Фосфат меди(II) (7798-23-4) Физические и химические свойства

Химический профиль

Фосфат меди(II)

Неорганический фосфат меди(II) (Cu3(PO4)2) — голубовато-зеленый, нерастворимый фосфат металла, поставляемый в виде твердого вещества для использования в составах, катализаторах, ингибиторах коррозии и промышленных сырьевых материалах.

Номер CAS	7798-23-4
Класс веществ	Фосфаты металлов (фосфат меди)
Типичная форма	Порошок или кристаллическое твердое вещество
Распространённые фармакопейные стандарты	EP

Промышленно используется как прекурсор фунгицида, катализатор или ингибитор коррозии; поставляется для изготовления составов, покрытий и кормовых добавок; типичные процедуры закупок и контроля качества фокусируются на степени гидратации, размере частиц и профиле примесей. Работать с веществом следует с применением соответствующих средств контроля пыли, СИЗ и мер по предотвращению сброса в окружающую среду ввиду раздражающих свойств и потенциальной токсичности для водных организмов.

Фосфат меди(II) является неорганической ионной фосфатной солью меди, относящейся к семейству ортфосфатов металлов. Структурно это фосфат переходного металла, в котором медь номинально находится в степени окисления +2 и координирована с фосфатными оксианионами; твердое вещество существует в нескольких гидратированных и безводных формах (распространённые формулы включают варианты, такие как \(\ce{Cu3O8P2}\) и гидратированные виды, например \(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\)). Кристаллическая решетка определяется ионными взаимодействиями Cu–O и P–O с заметным оксидным/оксифосфатным характером, что обусловливает образование кристаллического окрашенного твёрдого вещества (от синего до голубовато-зеленого), типичного для многих соединений меди(II).

Электронные свойства обусловлены частично заполненными 3d орбиталями ионов \(\ce{Cu^2+}\), что проявляется характерным синим/зелёным оптическим поглощением, способностью к координационной химии (образование комплексов с аммиаком и другими лигандами) и редокс-каталитическому поведению. Как фосфатная соль, анионный комплекс может гидролизоваться и протонироваться в широком диапазоне pH; однако низкая растворимость в воде ограничивает простое кислотно-основное титрование в чистой воде. Фосфат меди(II) ведёт себя классически как неорганическая слабо растворимая соль металла: плохо растворим в холодной воде, лучше — в кислых и комплексообразующих/щелочных средах (например, в аммиачных растворах), термически нестабилен с образованием продуктов разложения, в том числе окислов фосфора.

Распространённые коммерческие стандарты данного вещества включают: EP.

Основные физические свойства

Плотность

Экспериментально установленных данных по плотности в доступном источнике не найдено.

Температура плавления или разложения

Для безводной формы не установлена одна определённая температура плавления в существующих данных. Экспериментальные данные указывают, что фосфат меди(II) разлагается при нагревании, не демонстрируя чётко выраженного плавления; термическое разложение может сопровождаться образованием окислов фосфора и других продуктов, что представляет опасность (см. раздел «Безопасность и обращение»).

Растворимость в воде

Согласованные экспериментальные данные подтверждают, что фосфат меди(II) практически нерастворим или слабо растворим в воде. Типичные качественные описания включают: - «Нерастворим в холодной воде, слегка растворим в горячей воде.» - Трёхводная форма (\(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\)) характеризуется ограниченной растворимостью в воде, но растворяется в кислотах и аммиачных растворах. Дополнительные сведения по растворимости в растворителях: - Растворим в минеральных кислотах и гидроксиде аммония (аммиачном растворе) за счёт протонирования фосфатных групп и комплексообразования с \(\ce{Cu^2+}\). - Некоторая растворимость в ацетоне по отдельным данным; нерастворим в этаноле.

Механистическая заметка: растворение в кислоте происходит посредством протонирования фосфатных оксианионов с высвобождением свободных ионов \(\ce{Cu^2+}\) в раствор, тогда как растворение в аммиаке обусловлено комплексированием (образованием медь-аммиачных комплексов), что значительно повышает кажущуюся растворимость.

pH раствора (качественное поведение)

В виде нерастворённого диспергированного твердого вещества во воде фосфат меди(II) не способен формировать определённый pH раствора из-за крайне низкой растворимости. При растворении или диспергировании в условиях, повышающих растворимость: - В кислой среде раствор будет кислым вследствие избытка кислоты, необходимой для растворения фосфата и протонирования фосфатных видов. - В аммиачной среде происходит комплексирование \(\ce{Cu^2+}\) аммиаком (например, образуется комплекс \(\ce{[Cu(NH3)4]^2+}\)), в результате чего растворы приобретают нейтральные или щелочные свойства в зависимости от избытка аммиака. - В нейтральной воде концентрация ионов фосфата и меди низкая, и pH раствора определяется матрицей, а не твёрдым веществом.

