ASAM FOSFAT (H3PO4): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The asam fosfat adalah asam okso fosfor memiliki rumus kimia H ₃ PO ₄ . Ini terdiri dari asam mineral di mana tiga proton asam terikat pada anion fosfat (PO ₄ ^3– ). Meskipun tidak dianggap sebagai asam kuat, penggunaannya yang tidak tepat dapat menimbulkan risiko kesehatan.

Ini dapat ditemukan dalam dua keadaan: sebagai padatan dalam bentuk kristal ortorombik tebal, atau cairan kristal dengan penampilan seperti sirup. Paling presentasi komersial umum yang memiliki konsentrasi 85% b / b dan kerapatan 1,685 g / cm ³ . Kepadatan ini berasal dari konsentrasi tangan.

Gambar di atas menunjukkan satu molekul asam fosfat. Oleh Leyo, dari Wikimedia Commons

Tiga gugus OH bertanggung jawab untuk mendonasikan hidrogen asam. Karena keberadaannya dalam strukturnya, ia dapat bereaksi dengan hidroksida yang berbeda, menghasilkan berbagai garam.

Dalam kasus natrium hidroksida, dapat terbentuk tiga: natrium fosfat monobasa (NaH ₂ PO ₄ ), natrium fosfat dibasa (Na ₂ HPO ₄ ), dan natrium fosfat tribasik (Na ₃ PO ₄ ).

Namun, bergantung pada basa mana yang digunakan untuk netralisasi, atau kation mana yang sangat dekat dengannya, ia dapat membentuk garam fosfat lain. Diantaranya adalah: kalsium fosfat (Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ ), lithium fosfat (Li ₃ PO ₄ ), besi fosfat (FePO ₄ ), dan lainnya. Masing-masing dengan derajat protonasi anion fosfat yang berbeda.

Di sisi lain, asam fosfat dapat "menyerap" kation divalen seperti Fe ²⁺ , Cu ²⁺ , Ca ²⁺ dan Mg ²⁺ . Pada suhu tinggi dapat bereaksi dengan dirinya sendiri dengan hilangnya H ₂ O molekul , membentuk dimer, trimer dan polimer dari asam fosfat.

Jenis reaksi ini membuat senyawa ini mampu membentuk sejumlah besar struktur dengan kerangka fosfor dan oksigen, yang darinya berbagai garam yang dikenal sebagai polifosfat juga dapat diperoleh.

Mengenai penemuannya, itu disintesis pada tahun 1694 oleh Robert Boyle, melarutkan P ₂ O ₅ (fosfor pentoksida) dalam air. Ini adalah salah satu asam mineral yang paling bermanfaat, fungsinya sebagai pupuk menjadi yang terpenting. Fosfor, bersama dengan kalium dan nitrogen, adalah tiga nutrisi utama tanaman.

Struktur kimia

Oleh Tidak ada penulis yang dapat dibaca mesin disediakan. H Padleckas diasumsikan (berdasarkan klaim hak cipta). , melalui Wikimedia Commons

Asam fosfat terdiri dari ikatan P = O dan tiga P-OH, di mana P-OH adalah pembawa hidrogen asam yang dilepaskan dalam media disolusi. Dengan atom fosfor di tengahnya, oksigen menggambar sejenis tetrahedron molekuler.

Dengan cara ini, asam fosfat dapat divisualisasikan sebagai tetrahedron. Dari perspektif ini, tetrahedra tersebut (oleh unit H ₃ PO ₄ ) berinteraksi satu sama lain melalui ikatan hidrogen; yaitu, simpul mereka mendekati.

Interaksi antarmolekul ini memungkinkan asam fosfat mengkristal menjadi dua padatan: yang anhidrat dan hemihidrat (H ₃ PO ₄ · 1 / 2H ₂ O), keduanya dengan sistem kristal monoklinik. Bentuk anhidratnya juga dapat dijelaskan dengan rumus: 3H ₂ O · P ₂ O ₅ , yang sama dengan pentoksida fosfor tri-terhidrasi.

Tetrahedron bahkan dapat menjadi terikat secara kovalen, tetapi untuk ini salah satu unitnya harus menghilangkan molekul air melalui dehidrasi. Ini terjadi ketika H ₃ PO ₄ mengalami pemanasan, dan akibatnya menghasilkan pembentukan asam polifosfat (PA).

