磷酸（H3PO4）在常温下为无色透明的固体晶体，熔点为42 °C。当温度超过熔点时，它会变为无色透明的黏稠液体。在工业和实验室中，磷酸常以85%的水溶液形式存在，这种溶液为无色、无味、非挥发性的黏稠液体，是一种重要的化学试剂。一种中等强度的三元酸，磷酸能够逐步释放三个质子，分别形成 H2PO4-、HPO42- 和 PO43- 三种不同的质子化形式。这种特性使其在化学反应中具有显著的多样性。

1682年，波义耳在其论文《一种观察到的冷光的新实验》中提到，磷燃烧后生成的白烟与水作用后生成酸性溶液，这一白烟即为磷酸酐（五氧化二磷），而溶液则为磷酸。尽管如此，波义耳并未进一步研究磷酸。最早研究磷酸的化学家是法国化学家拉瓦锡。1772年，拉瓦锡通过将磷在汞密封的钟罩中燃烧，发现磷燃烧后生成的白色粉末能溶于水形成磷酸。拉瓦锡还证明了磷酸可以通过浓硝酸与磷反应制得。

1840年，李比希在《有机化学在农业和生理学上的作用》一书中指出，磷对植物生长至关重要。李比希还进一步探讨了磷酸及其盐类作为肥料的应用，推动了磷酸的生产进入大规模化阶段，从此磷酸在农业、化学工业等领域的重要性逐渐显现。

正磷酸是由一个单一的磷氧四面体构成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp3杂化的，3个杂化轨道与氧原子间形成3个σ键，另一个P-O键是由一个从磷到氧的σ配键和两个由氧到磷的d-p配键组成的。σ配键是磷原子上的一对孤对电子向氧原子的空轨道配位而形成。d←p配键是氧原子的py、pz轨道上的两对孤对电子和磷原子的dxz、dyz空轨道重叠而成。由于磷原子3d能级比氧原子的2p能级能量高很多，组成的分子轨道不是很有效的，所以P-O键从数目上来看是三重键，但从键能和键长来看是介于单键和双键之间。纯H3PO4和它的晶体水合物中都有氢键存在，这可能是磷酸浓溶液黏稠的原因。

常温下（25 ℃），H3PO4溶液浓度为45%~47%时比电导最大。

磷酸与水可以无限比例混溶，但同时与水发生脱水-水合的平衡反应。当含水量低于5%时，逐渐开始脱水生成焦磷酸。

磷酸结晶点与含水量有关。无水磷酸结晶点为42 ℃，62.5%磷酸/37.5%水的混合体系达到低共熔点，结晶点为-85 ℃。

市售磷酸通常质量分数85%，其结晶点（冰点）为21 ℃，当低于此温度时会析出半水物结（冰）晶。当然，通常磷酸在10 ℃以上甚至更低温度下也不结（冰）晶，这是由于磷酸具有过冷的特性，也就是实际上市售的磷酸在低于21 ℃时会偏离其结（冰）晶点，不会立即结（冰）晶的现象存在。但这样的低温只要维持一段时间，在静止的状态下，磷酸很容易产生结（冰）晶。

磷酸结晶就像其他液体结晶一样属于物理变化而非化学变化。其化学性质不会因结晶而改变，也即磷酸的性质是不会因结晶而受影响的，只要给予温度熔化或加热水稀释溶化，仍可以正常使用。

市售磷酸是含水的混合物，其沸点与含水量有关，含水量越低则沸点越高。质量分数85%的磷酸沸点为158 ℃。无水磷酸沸点为261 ℃，此时发生脱水反应生成沸点更高的焦磷酸。

磷酸是三元弱酸（一说是中强酸），分三步电离，意味着它可以分三步逐步释放三个质子（H+），对应形成三种阴离子（H2PO4-、HPO42- 和 PO43-）。每一步解离对应一个酸解离常数（Ka）和相应的 pKa 值：

pKa1：2.12

pKa2：7.20

pKa3：12.36

（1）浓磷酸可以和氯化钠共热生成氯化氢气体（与碘化钾、溴化钠等也有类似反应），属于高沸点酸制低沸点酸：

（2）磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常用PO43-掩蔽Fe3+离子，浓磷酸能溶解钨、锆、硅、硅化铁等，并与他们形成配合物。

（3）磷酸受强热时脱水，依次生成多聚磷酸，焦磷酸、三磷酸和多聚偏磷酸。三磷酸是链状结构，多聚的偏磷酸是环状结构。

（4）浓热的磷酸能腐蚀二氧化硅，生成杂多酸。浓热磷酸还能分解绝大部分矿物，如铬铁矿、金红石、钛铁矿等。

磷酸盐有三类：正盐（含），酸式盐磷酸一氢盐（含）和磷酸二氢盐（含）。

三类盐之间的关系为：

（1）溶解性

正盐和一氢盐：除钾、钠、铵等少数盐外，其余都难溶于水，但能溶于强酸。

二氢盐：都易溶于水。

（2）相互转化

向磷酸中滴加碱液，随着碱液的增多，先后生成磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、磷酸盐。

向磷酸盐溶液中滴加强酸，随着酸的增多，先后生成磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、磷酸。

