O ácido fosfórico É um oxoácido de fósforo que possui a fórmula química H3PO4. Consiste em um ácido mineral no qual três prótons ácidos estão ligados ao ânion fosfato (PO43-) Embora não seja considerado um ácido forte, seu uso indevido pode representar um risco à saúde.
Pode ser encontrado em dois estados: como um sólido na forma de cristais ortorrômbicos grossos ou um líquido cristalino com uma aparência xaroposa. Sua apresentação comercial mais comum tem uma concentração de 85% p / pe uma densidade de 1,685 g / cm3. Essa densidade vem da mão da concentração.
Os três grupos OH são responsáveis pela doação de hidrogênios ácidos. Devido à presença deles em sua estrutura, pode reagir com diferentes hidróxidos originando diversos sais.
No caso do hidróxido de sódio, pode formar três: fosfato monobásico de sódio (NaHdoisPO4), fosfato de sódio dibásico (NadoisHPO4) e fosfato de sódio tribásico (Na3PO4).
Porém, dependendo de qual base é utilizada para sua neutralização, ou quais cátions estão muito próximos dela, pode formar outros sais de fosfato. Entre eles estão: fosfato de cálcio (Ca3(PO4)dois), fosfato de lítio (Li3PO4), fosfato férrico (FePO4), as outras. Cada um com seus diferentes graus de protonação do ânion fosfato.
Por outro lado, o ácido fosfórico pode "sequestrar" cátions divalentes como o Fedois+, Cudois+, ACdois+ e Mgdois+. Em temperaturas elevadas, ele pode reagir consigo mesmo com a perda de uma molécula HdoisOu, formando dímeros, trímeros e polímeros de ácidos fosfóricos.
Este tipo de reação torna este composto capaz de estabelecer um grande número de estruturas com esqueletos de fósforo e oxigênio, a partir dos quais uma ampla gama de sais conhecidos como polifosfatos também podem ser obtidos..
Quanto à sua descoberta, foi sintetizado em 1694 por Robert Boyle, dissolvendo PdoisOU5 (pentóxido de fósforo) em água. É um dos ácidos minerais mais úteis, sendo a sua função fertilizante a mais importante. O fósforo, junto com o potássio e o nitrogênio, constituem os três principais nutrientes das plantas.
Índice do artigo
O ácido fosfórico consiste em uma ligação P = O e três P-OH, sendo que estes últimos são os portadores dos hidrogênios ácidos liberados em um meio de dissolução. Com o átomo de fósforo no centro, os oxigênios desenham uma espécie de tetraedro molecular.
Desta forma, o ácido fosfórico pode ser visualizado como um tetraedro. Desta perspectiva, disse tetraedro (por unidades de H3PO4) interagir uns com os outros através de ligações de hidrogênio; ou seja, seus vértices se aproximam de perto.
Essas interações intermoleculares permitem que o ácido fosfórico cristalize em dois sólidos: o anidro e o hemihidrato (H3PO41 / 2HdoisO), ambos com sistemas de cristal monoclínico. Sua forma anidra também pode ser descrita pela fórmula: 3HdoisO · PdoisOU5, que é igual a um pentóxido de fósforo tri-hidratado.
Os tetraedros podem até se ligar covalentemente, mas para isso uma de suas unidades deve eliminar uma molécula de água por desidratação. Isso ocorre quando o H3PO4 é submetido a aquecimento, e consequentemente gera a formação de ácidos polifosfóricos (PA).
O mais simples de todos os PAs é o ácido difosfórico (H4PdoisOU7), também conhecido como ácido pirofosfórico. A equação química de sua formação é a seguinte:
2h3PO4 <=> H4PdoisOU7 + HdoisOU
O equilíbrio depende da quantidade de água e da temperatura. Qual é a sua estrutura? Na imagem do corte, as estruturas do ácido ortofosfórico e do ácido pirofosfórico estão ilustradas no canto superior esquerdo..
Duas unidades são unidas covalentemente quando uma molécula de água é eliminada, formando uma ponte de oxigênio P-O-P entre elas. Agora, eles não são três hidrogênios ácidos, mas quatro (quatro grupos -OH). Por causa disso, o H4PdoisOU7 tem quatro constantes de ionização kpara.
A desidratação pode prosseguir com ácido pirofosfórico se o aquecimento continuar. Por quê? Porque em cada extremidade de sua molécula existe um grupo OH que pode ser removido como uma molécula de água, promovendo o subsequente crescimento do esqueleto P-O-P-O-P ...
