Фо́сфористая кислотá (фосфóновая кислотá, óртофо́сфористая кислотá; H ₃ PO ₃ , H ₂ (HPO ₃ )) — в водных растворах двухосновная кислота средней силы.

Фосфористая кислота сильно раздражает кожу и слизистые оболочки. Вещество относится ко второму классу опасности .

Свойства

Безводная фосфористая кислота — бесцветные гигроскопичные кристаллы. Несмотря на то, что кислота содержит три атома водорода — она двухосновная.

Фосфористая кислота является кислотой средней силы и диссоциирует по двум ступеням:

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}(HPO_{3})\rightarrow H^{+}+H(HPO_{3})^{-}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {H(HPO_{3})^{-}\rightarrow H^{+}+HPO_{3}^{2-}}}}$

Константы диссоциации фосфористой кислоты при 18 °C: K ₁ = 5,1⋅10 ⁻² K ₂ = 1,8⋅10 ⁻⁷ .

При нагревании до 250 °C безводная фосфористая кислота разлагается на фосфорную кислоту и фосфин , а водные её растворы — на фосфорную кислоту и водород .

${\displaystyle {\mathsf {4H_{2}(HPO_{3}){\xrightarrow {}}\ 3H_{3}PO_{4}+PH_{3}}}}$

Фосфористая кислота легко окисляется галогенами , оксидами азота и пр. до фосфорной кислоты , кислородом окисляется до фосфорноватой кислоты :

${\displaystyle {\mathsf {4H_{2}(HPO_{3})+O_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2H_{4}P_{2}O_{6}+2H_{2}O}}}$

Соли фосфористой кислоты называются фосфитами или (по рекомендации ИЮПАК ) фосфонатами. Большинство фосфитов малорастворимы в воде. Известны одно- и двузамещённые фосфиты.

Фосфористая кислота и её соли являются сильными восстановителями. Однако активные металлы в кислом растворе восстанавливают H ₃ РО ₃ до РH ₃ .

История изучения

Проблема выяснения структурной формулы фосфористой кислоты и доказательства её двухосновного характера долгое время вызывала серьёзные споры в профессиональной среде вплоть до конца XIX века. В частности, в 1866 г. русский химик Н. А. Меншуткин в своей диссертации «О водороде фосфористой кислоты, не способном к металлическому замещению при обыкновенных условиях для кислот» пришёл к неверному выводу о трёхгидроксильной структуре кислоты и отстаивал свою точку зрения.

Противоречия были окончательно разрешены только к 1905 году, когда А. Е. Арбузов защитил при Казанском университете магистерскую диссертацию «О строении фосфористой кислоты и её производных». В этой работе диссертант впервые получил в чистом виде эфиры фосфористой кислоты, открыл явление их каталитической изомеризации в эфиры алкилфосфиновых кислот и нашел специальную реакцию для соединений трёхвалентного фосфора ― образование комплексных соединений с галоидными солями закиси меди. Исследование А. Е. Арбузова было удостоено Русским физико-химическим обществом .

Кроме выяснения структуры фосфористой кислоты, диссертация А. Е. Арбузова фактически открыла путь для искусственного синтеза принципиально новой ветви органических соединений. Применённая в качественном анализе фосфористой кислоты так называемая реакция Арбузова не только дала ключ к пониманию структуры органических соединений фосфора, но и подтвердила незыблемость положений теории органических связей А. М. Бутлерова . Решение теоретической проблемы строения неорганической кислоты, в конечном счёте дало принципиальный ключ к пониманию структуры и дальнейшему лабораторному и промышленному синтезу соединений фосфора . В XX веке реакция Арбузова оказалась положена в основание широчайшей ветви мирового синтеза ФОС ― фосфорорганических соединений .

Эфиры фосфористой кислоты

При взаимодействии спиртов с чистым PCl ₃ получаются моно-, ди- и триэфиры фосфористой кислоты с общей формулой P(OR) ₃ , легко образующие комплексы с переходными металлами и другими акцепторами. Они также легко окисляются до соответствующих фосфатов:

${\displaystyle {\mathsf {2(RO)_{3}P+O_{2}\rightarrow 2(RO)_{3}PO}}}$

При взаимодействии эфиров с алкилгалогенидами образуются алкилфосфонаты:

${\displaystyle {\mathsf {2(RO)_{3}P+R'X\rightarrow R'(RO)_{2}P{\text{=}}O+RX}}}$

Получение

Получают фосфористую кислоту растворением P ₄ O ₆ (P ₂ O ₃ ) в холодной воде, гидролизом PCl ₃ или взаимодействием фосфитов с серной или соляной кислотами :

${\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{3}+3H_{2}O\rightarrow 2H_{2}(PHO_{3})}}}$

${\displaystyle {\mathsf {PCl_{3}+3H_{2}O\rightarrow H_{2}(PHO_{3})+3HCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}HPO_{3}+2HCl\rightarrow 2KCl+H_{2}(PHO_{3})}}}$

Применение

Фосфористую кислоту и её соли применяют как восстановители, а также широчайшим образом — в синтезе фосфорорганических соединений , путь для которого открыло исследование 1904-1905 года, получившее впоследствии название « реакции Арбузова ». Говоря химическим языком, эта реакция заключается в алкилировании триалкилфосфитов алкилгалогенидами с образованием диалкилфосфонатов, — иными словами, в превращении средних эфиров фосфористой кислоты в эфиры алкилфосфиновых кислот под действием галоидных алкилов.

Безопасность

Ортофосфористая кислота сильно раздражает кожу и слизистые оболочки. ПДК в воздухе - 0,4 мг/м³.

Вещество относится ко второму классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Примечания

Источники

• Карапетьянц М. Х. , Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 1994