Ácido fosfotúngstico - Phosphotungstic acid
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| Nomes | |
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| Outros nomes
Ácido tungstofosfórico (TPA)
Ácido fosfotúngstico (PTA, PWA) Ácido 12- fosfotúngstico 12-Ácido tungstofosfórico Ácido dodecatungstofosfórico |
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.108.885 
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| Número EC | |
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PubChem CID
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| UNII | |
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |
| H 3 PW 12 O 40 | |
| Massa molar | 2880,2 g / mol (anidro) |
| Ponto de fusão | 89 ° C (192 ° F; 362 K) (hidrato) |
| Perigos | |
| Pictogramas GHS |
  
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| Palavra-sinal GHS | Perigo |
| H302 , H314 , H318 , H411 | |
| P260 , P264 , P270 , P273 , P280 , P301 + 312 , P301 + 330 + 331 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P321 , P330 , P363 , P391 , P405 , P501 | |
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |
O ácido fosfotúngstico ( PTA ), ácido tungstofosfórico ( TPA ), é um heteropoliácido com a fórmula química H 3 P W 12 O 40 . nH 2 O. É normalmente isolado como o hidrato n = 24, mas pode ser dessecado até o hexa-hidrato. EPTA é o nome do ácido fosfotúngstico etanólico , sua solução alcoólica usada em biologia. Tem o aspecto de cristais pequenos, incolores-acinzentados ou levemente amarelo-esverdeados, com ponto de fusão de 89 ° C (24 H 2 O hidratado). É inodoro e solúvel em água (200 g / 100 ml). Não é especialmente tóxico, mas é um irritante ácido moderado. O composto é conhecido por uma variedade de nomes e acrônimos (consulte a seção 'outros nomes' da infobox).
Nesses nomes, o "12" ou "dodeca" reflete o fato de que o ânion contém 12 átomos de tungstênio. Alguns primeiros trabalhadores que não conheciam a estrutura. chamou-o de ácido fosfo-24-túngstico, formulando-o como 3H 2 O · P 2 O 5 24WO 3 · 59H 2 O, (P 2 W 24 O 80 H 6 ) · 29H 2 O, que identifica corretamente as razões atômicas de P , W e O. Esta fórmula ainda era citada em jornais em 1970.
O ácido fosfotúngstico é usado em histologia como um componente para a coloração de amostras de células, frequentemente junto com hematoxilina como PTAH . Ele se liga à fibrina , ao colágeno e às fibras dos tecidos conjuntivos e substitui os ânions dos corantes desses materiais, descolorindo-os seletivamente.
O ácido fosfotúngstico é denso em elétrons, opaco para elétrons . É uma coloração negativa comum para vírus , nervos , polissacarídeos e outros materiais de tecido biológico para geração de imagens por um microscópio eletrônico de transmissão .
Estrutura
Gouzerh resume as visões históricas sobre a estrutura do ácido fosfotúngstico que levaram à determinação de Keggin da estrutura como:
- H 7 [P (W 2 O 7 ) 6 ] proposto por Miolati e desenvolvido por Rosenheim
- H 3 [PO 4 W 12 O 18 (OH) 36 ] (Pauling)
A estrutura foi determinada por JF Keggin publicada pela primeira vez em 1933 e depois em 1934 e é geralmente conhecida como estrutura de Keggin . O ânion tem simetria tetraédrica completa e compreende uma gaiola de doze átomos de tungstênio ligados por átomos de oxigênio com o átomo de fósforo em seu centro. A imagem à direita mostra a coordenação octaédrica dos átomos de oxigênio em torno dos átomos de tungstênio e que a superfície do ânion possui átomos de oxigênio em ponte e terminais. Uma investigação posterior mostrou que o composto era um hexa-hidrato e não um penta-hidrato como Keggin havia proposto.
Preparação e propriedades químicas
O ácido fosfotúngstico pode ser preparado pela reação de tungstato de sódio , Na 2 WO 4 · 2H 2 O, com ácido fosfórico , H 3 PO 4 , acidificado com ácido clorídrico , HCl. Este procedimento foi atualizado.
As soluções de ácido fosfotúngstico decompõem-se à medida que o pH aumenta. Uma decomposição passo a passo foi determinada e as composições aproximadas em vários valores de pH são as seguintes:
pH componentes principais 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 PO 4 3− , WO 4 2−
A espécie [PW 11 O 39 ] 7− é um íon de Keggin lacunário ou defeituoso. O [P 2 W 18 O 62 ] 6− tem uma estrutura Dawson . Em pH inferior a 8, a presença de etanol ou acetona estabiliza o ânion, [PW 12 O 40 ] 3− , reduzindo a decomposição.
O ácido tungstofosfórico é termicamente estável até 400 ° C e é mais estável do que o ácido silicotúngstico análogo , H 4 SiW 12 O 40 .
Grandes quantidades de moléculas polares, como a piridina, são absorvidas na fase de massa e não simplesmente na superfície. Estudos de NMR de estado sólido de etanol absorvido na fase em massa mostram que ambos os dímeros protonados, ((C 2 H 5 OH) 2 H + ) e monômeros, (C 2 H 5 OH 2 + ) estão presentes.
