Fosfovolframsyra
|
|
|
|
| Namn | |
|---|---|
| Andra namn Tungstofosforsyra (TPA) Fosfovolframsyra (PTA, PWA) 12-Fosfosforsyra 12-Tungstofosforsyra Dodekatungstofosforsyra |
|
| Identifierare | |
|
|
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.108.885 |
| EG-nummer |
|
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| H3 [ PW12O40 ] _ _ _ | |
| Molar massa | 2880,2 g/mol (vattenfri) |
| Smältpunkt | 89 °C (192 °F; 362 K) (hydrat) |
| Faror | |
| GHS- märkning : | |
  
|
|
| Fara | |
| H302 , H314 , H411 | |
| P260 , P264 , P270 , P273 , P280 , P301 +P312 , P301+P330+P331 , P303 +P361+P353 , P304 +P340 , P305 +P351+P308 , P3308 , P3308 , P331 , P391 , P405 , P501 | |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Fosfovolframsyra ( PTA ) eller tungstofosforsyra ( TPA ), är en heteropolysyra med den kemiska formeln H 3 P W 12 O 40 ] . Det bildar hydrater H 3 [PW 12 O 40 ]· n H 2 O . Det är normalt isolerat som n = 24-hydratet men kan torkas till hexahydratet ( n = 6). EPTA är namnet på etanolisk fosfovolframsyra, dess alkohollösning som används inom biologi. Det har utseendet av små, färglösa-gråaktiga eller svagt gulgröna kristaller, med smältpunkt 89 °C (24 H 2 O -hydrat). Det är luktfritt och lösligt i vatten (200 g/100 ml). Det är inte särskilt giftigt, men är ett milt surt irriterande. Sammansättningen är känd under en mängd olika namn och akronymer (se avsnittet "andra namn" i infoboxen).
I dessa namn reflekterar "12" eller "dodeca" det faktum att anjonen innehåller 12 volframatomer. Några tidiga arbetare som inte kände till strukturen kallade den fosfo-24-volframsyra och formulerade den som 3H 2 O·P 2 O 5 24WO 3 · 59H 2 O, (P 2 W 24 O 80 H 6 )·29H 2 O , som korrekt identifierar atomförhållandena för P, W och O. Denna formel citerades fortfarande i tidningar så sent som 1970.
Fosfovolframsyra används inom histologin som en komponent för färgning av cellprov, ofta tillsammans med hematoxylin som PTAH . Det binder till fibrin , kollagen och fibrer i bindväv , och ersätter anjonerna av färgämnen från dessa material och avfärgar dem selektivt.
Fosfovolframsyra är elektrontät, ogenomskinlig för elektroner . Det är en vanlig negativ färgning för virus , nerver , polysackarider och andra biologiska vävnadsmaterial för avbildning med ett transmissionselektronmikroskop .
Strukturera
Gouzerh sammanfattar de historiska synpunkterna på strukturen av fosfovolframsyra som ledde fram till Keggins bestämning av strukturen som:
- H 7 [P(W 2 O 7 ) 6 ] föreslagen av Miolati och vidareutvecklad av Rosenheim
- H 3 [PO 4 W 12 O 18 (OH) 36 ] (Pauling)
Strukturen bestämdes av JF Keggin publicerades först 1933 och sedan 1934 och är allmänt känd som Keggin-strukturen . Anjonen har full tetraedrisk symmetri och består av en bur av tolv volframatomer kopplade av syreatomer med fosforatomen i dess centrum. Bilden till höger visar den oktaedriska koordinationen av syreatomer runt volframatomerna, och att anjonens yta har både överbryggande och terminala syreatomer. Ytterligare undersökning visade att föreningen var ett hexahydrat inte ett pentahydrat som Keggin hade föreslagit.
Beredning och kemiska egenskaper
Fosfovolframsyra kan framställas genom reaktion H3PO4 , av surgjort natriumvolframatdihydrat , , , Na2WO4 · 2H2O , HCl med fosforsyra med saltsyra . Denna procedur har uppdaterats.
Fosfovolframsyralösningar sönderdelas när pH höjs. En stegvis nedbrytning har bestämts och de ungefärliga sammansättningarna vid olika pH-värden är som följer:
pH huvudkomponenter 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 3− 4 , WO 2− 4
Arten [PW 11 O 39 ] 7− är en lakarisk eller defekt Keggin-jon. [P W 18 O 62 ] 6− har 2 en Dawson-struktur . Vid pH mindre än 8 stabiliserar närvaron av etanol eller aceton anjonen, [PW 12 O 40 ] 3− , vilket minskar nedbrytningen.
Tungstofosforsyra är termiskt stabil upp till 400 °C och är mer stabil än den analoga kiselvolframsyran , H 4 [SiW 12 O 40 ] .
Stora mängder polära molekyler som pyridin absorberas i bulkfasen och inte bara på ytan. NMR- studier i fast tillstånd av i är C2H5OH etanol + 2 visar absorberad bulkfasen att både protonerade dimerer, C2H5OH ) 2H + , och ( , monomerer, närvarande.
