Фо'сфорные кисло'ты, кислородные кислоты фосфора, представляющие собой продукты гидратации фосфорного ангидрида (см Фосфора окислы ). Различают ортофосфорную кислоту (обычно называемую фосфорной кислотой) и конденсированные Ф. к. Наиболее изучена и важна ортофосфорная кислота H3 PO4 , образующаяся при растворении P4 O10 (или P2 O5 ) в воде.
Ортофосфорная кислота — бесцветные гидроскопические кристаллы, плотность 1,87 г/см 3 , t пл 42,35 °С, известен кристаллогидрат H3 PO4 ×1 /2 H2 O с t пл 29,32 °С. Плотность обычно широко применяемой 85%-ной H3 PO4 при 25 °С 1,685 г/см 3 вязкость при 20 °С 47×10-3 мн ×сек/м 2 , удельная теплоемкость в интервале температур 20—120 °С 2064,1 дж/кг ×К (0,493 кал/г °С). С водой H3 PO4 смешивается в любых отношениях Константы диссоциации при 25 °С K 1 = 7×10-3 , K 2 = 8×10-8 , K 3 = 4×10-13 . Ортофосфорная кислота трехосновная, средней силы. Образует три ряда солей — фосфатов . При нагревании растворов кислоты происходит её дегидратация с образованием конденсированных фосфорных кислот.
В промышленности ортофосфорную кислоту получают экстракционным (сернокислотным) или термическим способами. Экстракционный способ заключается в разложении фосфатов природных серной и фосфорной кислотами:
Ca5 F (PO4 )3 + 5H2 SO4 + nH3 PO4 = (n+3) H3 PO4 + 5CaSO4 + HF
и последующим разделением на фильтрах образовавшейся кислоты и нерастворимого CaSO4 . Термический способ основан на сжигании фосфора до фосфорного ангидрида P4 + 5O2 P4 O10 и гидратации последнего P4 O10 + 6H2 O = 4H3 PO4 . Промышленная ортофосфорная кислота — важнейший полупродукт для производства фосфорных и комплексных удобрений и технических фосфатов, широко используется также для фосфатирования металлов, в качестве катализатора в органическом синтезе. Пищевая фосфорная кислота применяется для приготовления безалкогольных напитков, лекарств, зубных цементов и т.д.
Конденсированные (полимерные) Ф. к. подразделяются на полифосфорные с линейным строением фосфат-аниона общей формулы Hn+2 Pn O3n+1 , метафосфорные с циклическим строением фосфат-аниона общей формулы (HPO3 ) n и ультрафосфорные кислоты, имеющие разветвленную, сетчатую структуру. Наибольшее практическое значение имеют полифосфорные кислоты Из полифосфорных кислот наиболее полно изучена дифосфорная (пирофосфорная) кислота H4 P2 O7 , выделенная в кристаллическом виде в двух формах с температурами плавления 54,3 °С и 71,5 °С. Пирофосфорная кислота четырёхосновна, константы диссоциации при 18 °С K 1 = 1,4×10-1 , K 2 = 1,1×10-2 , K 3 = 2,1×10-7 , K 4 = 4,1×10-10 . Три- и тетраполифосфорные кислоты выделены в виде разбавленных растворов. Существование более конденсированных Ф. к., содержащих до 12 атомов в цепи, доказано методом бумажной хроматографии. Полифосфорные кислоты — полиэлектролиты. Циклические метафосфорные кислоты (например, H3 P3 O9 , H4 P4 O12 ) представляют собой сильные кислоты. Ультрафосфорные кислоты мало изучены.
Конденсированные Ф. к. получают дегидратацией ортофосфорных кислот, гидратацией фосфорного ангидрида соответствующим количеством воды, а также путем ионного обмена из соответствующих конденсированных фосфатов. Применяют в основном для производства высококонцентрированных фосфорных удобрений, в качестве катализаторов при получении нефтепродуктов и в органическом синтезе, для производства различных полифосфатов.
Лит.: Краткая химическая энциклопедия, т. 5, М., 1967, Везер Ван Дж., Фосфор и его соединения, пер. с англ., т. 1, М., 1962, Постников Н. Н., Термическая фосфорная кислота, М., 1970, Копылов Б. А., Технология экстракционной фосфорной кислоты, Л., 1972.
Л. В. Кубасова.