Hipofosforo rūgštis(nuoroda:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-materials/hypophosphorous-acid-solution-cas-6303-21-5.html)yra bespalvis skystis, kurio cheminė formulė H3PO2. Kitas pavadinimas: vanduo, HO2P. Dėl ypatingos cheminės struktūros jis turi daug įvairių cheminių ir reaktyvių savybių.
Cheminė struktūra:
1. Molekulinė sudėtis:
Hipofosforo rūgšties molekulė susideda iš vieno fosforo atomo (P) ir trijų vandenilio atomų (H), sudarančių vieną fosforo-vandenilio ryšį.
2. Oksidacijos būsena:
Hipofosforo rūgštyje fosforo oksidacijos būsena yra plius 1, o tai atitinka vandenilio oksidacijos laipsnį. Taip yra dėl to, kad fosforo atomas praranda du deguonies atomus.
3. Struktūrinė forma:
Hipofosforo rūgšties molekulės priklauso trikampės piramidės struktūrai. Fosforo atomas yra molekulės centre ir yra išdėstytas trikampyje aplink tris vandenilio atomus. Dėl šios struktūros hipofosforo rūgšties molekulė yra gana stabili erdvėje.
4. Poliškumas:
Hipofosforo rūgštis yra polinė molekulė. Fosforo ir vandenilio jungčių poliškumas leidžia molekulėje turėti dalinio teigiamo ir dalinio neigiamo krūvio sritis. Fosforo atomai turi dalinį neigiamą krūvį, o vandenilio atomai – dalinį teigiamą krūvį.
5. Vandenilio jungties susidarymas:
Dėl hipofosforo rūgšties molekulės struktūrinių savybių ji gali sąveikauti su kitais junginiais per vandenilinius ryšius. Pavyzdžiui, hipofosforo rūgštis per vandenilinius ryšius gali sudaryti vandenilio jungčių kompleksą su vandens molekulėmis arba alkoholio molekulėmis.
Cheminės savybės:
1. Hipofosforo rūgštis yra vidutinio stiprumo rūgštis, gaminanti protonus (Hpliusas) vandenyje. Jame vyksta rūgščių-šarmų neutralizavimo reakcija su šarmais, kad susidarytų atitinkamas hipofosfitas ir vanduo. Pavyzdžiui:
H3PO2plius NaOH → NaH2PO2plius H2O
2. Hipofosforo rūgštis yra stiprus reduktorius ir pasižymi geromis redukuojančiomis savybėmis daugelyje cheminių reakcijų. Jis gali redukuoti tam tikrus metalų jonus į metalus ir atlikti svarbų vaidmenį daugelyje organinės sintezės reakcijų. Štai keli pavyzdžiai:
a. Nikelio hidrato mažinimas:
Ni2plius plius H3PO2→ Ni plius H3PO3
b. Urano chlorido redukcija:
UCl6plius 12h3PO2→ U plius 6H3PO3plius 6HCl
3. Oksidacinės savybės: nors hipofosforo rūgštis yra reduktorius, kai kuriose reakcijose ji taip pat gali turėti oksidacinių savybių. Esant šarminėms sąlygoms, jo oksidacinis gebėjimas sustiprėja, o tam tikri junginiai gali būti oksiduojami iki aukštos valentingumo būsenos, pavyzdžiui:
H3PO2plius 2NaOH plius 2Cl2→ Na2HPO4plius 2NaCl plius H2O
4. Esterifikavimo reakcija:
Hipofosforo rūgštis gali reaguoti su alkoholiais arba fenoliais, kad būtų atlikta esterinimo reakcija ir susidarytų atitinkamas hipofosforo esteris. Pavyzdžiui:
H3PO2plius ROH → ROH2PO2
5. Peroksidacijos reakcija:
Hipofosforo rūgštis gali reaguoti su vandenilio peroksidu, kad susidarytų fosforo rūgštis ir vanduo:
H3PO2plius H2O2 → H3PO4plius H2O
6. Hidroksifosfonato sintezė:
Hipofosforo rūgštis reaguoja su aldehidais arba ketonais, sudarydama atitinkamus hidroksifosfonatus. Ši reakcija vadinama Pudovik reakcija. Pavyzdžiui:
H3PO2plius RCHO → RCH(OH)PO2
7. Karboksilo rūgščių redukcija:
Hipofosforo rūgštis gali redukuoti karboksirūgštis į atitinkamus aldehidus. Pavyzdžiui:
RCOOH ir H3PO2→ RCHO plus H3PO3
8. Amoniako mažinimas:
Hipofosforo rūgštis gali reaguoti su amoniaku ir sudaryti amonio hipofosfitą. Pavyzdžiui:
H3PO2plius NH3→ NH4H2PO2
9. Oksiduotos fosforo rūgšties mažinimas:
Hipofosforo rūgštis gali redukuoti oksiduotą fosforo rūgštį (H5P3O10), kad susidarytų hipofosforo rūgštis. Pavyzdžiui:
H5P3O10plius 6 NaH2PO2 → 3H3PO2plius 6 NaHPO3
10. Reaktingumas: Hipofosforo rūgštis reaguoja su daugeliu junginių, įskaitant organinius junginius, neorganines rūgštis, metalų jonus ir kt. Štai keletas įprastų reakcijų:
- Hipofosforo rūgštis reaguoja su aldehidais/ketonais, sudarydama atitinkamus hidroksifosfonatus.