（3）离子共存的问题

①、 、与不能共存。

②、与不能共存。

③与不能共存（化合生成）。

④与可共存，和可共存。

（4）检验

磷酸盐与过量钼酸铵在浓硝酸溶液中反应有淡黄色磷钼酸铵晶体析出，这是鉴定磷酸根离子的特征反应：

磷酸在工业上通过两种途径之一生产，即湿法工艺和干法。

在湿法工艺中，含磷酸盐的矿物如羟基磷灰石钙和氟磷灰石用硫酸处理。

硫酸钙（石膏，CaSO4）是一种副产品，以磷石膏的形式除去。氟化氢（HF）气体流入湿（水）洗涤器中，产生氢氟酸。在这两种情况下，磷酸溶液通常含有 23-33% P2O5（32-46% H3PO4）。它可以浓缩以生产商业级或商业级磷酸，其含量约为 54-62%（75-85% H3PO4）。进一步除去水分会产生P2O5浓度高于70% 的过磷酸（相当于接近 100% H3PO4）。通过去除砷和其他潜在有毒杂质的化合物，可以进一步纯化来自这两种工艺的磷酸。

为了生产食品级磷酸，首先在电弧炉中用焦炭还原磷矿石，以产生元素磷。这个过程也被称为热过程或电炉过程。还添加了二氧化硅，导致产生硅酸钙渣。将单质磷从炉中蒸出，用空气燃烧生成高纯度的五氧化二磷，五氧化二磷溶于水制磷酸。热法产生磷酸，其浓度非常高，P2O5（约85%），杂质含量低。

然而，该工艺比湿法工艺更昂贵、更耗能，湿法工艺产生的磷酸P2O5浓度较低（约26-52%），杂质含量较高。湿法工艺是生产用于肥料的磷酸的最常见方法。

1、磷矿石或热过程产生的磷酸通常需要纯化。一种常见的纯化方法是液-液萃取，它涉及使用有机溶剂（如磷酸三丁酯（TBP）、甲基异丁基酮（MIBK） 或正辛醇）从水和其他杂质中分离磷酸。纳滤涉及使用预改性的纳滤膜，该膜通过聚乙烯亚胺的高分子量聚阳离子聚合物的沉积而功能化。纳滤已被证明可以显著降低各种杂质的浓度，包括镉、铝、铁和稀土元素。实验室和工业中试规模结果表明，该工艺可以生产食品级磷酸。

2、分馏结晶可以达到通常用于半导体应用的最高纯度。通常使用静态结晶器。静态结晶器使用垂直板，这些板悬浮在熔融进料中，并由传热介质交替冷却和加热。该过程首先将传热介质缓慢冷却到停滞熔体的冰点以下,这种冷却会导致板上生长一层晶体,杂质从生长的晶体中剔除出来，并集中在剩余的熔体中。在所需馏分结晶后，将剩余的熔体从结晶器中排出,更纯净的结晶层仍然粘附在板上。在随后的步骤中，再次加热板以液化晶体，并将纯化的磷酸排入产品容器中。结晶器再次充满进料，开始下一个冷却循环。

农业：磷酸是生产重要磷肥（如过磷酸钙、磷酸二氢钾等）的关键原料。具体来说，过磷酸钙的生产过程中，磷酸与石灰反应，产生磷酸钙，这些化合物是农业中常用的磷肥。此外，磷酸二氢钾是另一种常见的磷肥，生产过程中磷酸与氢氧化钾反应，生成磷酸二氢钾，广泛用于提高作物的生长和提高农作物的产量。磷酸在农业中的应用不仅限于肥料，它也是生产饲料营养剂（如磷酸二氢钙）的重要原料，增强动物的骨骼生长和繁殖能力。

工业：磷酸是一种重要的化工原料，主要作用如下：

1、金属处理：处理金属表面，在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜，以保护金属免受腐蚀。

2、化学抛光：和硝酸混合作为化学抛光剂，用以提高金属表面的光洁度。

3、化工原料：磷酸作为化工原料，在生产洗涤用品、杀虫剂（如磷酸酯）和含磷阻燃剂方面起着重要作用。

食品：磷酸是食品添加剂之一，在食品中作为酸味剂、酵母营养剂，可乐中就含有磷酸。磷酸盐也是重要的食品添加剂，可作为营养增强剂。食品级磷酸用于酸化各种可乐和果酱等食品和饮料，提供浓郁或酸味。磷酸也用作防腐剂。含有磷酸的软饮料，包括可口可乐，有时被称为磷酸盐苏打水或磷酸盐。软饮料中的磷酸有可能导致牙齿腐蚀。磷酸也有可能导致肾结石的形成，尤其是那些以前患有肾结石的人。