Однозначное числовое значение pH раствора отсутствует в доступных данных.

Химические свойства

Кислотно-щелочное поведение

Фосфат меди(II) — это ионная соль поливалентного оксианиона (фосфата) и двухвалентного иона переходного металла (\(\ce{Cu^2+}\)). Фосфатный компонент (ортфосфат) может принимать и отдавать протоны в конъюгированной серии \(\ce{H3PO4 <-> H2PO4^- <-> HPO4^2- <-> PO4^3-}\) в зависимости от pH; однако в твердом состоянии анион представлен координированными ортфосфатными/оксифосфатными единицами и не ведёт себя как свободная подвижная основание. Практическое кислотно-щелочное поведение определяется растворимостью: увеличение кислотности повышает растворимость, переводя фосфат в протонированные формы, в то время как сильные щелочные и комплексообразующие среды (например, концентрированные аммиачные растворы) растворяют медь путём образования аммиачных комплексов. Сама соль в твердом состоянии не проявляет кислотность по Брёнстеду, кроме свойств связанных с координированными протонами в гидратированных формах.

Реакционная способность и стабильность

• Стабильность: Твердое вещество стабильно при нормальных атмосферных условиях, но разлагается при сильном нагреве; разложение опасно из-за выделения окислов фосфора и токсичных фумов.
• Химическая реактивность: Растворим в минеральных кислотах и концентрированных аммиачных растворах; образует координационные комплексы с лигандами, комплексирующими \(\ce{Cu^2+}\) (например, \(\ce{NH3}\)), что увеличивает растворимость.
• Каталитические и несовместимые свойства: Ионы меди(II) катализируют разложение окислителей, таких как гипобромит натрия; соли меди способны способствовать окислительным или редокс процессам с реагентами. Следует избегать контакта с сильными восстановителями или окислительными системами без оценки реактивности.
• Гидраты: Известны гидратированные формы (например, тригидрат), отличающиеся кристаллической формой и растворимостью от безводного вещества.

Молекулярные и ионные параметры

Формула и молекулярная масса

• Молекулярная формула (расчетная): \(\ce{Cu3O8P2}\)
• Молекулярная масса (расчетная): 380.58

Дополнительные расчетные параметры (по данным): Точная масса 380.69382; Моноизотопная масса 378.69563; Топологическая полярная площадь (TPSA) 173; Количество доноров водородных связей 0; Количество акцепторов водородных связей 8; Количество вращающихся связей 0; Количество тяжёлых атомов 13; Формальный заряд 0; Сложность 36.8.

Составные ионы

• Основной ион металла: \(\ce{Cu^2+}\)
• Основной оксианион: ортфосфат/оксифосфат (номинально \(\ce{PO4^3-}\) в простых стехиометрических терминах, с состояниями протонирования в зависимости от pH и гидратации)
• Гидратные формы: зарегистрированы кристаллогидраты, например \(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\), которые изменяют стехиометрию и молекулярную массу фазы.

Структурные и химические свойства обусловлены взаимодействием координационной химии \(\ce{Cu^2+}\) и полидентатных, поливалентных фосфатных оксианионов.

Идентификаторы и синонимы

Реестровые номера и коды

• CAS RN: 7798-23-4
• Номер Европейского сообщества (EC): 232-254-5
• UNII: N8NP6FR80R
• ID вещества DSSTox: DTXSID00872547
• InChIKey: GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H
• Другие идентификаторы, указанные в доступных аннотациях, включают исторический/устаревший CAS 1913303-43-1.

Синонимы и распространённые наименования

Распространённые наименования и синонимы включают (выборка по поставке): фосфат меди(II); фосфат меди (куприк фосфат); фосфат меди (3:2); соль меди(2+) ортофосфорной кислоты (2:3); трифосфат меди; Cu3O8P2; фосфат меди (II); трифосфат меди(II); Cuprum Phosphoricum. Вещество также упоминается под описательными названиями гидратированных форм (например, фосфат меди(II) тригидрат).

Идентификаторы структурных дескрипторов (представлены как предоставлены): - SMILES: [O-]P(=O)([O-])[O-].[O-]P(=O)([O-])[O-].[Cu+2].[Cu+2].[Cu+2] (inline code)
- InChI: InChI=1S/3Cu.2H3O4P/c;;;21-5(2,3)4/h;;;2(H3,1,2,3,4)/q3*+2;;/p-6 (inline code)
- InChIKey: GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H (inline code)

Промышленные и коммерческие применения

Функциональные роли и области применения

Сообщается о функциональных ролях вещества как фунгицида (сельскохозяйственный пестицид), катализатора в органических реакциях, компонента удобрений (источник микроэлемента меди), эмульгатора, ингибитора коррозии при обработке фосфорной кислоты, защитного покрытия металлических поверхностей, а также добавки микроэлементов в кормовые составы для животных. Эти функции отражают свойства вещества как слабо растворимого источника меди, способного действовать как биоцид (биодоступность меди) и резервуар меди или катализатор с контролируемым высвобождением.

