حمض الفوسفور

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

حمض الفوسفوروز (أو حمض الفوسفونيك ) هو المركب الذي يُوصف بالصيغة H₃PO₃ . وهو ثنائي البروتون (يتأين بسهولة بروتونين)، وليس ثلاثي البروتون كما قد توحي صيغته. يُعد حمض الفوسفوروز وسيطًا في تحضير مركبات الفوسفور الأخرى . تُسمى المشتقات العضوية لحمض الفوسفوروز، وهي المركبات التي تحمل الصيغة RPO₃H₂ ، بأحماض الفوسفونيك .

التسمية والتوتوميرية

يتميز المركب الصلب HP(O)(OH) ₂ ببنية رباعية الأوجه حول ذرة الفوسفور المركزية، برابطة P−H طولها 132 بيكومتر ، ورابطة P=O ثنائية طولها 148 بيكومتر، ورابطتين أحاديتين P−OH أطول طولهما 154 بيكومتر. وكما هو الحال مع أكاسيد الفوسفور الأخرى التي تحتوي على روابط P−H (مثل حمض الهيبوفوسفوريك وفوسفيتات ثنائي الألكيل )، [ 2 ] يوجد هذا المركب في حالة توازن مع متصاوغه النادر P(OH) ₃ . (على النقيض من ذلك، فإن المتصاوغ الرئيسي لحمض الزرنيخوز هو الشكل ثلاثي الهيدروكسيل). توصي IUPAC بتسمية الشكل ثلاثي الهيدروكسيل P(OH) ₃ بحمض الفوسفوريك، والشكل ثنائي الهيدروكسيل HP(O)(OH) ₂ بحمض الفوسفونيك. [ 3 ] تُكتب مركبات الفوسفور المختزلة فقط باللاحقة " -ous ".   

P III (OH) 3 ⇌ HP V (O)(OH) 2 K = 10 10.3 (25 درجة مئوية، مائي) [ 4 ]     

تحضير

على نطاق صناعي، يتم تحضير الحمض عن طريق التحلل المائي لثلاثي كلوريد الفوسفور بالماء أو البخار: [ 5 ]

PCl₃ + 3 H₂O → HPO(OH) ₂ + 3 HCl

يمكن إنتاج HPO(OH) 2 عن طريق التحلل المائي لثلاثي أكسيد الفوسفور :

ف 4 يا 6 + 6 ح 2 يا → 4 هبو (أوه) 2

ردود الفعل

الخواص الحمضية والقاعدية

يتراوح ثابت تأين حمض الفوسفوروز ( Ka ) بين 1.26 و1.3. [ 6 ] [ 7 ]

HP(O)(OH) 2 → HP(O) 2 ( OH) − + H + pKa = 1.3      

هو حمض ثنائي البروتون ، وأيون الهيدروجينفوسفيت، HP(O) 2 (OH) − هو حمض ضعيف:

HP(O) 2 (OH) − → HPO 2− 3 + H + p K a = 6.7      

يُطلق على القاعدة المرافقة HP(O) 2 (OH) − اسم فوسفيت الهيدروجين، والقاعدة المرافقة الثانية، HPO 2− 3 ، هي أيون الفوسفيت . [ 8 ] (لاحظ أن توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) هي فوسفونات الهيدروجين والفوسفونات على التوالي).

ذرة الهيدروجين المرتبطة مباشرة بذرة الفوسفور لا تتأين بسهولة. غالبًا ما تختبر امتحانات الكيمياء مدى إدراك الطلاب لحقيقة أن ذرات الهيدروجين الثلاث ليست جميعها حمضية في المحاليل المائية، على عكس حمض الفوسفوريك ( H₃PO₄ ) .

خصائص الأكسدة والاختزال

عند التسخين عند 200  درجة مئوية، يتفكك حمض الفوسفور إلى حمض الفوسفوريك والفوسفين : [ 9 ]

4 ح 3 ص 3 → 3 ح 3 ص 4 + الرقم الهيدروجيني 3

يُستخدم هذا التفاعل في تحضير PH 3 على نطاق المختبر .

