Фосфорновольфрамовая кислота - Phosphotungstic acid
|
|
|
|
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена
Вольфрамофосфорная кислота (TPA)
Фосфорновольфрамовая кислота (PTA, PWA) 12-Фосфорновольфрамовая кислота 12-Вольфрамофосфорная кислота Додекатунгтофосфорная кислота |
|
| Идентификаторы | |
|
3D модель ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.108.885 
|
| Номер ЕС | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Характеристики | |
| H 3 PW 12 O 40 | |
| Молярная масса | 2880,2 г / моль (безводный) |
| Температура плавления | 89 ° С (192 ° F, 362 К) (гидрат) |
| Опасности | |
| Пиктограммы GHS |
  
|
| Сигнальное слово GHS | Опасность |
| H302 , H314 , H318 , H411 | |
| Р260 , Р264 , Р270 , Р273 , Р280 , Р301 + 312 , P301 + 330 + 331 , P303 + 361 + 353 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P321 , P330 , P363 , P391 , P405 , P501 | |
|
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
 проверить ( что есть ?)
  |
|
| Ссылки на инфобоксы | |
Фосфорновольфрамовая кислота ( PTA ), вольфрамофосфорная кислота ( TPA ), представляет собой гетерополикислоту с химической формулой H 3 P W 12 O 40 . nH 2 O. Обычно его выделяют в виде гидрата с n = 24, но его можно высушить до гексагидрата. EPTA - это этаноловая фосфорновольфрамовая кислота, ее спиртовой раствор, используемый в биологии. Он имеет вид мелких бесцветных сероватых или слегка желто-зеленых кристаллов с температурой плавления 89 ° C ( гидрат 24 H 2 O). Не имеет запаха и растворим в воде (200 г / 100 мл). Он не особенно токсичен, но является слабым кислотным раздражителем. Это соединение известно под разными названиями и сокращениями (см. Раздел «Другие названия» в информационном окне).
В этих названиях цифра «12» или «додека» отражает тот факт, что анион содержит 12 атомов вольфрама. Некоторые первые работники, не знавшие строения. назвал его фосфо-24-вольфрамовой кислотой, сформулировав его как 3H 2 O · P 2 O 5 24WO 3 · 59H 2 O, (P 2 W 24 O 80 H 6 ) · 29H 2 O, что правильно определяет атомные отношения P , W и O. Эта формула все еще цитировалась в статьях даже в 1970 году.
Фосфорновольфрамовая кислота используется в гистологии как компонент для окрашивания образцов клеток, часто вместе с гематоксилином в виде PTAH . Он связывается с фибрином , коллагеном и волокнами соединительной ткани и заменяет анионы красителей из этих материалов, выборочно обесцвечивая их.
Фосфорновольфрамовая кислота электронноплотна, непрозрачна для электронов . Это общее отрицательное окрашивание на наличие вирусов , нервов , полисахаридов , а также других материалов , биологических тканей для формирования изображения с помощью просвечивающего электронного микроскопа .
Состав
Гузерх обобщает исторические взгляды на структуру фосфорновольфрамовой кислоты, приведшие к определению Кеггин структуры структуры следующим образом:
- H 7 [P (W 2 O 7 ) 6 ], предложенный Миолати и развитый Розенхаймом.
- H 3 [PO 4 W 12 O 18 (OH) 36 ] (Полинг)
Структура была определена Дж. Ф. Кеггиным, впервые опубликованным в 1933 году, а затем в 1934 году и широко известна как структура Кеггина . Анион имеет полную тетраэдрическую симметрию и представляет собой клетку из двенадцати атомов вольфрама, связанных атомами кислорода с атомом фосфора в его центре. На рисунке справа показана октаэдрическая координация атомов кислорода вокруг атомов вольфрама, а также то, что поверхность аниона имеет как мостиковые, так и концевые атомы кислорода. Дальнейшее исследование показало, что это соединение было гексагидратом, а не пентагидратом, как предполагал Кеггин.
Подготовка и химические свойства
Фосфорновольфрамовая кислота может быть получена реакцией вольфрамата натрия Na 2 WO 4 · 2H 2 O с фосфорной кислотой H 3 PO 4 , подкисленной соляной кислотой , HCl. Эта процедура была обновлена.
Растворы фосфорновольфрамовой кислоты разлагаются при повышении pH. Было определено ступенчатое разложение, и приблизительные составы при различных значениях pH следующие:
pH основные компоненты 1.0 [PW 12 O 40 ] 3− 2.2 [PW 12 O 40 ] 3− , [P 2 W 21 O 71 ] 6− , [PW 11 O 39 ] 7− 3.5 [PW 12 O 40 ] 3- , [P 2 W 21 O 71 ] 6- , [PW 11 O 39 ] 7- , [P 2 W 18 O 62 ] 6- , [P 2 W 19 O 67 ] 10- 5,4 [P 2 W 21 O 71 ] 6− , [PW 11 O 39 ] 7− , [P 2 W 18 O 62 ] 6− 7.3 [PW 9 O 34 ] 9– 8,3 PO 4 3- , WO 4 2-
Вид [PW 11 O 39 ] 7– является лакунарным или дефектным ионом Кеггина. [P 2 W 18 O 62 ] 6− имеет структуру Доусона . При pH менее 8 присутствие этанола или ацетона стабилизирует анион [PW 12 O 40 ] 3- , уменьшая разложение.
