הבדל בין זרחן לחומצה זרחתית

2024 מְחַבֵּר: Alex Aldridge | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 13:39

הבדל מפתח – זרחן לעומת חומצה זרחתית

זרחן וחומצה זרחתית הן שתי צורות של חומצות המכילות את היסוד הכימי זרחן (P). המבנים הכימיים של שתי המולקולות כמעט דומים אך התכונות הכימיות והפיזיקליות שונות זו מזו. ההבדל העיקרי בין זרחן לחומצה זרחתית הוא שחומצה זרחתית (שם IUPAC: Phosphonic acid) היא דו-פרוטית ואילו חומצה זרחתית (שם IUPAC: Trihydroxidooxidophosphorus) היא טריפרוטית.

מהי חומצת זרחן?

חומצה זרחתית היא חומצה המכילה זרחן והנוסחה הכימית היא H₃PO_{3השם IUPAC של חומצה זרחתית הוא חומצה פוספונית. למרות שמבנה כימי זה מכיל שלושה אטומי מימן, זוהי חומצה דיפרוטית. חומצה דיפרוטית היא חומצה המסוגלת לשחרר שני יוני מימן (פרוטונים) למדיום מימי. חומצה זרחתית נקראת גם חומצה אורתופוספורית.}

המסה המולרית של חומצה זרחתית היא 81.99 גרם/מול. בטמפרטורת החדר, זהו מוצק לבן שמשאיר (סופגים מים מהאוויר בחשיפה ומתמוססים). נקודת ההיתוך של חומצה זרחתית היא 73.6◦C ונקודת הרתיחה היא 200◦C. בטמפרטורות מעל נקודת הרתיחה, התרכובות נוטות להתפרק. כאשר בוחנים את המבנה הכימי של החומצה הזרחתית, יש לה אטום זרחני כאטום המרכזי הקשור לשתי קבוצות -OH ואטום חמצן אחד הקשור בקשר כפול ואטום מימן הקשור בקשר יחיד. מבנה זה ידוע כמבנה פסאודו-טטרהדרלי.

איור 01: מבנה כימי של חומצה זרחתית

החומצה הזרחתית נעשית באמצעות הידרוליזה של האנהידריד של החומצה; P₄O_6.

P₄O₆ + 6 H₂O → 4 H 3_PO3

אבל בייצור בקנה מידה תעשייתי, כלוריד זרחן (PCl_{3) עובר הידרוליזה על ידי קיטור.}

PCl₃ + 3 H₂O → H₃PO _{3 + 3 HCl}

חומצה זרחתית משמשת כחומר מפחית בניתוח כימי. חומצה זו הופכת בקלות לחומצה זרחתית כאשר היא מחוממת לכ-180◦C. המלחים הנוצרים על ידי חומצה זרחתית ידועים כפוספיטים. היישום הנפוץ ביותר של חומצה זרחתית הוא זה; הוא משמש לייצור פוספיט עופרת בסיסי (מייצב ב-PVC).

מהי חומצה זרחתית?

חומצה זרחתית היא חומצה המכילה זרחן בעלת הנוסחה הכימית H₃PO_{4. השם IUPAC של תרכובת זו הוא trihydroxidooxidophosphorus. זוהי חומצה טריפרוטית מכיוון שהיא יכולה לשחרר שלושה פרוטונים (יוני מימן) בתווך מימי.}

המסה המולרית של חומצה זרחתית היא 97.99 גרם/מול. חומצה זרחתית זמינה כמוצק לבן שמשכך או כנוזל סירופ בעל צמיגות גבוהה. עם זאת, תרכובת זו חסרת ריח. נקודת ההיתוך של תרכובת זו היא 42.35◦C ונקודת הרתיחה היא 213◦C, אך בטמפרטורות גבוהות היא מתפרקת.

איור 02: מבנה כימי של חומצה זרחתית

ייצור חומצה זרחתית נעשה בשתי דרכים עיקריות; תהליך רטוב ותהליך תרמי. התהליך הרטוב כולל ייצור של חומצה זרחתית מפלואורפטיט. הוא ידוע כסלע פוספט וההרכב הכימי הוא 3Ca₃(PO₄)₂CaF ₂ סלע פוספט זה נטחן דק כדי להגדיל את שטח הפנים והוא מגיב עם חומצה גופרתית מרוכזת שנותנת חומצה זרחתית וגבס (CaSO₄2H_{2O) כמוצרים.}

Ca₅(PO₄)₃F + 5H ₂SO₄ + 10H₂O → 3H₃PO ₄+ 5CaSO₄·2H_{2O + HF}

התהליך התרמי של ייצור חומצה זרחתית כולל את הזרחן היסודי הבוער לקבלת חומצה זרחתית טהורה מאוד. שריפת זרחן יסודי מעניקה זרחן פנטאוקסיד (P₂O_{5). תרכובת זו עוברת לחות לייצור חומצה זרחתית.}

P₄ + 5O₂→ 2P₂O₅

P₂O₅ + 3H₂O → 2H ₃PO₄

יישומים עיקריים של חומצה זרחתית נמצאים בייצור דשן. חומצה זרחתית משמשת לייצור שלושה סוגים של דשני זרחן; סופר פוספט משולש, דיאממוניום מימן פוספט ומונואמוניום דימימן פוספט.

מהם הדמיון בין זרחן וחומצה זרחתית?

• הן זרחן והן חומצה זרחתית הן חומצות המכילות זרחן.
• גם זרחן וגם חומצה זרחתית מסוגלים לשחרר פרוטונים כשהם נמצאים בתמיסות מימיות.

מה ההבדל בין זרחן לחומצה זרחתית?

זרחן מול חומצה זרחתית
חומצה זרחתית היא חומצה המכילה זרחן והנוסחה הכימית היא H3PO3.	חומצה זרחתית היא חומצה המכילה זרחן בעלת הנוסחה הכימית H3PO4.
פרוטונים
חומצה זרחתית היא דיפרוטית	חומצה זרחתית היא טריפרוטית
מסה מולרית
המסה המולרית של חומצה זרחתית היא 81.99 גרם/מול.	המסה המולרית של חומצה זרחתית היא 97.99 גרם/מול.
שם IUPAC
שם IUPAC של חומצה זרחתית הוא חומצה פוספונית.	שם IUPAC של חומצה זרחתית הוא trihydroxidooxidophosphorus.
נקודת התכה
נקודת ההיתוך של חומצה זרחתית היא 73.6◦C ונקודת הרתיחה היא 200◦C.	נקודת ההיתוך של תרכובת זו היא 42.35◦C ונקודת הרתיחה היא 213◦C, אך בטמפרטורות גבוהות היא מתפרקת.
Production
החומצה הזרחתית נעשית באמצעות הידרוליזה של האנהידריד של החומצה; P4O6 או באמצעות כלוריד זרחן (PCl3) הוא הידרוליזה באמצעות קיטור	החומצה הזרחתית מיוצרת בתהליך רטוב או תהליך תרמי.

סיכום – זרחן מול חומצה זרחתית

חומצה זרחתית וחומצה זרחתית הן חומצות המכילות זרחן שיש להן יישומים תעשייתיים רבים כמו בייצור דשנים. ההבדל בין זרחן לחומצה זרחתית הוא שחומצה זרחתית היא דו-פרוטית ואילו חומצה זרחתית היא טריפרוטית.