يتأكسد حمض الفوسفوروز ببطء في الهواء إلى حمض الفوسفوريك. [ 5 ]

يُعد كلٌّ من حمض الفوسفوروز وأشكاله منزوعة البروتون عوامل اختزال جيدة ، وإن لم تكن سريعة التفاعل بالضرورة. يتأكسد حمض الفوسفوروز إلى حمض الفوسفوريك أو أملاحه، وهو بدوره يختزل محاليل كاتيونات المعادن النبيلة إلى المعادن نفسها. عند معالجة حمض الفوسفوروز بمحلول بارد من كلوريد الزئبقيك ، يتكون راسب أبيض من كلوريد الزئبقوز.

H₃PO₃ + 2 HgCl₂ + H₂O → Hg₂Cl₂ + H₃PO₄ + 2 HCl​​​​

يتم اختزال كلوريد الزئبقوز بشكل أكبر بواسطة حمض الفوسفوروز إلى زئبق عند التسخين أو عند تركه لفترة:

H₃PO₃ + Hg₂Cl₂ + H₂O → 2 Hg + H₃PO₄ + 2 HCl​​

كربيطة

بنية Mo(CO) 5 P(OH) 3 . [ 10 ]

عند معالجة حمض الفوسفوريك بمعادن ذات توزيع إلكتروني d⁶ ، فإنه يرتبط عادةً بالمتزامر النادر P(OH) ₃ . ومن الأمثلة على ذلك Mo(CO) ₅ (P(OH) ₃ ) و [ Ru(NH₃ ) ₄ ( H₂O ) (P(OH) ₃ )] ²⁺ . [ 10 ] [ 11 ]

يؤدي تسخين خليط من رباعي كلورو البلاتينات البوتاسيوم وحمض الفوسفور إلى الحصول على ملح البوتاسيوم ثنائي البلاتين (II) رباعي السبيروفوسفيت المضيء : [ 12 ]

2 K 2 PtCl 4 + 8 H 3 PO 3 → K 4 [ Pt 2 (HO 2 POPO 2 H) 4 ] + 8 HCl + 4 H 2 O

الاستخدامات

يُعدّ إنتاج فوسفيت الرصاص القاعدي أهم استخدام لحمض الفوسفوروز (حمض الفوسفونيك) ، وهو مُثبِّت في البولي فينيل كلوريد (PVC) والبوليمرات المكلورة ذات الصلة. [ 5 ]

يُستخدم في إنتاج مُثبِّت PVC الأساسي من فوسفونات الرصاص، وحمض أمينوميثيلين الفوسفونيك، وحمض هيدروكسي إيثان ثنائي الفوسفونيك. كما يُستخدم كعامل اختزال قوي، وفي إنتاج الألياف الاصطناعية، ومبيدات الآفات الفوسفورية العضوية، وعامل معالجة المياه عالي الكفاءة ATMP .

يمكن حماية المواد الحديدية ، بما في ذلك الفولاذ، جزئياً عن طريق تعزيز الأكسدة ("الصدأ") ثم تحويل الأكسدة إلى فوسفات معدني باستخدام حمض الفوسفوريك ، ثم حمايتها بشكل أكبر عن طريق طلاء السطح. (انظر: التخميل (الكيمياء) ).

المشتقات العضوية

الاسم النظامي ( IUPAC ) (في الغالب للمركبات العضوية) هو حمض الفوسفونيك . ويُستخدم هذا الاسم عادةً للمشتقات المُستبدلة ، أي المجموعة العضوية المرتبطة بالفوسفور، وليس مجرد الإستر. على سبيل المثال، (CH₃ ) PO(OH) ₂ هو " حمض ميثيل فوسفونيك "، والذي قد يُكوّن بالطبع إسترات "ميثيل فوسفونات " .