Exemplos desses ácidos são os ácidos tripolifosfórico e tetrapolifosfórico (ambos ilustrados na imagem). Pode-se ver como o backbone P-O-P se alonga em uma espécie de corrente formada por tetraedros..
Esses compostos podem ser representados pela fórmula HO (POdoisOH)xH, onde HO é a extrema esquerda que pode estar desidratada. POdoisOH é a espinha dorsal do fósforo com as ligações P = O e OH; e x são as unidades ou moléculas de ácidos fosfóricos necessárias para obter a referida cadeia.
Quando esses compostos são completamente neutralizados com uma base, são criados os chamados polifosfatos. Dependendo de quais cátions os rodeiam, eles formam uma grande variedade de sais polifosfato.
Por outro lado, se eles reagirem com álcoois ROH, seus hidrogênios de base são substituídos pelos substituintes R-alquil. Assim, surgem os ésteres de fosfato (ou polifosfatos): RO (POdoisOU)xR. Basta substituir o H por R em todas as estruturas da imagem da seção para obtê-las.
As cadeias P-O-P podem até se fechar em um anel ou ciclo fosfórico. O mais simples desse tipo de composto é o ácido trimetafosfórico (canto superior direito da imagem). Assim, os APs podem ser lineares, cíclicos; ou se suas estruturas exibem os dois tipos, ramificado.
A nomenclatura do ácido fosfórico é ditada pela IUPAC e como os sais ternários dos oxoácidos são nomeados.
Porque no H3PO4 o átomo P tem valência +5, o valor mais alto, seu ácido recebe o sufixo -ico ao prefixo fósforo-.
No entanto, o ácido fosfórico também é comumente chamado de ácido ortofosfórico. Por quê? Porque a palavra 'orto' é grega e significa 'verdadeiro'; que se traduziria na "forma verdadeira" ou "mais hidratada" do mesmo.
Quando o anidro fosfórico é hidratado com excesso de água (P4OU10, o "tampão" de fósforo na imagem acima) é produzido H3PO4 (3HdoisO · PdoisOU5) Assim, o prefixo orto é atribuído aos ácidos formados com água abundante.
O prefixo piro refere-se a qualquer composto originado após a aplicação de calor, uma vez que o ácido difosfórico surge da desidratação térmica do ácido fosfórico. É, portanto, denominado ácido pirofosfórico (2HdoisO · PdoisOU5).
O prefixo meta, que também é uma palavra grega, significa 'depois'. É adicionado às substâncias cuja fórmula eliminou uma molécula, neste caso, a da água:
H3PO4 => HPO3 + HdoisOU
Observe que, desta vez, a adição de duas unidades fosfóricas não ocorre para formar ácido difosfórico, mas, em vez disso, obtém-se ácido metafosfórico (do qual não há evidências de sua existência).
Também é importante notar que este ácido pode ser descrito como HdoisO · PdoisOU5 (semelhante ao hemidrato, multiplicando HPO3 Para 2). O metaprefixo vem perfeitamente em consonância com o PA cíclico, pois se o ácido trifosfórico desidrata, mas não adiciona outra unidade H3PO4 para se tornar ácido tetrafosfórico, então deve formar um anel.
E o mesmo acontece com outros ácidos polimetafosfóricos, embora a IUPAC recomende chamá-los de compostos cíclicos dos PAs correspondentes..
H3PO4
97,994 g / mol
Na forma sólida apresenta cristais ortorrômbicos, higroscópicos e transparentes. Na forma líquida é cristalino com o aspecto de um xarope viscoso..
Está disponível comercialmente em solução aquosa com concentração de 85% p / p. Em todas essas apresentações falta odor.
158º C (316º F a 760 mmHg).
108º F (42,2º C).
548 g / 100 g HdoisOu a 20 ° C; 369,4 g / 100 ml a 0,5 ° C; 446 g / 100m a 14,95º C.
1.892 g / cm3 (sólido); 1,841 g / cm3 (Solução 100%); 1,685 g / cm3 (Solução a 85%); 1.334 g / cm3 Solução de 50%) a 25 ° C.
Em relação ao ar 3,4 (ar = 1).
Não é inflamável.
3,86 mPoise (solução de 40% a 20 ° C).
pH: 1,5 (solução 0,1 N em água)
pKa: pKa1 = 2,148; pKa2 = 7,198 e pKa3 = 12,319. Portanto, seu hidrogênio mais ácido é o primeiro.
Quando aquecido, libera óxidos de fósforo. Se a temperatura subir para 213º C ou mais, torna-se ácido pirofosfórico (H4PdoisOU7).
