Ортофосфат натрия

Не следует путать с трифосфатом натрия.
Ортофосфат натрия

Структурная формула

Молекулярное строение молекулы

Безводный ортофосфат натрия
Общие
Систематическое
наименование		 Ортофосфат натрия
Сокращения Тринатрийфосфат
Хим. формула Na3O4P
Рац. формула Na3PO4
Физические свойства
Состояние Твердое;
Кристаллическое[a]
Молярная масса 163,941 г/моль;
380,124 г/моль
Плотность 2,536 г/см³;
1,62 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления 1340 °C;
73,4[b][1] °C
Энтальпия
 • образования −1917 кДж/моль;
−5480[2] кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
 • в воде 5,4 г/100 мл (0 °C)
14,5 г/100 мл (25 °C)
23,3 г/100 мл (40 °C)
54,3 г/100 мл (60 °C)
68,0 г/100 мл (80 °C)
94,6 г/100 мл (100 °C)[3]
Оптические свойства
Показатель преломления 1,4458, 1,4524[4]
Структура
Кристаллическая структура Тригональная сингония (a = 1,202 нм, c = 1,266 нм, ПГ )[5]
Классификация
Рег. номер CAS 7601-54-9
PubChem 24243, 517071
Рег. номер EINECS 231-509-8
SMILES
 
InChI
 
Кодекс Алиментариус E339(iii)
RTECS TC9575000
ChEBI 37583
ChemSpider 22665
Безопасность
Краткие характер. опасности (H)
H315, H319, H335
Меры предостор. (P)
P261, P264, P264+P265, P271, P280, P302+P352, P304+P340, P305+P351+P338, P319, P321, P332+P317, P337+P317, P362+P364, P403+P233, P405, P501
Сигнальное слово Осторожно
Пиктограммы СГС
NFPA 704
0
2
1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
 Медиафайлы на Викискладе

Ортофосфа́т на́трия (на́трий фосфорноки́слый (трёхзамещённый), трина́трийфосфа́т; химическая формула — Na3PO4) — одна из трёх натриевых солей ортофосфорной кислоты[6].

При обычных условиях ортофосфат натрия представляет собой додекагидрат Na3PO4 · 12H2O.

В лаборатории и в промышленности соединение получают в две стадии.

Находит широкое применение в пищевой промышленности, а также при добыче нефти.

Идентификация

Ион натрия в водном растворе можно обнаружить, используя AA или ICP методы, в то время как фосфат-ион — колориметрическими методами или ионной хроматографией[7].

Физические свойства

Ортофосфат натрия представляет собой кристаллы без цвета, разрушающиеся при воздействии сухого воздуха[8].

Термодинамические свойства ортофосфата натрия и его додекагидрата при температуре 298,15 К (25 °C) и давлении 100 кПа (если не указано иное) представлены в Таблице 1. Физические характеристики растворов ортофосфата натрия при 20 °C — плотность (ρ), показатель преломления (n) и абсолютная (динамическая) вязкость (η) — представлены в зависимости от массовой доли (w), моляльности (m) и молярности (c) в Таблице 2.

Таблица 1
Характеристика Na3PO4 Na3PO4 · 12H2O Источник
Энтальпия образования
ΔfH°, кДж/моль		 −1917 −5480 [2]
Стандартная энергия Гиббса
ΔfG°, кДж/моль		 −1789 −4662
Стандартная энтропия
S°, Дж/(моль · K)		 174 660
Изобарная теплоемкость[c]
C°p, Дж/(моль · K)		 153,5 665 [9]
Таблица 2[10]
w, % m, моль/кг c, моль/л ρ, г/см³ n η
0,5 0,031 0,031 1,0042 1,3343 1,033
1,0 0,062 0,062 1,0100 1,3356 1,064
1,5 0,093 0,093 1,0158 1,3369 1,094
2,0 0,124 0,125 1,0216 1,3381 1,126
2,5 0,156 0,157 1,0275 1,3394 1,161
3,0 0,189 0,189 1,0335 1,3406 1,198
3,5 0,221 0,222 1,0395 1,3419 1,238
4,0 0,254 0,255 1,0456 1,3432 1,281
4,5 0,287 0,289 1,0517 1,3444 1,327
5,0 0,321 0,323 1,0579 1,3457 1,375
5,5 0,355 0,357 1,0642 1,3470 1,426
6,0 0,389 0,392 1,0705 1,3482 1,480
6,5 0,424 0,427 1,0768 1,3495 1,538
7,0 0,459 0,462 1,0832 1,3507 1,598
7,5 0,495 0,498 1,0896 1,3519 1,662
8,0 0,530 0,535 1,0961 1,3532 1,729

Химические свойства

Соединение хорошо растворяется в воде (кроме пластовой минерализованной ), но плохо в спирте[7] и сероуглероде[11].

