Фосфотунгстическая кислота
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена
Вольфрамстофосфорная кислота (TPA)
Фосфотунгстическая кислота (PTA, PWA) 12-фосфотунгстиновая кислота 12-х-внедофосфорная кислота [ 1 ] Додекатунгстофосфорная кислота | |
| Идентификаторы | |
| |
3D model ( JSmol )
|
|
| Chemspider | |
| Echa Infocard | 100.108.885 |
| ЕС номер |
|
PubChem CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| H 3 [PW 12 O 40 ] | |
| Молярная масса | 2880,2 г/моль (безводный) |
| Точка плавления | 89 ° C (192 ° F; 362 K) (гидрат) |
| Опасности | |
| GHS Маркировка : | |
  
| |
| Опасность | |
| H302 , H314 , H411 | |
| P260 , P264 , P270 , P273 , P280 , P301+P312 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , P321 , P330 , P363 , P391 , P405 , P501 | |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |
Фосфотунгстовая кислота ( PTA ) или вольфрамовая кислота ( TPA ), представляет собой гетерополискую кислоту с химической формулой H 3 P W 12 O 40 ] . Он образует гидраты H 3 [PW 12 O 40 · N H 2 O. ] Обычно он изолирован как гидрат n = 24, но может быть высушен к гексагидрату ( n = 6). [ 2 ] EPTA является названием этанольной фосфотунгстической кислоты, ее алкогольная раствор, используемый в биологии. Он имеет вид маленьких, бесцветных или слегка желто-зеленых кристаллов, с температурой плавления 89 ° C (24 H 2 o Гидрат). Это без запаха и растворим в воде (200 г/100 мл). Это не особенно токсично, но является мягким кислым раздражителем. Соединение известно по различным именам и аббревиатурам (см. Раздел «Другие имена» Infobox).
В этих именах «12» или «Додека» отражает тот факт, что анион содержит 12 атомов вольфрама. Некоторые ранние работники, которые не знали структуры [ 3 ] Называется это фосфо-24-морской кислотой, формулируя 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 идентифицирует атомные отношения P, W и O. Эта формула все еще цитировалась в статьях уже в 1970 году. [ 4 ]
Фосфотунгстическая кислота используется в гистологии в качестве компонента для окрашивания образцов клеток, часто вместе с гематоксилином в качестве PTAH . Он связывается с фибрином , коллагеном и волокнами соединительных тканей и заменяет анионы красителей из этих материалов, избирательно деколосируя их.
Фосфотунгстическая кислота является электронной плотной, непрозрачной для электронов . Это распространенное отрицательное окрашивание для вирусов , нервов , полисахаридов и других биологических тканевых материалов для визуализации с помощью просвечивающего электронного микроскопа .
Структура
[ редактировать ]
Гузерх [ 5 ] суммирует исторические взгляды на структуру фосфотунгстиновой кислоты, ведущей к определению Кеггина структуры как:
- H 7 [P (W 2 O 7 ) 6 ] предложено Miolati и дополнительно разработан Rosenheim
- H 3 [PO 4 W 12 O 18 (OH) 36 ] (Полингинг)
Структура была определена JF Keggin, впервые опубликованной в 1933 году [ 6 ] а затем в 1934 году [ 7 ] и обычно известен как структура кеггина . Анион имеет полную тетраэдрическую симметрию и содержит клетку из двенадцати атомов вольфрама, связанных атомами кислорода с атомом фосфора в его центре. На картине справа показана октаэдрическая координация атомов кислорода вокруг атомов вольфрама и что поверхность аниона имеет как мостовые, так и терминальные атомы кислорода. Дальнейшее исследование показало, что соединение было гексагидратом, а не пентагидратом, как предложил Кеггин. [ 8 ]
Подготовка и химические свойства
[ редактировать ]Фосфотунгстическая кислота может быть получена реакцией дигидрата вольфрама натрия , NA 2 WO 4 · 2H 2 O , с фосфорной кислотой , H 3 PO 4 , подкисленный соляной кислотой , HCl. [ 9 ] Эта процедура была обновлена. [ 2 ]
Растворы фосфотунгстовой кислоты разлагаются по мере увеличения pH. Пошаговое разложение было определено, и приблизительные композиции при различных значениях pH следующие: [ 10 ]
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 По 3- 4 , WO 2–4
Вид [PW 11 O 39 ] 7− это лаконичный или дефектный ион кеггина. А [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. [ 10 ]
Вольфрамстофосфоровую кислоту термически стабильна до 400 ° C и более стабильна, чем аналогичная силикотунговая кислота , H 4 [SIW 12 O 40 ] . [ 11 ]
Большие количества полярных молекул, таких как пиридин, поглощаются в объемной фазе, а не просто адсорбируются на поверхность. Твердый штат ЯМР исследования этанола , поглощенного в объемной фазе, показывают, что оба протонированных димера, (C 2 H 5 OH) 2 часа + и мономеры, C 2 H 5 OH + 2 , присутствуют.
