Ácido fosforoso
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| Nombres | |||
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| Nombre IUPAC Ácido fosfónico | |||
| Nombre sistemático de la IUPAC Ácido fosforoso | |||
| Otros nombres Óxido de dihidroxifosfina Dihidroxi(oxo)- λ 5 -fosfano | |||
| Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) |
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| EBICh |
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| Química biológica |
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| Araña química |
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| Tarjeta informativa de la ECHA | 100.033.682 | ||
| Número CE |
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| 1619 | |||
| BARRIL |
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Identificador de centro de PubChem |
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| Número RTECS |
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| UNIVERSIDAD |
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| Número de la ONU | 2834 | ||
Panel de control CompTox ( EPA ) |
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| Propiedades | |||
| H3PO3 | |||
| Masa molar | 81,99 g/mol | ||
| Apariencia | sólido blanco delicuescente | ||
| Densidad | 1,651 g/cm3 ( 21 °C) | ||
| Punto de fusión | 73,6 °C (164,5 °F; 346,8 K) | ||
| Punto de ebullición | 200 °C (392 °F; 473 K) (se descompone) | ||
| 310 g/100 ml | |||
| Solubilidad | soluble en etanol | ||
| Acidez (p K a ) | 1.3, 6.7 | ||
| −42,5·10 −6 cm3 / mol | |||
| Estructura | |||
| pseudotetraédrico | |||
| Peligros | |||
| Seguridad y salud en el trabajo (SST/OHS): | |||
Principales peligros | irritante de la piel | ||
| Etiquetado SGA : [1] | |||
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| Peligro | |||
| H302 , H314 | |||
| P260 , P264 , P270 , P280 , P301+P312 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , P321 , P330 , P363 , P405 , P501 | |||
| NFPA 704 (rombo cortafuegos) | |||
| Ficha de datos de seguridad (FDS) | Sigma-Aldrich | ||
| Compuestos relacionados | |||
Compuestos relacionados | H 3 PO 4 (es decir, PO(OH) 3 ) H 3 PO 2 (es decir, H 2 PO(OH)) | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |||
El ácido fosforoso (o ácido fosfónico ) es el compuesto descrito por la fórmula H 3 PO 3 . Este ácido es diprótico (ioniza fácilmente dos protones), no triprótico como podría sugerir esta fórmula. El ácido fosforoso es un intermediario en la preparación de otros compuestos de fósforo. Los derivados orgánicos del ácido fosforoso, compuestos con la fórmula RPO 3 H 2 , se denominan ácidos fosfónicos .
Nomenclatura y tautomería
El sólido HP(O)(OH) 2 tiene una geometría tetraédrica alrededor del átomo central de fósforo, con un enlace P−H de 132 pm , un doble enlace P=O de 148 pm y dos enlaces sencillos P−OH más largos de 154 pm. Al igual que otros óxidos de fósforo con enlaces P−H (por ejemplo, el ácido hipofosforoso y los fosfitos de dialquilo ), [2] existe en equilibrio con un tautómero extremadamente menor P(OH) 3 . (Por el contrario, el tautómero principal del ácido arsénico es la forma trihidroxilada). La IUPAC recomienda que la forma trihidroxilada P(OH) 3 se denomine ácido fosforoso y la forma dihidroxilada HP(O)(OH) 2 ácido fosfónico. [3] Solo los compuestos de fósforo reducido se escriben con la terminación " -osa ".
