חומצת זרחן , המכונית גם חומצת orthophosphorous, היא תרכובת כימית של נוסחא H 3 PO 3 . זוהי אחת מחומצות החמצן השונות של זרחן ומבנה שלה מוצג באיור 1 (EMBL-EBI, 2015).
בהינתן הנוסחה של התרכובת, ניתן לכתוב אותו מחדש כ- HPO (OH) 2. מין זה קיים בשיווי משקל עם טאוטומר מינורי P (OH) 3 (איור 2).
איור 1: מבנה של חומצה זרחתית.
ההמלצות של IUPAC משנת 2005 הן שהאחרון נקרא חומצה זרחתית ואילו צורת הדיהידרוקסי נקראת חומצה פוספונית. רק תרכובות זרחן מופחתות מאויתות עם סיום "דוב".
איור 2: Tautomers של חומצה זרחתית.
איור 3: טופס H3PO3 התייצב על ידי תהודה
חומצה זרחתית היא חומצה דיפרוטית, פירוש הדבר שיש לה רק את היכולת לוותר על שני פרוטונים. זה נובע מהעובדה שהטייטומר העיקרי הוא H 3 PO 3 . כאשר צורה זו מאבדת פרוטון, התהודה מייצבת את האניונים שנוצרים, כפי שמוצג באיור 3.
לטוטומר P (OH) 3 (איור 4) אין היתרון של ייצוב התהודה. זה מקשה על הסרת הפרוטון השלישי בהרבה (מדוע חומצה זרחתית דיפרוטית ולא טריפרוטית?, 2016).
איור 4: טופס PO33- שם נצפה כי אין התייצבות על ידי תהודה.
חומצה זרחתית (H 3 PO 3 ) יוצרת מלחים הנקראים פוספיטים, המשמשים כחומרי הפחתה (Britannica, 1998). הוא מוכן על ידי המסת הקסוקסיד טטרה-פוספור (P 4 O 6 ) על פי המשוואה:
P 4 O 6 + 6 H 2 O → 4 HPO (OH) 2
חומצה זרחתית טהורה, H 3 PO 3 , מוכנה בצורה הטובה ביותר על ידי הידרוליזה של טריכלוריד זרחן, PCl 3 .
PCl 3 + 3H 2 O → HPO (OH) 2 + 3HCl
הפיתרון המתקבל מחומם בכדי לגרור את ה- HCl, והמים הנותרים מתאדים עד להופעה של קירור 3 PO 3 גבישי חסר צבע. ניתן להשיג את החומצה גם על ידי פעולת מים על PBr 3 או PI 3 (Zumdahl, 2018).
תכונות פיזיקליות וכימיות
חומצה זרחתית הם גבישים טטרהדראליים היגרוסקופיים לבנים או צהובים עם ניחוח דמוי שום (המרכז הלאומי למידע על ביוטכנולוגיה, 2017).
איור 5: הופעה של חומצה זרחתית.
H 3 PO 3 הוא בעל משקל מולקולרי של 82.0 גרם / מול וצפיפות של 1.651 גרם / מ"ל. לתרכובת נקודת התכה של 73 מעלות צלזיוס ומתפרקת מעל 200 מעלות צלזיוס. חומצה זרחתית מסיסה במים, ויכולה להמיס 310 גרם לכל 100 מ"ל ממס זה. זה גם מסיס באתנול.
יתר על כן, מדובר בחומצה חזקה עם pKa בין 1.3 ל 1.6 (החברה המלכותית לכימיה, 2015).
חימום חומצה זרחתית לכ -200 מעלות צלזיוס גורם לה להתייחסות ללא פרופורציה לחומצה זרחתית ופוספין (PH 3 ). פוספין, גז שבדרך כלל מתלקח באופן ספונטני באוויר.
4H 3 PO 3 + חום → PH 3 + 3H 3 PO 4
תגובתיות ומפגעים
תגובתיות
- חומצה זרחתית אינה תרכובת יציבה.
- הוא סופג חמצן מהאוויר ליצירת חומצה זרחתית.
- יוצר משקעים צהובים בתמיסה מימית אשר דליקים באופן ספונטני עם ייבושם.
- מגיב בצורה אקזוטית עם בסיסים כימיים (למשל, אמינים ואורגניים אורגניים) ליצירת מלחים.
- תגובות אלה יכולות ליצור כמויות חום מסוכנות בחללים קטנים.
- המיסה במים או דילול של תמיסה מרוכזת עם מים נוספים יכולים לייצר חום משמעותי.
- מגיב בנוכחות לחות עם מתכות פעילות, כולל מתכות מבניות כמו אלומיניום וברזל, כדי לשחרר מימן, גז דליק.
- זה יכול ליזום פילמור של אלקנים מסוימים. מגיב עם תרכובות ציאניד לשחרור גז ציאניד מימן.
- עלול ליצור גזים דליקים ו / או רעילים במגע עם דיתוקארבמטים, איזוציאנאטים, מרקפטנים, ניטרידים, ניטרילים, סולפידים, וחומרי הפחתה חזקים.