Типичные примеры применения

• Сельское хозяйство: используется в составах для защиты растений, где ионы меди обеспечивают фунгицидную активность; выбор зависит от нормативного статуса и эффективности композиции.
• Кормовые добавки: применяется как источник меди микроэлемента в формах с контролируемым высвобождением для ветеринарного или сельскохозяйственного питания животных (с контролируемой формулой и дозировкой).
• Химическое производство: используется в качестве гетерогенного катализатора или прекурсора катализатора в органическом синтезе, где требуются виды меди(II).
• Контроль коррозии: применяется для ингибирования коррозии в отдельных потоках обработки фосфорной кислоты или при обработке металлов, где желательны покрытия или пленки из фосфата меди.

Производство: распространённые методы лабораторного и промышленного синтеза включают осаждение путём реакции сульфата меди(II) (или других растворимых солей меди(II)) с растворимыми солями фосфатов (например, гидрофосфатом диаммония) в контролируемых условиях для получения требуемой стехиометрической фазы и морфологии частиц.

Если требуется краткое изложение применения, выходящее за рамки общих описаний, следует обратиться к специфицированной технической документации продукта или данным по рецептурам.

Обзор вопросов безопасности и обращения

Риски для здоровья и окружающей среды

• Указания по опасности и эффекты включают: вызывает раздражение кожи (H315) и серьёзное повреждение глаз (H318); очень токсичен для водной биоты с длительным воздействием (H400, H410) в нескольких уведомленных классификациях.
• Токсичность: соли меди могут вызывать желудочно-кишечные и системные эффекты при высоком приёме внутрь; вдыхание пыли или аэрозолей на рабочем месте должно контролироваться. Исторические данные по острой оральной летальной дозе для типичных солей меди указывают дозы порядка десятков граммов, однако токсичность зависит от дозы и матрицы.
• Целевые органы и механизмы действия: медь аккумулируется в печени и может вызывать гепатотоксическое воздействие при превышении физиологической способности организма к её утилизации; медь индуцирует механизмы окислительного стресса и может ингибировать ферменты, зависящие от сульфгидрильных групп.
• Пределы воздействия (сообщены для неорганической меди, выраженной как Cu): рекомендуемые значения профессионального воздействия включают 1 мг/м3 (8‑часовой средневзвешенный уровень) для пыли и аэрозолей меди и соответствующие MAK/TLV/PEL значения, приведённые в сводках промышленной гигиены. Значение IDLH («немедленно опасно для жизни или здоровья») по некоторым профессиональным источникам составляет 100 мг/м3 (как Cu).
• Экологическая опасность: фосфат меди(II) классифицируется как очень токсичный для водных организмов и должен предотвращаться от попадания в водоёмы; особое внимание следует уделить утилизации и контролю стоков.

Условия хранения и обращения

• Обращение: минимизировать образование пыли; применять местную вытяжную вентиляцию при работе с порошком; использовать соответствующие средства индивидуальной защиты органов дыхания, перчатки и защиту глаз, чтобы избежать вдыхания и контакта с кожей. Избегать проглатывания и неконтролируемого попадания в окружающую среду.
• Хранение: хранить в прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении в плотно закрытой таре; изолировать от сильных восстановителей и несовместимых окислителей/органометаллических реагентов. Защищать от условий, способствующих термическому разложению.
• Пожароопасность/термическое разложение: при нагревании вещество разлагается с выделением токсичных оксидов фосфора; пожарным рекомендуется использование полного защитного снаряжения и дыхательного аппарата.
• Первая помощь и действия в чрезвычайных ситуациях: при воздействии соблюдать стандартные процедуры обеззараживания — промыть глаза и кожу водой, снять загрязнённую одежду; при проглатывании или значительном вдыхании обратиться за медицинской помощью. Для подробной информации по экстренной помощи и применению антидотов обращаться к клиническим токсикологическим справочникам и паспортам безопасности продукта (SDS).
• Регулирование и утилизация: методы утилизации отходов, содержащих медь, регулируются экологическими нормами; не допускать захоронения на свалках или сброса без оценки содержания меди и местных нормативных требований. Для детальной информации об опасностях, транспортировке и нормативном контроле следует обращаться к паспортам безопасности (SDS) и местному законодательству.