- P III (OH) 3 ⇌ HP V (O)(OH) 2 K = 10 10,3 (25 °C, acuoso) [4]
Preparación
A escala industrial, el ácido se prepara mediante hidrólisis del tricloruro de fósforo con agua o vapor: [5]
- PCl3 + 3 H2O → HPO( OH ) 2 + 3 HCl
El HPO(OH) 2 podría producirse mediante la hidrólisis del trióxido de fósforo :
- P 4 O 6 + 6 H 2 O → 4 HPO (OH) 2
Reacciones
Propiedades ácido-base
El ácido fosforoso tiene un p K a en el rango de 1,26 a 1,3. [6] [7]
- HP(O)(OH) 2 → HP(O) 2 (OH) − + H + p K a = 1,3
Es un ácido diprótico , el ion hidrogenofosfito, HP(O) 2 (OH) − es un ácido débil:
- HPO2 ( OH ) − → HPO2−3+ H + p K a = 6,7
La base conjugada HP(O) 2 (OH) − se llama fosfito de hidrógeno, y la segunda base conjugada, HPO2−3, es el ion fosfito . [8] (Tenga en cuenta que las recomendaciones de la IUPAC son fosfonato de hidrógeno y fosfonato respectivamente).
El átomo de hidrógeno unido directamente al átomo de fósforo no es fácilmente ionizable. Los exámenes de química suelen poner a prueba la comprensión de los estudiantes sobre el hecho de que no todos los tres átomos de hidrógeno son ácidos en condiciones acuosas, a diferencia del H 3 PO 4 .
Propiedades redox
Al calentarlo a 200 °C, el ácido fosforoso se desproporciona en ácido fosfórico y fosfina : [9]
- 4 H 3 PO 3 → 3 H 3 PO 4 + PH 3
Esta reacción se utiliza para preparaciones a escala de laboratorio de PH 3 .
El ácido fosforoso se oxida lentamente en el aire y se convierte en ácido fosfórico. [5]
Tanto el ácido fosforoso como sus formas desprotonadas son buenos agentes reductores , aunque no necesariamente reaccionan rápidamente. Se oxidan a ácido fosfórico o sus sales. Reduce soluciones de cationes de metales nobles a los metales. Cuando el ácido fosforoso se trata con una solución fría de cloruro de mercurio , se forma un precipitado blanco de cloruro de mercurio:
- H3PO3 + 2HgCl2 + H2O → Hg2Cl2 + H3PO4 + 2HCl
El cloruro de mercurio se reduce aún más mediante ácido fosforoso a mercurio al calentarlo o dejarlo en reposo:
- H3PO3 + Hg2Cl2 + H2O → 2 Hg + H3PO4 + 2 HCl
Como ligando
Tras el tratamiento con metales de configuración d 6 , se sabe que el ácido fosforoso se coordina como el tautómero P(OH) 3 , que de otro modo sería poco común. Entre los ejemplos se incluyen Mo(CO) 5 (P(OH) 3 ) y [Ru(NH 3 ) 4 (H 2 O)(P(OH) 3 )] 2+ . [10] [11]
Calentando una mezcla de tetracloroplatinato de potasio y ácido fosforoso se obtiene la sal luminiscente tetrakispirofosfito de diplatino (II) de potasio : [12]
- 2 K 2 PtCl 4 + 8 H 3 PO 3 → K 4 [Pt 2 (HO 2 POPO 2 H) 4 ] + 8 HCl + 4 H 2 O
Usos
El uso más importante del ácido fosforoso (ácido fosfónico) es la producción de fosfito de plomo básico , que es un estabilizador en PVC y polímeros clorados relacionados. [5]
Se utiliza en la producción de estabilizadores de PVC de fosfonato de plomo básico, ácido aminometilenfosfónico y ácido hidroxietano difosfónico. También se utiliza como un fuerte agente reductor y en la producción de fibras sintéticas, pesticidas organofosforados y el agente de tratamiento de agua altamente eficiente ATMP .
Los materiales ferrosos , incluido el acero, pueden protegerse de alguna manera promoviendo la oxidación ("óxido") y luego convirtiendo la oxidación en un metalofosfato mediante el uso de ácido fosfórico y protegiéndolos aún más con un recubrimiento de superficie. (Ver: Pasivación (química) ).
