磷化机理之一:磷酸及磷酸盐的关系

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磷化机理之一:磷酸及磷酸盐的关系

作者：雷邦磷化液

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化学元素磷能生成氧化态为+1、+3和+5的各种含氧酸，其中P(+5)的含氧酸和含氧酸盐是磷的重要化合物，而正磷酸就是磷的五价含氧酸。正磷酸简称磷酸，是由一个单一的磷氧四面体构成的，磷原子位于四面体的中心。

磷酸的分子式为H₃PO₄，相对分子质量为97.99。纯磷酸是无色透明的固体，熔点是42.3°C，它的半水化合物H₃PO₄·1／2H2O的熔点是29.35°C。它在水溶液中从红磷、H₂和O₂的生成热是1264.4kJ／mol。磷酸是一种无氧化性的不挥发酸，市售的磷酸是含85%H₂PO₄或含75%H₃PO₄的水溶液。磷酸是一个三元酸，在水溶液中按下式分三步电离：

H₃PO₄一H₂PO₄^-+H⁺

H₂PO₄-一HPO₄^2-一+H⁺

HPO₄2-一PO₄^3-+H⁺

而逐级电离常数是

K₁=7.5×l0^-3(25°C时为7.101×l0^-3)

K₂=6.2×10^-8(25°C时为7.99×l0^-8)

K₃×10^-13(25°C时为4 8×10^-13)

电离常数越大，说明其越易电离。对于酸来说，越易电离说明其给出质子的能力越强，酸性就越强。磷酸的K₁比一般的弱酸如碳酸(K₁=4.30×10^-7)、醋酸(K₁=1.76×10^-5)都大，所以说磷酸是中强度的酸。

由于磷酸含有三个可以被置换的氢原子，因而可以形成三种形式的盐，即磷酸二氢盐(二酸式盐)、磷酸氢盐(一酸式盐)和磷酸正盐。

一价金属的三种形式的磷酸盐如下：

MH₂PO₄ M₂HPO₄ M₃PO₄ M=K⁺、Na⁺、NH₄⁺…

还有其他形式的酸式和碱式盐，如多聚磷酸盐等，二价金属三种形式的磷酸盐如下：

M(H₂PO₄)₂ MHPO₄ M₃ (PO₄)₂ M=Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺等

在这些盐中磷酸根是以磷氧四面体的形式存在的。

碱金属的磷酸二氢盐的水解呈酸性，磷酸氢盐的水解呈弱碱性，正磷酸盐的水解呈强碱性，例如钠的三种磷酸盐在25°C、10g/L的条件下所显示的pH值如下：

NaH₂PO₃ pH=5.6

NaHPO₄ pH=8.3

Na₃PO₄ pH=11.9

二价金属的所有磷酸二氢盐(二酸式盐)都易溶于水，而磷酸氢盐(一酸式盐)呈不稳定性或不溶解性，二价金属的所有正磷酸盐都不溶于水。而磷化正是利用了磷酸盐的这种性质，绝大多数磷化剂都是二价金属的磷酸二氖盐(铁系磷化液、锌系磷化液、锰系磷化液、锌钙系磷化液等)，它们均可溶于水而配成磷化液，金属用它们磷化处理获得的磷化膜是不溶于水的正磷酸盐。

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磷化机理之一:磷酸及磷酸盐的关系 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_48.html
磷化机理之二:磷化成膜过程 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_49.html

磷化机理之三:磷化过程动力学 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_50.html
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磷化机理之五:晶核的形成 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_54.html

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