- Hipofosforo rūgštis reaguoja su rūgšties chloridais, sudarydama atitinkamus hidroksifosfonatus.
- Hipofosforo rūgštis reaguoja su sieros rūgštimi ir susidaro sieros rūgštis.
- Hipofosforo rūgštis reaguoja su vandenilio peroksidu, sudarydama fosforo rūgštį ir vandenį.
- Hipofosforo rūgštis reaguoja su amoniaku ir susidaro amonio hipofosfitas.
11. Stabilumas: Hipofosforo rūgštis yra gana stabili kambario temperatūroje, tačiau ji lengvai suyra nuo šviesos ir šilumos. Ilgą laiką veikiant orui, lėtai oksiduojasi iki fosforo rūgšties.
a. Terminis stabilumas:
Hipofosforo rūgštis yra gana stabili kambario temperatūroje, tačiau gali suirti aukštoje temperatūroje. Todėl dirbant ar laikant hipofosforo rūgštį reikia vengti per didelės temperatūros. Paprastai geriausia laikyti kambario temperatūroje, atokiau nuo šildymo prietaisų ar atviros liepsnos.
b. Fotostabilumas:
Hipofosforo rūgštis yra jautri šviesai ir lengvai skaidosi veikiant šviesai. Todėl laikydami ir eksploatuodami stenkitės vengti ilgalaikio stiprios šviesos ar ultravioletinių spindulių poveikio. Galite pasirinkti nepermatomą indą hipofosforo rūgščiai laikyti, kad sumažintumėte šviesos poveikį jos stabilumui.
12. Tirpumas: Hipofosforo rūgštis gerai tirpsta vandenyje. Jis gali būti visiškai ištirpintas vandenyje, kad susidarytų bespalvis ir skaidrus tirpalas. Normaliomis temperatūros ir slėgio sąlygomis hipofosforo rūgšties tirpumas yra gana didelis.
a.pH vertė:
Hipofosforo rūgštis yra silpna rūgštis, kurios tirpalas yra rūgštus. Pagal H plius jonų koncentraciją tirpale galima reguliuoti hipofosforo rūgšties tirpalo pH vertę. Paprastai mažesnės koncentracijos hipofosforo rūgšties tirpalas yra silpnai rūgštus, o pH vertė yra nuo 2 iki 3.
b. Temperatūros įtaka:
Temperatūra turės įtakos hipofosforo rūgšties tirpumui. Paprastai tirpumas didėja didėjant temperatūrai. Todėl aukštesnėje temperatūroje hipofosforo rūgštį lengviau ištirpinti vandenyje, kad susidarytų tirpalas.
c. Koncentracijos poveikis:
Hipofosforo rūgšties tirpumas yra susijęs su jos koncentracija. Tam tikrame intervale hipofosforo rūgšties tirpumas didėja didėjant koncentracijai. Tačiau kai koncentracija pasiekia tam tikrą ribą, tirpumas gali būti prisotintas, tai yra, hipofosforo rūgštis nebetirpsta.
d. Sprendimo stabilumas:
Hipofosforo rūgšties tirpalai yra gana stabilūs laikant ir tvarkant. Tačiau ilgalaikis laikymas arba netinkamų sąlygų (tokių kaip aukšta temperatūra, šviesa, oksiduojančios medžiagos ir kt.) poveikis gali sukelti tirpalo degradaciją ir skilimą. Todėl naudojant ir tvarkant hipofosforo rūgšties tirpalus reikia vengti šių nepageidaujamų sąlygų.
e. Sprendimo taikymas:
Hipofosforo rūgšties tirpalai yra svarbūs daugelyje sričių. Pavyzdžiui, jis gali būti naudojamas kaip reduktorius, katalizatorius ir konservantas galvanizavimo pramonėje. Be to, hipofosforo rūgšties tirpalai dažnai naudojami kaip reduktorius ir jungiamosios medžiagos cheminėje ir organinėje sintezėje.
|
|
|
|
13. Druskų susidarymas: Hipofosforo rūgštis gali sudaryti hipofosfitą, pvz., natrio hipofosfitą (NaH2PO2) ir amonio hipofosfitas (NH4H2PO2). Šios druskos yra svarbios tam tikrose pramonės ir laboratorinėse srityse.
Be pirmiau minėtų reakcijų, hipofosforo rūgštis taip pat gali dalyvauti kitose cheminėse reakcijose, tokiose kaip metalų jonų nusodinimas, katalizatorių redukcija ir kt. Reikėtų pažymėti, kad hipofosforo rūgštis turi tam tikrą toksiškumą ir ėsdinimą bei tinkamą saugumą. eksploatacijos metu turi būti imamasi priemonių ir laikomasi atitinkamų laboratorinių darbo procedūrų.