Hüpofosforhape(link:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-materials/hypophosphorous-acid-solution-cas-6303-21-5.html)on värvitu vedelik keemilise valemiga H3PO2. Teine nimi: vesi, HO2P. Oma erilise keemilise struktuuri tõttu on sellel palju erinevaid keemilisi ja reaktsioonivõimelisi omadusi.
Keemiline struktuur:
1. Molekulaarne koostis:
Hüpofosforhappe molekul koosneb ühest fosfori aatomist (P) ja kolmest vesinikuaatomist (H), moodustades ühe fosfor-vesiniksideme.
2. Oksüdatsiooni olek:
Hüpofosforhappes on fosfori oksüdatsiooniaste pluss 1, mis vastab vesiniku omale. See on tingitud sellest, et fosfori aatom kaotab kaks hapnikuaatomit.
3. Struktuurne kuju:
Hüpofosforhappe molekulid kuuluvad kolmnurksesse püramiidstruktuuri. Fosfori aatom asub molekuli keskel ja on paigutatud kolmnurga ümber selle kolme vesinikuaatomi. See struktuur muudab hüpofosforhappe molekuli ruumis suhteliselt stabiilseks.
4. Polaarsus:
Hüpofosforhape on polaarne molekul. Fosfor-vesiniksidemete polaarsus võimaldab molekulil olla osalise positiivse ja osaliselt negatiivse laenguga piirkondi. Fosfori aatomitel on osaline negatiivne laeng, vesinikuaatomitel aga osaline positiivne laeng.
5. Vesiniksideme moodustumine:
Hüpofosforhappe molekuli struktuuriomaduste tõttu võib see vesiniksidemete kaudu suhelda teiste ühenditega. Näiteks võib hüpofosforhape moodustada vesiniksidemete kaudu vesiniksidemete kompleksi veemolekulide või alkoholimolekulidega.
Keemilised omadused:
1. Hüpofosforhape on keskmise tugevusega hape, mis toodab prootoneid (Hpluss) vees. See läbib happe-aluse neutraliseerimisreaktsiooni leelisega, et tekitada vastav hüpofosfit ja vesi. Näiteks:
H3PO2pluss NaOH → NaH2PO2pluss H2O
2. Hüpofosforhape on tugev redutseerija ja sellel on paljudes keemilistes reaktsioonides head redutseerivad omadused. See võib redutseerida teatud metalliioone metallideks ja mängida olulist rolli paljudes orgaanilistes sünteesireaktsioonides. Siin on mõned näited.
a. Nikkelhüdraadi vähendamine:
Ni2pluss pluss H3PO2→ Ni pluss H3PO3
b. Uraankloriidi redutseerimine:
UCl6pluss 12H3PO2→ U pluss 6H3PO3pluss 6HCl
3. Oksüdatiivsed omadused: kuigi hüpofosforhape on redutseeriv aine, võib see mõnes reaktsioonis avaldada ka oksüdatiivseid omadusi. Aluselistes tingimustes suureneb selle oksüdeerimisvõime ja teatud ühendid võivad oksüdeerida kõrge valentsusolekuni, näiteks:
H3PO2pluss 2NaOH pluss 2Cl2→ Na2HPO4pluss 2NaCl pluss H2O
4. Esterdamisreaktsioon:
Hüpofosforhape võib reageerida alkoholide või fenoolidega, läbides esterdamisreaktsiooni, et tekitada vastav hüpofosforester. Näiteks:
H3PO2pluss ROH → ROH2PO2
5. Peroksüdatsioonireaktsioon:
Hüpofosforhape võib reageerida vesinikperoksiidiga, moodustades fosforhappe ja vee:
H3PO2pluss H2O2 → H3PO4pluss H2O
6. Hüdroksüfosfonaadi süntees:
Hüpofosforhape reageerib aldehüüdide või ketoonidega, moodustades vastavad hüdroksüfosfonaadid. Seda reaktsiooni nimetatakse Pudoviku reaktsiooniks. Näiteks:
H3PO2pluss RCHO → RCH(OH)PO2
7. Karboksüülhapete redutseerimine:
Hüpofosforhape võib redutseerida karboksüülhapped vastavateks aldehüüdideks. Näiteks:
RCOOH pluss H3PO2→ RCHO pluss H3PO3
8. Ammoniaagi vähendamine:
Hüpofosforhape võib reageerida ammoniaagiga, moodustades ammooniumhüpofosfiti. Näiteks:
H3PO2pluss NH3→ NH4H2PO2
9. Oksüdeeritud fosforhappe redutseerimine:
Hüpofosforhape võib redutseerida oksüdeeritud fosforhapet (H5P3O10), et tekitada hüpofosforhapet. Näiteks:
H5P3O10pluss 6NaH2PO2 → 3H3PO2pluss 6 NaHPO3
10. Reaktsioonivõime: Hüpofosforhape reageerib paljude ühenditega, sealhulgas orgaaniliste ühendite, anorgaaniliste hapetega, metalliioonidega jne. Siin on mõned levinumad reaktsioonid:
- Hüpofosforhape reageerib aldehüüdide/ketoonidega, moodustades vastavad hüdroksüfosfonaadid.
