濟(jì)南金隅化工有限公司

磷酸（H₃PO₄）在常溫下為無(wú)色透明的固體晶體，熔點(diǎn)為42 °C。當(dāng)溫度超過(guò)熔點(diǎn)時(shí)，它會(huì)變?yōu)闊o(wú)色透明的黏稠液體。在工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中，磷酸常以85%的水溶液形式存在，這種溶液為無(wú)色、無(wú)味、非揮發(fā)性的黏稠液體，是一種重要的化學(xué)試劑。一種中等強(qiáng)度的三元酸，磷酸能夠逐步釋放三個(gè)質(zhì)子，分別形成 H₂PO₄⁻、HPO₄²⁻ 和 PO₄³⁻ 三種不同的質(zhì)子化形式。這種特性使其在化學(xué)反應(yīng)中具有顯著的多樣性。

磷酸在工業(yè)中具有廣泛用途，是生產(chǎn)肥料、洗滌劑和食品添加劑等產(chǎn)品的重要原料。此外，磷酸在自然界和生物體內(nèi)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，尤其是在細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換（如ATP的生成與利用）和骨骼形成中。此外，磷酸鹽的緩沖性質(zhì)使其在實(shí)驗(yàn)室研究和藥品制備中成為不可或缺的物質(zhì)，廣泛用于維持溶液的pH穩(wěn)定。這種特性為科學(xué)研究和醫(yī)療應(yīng)用提供了重要支持。

物理性質(zhì)

比電導(dǎo)

常溫下（25 ℃），H3PO4溶液濃度為45%~47%時(shí)比電導(dǎo)最大。 [2]

磷酸與水可以無(wú)限比例混溶，但同時(shí)與水發(fā)生脫水-水合的平衡反應(yīng)。當(dāng)含水量低于5%時(shí)，逐漸開(kāi)始脫水生成焦磷酸。 [6]

結(jié)晶點(diǎn)

磷酸結(jié)晶點(diǎn)與含水量有關(guān)。無(wú)水磷酸結(jié)晶點(diǎn)為42 ℃，62.5%磷酸/37.5%水的混合體系達(dá)到低共熔點(diǎn)，結(jié)晶點(diǎn)為-85 ℃。 [6]

市售磷酸通常質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%，其結(jié)晶點(diǎn)（冰點(diǎn)）為21 ℃，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)會(huì)析出半水物結(jié)（冰）晶。當(dāng)然，通常磷酸在10 ℃以上甚至更低溫度下也不結(jié)（冰）晶，這是由于磷酸具有過(guò)冷的特性，也就是實(shí)際上市售的磷酸在低于21 ℃時(shí)會(huì)偏離其結(jié)（冰）晶點(diǎn)，不會(huì)立即結(jié)（冰）晶的現(xiàn)象存在。但這樣的低溫只要維持一段時(shí)間，在靜止的狀態(tài)下，磷酸很容易產(chǎn)生結(jié)（冰）晶。

磷酸結(jié)晶就像其他液體結(jié)晶一樣屬于物理變化而非化學(xué)變化。其化學(xué)性質(zhì)不會(huì)因結(jié)晶而改變，也即磷酸的性質(zhì)是不會(huì)因結(jié)晶而受影響的，只要給予溫度熔化或加熱水稀釋溶化，仍可以正常使用。

沸點(diǎn)

市售磷酸是含水的混合物，其沸點(diǎn)與含水量有關(guān)，含水量越低則沸點(diǎn)越高。質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%的磷酸沸點(diǎn)為158 ℃。無(wú)水磷酸沸點(diǎn)為261 ℃，此時(shí)發(fā)生脫水反應(yīng)生成沸點(diǎn)更高的焦磷酸。 [6]

化學(xué)性質(zhì)

酸性

磷酸是三元弱酸（一說(shuō)是中強(qiáng)酸） [8-9]，分三步電離，意味著它可以分三步逐步釋放三個(gè)質(zhì)子（H⁺），對(duì)應(yīng)形成三種陰離子（H₂PO₄⁻、HPO₄²⁻ 和 PO₄³⁻）。每一步解離對(duì)應(yīng)一個(gè)酸解離常數(shù)（Ka）和相應(yīng)的 pKa 值 [3]：

pKa1：2.12

pKa2：7.20

pKa3：12.36

化學(xué)反應(yīng)

