磷的含氧酸

磷的含氧酸是任何由分子磷、氧和氢原子组成的酸的統稱。[1]這類化合物的数量可能是无限的。有些是不稳定且仍未分离的，但所衍生的阴离子和有机官能团存在于稳定的盐和酯中。在生物学、地质学、工业和化学研究中，最重要的是磷酸，其酯和盐是磷酸鹽。

一般地，任何与氧原子键合的氢原子都是酸性的，所以–OH基会失去一个质子H+
並留下带负電荷的–O−
基，从而将酸转化为磷的含氧阴离子。每个额外丢失的质子都有一个相关的酸度系数Ka1、Ka2、Ka3 等，通常用其余对数表示（pKa1、pKa2、pKa3等 ）。直接与磷键合的氢原子通常不是酸性的。

分类

磷的含氧酸可以根据磷原子的氧化态（从+1到+5不等）分类。氧原子的氧化態通常是-2，但如果分子含有过氧基，则它的氧化態可以是-1。

氧化态+1
  • 次磷酸，H
    3    PO
    2    （或H
    2    PO(OH)    ），一种一元酸（意味着只有一个氢原子是酸性的）。其盐类和酯类称为次磷酸盐。

氧化态+3
  • 亞磷酸，H
    3    PO
    3    （或HPO(OH)
    2    ），一种二元酸（含有兩個酸性氢原子）。其盐类和酯类称为亚磷酸盐。

氧化态+4
  • 连二磷酸，H
    4    P
    2    O
    6    （或(HO)
    2    P    –P(OH)
    2    ）。所有四个氢原子都是酸性的。它的盐和酯是连二磷酸盐。

氧化态+5

這一類中最重要的酸是磷酸，其中每个磷原子与四个氧原子键合，之中有一个有双键，以四面体的角的形式排列。两个或多个PO
4四面体可以通过共同使用的单键氧连接，形成直链、支链、环或更复杂的结构。不共同使用的单键氧原子由酸性氢原子鍵合。它们的通式是Hn-x+2PnO3n-x+1 ，其中n是磷原子的数量， x是分子结构中的循环基底。

这些酸及其酯和盐（磷酸盐）包括一些最著名和最重要的磷化合物。

正磷酸，H
3PO
4。

这一类中最简单的酸是

  • 磷酸，又稱正磷酸， H
    3    PO
    4    （或OP(OH)
    3    ），一種三元酸。它會形成正磷酸盐和酯，通常称为磷酸盐。

這一類中具有两个或多个磷原子的最小化合物称为“低聚磷酸”，具有直鏈–P–O–主链的较大化合物称为“多聚磷酸”。两者之间没有明确的區別。一些最重要的酸是：

  • 焦磷酸，H
    4    P
    2    O
    7    （或 (HO)
    2    P    –O–P(OH)
    2    ），具有四个酸氢原子。形成焦磷酸盐。
  • 三聚磷酸， H
    5    P
    3    O
    10    （或(HO)
    2    P    –O–P(OH)–O–P(OH)
    2    ），具有五个酸性氢原子。形成三磷酸盐。
  • 四聚磷酸，H
    6    P
    4    O
    13    （或(HO)
    2    P    (–O–P(OH))2–O–P(OH)
    2    ），具有六个酸性氢原子。形成四磷酸盐。

主鏈可以是分支的，如

  • 三亞磷酸磷酸，H
    6    P
    4    O
    13    或P(O)(–OP(O)(OH)
    2    )3，四聚磷酸的支链异构体。

PO
4四面体可以连接形成闭合的-P-O-链，如

  • 三偏磷酸，或环三磷酸，H
    3    P
    3    O
    9    （或(HPO
    3    )
    3    、(–P(O)(OH)–O–)3），一个具有三个酸性氢的环状分子。形成三偏磷酸盐和酯。

偏磷酸是含有一個環（(–P(O)(OH)–O–)n）的磷酸的統稱，其分子式为HPO
3。

另一個可以屬於這一類的化合物是

多種氧化态

一些磷的含氧酸具有两个或多个氧化态不同的磷原子。其中一個酸是

  • 連二磷(III, V) 酸，H
    4    P
    2    O
    6    （或H(OH)(O)P−O−P(O)(OH)2），一种四元酸，是次磷酸的异构体，其中的磷原子的氧化態為+3和+5
磷酸酐
P4O10
一些磷酸

參見
  • 氨基磷酸酯

進階閱讀
  • (PDF). Biochemistry (Moscow). Mar 2000, 65 (3): 296–303. （原始内容 (PDF)存档于2011-08-25）.

外部鏈接

參考文獻
  1. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4.
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