Как приготовить раствор фосфорной кислоты

Расчеты по приготовлению растворов

Почти все кислоты поступают в продажу в виде растворов определенной процентной концентрации и плотности. Пусть содержание кислоты в исходном товарном продукте составляет Р_исх % и плотность его d. Для приготовления раствора заданной процентной концентрации Р, % необходимо выполнить небольшие расчеты по разбавлению. Весовое количество исходного раствора кислоты m, которое необходимо прибавить к 10 л воды, равно

Пример. Требуется приготовить 3-процентный раствор фосфорной кислоты из продажной 85-процентной. В справочнике химика находят плотность исходной 85-процентной фосфорной кислоты, которая при 20° С равна 1,689. Весовое количество 85-процентной фосфорной кислоты, необходимое для прибавления к 10 л воды, равно

Так как раствор кислоты удобнее не отвешивать, а отмеривать по объему, то объем исходного раствора ее будет равен

где V_кс — объем исходного раствора кислоты, прибавляемого к 10 л воды, мл;

Р_иск — содержание кислоты в исходном растворе, %;

Р — содержание кислоты в получаемом растворе, %;

d — плотность исходного раствора кислоты, г/мл.

Для примера, приведенного выше, объем исходной 85-процентной фосфорной кислоты будет равен

Итак, для приготовления 3-процентного раствора необходимо к 10 л воды прибавить 365,9 г или 216,6 мл 85-процентной фосфорной кислоты.

Для определения весовых соотношений между количествами продажной кислоты с процентной концентрацией Р_исх % и водой для получения раствора с содержанием кислоты Р % можно воспользоваться простой схемой

Например, для получения 3-процентного раствора уксусной кислоты из продажной 30-процентной следует взять

Как видно, пользование этой схемой весьма несложно. В верхнем левом углу пишут концентрацию кислоты в исходном продукте — Р_исх. В нижнем левом углу ставят 0, который означает, что в воде содержание кислоты равно нулю. В середине схемы помещают концентрацию Р раствора, который необходимо получить. Арифметические действия показаны на схеме стрелками. Если W из концентрации Р_исх исходного раствора отнять величину концентрации Р получаемого раствора, то весовые части воды будут показаны в правом нижнем углу. Если из получаемой концентрации Р отнять содержание кислоты в воде, которое равно нулю, то весовые части исходного раствора, равные содержанию кислоты в получаемом растворе, будут стоять в правом верхнем углу. Для перевода весовых единиц исходного раствора в объемные их необходимо разделить на плотность.

Источник

Фосфорная кислота: получение и свойства

Строение молекулы и физические свойства

Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H₃PO₄, мета-фосфорную HPO₃, пиро-фосфорную H₄P₂O₇.

Фосфорная кислота H₃PO₄ – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.

При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H₄P₂O₇.

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO₃, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.

Способы получения

Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет ортофосфорная кислота.

1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:

2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.) .

Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:

3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.

Например , концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

Химические свойства

Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая) .

1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.

HPO₄ 2– ⇄ H + + PO₄ 3–

2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.

Например , фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:

Еще пример : при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:

3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.

Например , фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:

4. При нагревании H₃PO₄ до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H₂P₂O₇:

5. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Например , фосфорная кислота реагирует с магнием:

Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:

7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:

Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.

Источник

Особенности применения ортофосфорной кислоты от ржавчины

Появление ржавчины на поверхности предметов, посуды, оборудования является актуальной проблемой. Для ее решения нередко используют ортофосфорную кислоту.

Это неорганическое соединение обладает массой достоинств, но также имеет ряд ограничений в применении.

Чтобы добиться эффекта и качественно очистить изделия от ржавых пятен и наслоений, необходимо следовать инструкции по применению ортофосфорной кислоты от ржавчины.

Поможет ли средство?

В естественном виде ортофосфорная кислота (H3PO4) представляет собой бесцветные кристаллы. В быту и промышленности применяют 85-й водный раствор.

Этот реактив активно вступает во взаимодействие с оксидами и гидроксидами железа. Именно этим объясняется высокая эффективность ортофосфорной кислоты в отношении ржавчины.

Преобразователь помогает удалить коррозионный налет с металлических, керамических, фаянсовых, эмалированных поверхностей. Именно поэтому ее целесообразно применять при очистке сантехники, кухонной утвари, промышленного оборудования, автомобилей.

В некоторых случаях химикат не рекомендуется к использованию по причине малой эффективности или ограничений. Очиститель не помогает, если слой ржавчины слишком толстый. В такой ситуации окисленную поверхность сначала шлифуют и только после этого обрабатывают раствором.

Ортофосфорная кислота не подходит для обработки акриловых покрытий.

Плюсы и минусы очистки

Ортофосфорная кислота относится к популярным и востребованным удалителям ржавчины.

Это объясняется несколькими достоинствами реагента:

высокая эффективность очищения;
простота использования;
бюджетная стоимость;
широкая сфера применения.

Однако при использовании этого неорганического вещества выявляется ряд отрицательных моментов. Имеющиеся минусы ограничивают использование преобразователя и заставляют помнить о мерах предосторожности.