Corrosivo para metais ferrosos e alumínio. Reagir com esses metais dá origem ao gás combustível hidrogênio.
Polimeriza violentamente com compostos azo, epóxidos e compostos polimerizáveis.
-O ácido fosfórico serve como base para a produção de fosfatos, que são usados como fertilizantes porque o fósforo é o principal nutriente das plantas..
-Tem sido usado no tratamento de envenenamento por chumbo e outras condições em que são necessárias quantidades significativas de fosfato e na produção de acidose leve.
-É usado para controlar o pH do trato urinário de visons e despesas, a fim de evitar a formação de cálculos renais.
-O ácido fosfórico dá origem a sais de NadoisHPO4 e NaHdoisPO4 que constituem um sistema tampão de pH com um pKa de 6,8. Este sistema regulador do pH está presente no homem, sendo importante na regulação do pH intracelular, bem como no gerenciamento da concentração de hidrogênio nos túbulos distais e coletores dos néfrons..
-É utilizado na remoção da camada bolorenta de óxido de ferro que se acumula neste metal. O ácido fosfórico forma fosfato de ferro que pode ser facilmente removido da superfície do metal. Também é utilizado no polimento elétrico de alumínio e é um aglutinante para produtos refratários como alumina e magnésia..
-O ácido fosfórico é usado como agente catalítico na fabricação de Nylon e gasolina. É utilizado como desidratante na gravação litográfica, na produção de tintas para uso na indústria têxtil, no processo de coagulação do látex na indústria da borracha e na purificação do peróxido de hidrogênio..
-O ácido é utilizado como aditivo em bebidas carbonatadas, contribuindo assim para o seu sabor. Diluído é aplicado no processo de refino do açúcar. Também atua como sistema tampão na preparação de presunto, gelatina e antibióticos..
-Está envolvida na produção de detergentes, na catálise ácida da produção de acetileno.
-É utilizado como acidulante em alimentos balanceados para pecuária e animais domésticos. A indústria farmacêutica o utiliza na fabricação de medicamentos antieméticos. Ele também é usado em uma mistura para fazer asfalto para pavimentar o solo e reparar rachaduras..
-O ácido fosfórico atua como um catalisador na reação de hidratação de alquenos para a produção de álcool, principalmente o etanol. Além disso, é utilizado na determinação de carbono orgânico em solos..
É usado por dentistas para limpar e condicionar a superfície do dente antes da colocação do aparelho dentário. Ele também é usado no clareamento de dentes e na remoção de placas dentais. Além disso, é utilizado na fabricação de adesivos para próteses dentárias.
O ácido fosfórico é usado para ajustar o pH em produtos cosméticos e de cuidados com a pele. É usado como um agente oxidante químico para a produção de carvão ativado..
-O ácido fosfórico é preparado a partir de rochas fosfáticas do tipo apatita, por digestão com ácido sulfúrico concentrado:
AC3(PO4)dois + 3 HdoisSW4 + 6 hdoisO => 2 H3PO4 + 3 (CaSO4.2hdoisOU)
O ácido fosfórico obtido nesta reação é de baixa pureza, por isso passa por um processo de purificação que inclui precipitação, extração por solvente, cristalização e técnicas de troca iônica..
-O ácido fosfórico pode ser produzido dissolvendo pentóxido de fósforo em água fervente.
-Também pode ser obtido aquecendo o fósforo com uma mistura de ar e vapor de água:
P4 (l) + 5 Odois (g) => P4OU10 (s)
P4OU10 (s) + HdoisO (g) => 4H3PO4 (eu)
-Como sua pressão de vapor é baixa à temperatura ambiente, é improvável que seus vapores sejam inalados, a menos que o ácido seja pulverizado. Nesse caso, os sintomas de inalação incluem: tosse, dor de garganta, falta de ar e dificuldade para respirar..
-A literatura cita o caso de um marinheiro que foi exposto por um longo período aos vapores do ácido fosfórico. Ele sofreu de fraqueza geral, tosse seca, dor no peito e problemas respiratórios. Dentro de um ano de exposição, disfunção reativa das vias aéreas foi observada.
-O contato da pele com ácido fosfórico pode causar vermelhidão, dor, bolhas e queimaduras na pele..
-O contato do ácido com os olhos, dependendo de sua concentração e do tempo de contato, pode causar lesões corrosivas nos tecidos ou queimaduras graves com lesões permanentes nos olhos..
-A ingestão do ácido causa queimação na boca e garganta, sensação de queimação além do esterno, dor abdominal, vômito, choque e colapso.
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