Asam difosfat (H.

PA yang paling sederhana adalah asam difosfat (H ₄ P ₂ O ₇ ), juga dikenal sebagai asam pirofosfat. Persamaan kimia pembentukannya adalah sebagai berikut:

2H ₃ PO ₄ <=> H ₄ P ₂ O ₇ + H ₂ O

Keseimbangan tergantung pada jumlah air dan suhu. Bagaimana strukturnya? Pada gambar di bagian, struktur asam ortofosfat dan asam pirofosfat diilustrasikan di sudut kiri atas.

Dua unit bergabung secara kovalen ketika molekul air dieliminasi, membentuk jembatan oksigen P - O - P di antara mereka. Sekarang mereka bukan tiga hidrogen asam, tetapi empat (empat gugus -OH). Karena itu, H ₄ P ₂ O ₇ memiliki empat konstanta ionisasi k _a .

Asam polifosfat

Dehidrasi dapat dilanjutkan dengan asam pirofosfat jika pemanasan terus berlanjut. Mengapa? Karena pada setiap ujung molekulnya terdapat gugus OH yang dapat dihilangkan seperti molekul air, sehingga mendorong pertumbuhan kerangka P - O - P - O - P selanjutnya …

Contoh asam ini adalah asam tripolifosfat dan tetrapolifosfat (keduanya diilustrasikan pada gambar). Dapat diamati bagaimana tulang punggung P - O - P memanjang dalam bentuk rantai yang terbuat dari tetrahedra.

Senyawa ini dapat direpresentasikan dengan rumus HO (PO ₂ OH) _x H, dimana HO adalah ujung kiri yang dapat mengalami dehidrasi. PO ₂ OH adalah tulang punggung fosfor dengan ikatan P = O dan OH; dan x adalah unit atau molekul asam fosfat yang diperlukan untuk mendapatkan rantai tersebut.

Ketika senyawa ini sepenuhnya dinetralkan dengan basa, yang disebut polifosfat dibuat. Bergantung pada kation mana yang mengelilinginya, mereka membentuk berbagai macam garam polifosfat.

Di sisi lain, jika mereka bereaksi dengan alkohol ROH, hidrogen di tulang punggungnya digantikan oleh substituen R– alkil. Jadi, ester fosfat (atau polifosfat) muncul: RO (PO ₂ OR) _x R. Cukup mengganti H untuk R di semua struktur gambar pada penampang untuk mendapatkannya.

Asam polifosfat siklik

Rantai P - O - P bahkan dapat menutup pada cincin atau siklus fosfat. Jenis senyawa yang paling sederhana adalah asam trimetafosfat (sudut kanan atas gambar). Jadi, AP bisa linier, bersiklus; atau jika strukturnya menunjukkan kedua jenis, bercabang.

Tata nama

Sumber: commons.wikimedia.org

Tata nama asam fosfat ditentukan oleh IUPAC dan bagaimana garam terner dari asam okso diberi nama.

Karena dalam H ₃ PO ₄ atom P memiliki valensi +5, nilai tertinggi, asamnya diberi sufiks -ico ke prefiks fosfor-.

Ortho

Namun asam fosfat juga biasa disebut asam ortofosfat. Mengapa? Karena kata 'ortho' adalah bahasa Yunani dan berarti 'benar'; yang akan diterjemahkan ke dalam "bentuk sebenarnya" atau "lebih terhidrasi" darinya.

Ketika fosfor anhidrat terhidrasi dengan kelebihan air (P ₄ O ₁₀ , fosfor "tutup" pada gambar atas), H ₃ PO ₄ (3H ₂ O · P ₂ O ₅ ) dihasilkan. Jadi, awalan orto diberikan untuk asam-asam yang terbentuk dengan banyak air.

Pyro

Awalan pyro mengacu pada senyawa yang berasal setelah penerapan panas, karena asam difosfat muncul dari dehidrasi termal asam fosfat. Oleh karena itu disebut asam pirofosfat (2H ₂ O · P ₂ O ₅ ).

Tujuan

Awalan meta, yang juga merupakan kata Yunani, berarti 'setelah'. Ini ditambahkan ke zat yang formulanya telah menghilangkan molekul, dalam hal ini, air:

H ₃ PO ₄ => HPO ₃ + H ₂ O

Perhatikan bahwa kali ini penambahan dua unit fosfat tidak terjadi untuk membentuk asam difosfat, tetapi asam metafosfat diperoleh (yang tidak ada bukti keberadaannya).