- תגובות הנוצרות גז נוספות מתרחשות עם sulfites, nitrites, thiosulfates (לתת H2S ו- SO3), dithionites (לתת SO2) ו carbonates (לתת CO2) (PHOSPHOROUS ACID, 2016).
סכנות
- התרכובת קורוזית לעיניים ולעור.
- מגע עם העיניים יכול לגרום לנזק או לעיוורון בקרנית.
- מגע עם העור יכול לגרום לדלקת ושלפוחיות.
- שאיפת אבק תביא לגירוי בדרכי העיכול או בדרכי הנשימה, המאופיינת בשריפה, עיטוש ושיעול.
- חשיפת יתר קשה עלולה לגרום לנזק לריאות, חנק, אובדן הכרה או מוות (גיליון נתוני בטיחות חומרים זרחן, 2013).
פעולה במקרה של נזק
- וודאו שאנשי הרפואה מודעים לחומרים המעורבים ונקטו אמצעי זהירות כדי להגן על עצמם.
- יש להעביר את הקורבן למקום קריר ולהזעיק את השירות הרפואי לחירום.
- יש לתת נשימה מלאכותית אם הקורבן אינו נושם.
- אין להשתמש בשיטת הפה לפה אם הקורבן הטיל את החומר או שאף אותו.
- הנשמה מלאכותית מתבצעת בעזרת מסיכת כיס המצוידת בשסתום חד כיווני או מכשיר רפואי נשימתי מתאים אחר.
- יש לתת חמצן אם הנשימה קשה.
- יש להסיר ולבודד את הבגדים והנעליים המזוהמים.
- במקרה של מגע עם החומר, יש לשטוף מיד את העור או העיניים במים זורמים למשך 20 דקות לפחות.
- למגע פחות עם העור, הימנע מפיזור החומר על עור לא מושפע.
- שמור על הקורבן רגוע וחם.
- עלולות להתעכב השפעות החשיפה (שאיפה, בליעה או מגע עם העור) לחומר.
יישומים
השימוש החשוב ביותר בחומצה זרחתית הוא ייצור פוספיטים המשמשים לטיפול במים. חומצה זרחתית משמשת גם להכנת מלחי פוספיט, כגון אשלגן פוספיט.
פוספיטים הוכחו כיעילים לבקרת מגוון מחלות צמחים.
בפרט, טיפול באמצעות זריקת תא מטען או עלים המכילים מלחי חומצה זרחתית מצוין כתגובה לזיהומים על ידי פתוגנים מהצומח מסוג פיטופרטה ופיתיום (הם גורמים לפירוק שורש).
חומצה זרחתית ופוספיטים משמשים כחומרי הפחתה בניתוח כימי. סינתזה חדשה נוחה וניתנת להרחבה של חומצות פנילאקטיות, דרך הפחתת הקטולציה של היודיד של חומצות מנדל, מבוססת על ייצור באתרם של חומצה הידרודיודית מ נתרן יודיד קטליטי. לצורך כך, חומצה זרחתית משמשת כמפחתת סטויו-מטרי (Jacqueline E. Milne, 2011).
הוא משמש כמרכיב לייצור תוספים המשמשים בתעשיית הפולי (ויניל כלוריד) (חומצה זרחתית (CAS RN 10294-56-1), 2017). כמו כן משתמשים באסטרים של חומצה זרחתית בתגובות שונות של סינתזה אורגנית (Blazewska, 2009).
הפניות
- Blazewska, K. (2009). מדע הסינתזה: שיטות Houben-Weyl של טרנספורמציות מולקולריות כרך 42. ניו יורק: Thieme.
- (1998, 20 ביולי). חומצה זרחתית (H3PO3). נשלח מ- Encyclopædia Britannica: britannica.com.
- EMBL-EBI. (2015, 20 ביולי). חומצה פוספונית. התאושש מ- ebi.ac.uk: ebi.ac.uk.
- ז'קלין א. מילן, ט.ס. (2011). הפחתות יוד-קטליזות: פיתוח סינתזה של חומצות פנילאקטיות. אורג. כימ '76, 9519-9524. אורגני-כימיה.org.
- גיליון נתוני בטיחות חומצה זרחן. (2013, 21 במאי). התאושש מ- sciencelab: sciencelab.com.
- המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2017, 11 במרץ). מסד הנתונים של מתחם PubChem; CID = 107909. נשלח מ- PubChem: ncbi.nlm.nih.gov.
- חומצה זרחתית (CAS RN 10294-56-1). (2017, 15 במרץ). התאושש מ- gov.uk/trade-tariff:gov.uk.
- חומצה פילוסופית. (2016). התאושש מהקמוכימיקלים: cameochemicals.noaa.gov.
- החברה המלכותית לכימיה. (2015). חומצה פילוסופית. התאושש מ- chemspider: chemspider.com.
- מדוע חומצה זרחתית דיפרוטית ואינה טריפרוטית? (2016, 11 במרץ). התאושש מ- chemistry.stackexchange.
- Zumdahl, SS (2018, 15 באוגוסט). חמצן. התאושש מ- britannica.com.