Στο σύστημα χημείας του φωσφόρου, το φωσφορικό οξύ (H3PO3), το φωσφορικό οξύ (H3PO4), το υποφωσφορικό οξύ (H3PO2) και άλλα φωσφορικά οξέα ανήκουν στην οικογένεια των οξοοξέων του φωσφόρου, αλλά διαφέρουν σημαντικά ως προς την συμπεριφορά ερυθρού/βασικού οξέος, χημική δομή οξέος. Η αποσαφήνιση αυτών των διαφορών είναι ζωτικής σημασίας για την ακριβή επιλογή των εφαρμόσιμων σεναρίων και τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού της διαδικασίας.
Από την άποψη της μοριακής δομής, το κεντρικό άτομο φωσφόρου του οξέος φωσφόρου βρίσκεται σε κατάσταση οξείδωσης +3. Το μόριο περιέχει ένα άτομο υδρογόνου συνδεδεμένο απευθείας με το φώσφορο (δεσμός Ρ-Η), δύο ομάδες υδροξυλίου (–ΟΗ) και έναν διπλό δεσμό Ρ=Ο, που εμφανίζει μια υβριδοποιημένη τετραεδρική διαμόρφωση sp3. Το φωσφορικό οξύ (H3PO4) έχει φώσφορο σε κατάσταση οξείδωσης +5 και το μόριο περιέχει τρεις ομάδες υδροξυλίου και έναν διπλό δεσμό P=Ο, αλλά όχι δεσμούς Ρ-Η, ταξινομώντας το ως τρικαρβοξυλικό οξύ. Το υποφωσφορικό οξύ (H3PO2) έχει επίσης φώσφορο σε κατάσταση οξείδωσης +1, αλλά περιέχει μόνο μία ομάδα υδροξυλίου και δύο δεσμούς Ρ-Η, ταξινομώντας το ως μονοκαρβοξυλικό οξύ. Αυτή η δομική διαφορά οδηγεί άμεσα σε μια απόκλιση στην οξύτητα και την αντιδραστικότητα: το φωσφορικό οξύ, με μόνο δύο υδροξυλικά υδρογόνα ικανά για ιονισμό, είναι ένα δυαδικό μέτρια ισχυρό οξύ. Το φωσφορικό οξύ, με τρία πρωτόνια, είναι ένα ισχυρότερο οξύ και ένα τριβασικό οξύ. Το υποφωσφορώδες, με μόνο ένα υδροξυλικό υδρογόνο, είναι το πιο αδύναμο οξύ.
Αυτή η διαφορά στην οξύτητα και τη βασικότητα επηρεάζει περαιτέρω τις εφαρμογές τους. Η ασθενής οξύτητα και η δυαδική φύση του φωσφορικού οξέος το καθιστούν πιο ευέλικτο σε αντιδράσεις επεξεργασίας επιφανειών μετάλλου ή σύνθεσης που απαιτούν ελεγχόμενες συγκεντρώσεις πρωτονίων. Το φωσφορικό οξύ, λόγω της ισχυρής οξύτητάς του και της φύσης πολλαπλών-συστατικών του, χρησιμοποιείται συχνά σε λιπάσματα, οξινιστικά τροφίμων και άλλες εφαρμογές που απαιτούν περιβάλλοντα ισχυρού οξέος. Ο υποφωσφίτης, με την εξαιρετικά αδύναμη οξύτητα αλλά με ισχυρές αναγωγικές του ιδιότητες, χρησιμοποιείται κυρίως σε ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, φαρμακευτική ενδιάμεση σύνθεση και άλλες εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αναγωγική ισχύ.
Οι ιδιότητες οξειδοαναγωγής είναι η πιο σημαντική λειτουργική διαφορά μεταξύ των τριών. Το φωσφορικό οξύ, λόγω της παρουσίας δεσμών P-H, έχει φώσφορο σε χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης (+3), εμφανίζοντας ταυτόχρονα αναγωγικές ιδιότητες και κάποια ικανότητα συντονισμού. Μπορεί να μειώσει τα ιόντα μετάλλων υψηλού-σθένους ή να χρησιμεύσει ως πρόδρομος για τη σύνθεση φωσφορικών εστέρων. Το φωσφορικό οξύ, με τον φώσφορο στην υψηλότερη σταθερή κατάσταση οξείδωσής του (+5), παρουσιάζει κυρίως οξύτητα και ικανότητα συντονισμού, χωρίς σχεδόν καθόλου αναγωγικές ιδιότητες. Το υποφωσφορικό οξύ, λόγω των δύο δεσμών του P-H, έχει ισχυρότερες αναγωγικές ιδιότητες από το φωσφορικό οξύ, μειώνοντας ευκολότερα τα μεταλλικά ιόντα σε μηδενικό σθένος, επιτρέποντας την εναπόθεση μετάλλων χωρίς εφαρμοζόμενο ρεύμα στην ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση.
Η θερμική τους σταθερότητα και η συμπεριφορά μετατροπής διαφέρουν επίσης. Το φωσφορικό οξύ αφυδατώνεται σε φωσφορικό οξύ κατά τη θέρμανση στους περίπου 180 βαθμούς. Το φωσφορικό οξύ είναι σχετικά σταθερό σε υψηλές θερμοκρασίες, απαιτώντας ισχυρότερες συνθήκες για να αποσυντεθεί σε μεταφωσφορικό οξύ κ.λπ. Το υποφωσφορικό οξύ αποσυντίθεται εύκολα σε μονοξείδιο του φωσφόρου και νερό κατά τη θέρμανση, επιδεικνύοντας πιο έντονες αναγωγικές ιδιότητες και αστάθεια.
Συνοπτικά, το φωσφορικό οξύ, με τα χαρακτηριστικά δικαρβοξυλικού οξέος, τις μέτριες αναγωγικές του ιδιότητες και τη μοναδική αντιδραστικότητα που παρέχουν οι δεσμοί P{0}}H, διακρίνεται από την ισχυρή οξύτητα και τη σταθερότητα του φωσφορικού οξέος σε υψηλή κατάσταση οξείδωσης και τις ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά μονοκαρβοξυλικού οξέος του υποφωσφορικού οξέος. Αυτές οι διαφορές καθορίζουν τους αντίστοιχους ρόλους τους σε τομείς όπως η επιμετάλλωση, η σύνθεση υλικών και η επεξεργασία νερού: το φωσφορικό οξύ είναι κατάλληλο για σενάρια που απαιτούν ισορροπία μεταξύ απαιτήσεων οξύτητας και αναγωγής, το φωσφορικό οξύ κυριαρχεί σε εφαρμογές ισχυρού οξέος και συντονισμού, ενώ το υποφωσφορικό οξύ εστιάζει σε διεργασίες με υψηλές απαιτήσεις αναγωγής. Η κατανόηση αυτών των διακρίσεων μπορεί να προσφέρει μια επιστημονική βάση για την επιλογή και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας χημικών ουσιών με βάση τον φώσφορο-.