Самыми важными недостатками являются:

Кислота и ее пары способны раздражать слизистые оболочки, дыхательные пути, глаза.
При случайном попадании чистого вещества в желудок возникает тошнота, рвота, диарея.
Возможное появление дыр при очищении от ржавчины очень тонких изделий.
Невозможность применения для удаления ржавчины с предметов, покрытых акрилом.

Как развести и использовать для удаления ржавого налета: инструкция

В продажу кислота поступает в концентрации 85%. Если в наличии имеется только порошок реагента, его разводят водой в соотношении 1:5 или 1:6.

Чтобы использовать концентрированную ортофосфорную кислоту для удаления ржавых пятен, необходимо сначала подготовить рабочий раствор.

Далее для удаления коррозионных следов используют один из двух методов: погружение в преобразователь или нанесение раствора на поверхность.

Очищение погружением

Для изделий небольшого размера оптимален способ полного погружения в ортофосфорную кислоту. Подробная инструкция требует соблюдения пошаговых действий:

предмет очищают и обезжиривают с помощью моющего средства и промывают водой;
в большой емкости разводят 85%-й реагент в пропорции 100-150 г на 1 литр воды;
ржавое изделие кладут на один час в приготовленную жидкость;
во время отмачивания предмет периодически двигают или переворачивают;
достают вещь и промывают под струей чистой воды;
готовят нейтрализатор из воды (50%), бутилового спирта (48%) и нашатырки (2%);
изделие протирают спиртовым раствором, промывают водой и просушивают.

Каждый этап работы является важным, поэтому его игнорирование может ухудшить результат. Чтобы не очищать поверхность дважды, рекомендуется точно соблюдать инструкцию.

Для усиления эффекта и получения прочного защитного слоя в кислотную жидкость добавляют специальный ингибитор «Катапин» (1-2 грамма на литр раствора). Добавка замедляет процесс взаимодействия с неокислившимся металлом.

Поверхностное нанесение

Данный способ используют в двух случаях.

Во-первых, если ржавчиной покрыто крупное изделие, для которого не представляется возможным использование погружного метода.
Во-вторых, если в наличии нет достаточного количества ортофосфорной кислоты, необходимой для заполнения большой емкости.

Техника чистки заключается в нескольких последовательных действиях:

участок с ржавчиной промывают с помощью моющего средства;
готовят рабочий раствор ортофосфорной кислоты;
наносят преобразователь на поверхность изделия;
выдерживают два часа для полного завершения реакции;
промывают поверхность водой и слегка обсушивают;
готовят нейтрализующий раствор из воды и спиртов;
протирают очищенный участок нейтрализатором;
еще раз промывают водой и вытирают насухо.

Таким способом очищают от ржавых пятен:

домашнюю сантехнику,
кафель,
чугунные котлы,
трубы,
радиаторы отопления,
несъемные детали автомобиля.

Разведение кислоты и нейтрализующего раствора проводят по той же схеме, которую используют в методе погружения.

Меры предосторожности при обработке поверхностей

В небольших количествах и разведенном состоянии ортофосфорная кислота не проявляет токсичности. Это вещество разрешено для добавления в пищевые продукты. Оно присутствует, например, в составе кока-колы.

Однако при работе с чистым реагентом или раствором высокой концентрации необходимо соблюдать меры безопасности. Ортофосфорная кислота является агрессивной субстанцией, которая раздражает покровы, глаза, органы дыхания и пищеварения.

В крайних случаях возможны ожоги и отравления. Если концентрированный преобразователь попал на кожу или в глаза, следует сразу промыть участки контакта большим количеством воды или физраствором. Нельзя протирать кожу салфетками или полотенцем, так как это усилит проникновение вещества внутрь тканей.

Если повреждения сильные и вызывают боль, то для облегчения самочувствия принимают обезболивающий препарат. При попадании жидкости внутрь, первая помощь человеку до осмотра врачом заключается в поддержке дыхания и обильном питье. Если кислота оказалась разлита, то ее нейтрализуют щелочными растворами.

Советы по теме статьи

Чтобы ускорить процесс очищения и облегчить работу, рекомендуется учитывать степень коррозии, характер поверхности и другие нюансы.

Специалисты советуют:

Значительный слой ржавчины перед использованием химического очистителя целесообразно сначала зачистить наждачной бумагой крупной зернистости, металлической щеткой, ножом или болгаркой.
Если поверхность после очищения планируется покрыть лаком или краской, то желательно применять не чистый раствор кислоты, а заводской ортофосфорный преобразователь, содержащий дополнительные ингредиенты.
При поверхностном методе раствор наносят только на участок, подвергшийся коррозии. Чтобы обезопасить неповрежденное покрытие вокруг пятна, его прикрывают полиэтиленовой пленкой.
При проведении процедуры очищения в квартире, необходимо включить вентиляцию и открыть окна.
До и после использования порошок и жидкость ортофосфорной кислоты должны храниться в герметично закрытых емкостях при комнатной температуре, на недоступных для детей полках.

Полезное видео

О том, как убрать пятна ржавчины при помощи ортофосфорной кислоты, расскажет видео:

Заключение

Ортофосфорная кислота – отличное средство для удаления следов ржавчины на различных поверхностях. Чтобы получить желаемый эффект, необходимо выбрать подходящий способ очищения и строго следовать инструкции по применению преобразователя. В любом случае работа с химикатом требует соблюдения правил безопасности.

Источник