meliputi: batuk, sakit tenggorokan, sesak napas, dan sulit bernapas.

-Literatur mengutip kasus seorang pelaut yang terkena uap asam fosfat untuk jangka waktu yang lama. Ia menderita kelemahan umum, batuk kering, nyeri dada, dan masalah pernapasan. Setelah satu tahun paparan, disfungsi jalan nafas reaktif diamati.

-Kontak kulit dengan asam fosfat dapat menyebabkan kemerahan, nyeri, lecet dan kulit terbakar.

-Kontak asam dengan mata, tergantung pada konsentrasinya dan lamanya kontak, dapat menghasilkan lesi jaringan korosif atau luka bakar parah dengan kerusakan mata permanen..

-Konsumsi asam menyebabkan luka bakar di mulut dan tenggorokan, sensasi terbakar di luar sternum, sakit perut, muntah, syok, dan kolaps..

Referensi

1. Royal Society of Chemistry. (2015). Asam fosfat. Diambil dari: chemspider.com
2. Pusat Kesehatan dan Keselamatan Kerja Kanada. (1999). Asam fosfat - Efek pada Kesehatan. Diambil dari: ccsso.ca
3. Acidos.Info. (2018). Asam fosfat "Variasi Penggunaan Senyawa Kimia Ini." Diambil dari: acidos.info
4. James P. Smith, Walter E. Brown, dan James R. Lehr. (1955). Struktur Asam Fosfat Kristal. J. Am. Chem. Soc. 77, 10, 2728-2730
5. Wikipedia. (2018). Asam fosfat dan fosfat. Diambil dari: en.wikipedia.org
6. Sains itu Menyenangkan, Pelajari Tentang Asam Fosfat. [PDF] Diambil dari: scifun.chem.wisc.edu