Penting juga untuk dicatat bahwa asam ini dapat digambarkan sebagai H ₂ O · P ₂ O ₅ (mirip dengan hemidrat, mengalikan HPO ₃ dengan 2). Awalan meta sangat sesuai dengan PA siklik, karena jika asam trifosfat mengalami dehidrasi, tetapi tidak menambahkan _unit H ₃ PO _{4 lainnya} menjadi asam tetrafosfat, maka asam tersebut harus membentuk cincin.

Dan ini sama dengan asam polimetafosfat lainnya, meskipun IUPAC merekomendasikan untuk menyebutnya senyawa siklik dari PA yang sesuai.

Properti

Formula molekul

H ₃ PO ₄

Berat molekul

97,994 g / mol

Penampilan fisik

Dalam bentuk padatnya ia menghadirkan kristal ortorombik, higroskopis dan transparan. Dalam bentuk cair itu berbentuk kristal dengan tampilan sirup kental.

Ini tersedia secara komersial dalam larutan berair dengan konsentrasi 85% b / b. Dalam semua presentasi ini tidak berbau.

Titik didih dan titik leleh

158 ° C (316 ° F pada 760 mmHg).

108 ° F (42,2 ° C).

Kelarutan air

548 g / 100 g H ₂ O pada 20 ° C; 369,4 g / 100 ml pada 0,5 ° C; 446 g / 100m pada 14,95º C.

Massa jenis

1.892 g / cm ³ (padat); 1,841 g / cm ³ (larutan 100%); 1,685 g / cm ³ (larutan 85%); 1,334 g / cm ³ larutan 50%) pada 25 ° C.

Kepadatan uap

Relatif dengan udara 3,4 (udara = 1).

Pengapian otomatis

Itu tidak mudah terbakar.

Viskositas

3,86 mPoise (larutan 40% pada 20 ° C).

Keasaman

pH: 1,5 (larutan 0,1 N dalam air)

pKa: pKa1 = 2,148; pKa2 = 7.198 dan pKa3 = 12.319. Oleh karena itu, hidrogen paling asam Anda adalah yang pertama.

Penguraian

Saat dipanaskan, ia melepaskan oksida fosfor. Jika suhu naik menjadi 213º C atau lebih, ia menjadi asam pirofosfat (H ₄ P ₂ O ₇ ).

Korosif

Korosif pada logam besi dan aluminium. Bereaksi dengan logam ini menimbulkan bahan bakar gas hidrogen.

Polimerisasi

Polimerisasi hebat dengan senyawa azo, epoksida dan senyawa yang dapat dipolimerisasi.

Aplikasi

Garam fosfat dan penggunaan umum

Asam fosfat berfungsi sebagai bahan dasar pembuatan fosfat yang digunakan sebagai pupuk karena fosfor merupakan nutrisi utama pada tumbuhan.

-Ini telah digunakan dalam pengobatan keracunan timbal dan kondisi lain di mana dibutuhkan sejumlah besar fosfat dan produksi asidosis ringan.

-Ini digunakan untuk mengontrol pH saluran kemih dari cerpelai dan pengeluaran untuk menghindari pembentukan batu ginjal.

-Asam fosfat menimbulkan garam Na ₂ HPO ₄ dan NaH ₂ PO ₄ yang membentuk sistem buffer pH dengan pKa 6,8. Sistem pengatur pH ini ada pada manusia, menjadi penting dalam pengaturan pH intraseluler, serta dalam pengelolaan konsentrasi hidrogen di tubulus distal dan pengumpul nefron.

-Ini digunakan untuk menghilangkan lapisan oksida besi berjamur yang terakumulasi pada logam ini. Asam fosfat membentuk besi fosfat yang dapat dengan mudah dikeluarkan dari permukaan logam. Ini juga digunakan dalam pemolesan listrik aluminium dan merupakan agen pengikat untuk produk tahan api seperti alumina dan magnesia.

Industri

-Asam fosfat digunakan sebagai agen katalitik dalam produksi Nylon dan bensin. Ini digunakan sebagai agen dehidrasi dalam ukiran litograf, dalam produksi pewarna untuk digunakan dalam industri tekstil, dalam proses koagulasi lateks di industri karet dan dalam pemurnian hidrogen peroksida.

