焦磷酸是一种无色针状结晶或无色黏稠液体,久置后生成结晶,呈现为无色玻璃状。焦磷酸根具有很强的配位性,过量的P2O7^4-能溶解难溶的焦磷酸盐(如Cu2+、Ag+、Zn2+、Mg2+、Ca2+、Sn2+等),形成相应的配合物,例如[Cu(P2O7)2]6-和[Sn(P2O7)2]6-。在工业上常被用作催化剂,并用于制备有机磷酸酯。
焦磷酸根遇银盐会产生白色焦磷酸银沉淀,在溶液中P2O7^4-转化为PO4^3-的速度非常慢,这一反应可用于鉴别P2O7^4-和PO4^3-(Ag3PO4为黄色沉淀)。正磷酸加热至210℃会失水生成焦磷酸。该物质可溶于乙醇和乙醚,并具有腐蚀性,能引起灼伤。固体结晶状的焦磷酸吸湿性强,可溶于水、乙醇和乙醚。当加热到熔点以上时,它分解成为含有正磷酸、焦磷酸、三偏磷酸和多偏磷酸等成分的液体酸。在冰水中,焦磷酸不怎么分解;但在高温下分解后,正磷酸的含量会增加。一般固体结晶为I型焦磷酸(熔点54.3℃)。在封闭管中于约50℃加热几小时后,这种物质会转变为II型焦磷酸(熔点71.5℃),且该产物在室温下是稳定的。
焦磷酸的酸性焦磷酸、四偏磷酸或其他多聚磷酸的链状和环状结构是由正磷酸脱水缩合而成的,属于缩合酸。通常情况下,缩合酸比单酸具有更强的酸性,这是因为缩合酸根离子体积较大,表面负电荷密度降低,因此更容易解离出质子。同类含氧酸的缩合程度越大,其酸性越强。
用途焦磷酸用作水分保持剂、品质改良剂、pH调节剂以及金属螯合剂等。
毒性有关毒性,请参阅工业磷酸的相关信息。
化学性质无色透明结晶状固体或黄色糖浆状液体,具有吸湿性。固体焦磷酸是P2O5含量为79.8%±0.2%的连多磷酸混合物自然结晶化形成的物质,可溶于乙醇和乙醚。加热到熔点以上时,它会分解成为含有正磷酸、焦磷酸、三偏磷酸及多偏磷酸等成分的液体酸。在冰水中,焦磷酸不太容易分解;但在高温下分解后,正磷酸的含量增加。一般固体结晶为I型焦磷酸(熔点54.3℃)。I型结晶在封闭管中于约50℃加热几小时后会转变为II型(熔点71.5℃),而这种产品在室温下是稳定的。
用途焦磷酸用作催化剂、隐蔽剂、金属精制以及有机过氧化物的稳定剂。它也用于调节电镀铜工艺中的pH值。
生产方法焦磷酸的制造可通过以下几种方法实现:将市售85%磷酸脱水浓缩,或将五氧化二磷溶解于85%磷酸中,或通过磷酰氯和85%磷酸反应生成。具体步骤如下:
85%磷酸浓缩法:在减压条件下加热至约180℃去除水分(每100g 85%磷酸的失重约为25~30g),从而制得焦磷酸。
将P2O5溶解于85%磷酸的方法:在剧烈搅拌下,按计算量(100g 85%磷酸添加95~100g P2O5)逐步将P2O5加入到磷酸中,并不断加热直至溶液透明。向生成的焦磷酸加水以调节其P2O5含量。
使用I型或II型焦磷酸晶种来制备结晶焦磷酸:将市售含84%P2O5的连多磷酸(即116%磷酸)用水稀释,形成液体焦磷酸(P2O579.76%)。在此溶液中添加适量(以重量计10%~50%)的I型或II型焦磷酸晶种,在干燥氮气流中防止湿气,于30~50℃搅拌下诱导60~180分钟后,可制得纯度大于95%的结晶焦磷酸。
中文名称 | 英文名称 | CAS号 | 化学式 | 分子量 |
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—— | diphosphonic acid | 36465-90-4 | H4O5P2 | 145.976 |