- Hüpofosforhape reageerib happekloriididega, moodustades vastavad hüdroksüfosfonaadid.
- Hüpofosforhape reageerib väävelhappega, moodustades väävelhappe.
- Hüpofosforhape reageerib vesinikperoksiidiga, moodustades fosforhappe ja vee.
- Hüpofosforhape reageerib ammoniaagiga, moodustades ammooniumhüpofosfiidi.
11. Stabiilsus: Hüpofosforhape on toatemperatuuril suhteliselt stabiilne, kuid valguse ja kuumuse toimel laguneb see kergesti. Pikaajaline kokkupuude õhuga oksüdeerub aeglaselt fosforhappeks.
a. Termiline stabiilsus:
Hüpofosforhape on toatemperatuuril suhteliselt stabiilne, kuid võib kõrgel temperatuuril laguneda. Seetõttu tuleks hüpofosforhappe käsitsemisel või säilitamisel vältida ülemääraseid temperatuure. Üldiselt on seda kõige parem hoida toatemperatuuril, eemal kütteseadmetest või lahtisest leegist.
b. Fotostabiilsus:
Hüpofosforhape on valgustundlik ja valguse mõjul laguneb kergesti. Seetõttu püüdke ladustamise ja kasutamise ajal vältida pikaajalist kokkupuudet tugeva valguse või ultraviolettkiirtega. Hüpofosforhappe hoidmiseks võite valida läbipaistmatu mahuti, et vähendada valguse mõju selle stabiilsusele.
12. Lahustuvus: Hüpofosforhappel on hea vees lahustuvus. Seda saab täielikult vees lahustada, et moodustada värvitu ja läbipaistev lahus. Normaalsetes temperatuuri- ja rõhutingimustes on hüpofosforhappe lahustuvus suhteliselt kõrge.
a.pH väärtus:
Hüpofosforhape on nõrk hape, mille lahus on happeline. Vastavalt H pluss ioonide kontsentratsioonile lahuses saab reguleerida hüpofosforhappe lahuse pH väärtust. Tavaliselt on madalama kontsentratsiooniga hüpofosforhappe lahus nõrgalt happeline, pH väärtusega umbes 2–3.
b. Temperatuuri mõju:
Temperatuur mõjutab hüpofosforhappe lahustuvust. Üldiselt suureneb lahustuvus temperatuuri tõustes. Seetõttu on hüpofosforhapet kergem kõrgemal temperatuuril vees lahustada, et moodustada lahus.
c. Kontsentratsiooniefektid:
Hüpofosforhappe lahustuvus on seotud selle kontsentratsiooniga. Teatud vahemikus suureneb hüpofosforhappe lahustuvus koos kontsentratsiooni suurenemisega. Kuid kui kontsentratsioon jõuab teatud piirini, võib lahustuvus olla küllastunud, see tähendab, et hüpofosforhapet ei saa enam lahustuda.
d. Lahuse stabiilsus:
Hüpofosforhappe lahused on ladustamise ja käitlemise ajal suhteliselt stabiilsed. Siiski võib pikaajaline ladustamine või kokkupuude ebasobivate tingimustega (nagu kõrge temperatuur, valgus, oksüdeerivad ained jne) põhjustada lahuse lagunemist ja lagunemist. Seetõttu tuleb hüpofosforhappe lahuste kasutamisel ja käsitsemisel neid soovimatuid tingimusi vältida.
e. Lahenduse rakendus:
Hüpofosforhappe lahustel on paljudes valdkondades oluline rakendus. Näiteks saab seda kasutada redutseeriva ainena, katalüsaatorina ja säilitusainena galvaniseerimistööstuses. Lisaks kasutatakse keemilises ja orgaanilises sünteesis sageli redutseerivate ainete ja sidestusainetena hüpofosforhappe lahuseid.
|
|
|
|
13. Soolade moodustumine: hüpofosforhape võib moodustada hüpofosfiiti, näiteks naatriumhüpofosfiti (NaH)2PO2) ja ammooniumhüpofosfit (NH4H2PO2). Need soolad on teatud tööstuslikes ja laboratoorsetes rakendustes olulised.
Lisaks ülaltoodud reaktsioonidele võib hüpofosforhape mängida rolli ka muudes keemilistes reaktsioonides, nagu metalliioonide sadestamine, katalüsaatorite redutseerimine jne. Tuleb märkida, et hüpofosforhappel on teatav toksilisus ja söövitav toime ning asjakohane ohutus. töö ajal tuleb võtta meetmeid ja järgida asjakohaseid labori tööprotseduure.