В растворе соль имеет сильнощелочную (pH = 12,8) реакцию вследствие гидролиза[8][11]:

Трёхзамещённый ортофосфат натрия обычно кристаллизуется из водных растворов в виде додекагидрата. Однако присутствие гидроксида натрия, способного встраиваться в кристаллическую решётку, оказывает влияние на состав кристаллогидрата: в зависимости от условий, формируются соединения состава от Na3PO4 · 0,3NaOH до Na3PO4 · 0,25NaOH (Monzel, 1937). При нахождении в растворах различной температуры соль выделяет NaOH и образует гидраты постоянного состава — Na3PO4 · 6H2O (70 °C) и Na3PO4 · ½H2O (100 °C)[12].

Получение

В лаборатории

Додекагидрат тринатрийортофосфата, как и другие его кристаллогидратные формы, может быть нейтрализацией ортофосфорной кислоты (или дигидрофосфата натрия) раствором гидроксида или карбоната натрия. В ходе реакции к ортофосфорной кислоте при взбалтывании приливают карбонат натрия до достижения слабощелочной реакции среды, после чего вводят избыток раствора гидроксида натрия. В результате образуется сильнощелочной раствор тринатрийфосфата[13]:

Раствор доводят до кипения, фильтруют и упаривают до начала кристаллизации. Образовавшиеся кристаллы отделяют от раствора и высушивают при комнатной температуре[13].

Условия фильтрации и сушки позволяют получить различные гидратные формы соединения. Так, полугидрат (Na3PO4 · 0,5H2O) образуется при фильтрации через воронку Бюхнера и сушке при температуре 121 °C. Кристаллизация при температуре около 86 °C способствует образованию гексагидрата (Na3PO4 · 6H2O). Для получения восьмигидрата (Na3PO4 · 8H2O) применяют раствор с точно заданным содержанием воды; его подвергают интенсивному перемешиванию, охлаждают до полной кристаллизации, после чего полученное вещество сушат на воздухе[13][d].

В промышленности

Промышленное получение додекагидрата тринатрийфосфата осуществляется путём нейтрализации 45%-ой фосфорной кислоты (по содержанию оксида фосфора(V)). Процесс проходит в два этапа[15]:

Технология процесса
Раствор карбоната натрия подаётся в реактор 1, снабжённый мешалкой и наружным обогревом, совместно с оборотным раствором, оставшимся после обезвоживания соли. Нейтрализация фосфорной кислоты проводится при температуре кипения. Образовавшиеся примеси удаляются на фильтр-прессе 2. Затем очищенный раствор поступает в реактор 3, где его обрабатывают концентрированным раствором гидроксида натрия. Полученное вещество направляют на повторную фильтрацию 4 и затем — в кристаллизаторы 5. При охлаждении выпадает основная масса продукта в виде додекагидрата. Кристаллы отделяются на центрифуге 6: маточные растворы возвращаются в реактор 1, а влажные кристаллы направляются в барабанную сушилку 7 для охлаждения и последующей упаковки[15].

Применение

Na3PO4 используется в составе моющих средств, а также в качестве компонента электролитов при производстве бутадиен-стирольных каучуков[16]. Он применяется также при очистке металлов, в составах фотографических проявителей, средствах для удаления красок, при дублении кожи, производстве бумаги и осветлении сахара[7].

Тринатрийфосфат эффективно смягчает воду, особенно в котлах высокого давления[12]. Растворы этого соединения обладают хорошими смачивающими свойствами и низким межфазным натяжением с нефтью (3—5 мН/м). Благодаря высокому нефтевытесняющему эффекту, при взаимодействии с минерализованной пластовой водой они образуют высокодисперсную фазу с кристаллическими ортофосфатами кальция и магния, блокируя обводнённые каналы в пласте, в которые закачиваются[17].

В пищевой промышленности Na3PO4, наряду с другими ортофосфатами натрия, используется в качестве регулятора кислотности, эмульгатора, текстуранта, влагоудерживающего агента, стабилизатора и комплексообразователя[18].

Примечания

Комментарии

  1. ↑ В данном случае и далее вторым словом (значением) указывается характеристика додекагидрата Na3PO4 · 12H2O. Значения показателя преломления и кристаллическая структура вещества приведены только для додекагидрата.
  2. ↑ Полное обезвоживание происходит при температуре более 200 °C.
  3. ↑ Данные указаны при 298,15 К (25 °С).
  4. ↑ Остальные гидраты, включая
    4 · (Na3PO4 · 12H2O) · NaOH
    4 · (Na3PO4 · 11H2O) · NaNO2
    7 · (Na3PO4 · 11H2O) · NaNO2

    5 · (Na3PO4 · 11H2O) · NaMnO4
    7 · (Na3PO4 · 11H2O) · NaMnO4

    4 · (Na3PO4 · 11H2O) · NaOCl
    5 · (Na3PO4 · 11H2O) · NaCl
    4 · (Na3PO4 · 11H2O) · NaNO3
    Na3PO4 · NaBO2 · 18H2O и 2Na3PO4 · NaF · 19H2O получают кристаллизацией из раствора с избытком соли и последующим охлаждением до полной кристаллизации[14].