Fosfovolframsyra är mindre känslig för reduktion än fosfomolybdensyra. Reduktion med urinsyra eller järn(II)sulfat ger en brunfärgad förening. den relaterade kiselvolframsyran bildar när den reduceras en liknande brun förening där en av de fyra W 3- enheterna i Keggin-strukturen blir ett metall-metallbundet kluster av trekantiga delade W IV -oktaedrar.
Fosfovolframsyra är den starkaste av heteropolysyror . Dess konjugerade bas är [PW 12 O 40 ] 3− anjonen. Dess surhet i ättiksyra har undersökts och visar att de tre protonerna dissocierar oberoende snarare än sekventiellt, och syraställena är av samma styrka. En uppskattning av surheten är att den fasta substansen har en surhet starkare än H 0 = -13,16, vilket skulle kvalificera föreningen som en supersyra . Denna sura styrka gör att syran är helt dissocierad även vid lågt pH.
Används
Katalysator
I likhet med de andra heteropolysyrorna är fosfovolframsyra en katalysator och dess höga surhet och termiska stabilitet gör den till en katalysator enligt vissa forskare. Den är i lösning som en homogen katalysator och som en heterogen katalysator "uppburen" på ett substrat, t.ex. aluminiumoxid , kiseldioxid . Några syrakatalyserade reaktioner inkluderar:
- den homogena katalysen av hydrolysen av propen för att ge 2-propanol
- den homogena katalysen av Prins-reaktionen
- den heterogena katalysen av dehydreringen av 2-propanol till propen och metanol till kolväten.
Färgning och pigment
Fosfovolframsyra har använts för att fälla ut olika typer av färgämnen som " sjöar ". Exempel är basiska färgämnen och trifenylmetanfärgämnen, t.ex. pararosanilinderivat .
Histologi
Fosfovolframsyra används inom histologin för färgning av prover, som en komponent av fosfovolframsyra-hematoxylin, PTAH och "trikrom"-reagenser, och som en negativ färg för avbildning med ett transmissionselektronmikroskop . [ citat behövs ]
- Fosfovolframsyra hematoxylin ( PTAH )
- Mallory beskrev reagenset som nu är allmänt känt som PTAH 1897. PTAH färgar vävnader antingen rödbruna eller blå beroende på deras typ. Denna egenskap att samtidigt färga två olika färger skiljer sig från andra hematoxylinreagens, t.ex. alun-hematoxylin. Rollen av fosfovolframsyra och mekanismen för färgning är inte helt klarlagd. Den aktiva komponenten i hematoxylin är den oxiderade formen, hematin, även om detta sällan erkänns i litteraturen som hänvisar till hematoxylinfärgning. Fosfovolframsyra bildar en sjö med hematin. Reagensens sammansättning är osäker, undersökning av ett år gammalt prov visade att det fanns tre färgade komponenter, blå, röd och gul. Dessa identifierades inte. Vissa undersökningar av "modell"-system, reagerande av olika föreningar såsom aminosyror , puriner , pyrimidiner och aminer med PTAH visar att de ger upphov till olika färger.
- Trikromreagens
- I dessa reagens används två eller tre basiska färgämnen med fosfovolframsyra, antingen i ett steg eller i flera steg. Dessa reagens färgar olika vävnadstyper olika färger. Återigen är mekanismen för färgning inte helt förstått. Några förklaringar inkluderar förslaget att fosfovolframsyra fungerar som ett betsmedel för att binda färgämnet till vävnaden eller att det alternativt binder till vävnad och blockerar det för att färga molekyler.
- Negativ färgning
- Adsorption på vävnad eller ytan av virus och dess elektrontäthet är basen för fosfovolframsyror som fungerar som en negativ färgning . Denna elektrontäthet härrör från närvaron av de 12 volframatomerna som var och en har ett atomnummer av 74. Mekanismen för adsorption på vävnad har föreslagits vara elektrostatisk snarare än att involvera vätebindning, eftersom adsorption inte påverkas av pH.
Analys
Kaliumsaltet är endast svagt lösligt, till skillnad från de flesta andra fosfovolframsalter, och har föreslagits som en metod för gravimetrisk analys av kalium.
Utfällning av proteiner
I ett antal analytiska procedurer är en av fosfovolframsyrans roll att fälla ut proteiner. Det har kallats ett "universellt" utfällningsmedel för polära proteiner. Ytterligare studier visade att ingen utfällning skedde med a-aminogrupper men att det skedde med guanidino-, e-amino- och imidazolgrupper.
Medicinsk
Mycket lite arbete verkar ha utförts på detta område. Ett exempel avser levernekros hos råttor.
Komposit protonutbytesmembran
Heteropolysyrorna, inklusive fosfovolframsyra, undersöks som material i kompositprotonbytarmembran , såsom Nafion . Intresset ligger i dessa kompositmaterials potential vid tillverkning av bränsleceller eftersom de har förbättrade driftsegenskaper.