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物质结构

正磷酸是由一个单一的磷氧四面体构成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp3杂化的，3个杂化轨道与氧原子间形成3个σ键，另一个P—O键是由一个从磷到氧的σ配键和两个右氧到磷的d-pπ键组成的。σ配键是磷原子上的一对孤对电子向氧原子的空轨道配位而形成。d←p配键是氧原子的py、pz轨道上的两对孤对电子和磷原子的dxz、dyz空轨道重叠而成。由于磷原子3d能级比氧原子的2p能级能量高很多，组成的分子轨道不是很有效的，所以P—O键从数目上来看是三重键，但从键能和键长来看是介于单键和双键之间。纯H3PO4和它的晶体水合物中都有氢键存在，这可能是磷酸浓溶液之所以粘稠的原因。

3物理性质

外观：白色固体或者无色粘稠液体（>42 ℃）

密度：1.685g/ml （液体状态）

熔点：42.35 ℃（316K）

沸点：158℃（431 K）（分解，磷酸受热逐渐脱水，因此没有自身的沸点）

市售磷酸是含85%H3PO4的粘稠状浓溶液。从浓溶液中结晶，则形成半水合物2H3PO4·H2O（熔点302.3K）。

4化学性质

磷酸是三元中强酸，分三步电离，不易挥发，不易分解，几乎没有氧化性。具有酸的通性。

pKa1：2.12

pKa2：7.21

pKa3：12.67

（1）浓磷酸可以和氯化钠共热生成氯化氢气体（与碘化钾、溴化钠等也有类似反应），属于弱酸制强酸：

NaCl + H3PO4(浓) ==△== NaH2PO4 + HCl↑

原理：难挥发性酸制挥发性酸

（2）磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常用PO43-掩蔽Fe3+离子，浓磷酸能溶解钨、锆、硅、硅化铁等，并与他们形成配合物。

（3）磷酸受强热时脱水，依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。三磷酸是链状结构，多聚的偏磷酸是环状结构。

2H3PO4 ==473-573K== H4P2O7 + H2O

3H3PO4 ==573K以上== H5P3O10 + 2H2O

4H3PO4 ==高温== (HPO3)4 + 4H2O

（4）需要特别注意的是，浓热的磷酸能腐蚀二氧化硅，生成杂多酸。但由于反应原理过于复杂，因此中学课程将其简化为氢氟酸是能与二氧化硅反应的酸。浓热磷酸还能分解绝大部分矿物，如铬铁矿、金红石、钛铁矿等。

酸根离子

盐类

磷酸盐有三类：正盐（含PO43－）、磷酸一氢盐（含HPO42－）、磷酸二氢盐（含H2PO4－）。

三类盐之间的关系为：

（1）溶解性

正盐和一氢盐：除钾、钠、铵等少数盐外，其余都难溶于水，但能溶于强酸。

二氢盐：都易溶于水。

（2）相互转化

向磷酸中滴加碱液，随着碱液的增多，先后生成磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、磷酸盐。

向磷酸盐溶液中滴加强酸，随着酸的增多，先后生成磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、磷酸。

（3）离子共存的问题

①H2PO4－、 HPO42－、PO43－与H+不能共存。

②H2PO4－、HPO42－与OH－不能共存。

③H2PO4－与PO43－不能共存（化合生成HPO42-）。

④H2PO4－与HPO42－可共存，HPO42－和PO43－可共存。

检验

磷酸盐与过量钼酸铵在浓硝酸溶液中反应有淡黄色磷钼酸铵晶体析出，这是鉴定磷酸根离子的特征反应：

PO43- + 12MoO42- + 3NH4+ + 24H+ ==== (NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O↓ + 6H2O

5制备方法

磷酸的原料主要是磷矿（主要成分为氟磷酸钙Ca10F2(PO4)6）和以硫酸为主的无机酸。

实验室制法：实验室可用强酸+磷酸盐制备磷酸。

3H+ + PO43- ==== H3PO4 （原理：强酸制弱酸）

湿法：工业上常用浓硫酸跟磷酸钙、磷矿石反应制取磷酸，滤去微溶于水的硫酸钙沉淀，所得滤液就是磷酸溶液。或让白磷与硝酸作用，可得到纯的磷酸溶液。

3P4 + 20HNO3 + 8H2O ==== 12H3PO4 + 20NO↑

热法：白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，再经水化制成。注意必须用热水，因为五氧化二磷会和冷水反应生成剧毒的偏磷酸。

多磷酸的生产：多磷酸的生产主要由正磷酸在适当条件下脱水而成。

6安全防护

磷酸无强氧化性，无强腐蚀性，属于较为安全的酸，属低毒类，有刺激性。

LD50：1530mg/kg（大鼠经口）；2740mg/kg（兔经皮）

刺激性：兔经皮595mg/24小时，严重刺激；兔眼119mg严重刺激。

接触时注意防止入眼，防止接触皮肤，防止入口即可。

7应用领域

农业：磷酸是生产重要的磷肥（过磷酸钙、磷酸二氢钾等）的原料，也是生产饲料营养剂（磷酸二氢钙）的原料。

工业：磷酸是一种重要的化工原料，主要作用如下：

处理金属表面，在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜，以保护金属免受腐蚀。

和硝酸混合作为化学抛光剂，用以提高金属表面的光洁度。

生产洗涤用品、杀虫剂的原料磷酸酯。

生产含磷阻燃剂的原料。

食品：磷酸是食品添加剂，在食品中作为酸味剂、酵母营养剂，可口可乐中就含有磷酸。磷酸盐也是重要的食品添加剂，可作为营养增强剂。

医学：磷酸可用于制取含磷药物，例如甘油磷酸钠等。

8生物学影响

饮料添加物

磷酸用在食品添加剂，素来有骨质疏松症的疑虑。以往的调查是借由问卷选填饮用可乐及其他碳酸饮料的频率，发现饮用碳酸饮料的受试者较易有骨质疏松症的问题。研究指出，饮用碳酸饮料者没有比其他人摄取更多的磷，但身体的钙磷比却显著的降低。《美国临床营养学杂志》（American Journal of Clinical Nutrition）中的有项研究在1996年至2001年使用双倍能量的X光去探测1672位女性及1148位男性的骨密度，发现磷酸确实会降低骨密度，此研究提供了比以往使用问卷调查更有利的证据。[1]

另一项临床研究指出，磷的摄取会降低骨密度。但此实验以磷的总摄取量为主，并未明确证明使骨密度降低的主因是磷酸。[1]

但在Heaney及Rafferty使用钙平衡的方法对于20至40岁的女人一日习惯饮用三杯以上（680 mL）碳酸饮料进行的临床研究，却发现含磷酸的碳酸饮料与钙流失无关。研究比较了水、牛奶以及各种非酒精饮料（两种含咖啡因，两种不含咖啡因，两种含磷酸，两种含柠檬酸）。他们发现，相较于水，只有牛奶以及另外两项含有咖啡因的饮品会增加尿液中的钙含量，而添加有磷酸的咖啡因饮料和含咖啡因的饮料钙量流失速度差不多，并没有扩大咖啡因造成流失钙质的影响。由于研究显示咖啡因所造成的钙质流失会逐渐补回来，而磷酸在实验中又没有对钙质流失造成影响。Heaney及Rafferty认为前面实验受试者骨质疏松的原因是受试者饮用碳酸饮料，造成牛奶摄取量的渐少，造成钙摄取量不足。[1]

咖啡因被认为也是被认为造成骨质疏松的元凶。