Фосфотунгстовая кислота менее чувствительна к восстановлению, чем фосфомолибдическая кислота. Снижение сульфата мочевой кислоты или железа (II) производит коричневое соединение. Связанная силикотунговая кислота при восстановлении образует аналогичное коричневое соединение, где одно из четырех W 3 единицы в структуре Keggin становятся связанным металлическим металлом из трех общих В IV Октаэдра. [ 12 ]
Фосфотунгстовая кислота является самой сильной из гетерополицидов . Его сопряженная основа - [PW 12 O 40 ] 3− анион. [ 13 ] Его кислотность в уксусной кислоте была исследована и показывает, что три протона диссоциируют независимо, а не последовательно, а кислотные сайты имеют одинаковую прочность. [ 14 ] Одной из оценки кислотности является то, что твердое вещество имеет кислотность, сильнее h 0 = -13,16, [ 11 ] который будет квалифицировать соединение как суперяки . Эта кислая сила означает, что даже при низком pH кислота полностью диссоциирована.
Использование
[ редактировать ]Катализатор
[ редактировать ]Как и другие гетерополицидные фосфотунгстиновая кислота, является катализатором, а ее высокая кислотность и тепловая стабильность делают ее выбором по выбору, по мнению некоторых исследователей. [ 15 ] Он находится в растворе в качестве однородного катализатора , и в качестве гетерогенного катализатора, «поддерживаемого» на подложке, например, глинозем , кремнезема . Некоторые кислотные катализированные реакции включают в себя:
- гомогенный катализ гидролиза пропена с получением 2-пропанола
- гомогенный катализ реакции PRINS
- Гетерогенный катализ обезвоживания 2-пропанола к пропену и метанола к углеводородам.
Красинг и пигменты
[ редактировать ]Фосфотунгстовая кислота использовалась для осаждения различных типов красителей в качестве « озер ». [ 16 ] Примерами являются основные красители и трифенилметановые красители, например, производные парарозанилина . [ 17 ]
Гистология
[ редактировать ]Фосфотунгстическая кислота используется в гистологии для окрашивания образцов, в качестве компонента реагентов фосфотунгстической кислоты гематоксилин, PTAH и «трихром», а также в качестве отрицательного пятна для визуализации с помощью просвечивающего электронного микроскопа . [ Цитация необходима ]
- Фосфотунгстическая кислота гематоксилин ( птах )
- Мэллори описала реагент, который теперь обычно известен как PTAH в 1897 году. [ 18 ] PTAH окращает ткани либо красновато -коричневые, либо синие в зависимости от их типа. Это свойство одновременного окрашивания двух разных цветов отличается от других реагентов гематоксилином, например, квасцовским-хематоксилином. Роль фосфотунгстической кислоты и механизм окрашивания до конца не изучены. Активным компонентом гематоксилина является окисленная форма, гематин, хотя это редко признается в литературе, которая относится к окрашиванию гематоксилином. Фосфотунгстовая кислота образует озеро с гематина. [ 19 ] Сделание - разоблачение реагента неопределенно, осмотр годичного образца показал, что существует три цветных компонента, синий, красный и желтый. [ 20 ] Они не были идентифицированы. Некоторые исследования «модельных» систем, реагирующие различные соединения, такие как аминокислоты , пурины , пиримидины и амины с PTAH, показывают, что они вызывают разные цвета. [ 21 ]
- Трихромные реагенты
- В этих реагентах два или три основных красителя используются с фосфотунгстической кислотой, либо в одноэтажной или многоэтапной процедуре. Эти реагенты ократывают разные типы тканей разных цветов. Опять механизм окрашивания до конца не изучен. Некоторые объяснения включают в себя предположение, что фосфотунгстиновая кислота действует как мордант для связывания красителя с тканью [ 22 ] Или что альтернативно связывается с тканями, блокирующей его с молекулами красителя. [ 23 ]
- Отрицательное окрашивание
