ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА (ортофосфорная к-та) H₃PO₄, мол. м. 97,995; бесцв. гигроскопичные кристаллы моноклинной сингонии (а = 0,5762 нм, b= 0,4831 нм, с =1,1569 нм, = 95,31°, пространств, гр. Р21/с); расплывается на воздухе; т. пл. 42,50 С; плотн. 1,88 г/см³; -1283 кДж/моль; наиб. стабильное соед. в ряду кислородсодержащих к-т фосфора. В расплавленном состоянии склонна к переохлаждению; при 15 ⁰C образует густую маслянистую жидкость, при -121 ⁰C- стеклообразную массу.

F. к. смешивается с водой в любых соотношениях. Разб. водные р-ры имеют кисловатый вкус. Из высококонц. р-ров кристаллизуется в виде гемигидрата (полугидрата) H₃PO₄·0,5H₂O- бесцв. кристаллы моноклинной сингонии (а = 0,7922 нм, b = 1,2987 нм, с = 0,7470 нм, = 109,9°; пространств, гр. Р21/a). Молекула безводной H₃PO₄ и ее кристаллогидрата содержит тетраэдрич. группу PO₄. В безводной Ф. к. образуются водородные связи типа P — О — H ... O = P (рис. 1) (расстояние между атомами О 0,253 нм), к-рые удерживают структуры PO₄ в виде слоев, параллельных одной из плоскостей кристалла. Водородные связи сохраняются и в конц. (70-80%) р-рах Ф. к., что отчасти обусловливает ее сиропообразную природу. В разб. до 40-50% р-рах отмечена более устойчивая водородная связь фосфат-анионов с молекулами воды, а не с др. фосфат-анионами. В р-рах Ф. к. имеет место обмен атомами кислорода между группами PO₄ и водой.

H₃PO₄ - сильная к-та, K₁ 7,1·10^-3 (рК_а 2,12), K₂ 6,2·10^-8 (рК_а 7,20), K₃ 5,0·10^-13 (рК_а 12,32); значения K₁ и K₂ зависят от т-ры. Диссоциация по первой ступени экзотермична, по второй и третьей - эндотермична. Фазовая диаграмма системы H₃PO₄ - H₂O приведена на рис. 2. Максимум кривой кристаллизации - при т-ре 302,4 К и содержании H₃PO₄ 91,6% (твердая фаза - гемигидрат). В табл. приведены св-ва р-ров Ф. к.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ H₃PO₄

	Содержание, % по массе		T. затв., 0C	T. кип., 0C	кДж/(кг·К)	Па ·с (25 0C)	Уд. электрич. проводимость, См/м (25 0C)	Давление пара, Па (25 0C)
	H3PO4	P2O5
	5	3,62	0,8	100,10	4,0737	0,0010	10,0	3129,1
	10	7,24	-2,10	100,20	3,9314	0,0011	18,5	3087,7
	20	14,49	-6,00	100,80	3,6467	0,0016	18,3	2986,4
	30	21,73	-11,80	101,80	3,3411	0,0023	14,3	2835,7
	40	28,96	-21,90	103,90	3,0271	0,0035	11,0	2553,1
	50	36,22	-41,90	104,00	2,7465	0,0051	8,0	2223,8
	60	43,47	-76,9	114,90	2,4995	0,0092	7,2	1737,1
	70	50,72	-43,00	127,10	2,3278	0,0154	6,3	1122,6
	75	54,32	-17,55	135,00	2,2692	0,0200	5,8	805,2

Ф. к. при нормальных условиях малоактивна и реагирует лишь с карбонатами, гидроксидами и нек-рыми металлами. При этом образуются одно-, двух- и трехзамещенные фосфаты (см. Фосфаты неорганические). При нагр. выше 80 ⁰C реагирует даже с неактивными оксидами, кремнеземом и силикатами. При повышенных т-рах Ф. к.- слабый окислитель для металлов. При действии на металлич. пов-сть р-ром Ф. к. с добавками Zn или Mn образуется защитная пленка (фосфатирование). Ф.к. при нагр. теряет воду с образованием последовательно пиро- и метафосфорных к-т:

Фосфолеум (жидкий фосфорный ангидрид, суперфосфорная к-та) включает к-ты, содержащие от 72,4 до 88,6% P₂O₅, и представляет собой равновесную систему, состоящую из орто-, пиро-, Триполи-, тетраполи- и др. фосфорных к-т (см. Фосфаты конденсированные). При разбавлении суперфосфорной к-ты водой выделяется значит. кол-во тепла, и полифосфорные к-ты быстро переходят в ортофосфорную.

От др. фосфорных к-т H₃PO₄ можно отличить по р-ции с AgNO₃ - выпадает желтый осадок Ag₃PO₄. Остальные фосфорные к-ты образуют белые осадки.

Получение. Ф. к. в лаб. условиях легко получить окислением фосфора 32%-ным р-ром азотной к-ты:

В пром-сти Ф. к. получают термическим и экстракционным способами.

Термич. способ (позволяет производить наиб. чистую Ф. к.) включает осн. стадии: сжигание (окисление) элементного фосфора в избытке воздуха, гидратацию и абсорбцию полученного P₄O₁₀ (см. Фосфора оксиды), конденсацию Ф.к. и улавливание тумана из газовой фазы. Существуют два способа получения P₄O₁₀: окисление паров P (в пром-сти используют редко) и окисление жидкого P в виде капель или пленки. Степень окисления P в пром. условиях определяется т-рой в зоне окисления, диффузией компонентов и др. факторами. Вторую стадию получения термич. Ф. к.- гидратацию P₄O₁₀ - осуществляют абсорбцией к-той (водой) либо взаи-мод. паров P₄O₁₀ с парами воды. Гидратация (P₄O₁₀ + 6H₂O 4H₃PO₄) протекает через стадии образования полифосфорных к-т. Состав и концентрация образующихся продуктов зависят от т-ры и парциального давления паров воды.

Все стадии процесса м. б. совмещены в одном аппарате, кроме улавливания тумана, к-рое всегда производят в отдельном аппарате. В пром-сти обычно используют схемы из двух или трех осн. аппаратов. В зависимости от принципа охлаждения газов существуют три способа произ-ва термич. Ф.к.: испарительный, циркуляционно-испарительный, теплообмен-но-испарительный. Испарит. системы, основанные на отводе теплоты при испарении воды или разб. Ф. к., наиб. просты в аппаратурном оформлении. Однако из-за относительно большого объема отходящих газов использование таких систем целесообразно лишь в установках небольшой единичной мощности.

Циркуляционно-испарит. системы позволяют совместить в одном аппарате стадии сжигания P, охлаждения газовой фазы циркулирующей к-той и гидратации P₄O₁₀. Недостаток схемы - необходимость охлаждения больших объемов к-ты. Теплообменно-испарит. системы совмещают два способа отвода теплоты: через стенку башен сжигания и охлаждения, а также путем испарения воды из газовой фазы; существенное преимущество системы - отсутствие контуров циркуляции к-ты с насосно-холодильным оборудованием.

На отечеств. предприятиях эксплуатируют технол. схемы с циркуляционно-испарит. способом охлаждения (двухбашен-ная система). Отличит. особенности схемы: наличие дополнит. башни для охлаждения газа, использование в циркуляционных контурах эффективных пластинчатых теплообменников; применение