Wiele fosforanów nie rozpuszcza się w wodzie w standardowej temperaturze i ciśnieniu, z wyjątkiem sodu, potasu, rubidu, cezu, oraz fosforany amonu, które są wszystkie rozpuszczalne w wodzie. Z reguły wodór i diwodorofosforany są nieco lepiej rozpuszczalne niż odpowiadające im fosforany ( Wikipedia ). Na przykład na podstawie tabeli rozpuszczalności Wikipedii , rozpuszczalność $ \ ce {BaHPO4} $ jest $ \ pu {0.013 g} $ w $ \ pu {100 mL} $ w $ \ pu {20 ^ {\ circ} C} $ , a CDC.gov Report stwierdza, że:
Rozpuszczalność związków baru w wodzie rośnie wraz ze spadkiem $ \ mathrm {pH} $ .
Niemniej jednak badania rozpuszczalności fosforanów strontu, baru i magnezu przeprowadzono już wcześniej (Ref.1). Fosforany ziem alkalicznych jako całość również zostały poddane przeglądowi (Ref.2).
To powiedziawszy, przyjrzyjmy się zachowaniu fosforanów z $ \ mathrm {pH } $ . Trzy wartości $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ dla kwasu fosforowego to 2,16, 7,21 i 12,32. wodny fosforan występuje w czterech formach ( Wikipedia ):
- Silnie warunki podstawowe, przeważa jon fosforanowy ( $ \ ce {PO4 ^ 3 -} $ ).
- W słabo zasadowych warunkach jon wodorofosforanowy ( $ \ ce {HPO4 ^ 2 -} $ ) jest powszechne.
- W słabo kwaśnych warunkach jon dwuwodorofosforanowy ( $ \ ce {H2PO4 -} $ ) jest najczęściej.
- W silnie kwaśnych warunkach fosforan trójwodoru ( $ \ ce {H3PO4} $ ) jest główną formą.
Kiedy dilut e $ \ ce {HCl} $ (powiedz $ \ pu {3 M} $ i stąd $ \ mathrm {pH} \ ok. -0,48 $ ) jest dodawane do stałego $ \ ce {Ba3 (PO4) 2} $ , z wodnymi jonami hydroniowymi zachodzą następujące reakcje: $$ \ ce {Ba3 (PO4) 2 (s) + nH2O (l) < = > 3Ba ^ 2 + (aq) + 2PO4 ^ 3- (aq)} $$ $$ \ ce {PO4 ^ 3- (aq) + H3O + (aq) – > HPO4 ^ 2- (aq) + H2O (l)} $$ $$ \ ce {HPO4 ^ 2- (aq) + H3O + (aq) – > H2PO4- (aq) + H2O (l)} $$ $$ \ ce {H2PO4- (aq) + H3O + (aq) – > H3PO4 (aq) + H2O (l )} $$
Ponieważ $ \ mathrm {pH} $ roztworu kwasu jest niższa niż $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a1} $ z $ \ ce {H3PO4} $ kwas, $ \ ce {Ba3 (PO4) 2} $ ciało stałe rozpuściłoby się powoli, dając $ \ ce {H3PO4 (aq)} $ i $ \ ce {BaCl2 (aq)} $ w rozwiązaniu ( Channel Le Chatelier).
Jednak to zjawisko nie wystąpiłoby z $ \ ce {BaSO4} $ solidnym, ponieważ $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a1} $ z $ \ ce {H2SO4} $ to około $ – 3 $ , czyli znacznie mniej niż operacyjna $ \ mathrm {pH} $ . Dlatego, ponieważ $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a2} = 1,99 $ za $ \ ce {H2SO4} $ , jest możliwe utworzenie $ \ ce {Ba (HSO4) 2} $ , ale mówi się, że jego rozpuszczalność również jest niska ( $ \ ok \ pu {0.015 g} $ w $ \ pu {100 mL} $ wody w $ \ pu {25 ^ {\ circ} C} $ ).
Referencje:
- L. E. Holt, Jr., J. A Pierce, C. N Kajdi, „The rozpuszczalność fosforanów strontu, baru i magnezu i ich związku z problemem wapnienia”, Journal of Colloid Science 1954 , 9 (5) , 409–426 ( https://doi.org/10.1016/0095-8522(54) 90029-X ).
- R. W. Mooney, M. A. Aia, „Alkaline Earth Phosphates” Chem. Wersja 1961 , 61 (5) , 433–462 (DOI: 10.1021 / cr60213a001).
Komentarze