مراجع

  1. ↑ "حمض الفوسفوروز" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  2. ↑ جانسكو، بنجامين ج.؛ فيشر، هنري س.؛ بريدل، مارك ج.؛ مونتشامب، جان لوك (29-09-2015). "التماكب من P(═O)H إلى P–OH: دراسة نظرية وتجريبية". مجلة الكيمياء العضوية . 80 (20). الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS): 10025–10032 . doi : 10.1021/acs.joc.5b01618 . ISSN 0022-3263 . PMID 26372089 .  
  3. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2005). تسمية الكيمياء غير العضوية (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005). كامبريدج (المملكة المتحدة): الجمعية الملكية للكيمياء - الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية . رقم ISBN 0-85404-438-8النسخة الإلكترونية .
  4. ↑ غوثري، ج. بيتر (1979). "توازنات التماكب لحمض الفوسفور وإستراته الإيثيلية، والطاقات الحرة لتكوين حمض الفوسفور وحمض الفوسفونيك وإستراتهما الإيثيلية، وقيم pKa لتأين الرابطة P—H في حمض الفوسفونيك وإستراته" . المجلة الكندية للكيمياء . 57 (2): 236-239 . doi : 10.1139/v79-039 .
  5. 1 2 3 بيترمان، جيرهارد؛ كراوس، فيرنر؛ ريس، غيرهارد. هوفمان، توماس (2000). “مركبات الفوسفور غير العضوية”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a19_527 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2..
  6. ↑ لارسون، جون دبليو؛ بيبين، مارغريت (1989). "الديناميكا الحرارية لتأين حمض الهيبوفوسفوروز وحمض الفوسفوروز. تأثيرات المستبدلات على أحماض الأكسجين من الصف الثاني". بولي هيدرون . 8 (4): 527-530 . doi : 10.1016/S0277-5387(00)80751-2 .
  7. ↑ دليل CRC للكيمياء والفيزياء ( الطبعة 87). الصفحات 8-42 .  
  8. ↑ نوفوساد، جوزيف (1994). موسوعة الكيمياء غير العضوية . جون وايلي وأولاده. ISBN 0-471-93620-0.
  9. ↑ جوخال، إس دي؛ جولي، دبليو إل (1967). "الفوسفين". التخليق غير العضوي . المجلد 9. الصفحات 56-58 . doi : 10.1002/9780470132401.ch17 . ISBN   9780470132401.
  10. 1 2 شي، تشانجوان؛ ليو، يوتشو؛ لاي، تشونبو؛ تشو، ليشان (2004). "تخليق مركب الموليبدينوم مع ربيطة P(OH) 3 جديدة بناءً على تفاعل أحادي الخطوة لـ Mo(CO) 6 مع HP(O)(OEt) 2 والماء". اتصالات الكيمياء غير العضوية . 7 (11): 1202-1204 . doi : 10.1016/j.inoche.2004.09.012 .
  11. ↑ سيرناجليا، آر إل؛ فرانكو، دي دبليو (2005). "مركز الروثينيوم (II) والتوازن التوتوميري للفوسفيت-الفوسفونات". الكيمياء غير العضوية . 28 (18): 3485-3489 . doi : 10.1021/ic00317a018 .
  12. ↑ ألكسندر، ك.أ.؛ برايان، س.أ.؛ ديكسون، م.ك.؛ هيدن، د.؛ راوندهيل (2007). "رباعي بوتاسيوم [ ثنائي هيدروجين ثنائي فوسفيت(2–) ] ثنائي بلاتينات(II)". التخليق غير العضوي . المجلد 24. الصفحات 211-213 . doi : 10.1002/9780470132555.ch61 . ISBN   9780470132555.

للمزيد من القراءة

  • هولمان، أ. ف.؛ ويبرغ، إ. (2001). الكيمياء غير العضوية . سان دييغو: أكاديميك برس. ISBN 0-12-352651-5.
  • كوربريدج، ديسمبر (1995). الفوسفور: موجز عن كيميائه، وكيميائه الحيوية، وتقنياته (  الطبعة الخامسة). أمستردام: إلسيفير. ISBN 0-444-89307-5.
  • لي، جيه دي (3 يناير 2008). الكيمياء غير العضوية الموجزة . مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-81-265-1554-7.