Вольфрамофосфорная кислота термически устойчива до 400 ° C и более устойчива, чем аналогичная кремневольфрамовая кислота H 4 SiW 12 O 40 .
Большие количества полярных молекул, таких как пиридин , абсорбируются в объемной фазе, а не просто на поверхности. Исследования твердотельного ЯМР этанола, абсорбированного в объемной фазе, показывают, что присутствуют как протонированные димеры ((C 2 H 5 OH) 2 H + ), так и мономеры (C 2 H 5 OH 2 + ).
Фосфорновольфрамовая кислота менее чувствительна к восстановлению, чем фосфорно-молибденовая кислота. Восстановление мочевой кислотой или сульфатом железа (II) дает соединение коричневого цвета. родственная кремневольфрамовая кислота при восстановлении образует аналогичное коричневое соединение, где одно из четырех звеньев W 3 в структуре Кеггина становится связанным металлом-металлом кластером из трех общих октаэдров W (IV).
Фосфорновольфрамовая кислота - самая сильная из гетерополикислот . Его сопряженным основанием является анион PW 12 O 40 3− . Его кислотность в уксусной кислоте была исследована и показала, что три протона диссоциируют независимо, а не последовательно, и кислотные центры имеют одинаковую силу. Одна оценка кислотности состоит в том, что твердое вещество имеет кислотность выше, чем H 0 = -13,16, что позволяет квалифицировать соединение как суперкислоту . Эта сила кислоты означает, что даже при низком pH кислота полностью диссоциирует.
Использует
Катализатор
Как и другие гетерополикислоты, фосфорновольфрамовая кислота является катализатором, а ее высокая кислотность и термическая стабильность, по мнению некоторых исследователей, делают ее предпочтительным катализатором. Он находится в растворе как гомогенный катализатор и как гетерогенный катализатор, «нанесенный» на подложку, например оксид алюминия , диоксид кремния . Некоторые реакции, катализируемые кислотой, включают:
- гомогенный катализ гидролиза пропена с получением 2-пропанола
- гомогенный катализ в реакции Принса
- гетерогенный катализ дегидратации 2-пропанола в пропен и метанола в углеводороды.
Крашение и пигменты
Фосфорновольфрамовая кислота использовалась для осаждения различных типов красителей в виде « озер ». Примерами являются основные красители и трифенилметановые красители, например производные парарозанилина .
Гистология
Фосфорновольфрамовая кислота используется в гистологии для окрашивания образцов, как компонент гематоксилина фосфорновольфрамовой кислоты, PTAH и «трихромных» реагентов, а также в качестве отрицательного красителя для визуализации с помощью просвечивающего электронного микроскопа .
- Гематоксилин фосфорновольфрамовой кислоты ( PTAH )
- Мэллори описал реагент, теперь широко известный как PTAH, в 1897 году. PTAH окрашивает ткани в красновато-коричневый или синий цвет в зависимости от их типа. Это свойство одновременного окрашивания двух разных цветов отличается от других реагентов гематоксилина, например, квасцов-гематоксилин. Роль фосфорновольфрамовой кислоты и механизм окрашивания до конца не изучены. Активным компонентом гематоксилина является окисленная форма, гематин, хотя это редко упоминается в литературе, относящейся к окрашиванию гематоксилином. Фосфорновольфрамовая кислота образует озеро с гематином. Состав реагента не определен, исследование образца годичной давности показало, что в нем присутствуют три окрашенных компонента: синий, красный и желтый. Они не были идентифицированы. Некоторые исследования «модельных» систем, реагирующих с ФТАГ различными соединениями, такими как аминокислоты , пурины , пиримидины и амины, показывают, что они вызывают различные цвета.
- Трихромовые реагенты
- В этих реагентах используются два или три основных красителя с фосфорновольфрамовой кислотой в одностадийной или многоступенчатой процедуре. Эти реагенты окрашивают разные типы тканей в разные цвета. Опять же, механизм окрашивания полностью не изучен. Некоторые объяснения включают предположение, что фосфорновольфрамовая кислота действует как протрава, связывающая краситель с тканью, или что, альтернативно, она связывается с тканью, блокируя ее молекулы красителя.
- Отрицательное окрашивание
- Адсорбция на ткань или поверхность вирусов и их электронная плотность являются основой действия фосфорновольфрамовой кислоты как отрицательного красителя . Эта электронная плотность возникает из-за присутствия 12 атомов вольфрама, каждый из которых имеет атомный номер 74. Механизм адсорбции на ткани был предложен как электростатический, а не связанный с водородными связями, поскольку на адсорбцию не влияет pH.
Анализ
Соль калия мало растворима, в отличие от большинства других солей фосфовольфрамата, и была предложена в качестве метода гравиметрического анализа калия.
Осаждение белков
В ряде аналитических процедур одна из ролей фосфорновольфрамовой кислоты заключается в осаждении белков. Его назвали «универсальным» осадителем полярных белков. Дальнейшие исследования показали, что осаждение α-аминогрупп не происходило, но происходило с гуанидино-, ε-амино- и имидазольными группами.
Лекарственные
Похоже, что в этой области было проведено очень мало работы. Один пример относится к некрозу печени у крыс.
Композитные протонообменные мембраны
Гетерополикислоты, включая фосфорновольфрамовую кислоту, исследуются в качестве материалов в композитных протонообменных мембранах , таких как Nafion . Интерес кроется в потенциале этих композиционных материалов для производства топливных элементов, поскольку они обладают улучшенными рабочими характеристиками.