（1）濃磷酸可以和氯化鈉共熱生成氯化氫氣體（與碘化鉀、溴化鈉等也有類(lèi)似反應(yīng)），屬于高沸點(diǎn)酸制低沸點(diǎn)酸：

（2）磷酸根離子具有很強(qiáng)的配合能力，能與許多金屬離子生成可溶性的配合物。如Fe3+與PO43-可以生成無(wú)色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-，利用這一性質(zhì)，分析化學(xué)上常用PO43-掩蔽Fe3+離子，濃磷酸能溶解鎢、鋯、硅、硅化鐵等，并與他們形成配合物。

（3）磷酸受強(qiáng)熱時(shí)脫水，依次生成多聚磷酸，焦磷酸、三磷酸和多聚偏磷酸。三磷酸是鏈狀結(jié)構(gòu)，多聚的偏磷酸是環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

（4）濃熱的磷酸能腐蝕二氧化硅，生成雜多酸。濃熱磷酸還能分解絕大部分礦物，如鉻鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等。

磷酸鹽

磷酸鹽有三類(lèi)：正鹽（含

），酸式鹽磷酸一氫鹽（含

）和磷酸二氫鹽（含

）。

三類(lèi)鹽之間的關(guān)系為：

（1）溶解性

正鹽和一氫鹽：除鉀、鈉、銨等少數(shù)鹽外，其余都難溶于水，但能溶于強(qiáng)酸。

二氫鹽：都易溶于水。

（2）相互轉(zhuǎn)化

向磷酸中滴加堿液，隨著堿液的增多，先后生成磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、磷酸鹽。

向磷酸鹽溶液中滴加強(qiáng)酸，隨著酸的增多，先后生成磷酸一氫鹽、磷酸二氫鹽、磷酸。

（3）離子共存的問(wèn)題

①

、

與

不能共存。

②

、

與

不能共存。

③

與

不能共存（化合生成

）。

④

與

可共存，

和

可共存。

（4）檢驗(yàn)

磷酸鹽與過(guò)量鉬酸銨在濃硝酸溶液中反應(yīng)有淡黃色磷鉬酸銨晶體析出，這是鑒定磷酸根離子的特征反應(yīng)：

應(yīng)用領(lǐng)域

播報(bào)

農(nóng)業(yè)：磷酸是生產(chǎn)重要磷肥（如過(guò)磷酸鈣、磷酸二氫鉀等）的關(guān)鍵原料。具體來(lái)說(shuō)，過(guò)磷酸鈣的生產(chǎn)過(guò)程中，磷酸與石灰反應(yīng)，產(chǎn)生磷酸鈣，這些化合物是農(nóng)業(yè)中常用的磷肥。此外，磷酸二氫鉀是另一種常見(jiàn)的磷肥，生產(chǎn)過(guò)程中磷酸與氫氧化鉀反應(yīng)，生成磷酸二氫鉀，廣泛用于提高作物的生長(zhǎng)和提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。磷酸在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用不僅限于肥料，它也是生產(chǎn)飼料營(yíng)養(yǎng)劑（如磷酸二氫鈣）的重要原料，增強(qiáng)動(dòng)物的骨骼生長(zhǎng)和繁殖能力。

工業(yè)：磷酸是一種重要的化工原料，主要作用如下：

1、金屬處理：處理金屬表面，在金屬表面生成難溶的磷酸鹽薄膜，以保護(hù)金屬免受腐蝕。

2、化學(xué)拋光：和硝酸混合作為化學(xué)拋光劑，用以提高金屬表面的光潔度。

3、化工原料：磷酸作為化工原料，在生產(chǎn)洗滌用品、殺蟲(chóng)劑（如磷酸酯）和含磷阻燃劑方面起著重要作用。

食品：磷酸是食品添加劑之一，在食品中作為酸味劑、酵母營(yíng)養(yǎng)劑，可樂(lè)中就含有磷酸。磷酸鹽也是重要的食品添加劑，可作為營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)劑。食品級(jí)磷酸用于酸化各種可樂(lè)和果醬等食品和飲料，提供濃郁或酸味。磷酸也用作防腐劑。含有磷酸的軟飲料，包括可口可樂(lè)，有時(shí)被稱(chēng)為磷酸鹽蘇打水或磷酸鹽。軟飲料中的磷酸有可能導(dǎo)致牙齒腐蝕。磷酸也有可能導(dǎo)致腎結(jié)石的形成，尤其是那些以前患有腎結(jié)石的人 [10]。

醫(yī)學(xué)：磷酸在制藥行業(yè)中有重要應(yīng)用。它被用于制備含磷藥物，如甘油磷酸鈉等，廣泛用于維持體內(nèi)的電解質(zhì)平衡，并作為多種藥物的基礎(chǔ)成分，具有改善新陳代謝和支持神經(jīng)系統(tǒng)功能的作用。