Источники

  1. ↑ Волков, Жарский, 2005, с. 182.
  2. ↑ 1 2 Волков, Жарский, 2005, с. 304.
  3. ↑ Рябинович В. А., Хавин З. Я. Свойства простых веществ и неорганических соединений // Краткий химический справочник. — 2-е изд., испр. и доп. — Л.: Химия, 1978. — С. 86. — 392 с. — 230 000 экз.
  4. ↑ Свойства неорганических соединений // Справочник химика / гл. ред. Б. П. Никольский. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л./М.: Госхимиздат, 1963. — Т. 2. Основные свойства неорганичесĸих и органичесĸих соединений. — С. 146. — 20 000 экз.
  5. ↑ Комиссарова Л. Н., Мельников П. П. На́трия фосфа́ты // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди — Полимерные. — С. [187—188] (стб. 365—367). — 639 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
  6. ↑ Аликберова Л. Ю. Фосфа́ты на́трия (5 декабря 2024). — Онлайн-версия Большой российской энциклопедии (новая). Дата обращения: 2 августа 2025.
  7. ↑ 1 2 3 Patnaik Pr. Sodium phosphate, tribasic // Handbook of Inorganic Chemicals (англ.). — First Edition. — McGraw-Hill Professional, 2002. — P. 876—877. — 1086 p. — ISBN 0-07-049439-8. — ISBN 978-0070494398.
  8. ↑ 1 2 Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1974. — С. 283. — 408 с., 66 рис. — 31 500 экз.
  9. ↑ Ефимов А. И. III. Простые вещества и соединения // Свойства неорганических соединений. Справочник / Ефимов и др. — Л.: Химия, 1983. — С. 256. — 392 с. — 32 000 экз.
  10. ↑ David R. Lide, ed. Section 8: Analytical Chemistry // CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005 (англ.). — 85th Edition. — Boca Raton, Florida: CRC Press, 2005. — P. 8-79—8-80.
  11. ↑ 1 2 Рипан Р., Четяну И. Главная подгруппа I группы периодической системы (щелочные металлы) // Неорганическая химия = Chimia Metalelor / пер. с румын. И. Б. Берсукера, Н. И. Беличука; под ред. В. И. Спицына и И. Д. Колли. — М.: Мир, 1971. — Т. 1. Химия металлов. — С. 86. — 560 с.
  12. ↑ 1 2 Реми Г. Глава 14. Пятая группа периодической системы (Главная подгруппа) // Курс неорганической химии / пер. с нем. XI изд.; под ред. А. В. Новоселовой. — М.: Издательство иностранной литературы, 1963. — Т. I. — С. 686.
  13. ↑ 1 2 3 Ключников Н. Г. Глава II. Элементы первой группы периодической системы Д. И. Менделеева // Неорганический синтез: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по хим. и биол. спец. — 2-е изд., перераб. — М.: Просвещение, 1988. — С. 95. — 240 с.: ил. — 20 000 экз. — ISBN 5-09-000167-7.
  14. ↑ Глава 3. Ортофосфорные кислоты и ортофосфаты. Шен, Коллис // Синтезы неорганических соединений = Preparative Inorganic Reactions / под ред. У. Джолли; пер. с англ. А. Д. Власова, А. И. Зарубина. — М.: Мир, 1967. — Т. 2. — С. 200—201.
  15. ↑ 1 2 Глава IX. Производство фосфатов натрия // Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе / под ред. Н. Н. Постникова. — М.: Химия, 1976. — С. 281—282. — 336 с. — (Производство минеральных удобрений).
  16. ↑ На́трия ортофосфа́ты // Химический энциклопедический словарь / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1983. — С. 363. — 792 с. — 100 000 экз.
  17. ↑ Ибрагимов Г. З., Хисамутдинов Н. И. Глава 5. Химические реагенты для повышения нефтеотдачи // Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. — М.: Недра, 1983. — С. 200—203. — 312 с. — 4200 экз.
  18. ↑ Донченко Л. В. Приложение A. Перечень добавок и вспомогательных средств для производства пищевых продуктов // Пищевая химия. Добавки : учеб. пособие для СПО / Л. В. Донченко, Н. В. Сокол, Е. В. Щербакова, Е. А. Красноселова. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2018. — С. 108. — 223 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-07110-8.

Литература

Справочная литература

  • Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — Минск: Современная школа, 2005. — 608 с. — 4000 экз. — ISBN 985-6751-04-7.
Эта статья взята у (из) Википедия. Текст лицензируется по Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.