磷钨酸
[CAS# 12067-99-1]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 无机酸
• 英文名: Phosphotungstic acid 44-hydrate
• 别名: Dodeca-Tungstophosphoric acid; PTA
• 产品名称: 磷钨酸
• 分子式: P₂O₅^.24(WO₃)^.44(H₂O)
• 分子量: 6498.97
• CAS 登录号: 12067-99-1
• EC 号码: 235-087-6

物理化学性质

• 水溶性: practical 不溶
• 熔点: 89 ºC

安全数据

• 危险品标志: GHS05 Danger
• 危害标签: H314
• 防护标签: P260-P303+P361+P353-P305+P351+P338-P301+P330+P331-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
皮肤腐蚀	Skin Corr.	1B	H314
急性毒性	Acute Tox.	4	H302
急性毒性	Acute Tox.	4	H332
严重眼损伤	Eye Dam.	1	H318
急性毒性	Acute Tox.	4	H312
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315

发现和应用

磷钨酸四水合物，化学式为 H₃PW₁₂O₄₀^.44H₂O，是一种性质明确的杂多酸，属于 Keggin 型多金属氧酸盐家族。它由一个中心磷酸盐单元和十二个钨氧八面体组成。这种结构模式被称为 Keggin 结构，因其高热稳定性和强布朗斯台德酸性而闻名。该化合物为黄色结晶固体，易溶于水和极性有机溶剂。44 个水合水分子通过氢键结合，共同决定了化合物的结晶性和溶解性。

磷钨酸的发现与 19 世纪末 20 世纪初杂多酸的发展息息相关。马塞林^.贝特洛特（Marcellin Berthelot）及其继任者等化学家的早期研究为理解含钼、钨和钒的多酸体系奠定了基础。磷钨酸最初是通过钨酸钠与磷酸在酸性条件下反应，然后结晶而合成的。分离出含有44个水分子的水合物，并描述了其组成、稳定性和晶体学特征。

磷钨酸44水合物最早也是最重要的应用之一是在组织学和细胞学领域。它被广泛用作透射电子显微镜的负染色剂。当应用于病毒、蛋白质和细胞膜等生物标本时，由于钨原子序数较高，可以有效地散射电子，因此该化合物可以增强电子对比度。这一特性使研究人员无需包埋或进行重金属切片即可观察生物样本中的精细结构细节。

在临床和分析化学中，磷钨酸已被用作检测和定量各种有机碱（包括蛋白质和生物碱）的试剂。它与碱性含氮化合物形成不溶性沉淀，从而可以进行重量分析。在比色分析中，它与尿酸和肌酸酐等分析物反应形成可测量的有色复合物。这些反应基于成熟的化学计量相互作用，并已被纳入诊断方案。

在催化领域，44水合磷钨酸在多种有机反应中可作为强酸催化剂。它已用于酯化、烷基化、酰化和水合反应。该化合物的酸性与传统的无机酸相当，但在可重复使用性和低环境影响方面具有优势。当负载在二氧化硅或氧化铝等固体基质上时，它可以作为非均相催化剂，从而更容易在工业过程中进行分离和回收。

磷钨酸也用于聚合物化学。它在苯乙烯和己内酰胺等单体的聚合中起催化剂的作用。其在温和条件下引发聚合反应的作用已得到充分证实。此外，它已被用于燃料电池的质子传导材料中。其高质子传导率和热稳定性使其适用于提高质子交换膜的效率，尤其是在无水或高温条件下。

在环境应用方面，磷钨酸因其氧化特性而被研究。它可以参与氧化还原反应，并促进水体系中有机污染物的降解。这些氧化过程是由Keggin结构中钨中心的可逆氧化还原行为促成的。这些特性已在废水处理和环境修复领域得到探索。

该化合物的晶体结构已通过X射线衍射和热分析进行了广泛的研究。水合物中的44个水分子在加热过程中逐渐丢失，导致逐步脱水。水合物的失水会影响其结晶性和催化活性，而这些变化在受控的再水化条件下是可逆的。Keggin结构本身在中等热条件下保持稳定，在重复的催化循环中保持结构完整性。

由于其独特的性质和易于理解的行为，44水合磷钨酸仍然是科学和工业实验室中一种宝贵的化学试剂。它在显微镜、分析、催化、聚合物合成和环境化学等领域的广泛应用，都基于经过实验验证的化学原理和可重复的方法。