Tlenki fosforowe - wzory, właściwości
W połączeniu z tlenem, fosfor tworzy dwa tlenki: na +III i na +V stopniu utlenienia. Tlenek fosforu(III) ma wzór \(P_2O_3\) i jest nazywany trójtlenkiem fosforu, natomiast tlenek fosforu(V) ma wzór \(P_4O_{10}\) i jest nazywany pięciotlenkiem fosforu. Nazwa „pięciotlenek” pochodzi od empirycznego wzoru tego tlenku, \(P_2O_5\). Wzór empiryczny zamiast ilości atomów w pojedynczej cząsteczce określa stosunek molowy pierwiastków wyrażony najmniejszymi możliwymi liczbami całkowitymi. Tlenki fosforu mają charakter kwasowy, są bezwodnikami odpowiednich kwasów fosforowych. Tlenek fosforu(III) ma właściwości redukujące, reaguje z wodą dając kwas fosforowy(III) i z chlorowodorem, dając kwas fosforowy(III) i trójchlorek fosforu, \(PCl_3\). Otrzymuje się go przez spalanie fosforu przy ograniczonym dostępie powietrza. Tlenek fosforu(V),\( P_4O_{10}\) jest silnie higroskopijny i ma właściwości utleniające. Gwałtownie reaguje z wodą dając kwas ortofosforowy(V). Znajduje on zastosowanie jako efektywny środek usuwający wilgoć, otrzymuje się go, spalając fosfor przy dobrym dostępie tlenu.
Kwasy fosforowe - wzory, otrzymywanie, zastosowanie
Trzy najważniejsze i najczęściej spotykane kwasy fosforowe to kwas fosforowy(I) (fosfinowy), \(H_3PO_2\), kwas ortofosforowy(III), \(H_3PO_3\) i kwas ortofosforowy(V), \(H_3PO_4\) (zwany po prostu kwasem fosforowym). Sole tych kwasów to odpowiednio fosforany(I) (fosfiniany), fosforany(III) i fosforany(V). Przez częściowe odwodnienie kwasu ortofosforowego(V) można otrzymać kwas meta fosforowy(V), o wzorze \((HPO_3)_n\). Wybrane właściwości kwasów ortofosforowego(III) i (V) zebrano w tabeli 1.
Tabela 1: wybrane właściwości kwasów ortofosforowych
|
Nazwa |
Wzór |
Temp. Topnienia/wrzenia [°C] |
\(pK_{a1}\) / \(pK_{a2} \)/ \(pK_{a3}\) |
Gęstość [\( \frac{g}{cm^3} \frac{}{} \)] |
|
Kwas ortofosforowy(III) |
\(H_3PO_3\) |
200 (rozkład) |
1,3 /6,7 / b.d. |
1,651 |
|
Kwas ortofosforowy(V) |
\(H_3PO_4\) |
42 (bezwodny) / 158 (rozkład) |
2,15 / 7,20/ 12,32 |
1,885 |
Kwas fosforowy(V) jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy. Te dwie cechy sprawiają, że roztwory kwasu fosforowego i jego soli (np.\(Na_3PO_4)\) lub wodorosoli (np. \(KH_2PO_4\), czy \(K_2HPO_4\)) są często stosowane jako roztwory buforowe. Równowaga kwasowo-zasadowa pomiędzy kwasem fosforowym i jego solami stanowi jeden z podstawowych systemów utrzymywania właściwego pH wewnątrz organizmów żywych (w płynach wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych oraz we krwi).
Fosforany
Fosforany to sole kwasu fosforowego(V) występują powszechnie na Ziemi w postaci minerałów fosforanowych takich jak np. apatyty. Są one stosowane jako nawozy sztuczne i przerabiane w celu uzyskania pierwiastkowego fosforu lub kwasu fosforowego(V). Jony fosforanowe występują powszechnie w organizmach żywych, w strukturze kości (hydroksyapatyt – fosforan wapnia), jako element kwasów nukleinowych RNA i DNA, a także jako element cząsteczek będących nośnikami energii: adenozyno mono- di- i tri fosforanu (AMP, ADP i ATP) czy analogicznych guanozyno fosforanów.