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sp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配键和两个由氧到磷的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。这可能是磷酸浓溶液之所以粘稠的原因。
1) 除氟和硅: 湿法磷酸中的氟, 通常以SiF6形式存在, 工业生产常加入钠盐 (例如NaCl)或者钾盐,与之形成难溶的Na2SiF6或K2SiF6沉淀,经过滤分离即可除去氟和硅。
2) 除硫酸根:加入钙盐(要求不高时)或钡盐(要求较高时) ,与之形成难溶的CaSO4或 BaSO4沉淀,经过滤分离即可除去。
3) 除铁、铝、镁:加入碱性物(例如Na2CO3、NH3等)与湿法磷酸进行部分中和(PH =2.5~3.0) ,形成一系列非水溶性铁、铝、镁磷酸盐的复杂化合物,经过滤分离即可除 去。
磷酸的主要作用:
1、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。
2、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。
3、和酸混合作为化学抛光剂,用以提高金属表面的光洁度。
4、生产洗涤用品、虫剂的原料磷酸。
5、生产含磷阻燃剂的原料。
6、磷酸是食品添加剂之一,在食品中作为酸味剂、酵母营养剂,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。
7、磷酸可用于制取含磷,例如甘油磷酸钠等。
磷酸铵是生产混 合肥料的一种理想的基础肥料。磷酸铵中氮素为铵态氮,磷素几乎都是水溶态,适合于各种作物和土壤施用,应深施。因磷酸铵的含磷量为含氮量的3~4倍,故除了豆科作物之外,施用时必须配施一定量纯 氮肥。正磷酸与氨反应时因中和程度不同,生成三种盐类,即 磷酸一铵、 磷酸二铵、磷酸三铵。磷酸三铵的性质很不稳定,在 常温下放出氨而变成 磷酸二铵。磷酸铵是二元 复合肥料。其中磷酸一铵纯品含氮(N)12.17%,含磷(P)61.71%,商品磷酸一铵无统一规格,一般为11-52-0。磷酸二铵纯品含氮(N)21.71%,含磷(P)53.75%,商品 磷酸二铵的规格为18-46-0或16-48-0。