医学：磷酸在制药行业中有重要应用。它被用于制备含磷药物，如甘油磷酸钠等，广泛用于维持体内的电解质平衡，并作为多种药物的基础成分，具有改善新陈代谢和支持神经系统功能的作用。

数据：

1、疏水参数计算参考值（XlogP）：-2.1

2、氢键供体数量：3

3、氢键受体数量：4

4、可旋转化学键数量：0

5、互变异构体数量：无

6、拓扑分子极性表面积（TPSA）：77.8

7、重原子数量：5

8、表面电荷：0

9、复杂度：49.8

10、同位素原子数量：0

11、确定原子立构中心数量：0

12、不确定原子立构中心数量：0

13、确定化学键立构中心数量：0

14、不确定化学键立构中心数量：0

15、共价键单元数量：1

数据：

1、摩尔折射率：13.52

2、摩尔体积（cm3/mol）：45.2

3、等张比容（90.2K）：154.4

4、表面张力（dyne/cm）：136.3

5、极化率（10-24cm3）：5.36

GB 3149—92方法

混合指示剂 取0.1%百里酚蓝溶液3份和0.1%酚酞溶液2份，混合均匀。

1、重量法

亦称仲裁法，取试样5 g（称准至0.0002 g）放于100 mL烧杯中，加10 mL盐酸，盖上表面皿，煮沸10 min，冷却后转入500 mL容量瓶中，加10 mL盐酸，用水定容后，摇匀。取该溶液50 mL放于500 mL容量瓶中，再用水定容后，摇匀，是为试样液。取试样液20 mL放于400 mL烧杯中，用水稀释至100 mL，加喹钼柠酮试液（TS-202）50 mL，盖上表面皿，在电热板上加热至杯内温度达75 ℃±5 ℃，保持半分钟或在水浴中保温至溶液分层（不能用明火加热，不论在加试剂或加热时都不能搅拌混匀，以免形成块状物），冷却过程中转动3~4次。用预先在175~185 ℃（或240～260 ℃）恒重的4号玻璃坩埚过滤，先将上层清液过滤，沉淀用倾泻法洗涤3~4次，每次约用水20 mL，洗液通过坩埚过滤，然后将沉淀转到玻璃坩埚中，继续用水洗涤5~6次，置坩埚于175~185 ℃：烘箱中烘45 min（或240~260 ℃烘箱中烘15 min），玻璃坩埚于干燥器中冷却至室温称重。同测定手续，进行空白试验。

磷酸含量按下式计算：

H3PO4(%)=0.04428×(G2-G1)/G×50/500×20/500×100式中G一所取试样量，g

G2——测定样品时所得的沉淀量，g；

G1——空白测得的沉淀重量，g；

0.04428——每克磷钼酸喹啉相当于磷酸的质量，g。

2、容量法

按上述重量法测定手续进行至“冷却过程中转动3~4次”，以下操作按下述测定手续进行。用铺有滤纸、脱脂棉或纸浆的过滤器过滤，先将上层清液过滤，沉淀用倾泻法洗涤3~4次，每次约用水25~30 mL，然后将沉淀转到过滤器上，继续用水洗涤至无酸性（取约20 mL洗出液，加一滴混合指示剂和1滴0. 25 mol/L的氢氧化钠液，所呈颜色与处理同体积水所呈的颜色相近为止）。将沉淀转入原烧杯中，加不含二氧化碳的水100 mL，搅匀沉淀，约加0.5 ml/L氢氧化钠标准液10 mL，充分搅拌至沉淀溶解，加5滴混合指示剂，用0.25 mol/L盐酸标准液滴定，溶液由紫色变为微黄色时为终点。

用同样测定手续，进行空白试验。

磷酸含量按下式计算：

H3PO4(%)=c(V1-V2)×0.003769/G×50/500×20/500×100

式中c——氢氧化钠标准溶液浓度，mol/L；

V1——试样所耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL；

V2——试样所耗盐酸标准溶液的体积，mL；

V——在空白试验中，1mL盐酸标准溶液相当的氢氧化钠标准溶液体积，mL；

0.003769——毫摩尔磷酸的质量，g；

G一所取试样量，g。

本方法平行测定时允许误差在0~2%以内。

FAO/WHO滴定法 取试样1.00 g放入一具玻塞烧瓶中，加水约100 mL，再加百里酚酞试液（TS-248）0.5 mL，用1 mol/L氢氧化钠液滴定，每mL相当于H3PO4 0.049 g。

皮肤腐蚀/刺激,类别 1B；

严重眼损伤/眼刺激,类别 1。