- Адсорбция на ткани или поверхность вирусов и ее электронная плотность являются основаниями действий фосфотунгстических кислот в качестве отрицательного пятна . Эта электронная плотность возникает из присутствия 12 атомов вольфрама, каждый из которых имеет атомное число 74. Механизм адсорбции на ткани был предложен как электростатический, а не включает в себя водородную связь, поскольку pH не влияет на адсорбцию. [ 4 ]
Анализ
[ редактировать ]Калиевая соль лишь слегка растворим, в отличие от большинства других солей фосфотунгстата и была предложена в качестве метода гравиметрического анализа калия. [ 24 ]
Осаждение белков
[ редактировать ]В ряде аналитических процедур одной из ролей фосфотунгстиновой кислоты является осадка белков. Это было названо «универсальным» опытным для полярных белков. [ 25 ] Дальнейшие исследования показали, что никаких осадков не произошло с α-амино группами, но имело место с группами гуанидино, ε-амино и имидазола. [ 26 ]
Лекарственный
[ редактировать ]Похоже, что очень мало работы было выполнено в этой области. Один пример относится к некрозу печени у крыс. [ 27 ]
Составные протоновые обменные мембраны
[ редактировать ]Гетеропольные кислоты, в том числе фосфотунгстиновая кислота, исследуются как материалы в композитных протонных обменах мембраны , такие как Nafion . Интерес заключается в потенциале этих составных материалов при изготовлении топливных элементов, поскольку они улучшают рабочие характеристики. [ 28 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Коттон Ф.А., Уилкинсон Г. (1966). Усовершенствованная неорганическая химия: комплексный текст (2 -е изд.). Нью -Йорк: Уайли. ISBN 0470175583 Полем LCCN 66020662 . OCLC 85904497 .
- ^ Jump up to: а беременный Диас, JA; Диас, SCL; Калиман Э. (2014). «Кеггин структура полиокситалаты». Кеггин структура полиоксиометалаты . Неорганические синтезы. Том. 210-217. Doi : 10.1002/97811187444994.CH39 . ISBN 9781118744994 .
- ^ Hsein W (1920). «Вклад в химию фосфомолибдийных кислот, фосфотунгстических кислот и союзных веществ» . Журнал биологической химии . 43 : 189–220. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 86325-6 .
- ^ Jump up to: а беременный Quintarelli G, Zito R, Cifonelli JA (ноябрь 1971). «О окрашивании фосфотунгстической кислотой. I». Журнал гистохимии и цитохимии . 19 (11): 641–7. doi : 10.1177/19.11.641 . PMID 4107745 .
- ^ Gouzerh P, Che M (2006). «От Шеле и Берцелиуса до Мюллера Полиоксаметалаты (POMS) и« недостающее звено »между подходами внизу и сверху вниз». L'Acretité Chimique . 298 : 9–22. S2CID 42749543 .
- ^ Keggin JF (1933). «Структура молекулы 12-фосфотунговой кислоты». Природа . 131 (3321): 908–909. doi : 10.1038/131908b0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4122733 .
- ^ Keggin JF (1934). «Структура и формула 12-фосфотунговой кислоты». Труды Королевского общества а . 144 (851): 75–100. Bibcode : 1934rspsa.144 ... 75K . doi : 10.1098/rspa.1934.0035 . ISSN 0950-1207 .
- ^ Brown Gm, Noe-Spirlet MR, Busing WR, Levy HA (1977). "Гексагидрат гексагидрата додекатунгстофосфорной кислоты (H 5 O 2 + ) 3 (PW 12 O 40 3− ) рентгеновских пентагидрата нейтронов данных Кеггина из » . с » и однокристаллом Истинная структура «
- ^ Bailar, Jr., John C.; Boot, HS; Греннерт, М. (1939). Фосфоспопснстическая кислота " Неорганические синтезы . Тол. 1. С. С. 132–133. doi 10.1002/9780470132326.ch49: ISBN 9780470132326 .
- ^ Jump up to: а беременный Zhu Z, Tain R, Rhodes C (2003). «Изучение поведения разложения 12-голодного гетерополицидного в растворе». Канадский журнал химии . 81 (10): 1044–1050. doi : 10.1139/v03-129 .
- ^ Jump up to: а беременный Оксидные катализаторы в твердотельной химии T Okuhara, M Misono Encyclopedia of Norganic Chemistry Редактор Р. Брюс Кинг (1994) Джон Вили и сыновья ISBN 0-471-93620-0
- ^ Polyoxoanions Mtpope, Энциклопедия редактора неорганической химии Р. Брюс Кинг (1994) Джон Вили и сыновья ISBN 0-471-93620-0
- ^ Кислотный катализ архив 2011-08-11 в The Wayback Machine , Davis Group, факультет химической инженерии, Университет Вирджинии. Получено 2009-06-02.
