「リン酸」の版間の差分

m
mhchem syntax
(加筆、整理)
m (mhchem syntax)
 
一般的には 85% (d = 1.685 g/cm<sup>3</sup>)、[[モル濃度]]は 14.6 mol/dm<sup>3</sup>、[[規定度]]は 43.8 N の水溶液として用いられることが多い。高濃度では[[腐食性]]を持つが、希薄溶液にすると腐食性は下がる。高濃度の溶液では温度によりオルトリン酸とポリリン酸の間で[[化学平衡|平衡]]が存在するが、表記の簡略化のため市販の濃リン酸は成分の全てがオルトリン酸であると表記されている。
: <cechem>2H3PO4\ \rightrightarrows\ H4P2O7\ + H2O</cechem>
 
===水溶液中の電離平衡===
3 価の酸であるため、水と反応すると電離して 3 つの[[水素イオン]] H<sup>+</sup> を放出する。
 
: <cechem>H3PO4\ \rightleftharpoons\<=> {H^+} + H2PO4^-</cechem>
<cemath chem>\mathit{K_{a{}1}a1}=\frac{\ce{[H^+][H2PO4^-]}}{\ce{[H3PO4]}} \simeq 7.5\times10^{-3}</cemath> ({{pKa}}<math>{}_1\ 2.12)</math>
 
: <cechem>{H2PO4^-}\ \rightleftharpoons\<=> {H^+} + HPO4^2-</cechem>
<cemath chem>\mathit{K_{a{}2}a2}=\frac{\ce{[H^+][HPO4^{2-}]}}{\ce{[H2PO4^-]}}\simeq 6.2\times10^{-8}</cemath> ({{pKa}}<math>_{2}\ 7.21)</math>
 
: <cechem>HPO4^2-\ \rightleftharpoons\<=> {H^+} + PO4^3-</cechem>
<cemath chem>\mathit{K_{a{}3}a3}=\frac{\ce{[H^+][PO4^{3-}]}}{\ce{[HPO4^{2-}]}} \simeq 2.14 \times 10^{-13}\ </cemath> ({{pKa}}<math>_3\ 12.67)</math>
 
1 段階目の[[電離]]により発生するアニオン(陰イオン)は {{chem|H|2|PO|4|-}} である。以下同様に 2 段階目の電離により HPO<sub>4</sub><sup>2–</sup> が、3 段階目の電離により PO<sub>4</sub><sup>3–</sup> が発生する。25 ℃ における[[平衡反応式]]と[[酸解離定数]] ''K'' <sub>a1</sub>, ''K'' <sub>a2</sub>, ''K'' <sub>a3</sub> の値は上に示す通りであり、pKa の値もそれぞれp''K'' <sub>a1</sub> = 2.12, p''K'' <sub>a2</sub> = 7.21, p''K'' <sub>a3</sub> = 12.67(各 25 ℃)となる。1 段目はやや強く解離し 0.1 [[濃度#物質量/体積(モル濃度)|mol/dm<sup>3</sup>]] の水溶液では[[電離度]]は約 0.27 であり、3 段目の解離はきわめて弱く、[[中和滴定曲線]]でも第三当量点は現れない。
===ハロゲン化水素の調製===
リン酸と[[無機ハロゲン化物]]を反応させると、対応する[[ハロゲン化水素]]ガスが発生する。これは研究室レベルでハロゲン化水素を入手する簡単な方法である。
: <cechem>{NaCl(s)} + H3PO4(l) -> {NaH2PO4(s)} + HCl(g)</cechem>
<cechem>{NaBr(s)} + H3PO4(l) -> {NaH2PO4(s)} + HBr(g)</cechem>
: <cechem>{NaI(s)} + H3PO4(l) -> {NaH2PO4(s)} + HI (g)</cechem>
 
===皮膜処理===
;湿式合成法
:約35%の[[硫酸]]を[[リン鉱石]]([[リン酸カルシウム]])と反応させることで得られる。
: <cechem>{3H2SO4 (aq)} + {Ca3(PO4)2 (aq)} + {6H2O(l)} <-> {2H3PO4 (aq)} + {3CaSO4 (aq)} + {6H2O (l)}</cechem>
: <cechem>{10H2SO4 (aq)} + {3Ca3(PO4)2}\cdot {. CaF2} + {20H2O (l)} <-> {6H3PO4 (aq)} + {10(CaSO4}\cdot {. 2H2O)} + {2HF (g)}</cechem>
 
:ろ過により精製可能であるが、[[フッ化水素酸]]などの不純物が混入することがあるため、熱合成法と比較すると純度が落ちる。
130

回編集