Les acides du phosphore sont des composés de formule brute HPOM où M représente un hétéroatome pouvant être métallique, soufré ou halogéné. Quatre familles de composés caractérisent les acides du phosphore : la plus répandue et diversifiée est la famille des oxoacides du phosphore qui contiennent les fonctions hydroxyle (O-H), oxydes de phosphore (P=O) et phosphures d'hydrogène (P-H). Leur formule est du type HPO. Un membre caractéristique de cette famille est l'acide phosphorique de formule HPO. Cette catégorie d'acides présente une chimie diversifiée et de nombreux domaines d'application (biologie, industrie, agriculture) ; celle des peroxoacides du phosphore (peroxophosphates protonnés) qui contiennent la fonction peroxyde. Ainsi ces composés exotiques se caractérisent par une forte réactivité ; celle des fluoroacides de phosphore de formule HPOFA. Michel et J. Bénard, Chimie minérale - Généralités et étude particulière des éléments, Masson, 1964, 730, : « Le Phosphore, Combinaisons du phosphore avec l'oxygène ». (fluorophosphates protonnés). Ces composés ont la particularité d'être isostères d'acides communénent connus et utilisés ; celle des thioacides du phosphore de formule HPS. Toutefois l'existence de cette famille est transitoire, liée à une faible stabilité des acides en milieu aqueux.
Oxoacides Propriétés et caractéristiques Les oxoacides résultent de l'action de l'eau (hydrolyse) sur des ou (anhydrides de phosphore) selon la réaction globale suivante : + n → m
Un aspect intéressant est que les oxoacides du phosphore conservent certaines propriétés de leur anhydride correspondant, notamment le nombre d'oxydation du phosphore, la stabilité ou l'état physique dans les conditions standards thermodynamiques. Par exemple l'acide orthophosphorique (appelé acide phosphorique par abus de langage) est extrêmement stable et sa réduction en phosphore n'est possible que dans des conditions très agressives (avoisinant ) avec des réducteurs très énergétiques (comme le carbone) ; il en est de même pour son anhydride correspondant qui est l'hémipentoxyde de tétraphosphore PO : PO + 10 C → 4 P + 10 CO 2 HPO + 5 C → 3 + 2 P + 5 CO
Tableau récapitulatif
+Oxoacides du phosphore HPO Catégorie de l'acide Nombre d'oxydation du phosphore Nom de l'acide Formule brute Structure Anhydride correspondant Hypophosphoreux + I Acide hypophosphoreux HPO
Oxyde de diphosphore PO (hypothétique) Phosphoreux + III Acide métaphosphoreux HPO Hexoxyde de tétraphosphore PO Acide pyrophosphoreux HPO
Acide orthophosphoreux HPO
Hypophosphorique + IV Acide hypophosphorique HPO
Tétraoxyde de diphosphore PO Phosphorique + V Acide métaphosphorique HPO Hémipentoxyde de tétraphosphore PO Acide pyrophosphorique HPO
Acide orthophosphorique HPO
Fluoroacides Définition Un fluoroacide de phosphore est un oxoacide de phosphore dans lequel un ou plusieurs groupements hydroxyles sont substitués par un atome de fluor. Leur formule générale est .
Il en existe en principe un grand nombre, mais seuls les fluoroacides phosphoriques (dérivés de l'acide orthophosphorique HPO) ont été caractérisés expérimentalement et isolés.
Préparation La synthèse d'acides fluorophosphoriques comporte trois étapes : oxyder totalement du phosphore blanc pour produire l'anhydride correspondant à l'acide orthophosphorique PO : P + 5 O → PO ; mettre en contact PO avec de l'acide fluorhydrique HF pour produire le trioxyfluorure de phosphore et l'acide orthophosphorique : PO + 6 HF → 2 POF + 2 HPO ; après avoir isolé le trioxyfluorure, celui-ci est hydrolysé et génère un mélange d'acides monofluorophosphorique HPOF et difluorophosphorique HPOF dans HF : (a) POF + 2HO → HPOF + 2HF, (b) POF + HO → HPOF + HF.
Propriétés Les acides fluorophosphoriques ont la particularité d'être isostères (molécules caractérisées par le même nombre d'atomes et d'électrons de valence) d'acides communément utilisés et connus. Typiquement l'acide monofluorophosphorique HPOF est isostère de l'acide sulfurique HSO puisque ces deux composés comportent respectivement 7 atomes et 22 électrons de valence. De manière équivalente, l'acide difluorophosphorique HPOF est isostère de l'acide perchlorique (HO)ClO puisque ces deux composés comportent respectivement 6 atomes et 22 électrons de valence.
Utilisation Les acides fluorophosphoriques trouvent quelques applications quand ils sont sous forme de sels de fluorophosphates. Par exemple, le monofluorophosphate de disodium NaPOF est un composé alcalin contenu dans les dentifrices; le rôle de ce dernier est d'assurer une protection contre les bactéries qui causent les caries.
Références
Catégorie:Composé du phosphore Phosphore