Derivados orgánicos
El nombre IUPAC (principalmente orgánico) es ácido fosfónico . Esta nomenclatura se reserva comúnmente para derivados sustituidos , es decir, grupos orgánicos unidos al fósforo, no simplemente un éster. Por ejemplo, (CH 3 )PO(OH) 2 es " ácido metilfosfónico ", que por supuesto puede formar ésteres de " metilfosfonato " .
Referencias
- ^ "Ácido fosforoso". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
- ^ Janesko, Benjamin G.; Fisher, Henry C.; Bridle, Mark J.; Montchamp, Jean-Luc (29 de septiembre de 2015). "Tautomería de P(═O)H a P–OH: un estudio teórico y experimental". Revista de química orgánica . 80 (20). Sociedad Química Estadounidense (ACS): 10025–10032. doi :10.1021/acs.joc.5b01618. ISSN 0022-3263. PMID 26372089.
- ^ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (2005). Nomenclatura de la química inorgánica (Recomendaciones de la IUPAC 2005). Cambridge (Reino Unido): RSC – IUPAC . ISBN 0-85404-438-8 . Versión electrónica.
- ^ Guthrie, J. Peter (1979). "Equilibrios de tautomerización para el ácido fosforoso y sus ésteres etílicos, energías libres de formación de ácidos fosforosos y fosfónicos y sus ésteres etílicos, y valores de p Ka para la ionización del enlace P—H en ácido fosfónico y ésteres fosfónicos". Revista Canadiense de Química . 57 (2): 236–239. doi : 10.1139/v79-039 .
- ^ abc Bettermann, Gerhard; Krause, Werner; Riess, Gerhard; Hofmann, Thomas (2000). "Compuestos de fósforo inorgánicos". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a19_527. ISBN 978-3527306732..
- ^ Larson, John W.; Pippin, Margaret (1989). "Termodinámica de la ionización de ácidos hipofosforosos y fosforosos. Efectos de los sustituyentes en oxiácidos de segunda fila". Polyhedron . 8 (4): 527–530. doi :10.1016/S0277-5387(00)80751-2.
- ^ Manual CRC de química y física (87.ª ed.). págs. 8–42.
- ^ Novosad, Josef (1994). Enciclopedia de química inorgánica . John Wiley and Sons. ISBN 0-471-93620-0.
- ^ Gokhale, SD; Jolly, WL (1967). "Fosfina". Síntesis inorgánica . Vol. 9. págs. 56-58. doi :10.1002/9780470132401.ch17. ISBN. 9780470132401.
- ^ ab Xi, Chanjuan; Liu, Yuzhou; Lai, Chunbo; Zhou, Lishan (2004). "Síntesis de complejo de molibdeno con nuevo ligando P(OH) 3 basado en la reacción en un solo recipiente de Mo(CO) 6 con HP(O)(OEt) 2 y agua". Inorganic Chemistry Communications . 7 (11): 1202–1204. doi :10.1016/j.inoche.2004.09.012.
- ^ Sernaglia, RL; Franco, DW (2005). "El centro de rutenio(II) y el equilibrio tautomérico fosfito-fosfonato". Inorg. Chem . 28 (18): 3485–3489. doi :10.1021/ic00317a018.
- ^ Alexander, KA; Bryan, SA; Dickson, MK; Hedden, D.; Roundhill (2007). "Tetrakis[dihidrógeno difosfito(2–)]diplatinato(II) de potasio". Síntesis inorgánica . Vol. 24. págs. 211–213. doi :10.1002/9780470132555.ch61. ISBN . 9780470132555.
Lectura adicional
- Holleman, AF; Wiberg, E. (2001). Química inorgánica . San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
- Corbridge., DEC (1995). Fósforo: un resumen de su química, bioquímica y tecnología (5.ª ed.). Ámsterdam: Elsevier. ISBN 0-444-89307-5.
- Lee, JD (3 de enero de 2008). Química inorgánica concisa . Oxford University Press. ISBN 978-81-265-1554-7.
