磷的含氧酸

磷的含氧酸是任何由分子磷、原子组成的的統稱。[1]這類化合物的数量可能是无限的。有些是不稳定且仍未分离的,但所衍生的阴离子有机官能团存在于稳定的中。在生物学、地质学、工业和化学研究中,最重要的是磷酸,其酯和盐是磷酸鹽

一般地,任何与氧原子键合的氢原子都是酸性的,所以–OH基会失去一个质子H+
並留下带负電荷的–O
基,从而将酸转化为磷的含氧阴离子。每个额外丢失的质子都有一个相关的酸度系数Ka1、Ka2、Ka3 等,通常用其余对数表示(pKa1、pKa2、pKa3等 )。直接与磷键合的氢原子通常不是酸性的。

分类

磷的含氧酸可以根据磷原子的氧化态(从+1到+5不等)分类。氧原子的氧化態通常是-2,但如果分子含有过氧基,则它的氧化態可以是-1。

氧化态+1

氧化态+3

氧化态+4

氧化态+5

這一類中最重要的酸是磷酸,其中每个磷原子与四个氧原子键合,之中有一个有双键,以四面体的角的形式排列。两个或多个PO
4
四面体可以通过共同使用的单键氧连接,形成直链、支链、环或更复杂的结构。不共同使用的单键氧原子由酸性氢原子鍵合。它们的通式是Hn-x+2PnO3n-x+1 ,其中n是磷原子的数量, x是分子结构中的循环基底英语cycle basis

这些酸及其酯和盐(磷酸盐)包括一些最著名和最重要的磷化合物。

 
正磷酸H
3
PO
4

这一类中最简单的酸是

  • 磷酸,又稱正磷酸H
    3
    PO
    4
    (或OP(OH)
    3
    ),一種三元酸。它會形成正磷酸盐和酯,通常称为磷酸盐

這一類中具有两个或多个磷原子的最小化合物称为“低聚磷酸”,具有直鏈–P–O–主链的较大化合物称为“多聚磷酸”。两者之间没有明确的區別。一些最重要的酸是:

  • 焦磷酸H
    4
    P
    2
    O
    7
    (或 (HO)
    2
    P
    –O–P(OH)
    2
    ),具有四个酸氢原子。形成焦磷酸盐
  • 三聚磷酸H
    5
    P
    3
    O
    10
    (或(HO)
    2
    P
    –O–P(OH)–O–P(OH)
    2
    ),具有五个酸性氢原子。形成三磷酸盐
  • 四聚磷酸H
    6
    P
    4
    O
    13
    (或(HO)
    2
    P
    (–O–P(OH))2–O–P(OH)
    2
    ),具有六个酸性氢原子。形成四磷酸盐。

主鏈可以是分支的,如

PO
4
四面体可以连接形成闭合的-P-O-链,如

  • 三偏磷酸,或环三磷酸H
    3
    P
    3
    O
    9
    (或(HPO
    3
    )
    3
    、(–P(O)(OH)–O–)3),一个具有三个酸性氢的环状分子。形成三偏磷酸盐和酯。

偏磷酸是含有一個環((–P(O)(OH)–O–)n)的磷酸的統稱,其分子式HPO
3

另一個可以屬於這一類的化合物是

多種氧化态

一些磷的含氧酸具有两个或多个氧化态不同的磷原子。其中一個酸是

  • 連二磷(III, V) 酸H
    4
    P
    2
    O
    6
    (或H(OH)(O)P−O−P(O)(OH)2),一种四元酸,是次磷酸的异构体,其中的磷原子的氧化態為+3和+5
 
磷酸酐
P4O10
 
一些磷酸

參見

進階閱讀

外部鏈接

參考文獻

  1. ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4.