Fosforapskābe

Fosforapskābe
Fosforapskābes struktūrformula Fosforapskābes molekulas modelis
Citi nosaukumi	fosfīnskābe, hipofosforskābe
CAS numurs	6303-21-5
Ķīmiskā formula	H3PO2 HOP(O)H2
Molmasa	66 g/mol
Blīvums	1493 kg/m3
Kušanas temperatūra	299,5 K (26,5 °C)
Viršanas temperatūra	403 K (130 °C) (sadalās)
Šķīdība ūdenī	šķīst jebkurās attiecībās

Fosforapskābe jeb fosfīnskābe vai hipofosforskābe ir spēcīgs reducētājs, kam piemīt tautomērija. Šī savienojuma formula ir H₃PO₂. Tas ir bezkrāsains, higroskopisks savienojums ar zemu kušanas temperatūru, kas labi šķīst ūdenī, spirtos un dioksānā. Skābes sāļus sauc par hipofosfītiem.

Skābe ir monoprotiska jeb vienvērtīga, nevis triprotiska, kā to varētu secināt pēc tā, ka savienojumā ir trīs ūdeņraža atomi, jo divi no tiem ir tieši savienoti ar fosfora atomu, nevis ar skābekli.

HOP(O)H₂ pastāv līdzsvarā ar divvērtīgu tautomēru HP(OH)₂, taču vienvērtīgā forma ir lielā pārsvarā. Dažreiz divvērtīgo tautomēru sauc par hipofosforskābi, bet vienvērtīgo, pārsvarā esošo — par fosfīnskābi.

Iegūšana

Fosforapskābi pirmo reizi 1816. gadā ieguva franču ķīmiķis Pjērs Luiss Dulons (Pierre Louis Dulong, 1785–1838).

Skābi rūpnieciski iegūst divpakāpju procesā: pirmkārt, elementārais baltais fosfors reaģē ar sārmu vai sārmzemju metālu hidroksīdiem, veidojot hipofosfītu ūdens šķīdumu:

P₄ + 4 OH⁻ + 4 H₂O → 4 H
2PO−
2 + 2 H₂

Jebkurus šajā posmā iegūtos hipofosfītus var selektīvi izgulsnēt, apstrādājot ar kalcija sāļiem. Pēc tam attīrīto materiālu apstrādā ar stipru, neoksidējošu skābi (bieži atšķaidītu sērskābi), lai iegūtu brīvu fosforapskābi:

H
2PO−
2 + H⁺ → H₃PO₂

Fosforapskābi parasti lieto kā 50% ūdens šķīdumu. Bezūdens skābi nevar iegūt, vienkārši iztvaicējot ūdeni, jo skābe viegli oksidējas par ortofosforskābi un fosforpaskābi, kā arī disproporcionējas fosforpaskābē un fosfīnā. Tīru bezūdens hipofosforskābi var iegūt, nepārtraukti ekstrahējot tās ūdens šķīdumus ar dietilēteri.

Īpašības

Molekulām ir P(=O)H uz P−OH tautomērija, kas līdzīga fosforpaskābes tautomērijai; P(=O) formas ir daudz vairāk.

50% šķīduma karsēšana zemā temperatūrā (līdz 90°C) liek fosforapskābei reaģēt ar ūdeni, veidojot fosforpaskābi un ūdeņraža gāzi:

H₃PO₂ + H₂O → H₃PO₃ + H₂

Ja karsēšanas temperatūra ir augstāka par 110°C, fosforapskābe disproporcionējas par fosforpaskābi un fosfīnu:

3 H₃PO₂ → 2 H₃PO₃ + PH₃

Reakcijas

Neorganiskās reakcijas

Hipofosforskābe var reducēt hroma(III) oksīdu par hroma(II) oksīdu:

H₃PO₂ + 2 Cr₂O₃ → 4 CrO + H₃PO₄

Neorganiskie atvasinājumi

Lielākā daļa metāla-hipofosfīta kompleksu ir nestabili, jo hipofosfītiem ir tendence reducēt metāla katjonus atpakaļ parastā metālā. Ir aprakstīti daži piemēri, tostarp nozīmīgais niķeļa sāls Ni(H₂O)₆](H₂PO₂)₂.

Organiskās reakcijas

Organiskajā ķīmijā fosforapskābi var izmantot arēndiazonija sāļu reducēšanai, pārvēršot ArN+
2 uz Ar–H. Diazotējot tos koncentrētā fosforapskābes šķīdumā, no arēniem var noņemt amīna aizvietotāju.

Tā kā fosforapskābe spēj darboties kā viegls reducētājs un skābekļa piesaistītājs, to dažreiz izmanto kā piedevu Fišera esterifikācijas reakcijās, kur tā novērš krāsainu piemaisījumu veidošanos.

Izmantošana

Fosforapskābi un tās sāļus izmanto, lai metālu sāļus reducētu atpakaļ par metāliem. Tas ir efektīvs līdzeklis dažādu pārejas metālu joniem (Ti, Co, Cu, Ag, Mn, Pt), bet visbiežāk tiek izmantots tieši niķeļa reducēšanai. Tas veido niķeļa ķīmiskā pārklājuma (Ni-P) pamatu, kas ir lielākais hipofosfītu rūpnieciskais pielietojums. Šim nolūkam to galvenokārt izmanto kā sāli (nātrija hipofosfītu).