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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。
磷酸的原料主要是磷矿(主要成分为氟磷酸钙Ca10F2(PO4)6)和以硫酸为主的无机酸。实验室制法:实验室可用强酸+磷酸盐制备磷酸。3H+ + PO43- ==== H3PO4 (原理:强酸制弱酸)湿法:工业上常用硫酸跟磷酸钙、磷矿石反应制取磷酸,滤去微溶于水的硫酸钙沉淀,所得滤液就是磷酸溶液。或让白磷与酸作用,可得到纯的磷酸溶液。3P4 + 20HNO3 + 8H2O ==== 12H3PO4 + 20NO↑热法:白磷在空气中燃烧生成wu氧化二磷,再经水化制成。注意必须用热水,因为wu氧化二磷会和冷水反应生成毒的偏磷酸。多磷酸的生产:多磷酸的生产主要由正磷酸在适当条件下脱水而成。重结晶法:将工业磷酸用蒸馏水溶解后,把溶液提纯,经过滤,使滤液符合食品级要求时,浓缩,制得食用磷酸成品。
将沉淀剂氧化钡缓慢加入装有粗磷酸的降硫罐,搅拌加热至95℃,并维持20min后放入陈化罐,陈化 26d左右。下层浊液经过滤回收磷酸,上层清液加热至85℃泵入除填充塔的塔顶,从塔底通入H2S气体。过剩的尾气从塔顶导入NaOH溶液中和槽,带有悬浮块的磷酸液浆从塔底出料,进入凝聚罐,并加热至90℃,后经过滤罐、调节罐(维持温度80℃),再入吸附罐。吸附罐的温度控制在80℃,加入活性炭、硅藻土进行搅拌吸附1h。后进入滤浆罐,维持55℃过滤后即得食品级磷酸。