Фосфат натрия

Характеристики и физические свойства фосфата натрия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В обычных условиях фосфат натрия представляет собой гигроскопичный термически устойчивый порошок белого цвета (рис. 1), кристаллы которого плавятся без разложения.

Он хорошо растворяется в воде (гидролизуется), создавая щелочную среду.

Рис. 1. Фосфат натрия. Внешний вид.

Основные характеристики фосфата натрия приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула	Na₃PO₄
Молярная масса, г/моль	164
Плотность, г/см³	2,536
Температура плавления, ^oС	1340
Растворимость в воде (0^oС), г/100 мл	12,1

Получение фосфата натрия

Лабораторные способы получения фосфата натрия предполагают действие ортофосфорной кислоты на соли натрия (1) или гидроксид натрия (2):

3Na₂CO₃ + 2H₃PO₄ = 2Na₃PO₄ + 3CO₂↑ + 3H₂O (1);

3NaOH + H₃PO₄ = Na₃PO₄ + 3H₂O (2).

Химические свойства фосфата натрия

Фосфат натрия – это средняя соль, образованная сильным основанием – гидроксидом натрия (NaOH) и слабой кислотой – ортофосфорной (H₃PO₄). В водном растворе гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону (теоретически возможны вторая и третья ступень). Наличие анионов ОН^— свидетельствует о щелочном характере среды.

Первая ступень:

Na₃PO₄ ↔ 3Na⁺ + PO₄^3-;

3Na⁺ + PO₄^3- + HOH ↔ HPO₄^2- + 3Na⁺ + OH^—;

Na₃PO₄ + HOH ↔ Na₂HPO₄ + NaOH.

Вторая ступень:

Na₂HPO₄ ↔ 2Na⁺ + H₂PO₄^— ;

2Na⁺ + H₂PO₄^— + HOH ↔ NaHPO₄ + 2Na⁺ + OH^—;

Na₂HPO₄ + HOH ↔ NaHPO₄ + NaOH.

Третья ступень:

NaHPO₄ ↔ Na⁺ + PO₄^3-;

Na⁺ + PO₄^3- + HOH ↔ H₃PO₄ + Na⁺ + OH^—;

NaHPO₄ + HOH ↔ H₃PO₄ + NaOH.

Для фосфата натрия характерны все свойства солей:

— взаимодействие с сильными минеральными кислотами

Na₃PO₄ + 3HCl = 3NaCl + H₃PO₄;

— взаимодействие с солями, в результате которого одним из продуктов реакции является нерастворимое в воде соединение

2Na₃PO₄ + 3Li₂SO₄ = 2Li₃PO₄↓ + 3Na₂SO₄;

— разложение при нагревании

2Na₃PO₄= P₂O₅ + 3Na₂O.

Применение фосфата натрия

Фосфат натрия нашел применение в пищевой промышленности – добавка Е542, используемая при производстве макаронных изделий, кисломолочных продуктов, мясных и кулинарных полуфабрикатов. Он также является составным компонентом зубных паст и некоторых косметических препаратов.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какая масса оксида фосфора (V)образуется в ходе реакции термического разложения фосфата натрия массой 200 г?

Решение

Запишем уравнение реакции термического разложения фосфата натрия:

2Na₃PO₄ = P₂O₅ + 3Na₂O.

Рассчитаем количество вещества фосфата натрия (молярная масса – 164 г/моль):

n = m / M;

n(Na₃PO₄) = m (Na₃PO₄) / M (Na₃PO₄);

n (Na₃PO₄) = 200 / 164 = 1,22моль.

Согласно уравнению реакции n(Na₃PO₄) :n(P₂O₅) = 2:1 . Тогда количество моль оксида фосфора (V) будет равно:

n(P₂O₅) = ½ × n (Na₃PO₄) = ½ ×1,22 = 0,61моль.

Найдем массу образовавшегося оксида фосфора (V) (молярная масса – 284 г/моль):

m= n× M;

m(P₂O₅)= n(P₂O₅)× M(P₂O₅) = 0,61×284 = 173,24г.

Ответ

Масса образовавшегося оксида фосфора (V) равна 173,24 г.

ПРИМЕР 2

Задание

Какая масса фосфата лития образуется в результате взаимодействия 250 г фосфата натрия с сульфатом лития?

Решение

Запишем уравнение реакции фосфата натрия с сульфатом лития с образованием твердого продукта — фосфата лития:

2Na₃PO₄ + 3Li₂SO₄ = 2Li₃PO₄↓ + 3Na₂SO₄.

Рассчитаем количество вещества фосфата натрия (молярная масса – 164 г/моль):

n = m / M;

n(Na₃PO₄) = m (Na₃PO₄) / M (Na₃PO₄);

n (Na₃PO₄) = 250 / 164 = 1,52моль.

Согласно уравнению реакции n(Na₃PO₄) :n(Li₃PO₄) = 2:2 . Тогда количество моль фосфата лития будет равно:

n(Li₃PO₄) = n (Na₃PO₄) = 1,52 моль.

Найдем массу образовавшегося фосфата лития (молярная масса – 94 г/моль):