- ^ Farcasiu D, Li JQ (март 1995 г.). «Измерения кислотности на гетерополицидном гидрате в растворе уксусной кислоты: случай трех гидронов ионизирующих независимо, а не последовательно». Журнал катализа . 152 (1): 198–203. doi : 10.1006/jcat.1995.1073 .
- ^ Devassy BM, Lefebvre F, Halligudi SG (2005). «Опираясь на циркониевую 12-в-ведущую кислоту в качестве твердого катализатора для синтеза линейных алкилбензолов». Журнал катализа . 231 (1): 1–10. doi : 10.1016/j.jcat.2004.09.024 . ISSN 0021-9517 .
- ^ Не окрашивающие пигменты и их использование патента США: 2999026 Дата выпуска: сентябрь 1961 г., изобретатель: Честер Дэвис
- ^ Голод К., Хербст В. (2000). «Пигменты, органические». В Bohnet M (ред.). Энциклопедия Ульмана промышленной химии (6 изд.). Вейнхейм, Германия: Вили Межсцену. doi : 10.1002/14356007.a20_371 . ISBN 9783527306732 Полем OCLC 751968805 .
- ^ Мэллори FB (сентябрь 1897 г.). «О некоторых улучшениях в гистологической технике: I. Дифференциальное окрашивание для пятно амоэлигбула. II. Фосфотунгста-Кисло-Хматоксилин Окрашивание для определенных элементов ткани. III. Метод фиксации для нейроглийских волокон» . Журнал экспериментальной медицины . 2 (5): 529–33. doi : 10.1084/jem.2.5.529 . PMC 2132861 . PMID 19866848 .
- ^ Тернер Дж.Ю., Гурланд Дж., Гаер Ф. (май 1964). «Фосфотунгстиновая кислота-гематоксилин; спектрофотометрия озера в растворе и в окрашенной ткани». Технология пятна . 39 (3): 141–53. doi : 10.3109/10520296409061220 . PMID 14157455 .
- ^ Puchtler H, Waldrop FS, Meloan SN (1980). «О механизме фосфотунговой кислоты окрашивания фосфотунгстиновой кислоты». Журнал микроскопии . 119 (3): 383–390. doi : 10.1111/j.1365-2818.1980.tb04109.x . ISSN 0022-2720 . PMID 6157822 . S2CID 3148787 .
- ^ Тернер Джи (апрель 1966 г.). «Фосфотунгстиновая кислота-гематоксилин, реактивность in vitro» . Журнал гистохимии и цитохимии . 14 (4): 345–51. doi : 10.1177/14.4.345 . PMID 4164215 .
- ^ Kiernan JA (2006). «Красики и другие цвета в микротехнике и биомедицинских исследованиях» . Технология окрашивания . 122 (1): 1–21. doi : 10.1111/j.1478-4408.2006.00009.x . ISSN 1472-3581 .
- ^ Эверетт М.М., Миллер В.А. (1974). «Роль фосфотунгстовых и фосфомолибдиновых кислот в окрашивании соединительной ткани I. Гистохимические исследования». Гистохимический журнал . 6 (1): 25–34. doi : 10.1007/bf01011535 . PMID 4130630 . S2CID 27429820 .
- ^ Rieben WK, Van Slyke DD (1944). «Гравиметрическое определение калия в качестве фосфо-12-хрупкого» . Журнал биологической химии . 156 (2): 765–76. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 51159-5 .
- ^ Скотт Дже (ноябрь 1971). «Phosphotungstate:« универсальный »(неспецифический) опытный для полярных полимеров в кислотном растворе» . Журнал гистохимии и цитохимии . 19 (11): 689–91. doi : 10.1177/19.11.689 . PMID 5121870 .
- ^ Стернберг Мз (январь 1970 г.). «Разделение белков с гетерополицидами». Биотехнология и биоинженерия . 12 (1): 1–17. doi : 10.1002/bit.260120102 . PMID 5433882 . S2CID 27459070 .
- ^ Uskoković-Marković S, Миленкович М., Топич А., Котур-Стевулджевич Дж., Стефанович А., Анти-Станкович Дж. (2007). «Защитные эффекты вольфрамофосфоровой кислоты и вольфрама натрия на химически индуцированный некроз печени у крыс Вистар». Журнал фармации и фармацевтических наук . 10 (3): 340–9. PMID 17727797 .
- ^ Alberti G, Casciola M (2003). «Композитные мембраны для топливных элементов средней температуры PEM». Ежегодный обзор исследований материалов . 33 (1): 129–154. Bibcode : 2003anrms..33..129a . doi : 10.1146/annurev.matsci.33.022702.154702 . ISSN 1531-7331 .