O ácido fosfotúngstico é menos sensível à redução do que o ácido fosfomolíbdico. A redução com ácido úrico ou sulfato de ferro (II) produz um composto de cor marrom. o ácido silicotungsténico relacionada quando reduzido forma um composto castanho semelhante onde um dos quatro W 3 unidades na estrutura de Keggin torna-se um metal-metal aglomerado ligado de três borda partilhada W (IV) octaedros.
O ácido fosfotúngstico é o mais forte dos heteropoliácidos . Sua base conjugada é o ânion 3− PW 12 O 40 . Sua acidez em ácido acético foi investigada e mostra que os três prótons se dissociam independentemente, em vez de sequencialmente, e os sítios ácidos têm a mesma intensidade. Uma estimativa da acidez é que o sólido tem uma acidez mais forte do que H 0 = −13,16, o que qualificaria o composto como um superácido . Essa força ácida significa que, mesmo em pH baixo, o ácido está totalmente dissociado.
Usos
Catalisador
Em comum com os outros heteropoliácidos, o ácido fosfotúngstico é um catalisador e sua alta acidez e estabilidade térmica o tornam um catalisador de escolha de acordo com alguns pesquisadores. Ele está em solução como um catalisador homogêneo e como um catalisador heterogêneo "suportado" em um substrato, por exemplo , alumina , sílica . Algumas reações catalisadas por ácido incluem:
- a catálise homogênea da hidrólise do propeno para dar 2-propanol
- a catálise homogênea da reação de Prins
- a catálise heterogênea da desidratação de 2-propanol em propeno e metanol em hidrocarbonetos.
Tingimento e pigmentos
O ácido fosfotúngstico tem sido usado para precipitar diferentes tipos de corantes como " lagos ". Os exemplos são corantes básicos e corantes trifenilmetano, por exemplo, derivados de pararosanilina .
Histologia
O ácido fosfotúngstico é usado em histologia para a coloração de amostras, como um componente da hematoxilina do ácido fosfotúngstico, PTAH e reagentes “tricrômicos”, e como uma coloração negativa para imagens por um microscópio eletrônico de transmissão .
- Hematoxilina do ácido fosfotúngstico ( PTAH )
- Mallory descreveu o reagente agora geralmente conhecido como PTAH em 1897. O PTAH cora tecidos em marrom avermelhado ou azul, dependendo de seu tipo. Esta propriedade de coloração simultânea de duas cores diferentes é diferente de outros reagentes de hematoxilina, por exemplo, alúmen-hematoxilina. O papel do ácido fosfotúngstico e o mecanismo de coloração não são totalmente compreendidos. O componente ativo da hematoxilina é a forma oxidada, hematina, embora isso raramente seja reconhecido na literatura que se refere à coloração por hematoxilina. O ácido fosfotúngstico forma um lago com a hematina. A composição do reagente é incerta; o exame de uma amostra com um ano de idade mostrou que havia três componentes coloridos, azul, vermelho e amarelo. Estes não foram identificados. Algumas investigações de sistemas “modelo”, reagindo vários compostos como aminoácidos , purinas , pirimidinas e aminas com PTAH, mostram que eles dão origem a cores diferentes.
- Reagentes tricrômicos
- Nestes reagentes, dois ou três corantes básicos são usados com ácido fosfotúngstico, em um procedimento de uma ou várias etapas. Esses reagentes colorem diferentes tipos de tecidos com cores diferentes. Novamente, o mecanismo de coloração não é totalmente compreendido. Algumas explicações incluem a proposta de que o ácido fosfotúngstico atua como um mordente para ligar o corante ao tecido ou que, alternativamente, se liga ao tecido bloqueando-o às moléculas do corante.
- Coloração negativa
- A adsorção no tecido ou na superfície dos vírus e sua densidade de elétrons são as bases da ação dos ácidos fosfotúngísticos como coloração negativa . Esta densidade de elétrons surge da presença dos 12 átomos de tungstênio, cada um com um número atômico de 74. O mecanismo de adsorção no tecido foi proposto como sendo eletrostático ao invés de envolver ligações de hidrogênio, uma vez que a adsorção não é afetada pelo pH.
Análise
O sal de potássio é apenas ligeiramente solúvel, ao contrário da maioria dos outros sais de fosfotungstato, e foi proposto como um método para a análise gravimétrica de potássio.
Precipitação de proteínas
Em uma série de procedimentos analíticos, uma das funções do ácido fosfotúngstico é precipitar as proteínas. Foi denominado um precipitante "universal" para proteínas polares. Estudos posteriores mostraram que não ocorreu precipitação com grupos α-amino, mas ocorreu com grupos guanidino, ε-amino e imidazol.
Medicinal
Muito pouco trabalho parece ter sido realizado nesta área. Um exemplo está relacionado à necrose hepática em ratos.
Membranas de troca de prótons compostas
Os heteropoliácidos, incluindo o ácido fosfotúngstico, estão sendo investigados como materiais em membranas de troca de prótons compostas , como o Nafion . O interesse está no potencial desses materiais compósitos na fabricação de células a combustível, visto que apresentam características operacionais aprimoradas.