-Acid digunakan sebagai aditif dalam minuman ringan, sehingga menambah rasanya. Diencerkan diterapkan dalam proses pemurnian gula. Ini juga bertindak sebagai sistem penyangga dalam persiapan ham, gelatin dan antibiotik.

-Itu mengambil bagian dalam elaborasi deterjen, dalam katalisis asam dari produksi asetilen.

-Ini digunakan sebagai acidulant dalam makanan seimbang untuk industri peternakan dan hewan peliharaan. Industri farmasi menggunakannya dalam pembuatan obat antiemetik. Ini juga digunakan dalam campuran untuk membuat aspal untuk mengaspal tanah dan memperbaiki retakan.

-Asam fosfat bertindak sebagai katalisator dalam reaksi hidrasi alkena untuk menghasilkan alkohol, terutama etanol. Selain itu, digunakan dalam penentuan karbon organik di tanah.

Dental

Digunakan oleh dokter gigi untuk membersihkan dan mengkondisikan permukaan gigi sebelum memasang braket gigi. Itu juga menemukan penggunaan dalam pemutihan gigi dan penghapusan plak gigi. Selain itu, digunakan dalam pembuatan perekat untuk protesa gigi.

Kosmetik

Asam fosfat digunakan untuk mengatur pH dalam kosmetik dan produk perawatan kulit. Ini digunakan sebagai agen pengoksidasi kimia untuk produksi karbon aktif.

Pembentukan asam fosfat

-Asam fosfat dibuat dari batuan fosfat jenis apatit, dengan pencernaan dengan asam sulfat pekat:

Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ + 3 H ₂ SO ₄ + 6 H ₂ O => 2 H ₃ PO ₄ + 3 ( CaSO ₄ .2H ₂ O)

Asam fosfat yang diperoleh dalam reaksi ini memiliki kemurnian rendah, itulah sebabnya ia menjalani proses pemurnian yang meliputi pengendapan, ekstraksi pelarut, kristalisasi dan teknik pertukaran ion.

-Asam fosfat dapat diproduksi dengan melarutkan fosfor pentoksida dalam air mendidih.

-Hal ini juga dapat diperoleh dengan memanaskan fosfor dengan campuran udara dan uap air:

P ₄ (l) + 5 O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (s)

P ₄ O ₁₀ (s) + H ₂ O (g) => 4H ₃ PO ₄ (l)

Resiko

-Karena tekanan uapnya rendah pada suhu kamar, uapnya tidak mungkin terhirup kecuali asam disemprotkan. Jika demikian, gejala penghirupan meliputi: batuk, sakit tenggorokan, sesak napas, dan sesak napas.

-Dalam literatur kasus seorang pelaut yang terkena asap asam fosfat untuk jangka waktu yang lama dikutip. Dia menderita kelemahan umum, batuk kering, nyeri dada, dan masalah pernapasan. Dalam satu tahun paparan, disfungsi saluran napas reaktif diamati.

-Kontak kulit dengan asam fosfat dapat menyebabkan kemerahan, nyeri, lecet dan luka bakar pada kulit.

- Kontak asam dengan mata, tergantung pada konsentrasi dan lamanya kontak, dapat menyebabkan luka jaringan korosif di dalamnya atau luka bakar parah dengan kerusakan mata permanen.

-Masalah asam menyebabkan rasa terbakar di mulut dan tenggorokan, sensasi terbakar di luar tulang dada, sakit perut, muntah, shock dan kolaps.

Referensi

1. Royal Society of Chemistry. (2015). Asam fosfat. Diambil dari: chemspider.com
2. Pusat Kanada untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja. (1999). Asam Fosfat - Efek Kesehatan. Diambil dari: ccsso.ca
3. Acids.Info. (2018). Asam Fosfat »Ragam Penggunaan Senyawa Kimia Ini. Diambil dari: acidos.info
4. James P. Smith, Walter E. Brown, dan James R. Lehr. (1955). Struktur Asam Fosfat Kristal. J. Am. Chem. Soc. 77, 10, 2728-2730
5. Wikipedia. (2018). Asam fosfat dan fosfat. Diambil dari: en.wikipedia.org
6. Sains Itu Menyenangkan. Pelajari Tentang Asam Fosfat. . Diambil dari: scifun.chem.wisc.edu