V chemickém systému fosforu patří kyselina fosforitá (H3PO₃), kyselina fosforečná (H3PO4), kyselina fosforná (H3PO₂) a další kyseliny fosforečné do skupiny fosforových oxokyselin, ale výrazně se liší molekulární strukturou, kyselostí/bazitou, redoxními vlastnostmi a chemickým chováním. Vyjasnění těchto rozdílů je klíčové pro přesný výběr použitelných scénářů a optimalizaci návrhu procesu.
Z hlediska molekulární struktury je centrální atom fosforu kyseliny fosforité v oxidačním stavu +3. Molekula obsahuje jeden atom vodíku přímo vázaný na fosfor (vazba P–H), dvě hydroxylové skupiny (–OH) a jednu dvojnou vazbu P=O, vykazující sp³ hybridizovanou tetraedrickou konfiguraci. Kyselina fosforečná (H₃PO₄) má fosfor v oxidačním stavu +5 a molekula obsahuje tři hydroxylové skupiny a jednu dvojnou vazbu P=O, ale žádné vazby P–H, což ji řadí mezi trikarboxylové kyseliny. Kyselina fosforná (H₃PO₂) má také fosfor v oxidačním stavu +1, ale obsahuje pouze jednu hydroxylovou skupinu a dvě vazby P–H, což ji řadí mezi monokarboxylové kyseliny. Tento strukturální rozdíl přímo vede k divergenci v kyselosti a reaktivitě: kyselina fosforitá s pouze dvěma hydroxylovými vodíky schopnými ionizace je binární středně silná kyselina; kyselina fosforečná, se třemi protony, je silnější kyselina a trojsytná kyselina; fosfornan s pouze jedním hydroxylovým vodíkem je nejslabší kyselinou.
Tento rozdíl v kyselosti a zásaditosti dále ovlivňuje jejich použití. Slabá kyselost a binární povaha kyseliny fosforité ji činí flexibilnější při úpravě povrchu kovů nebo při syntéze reakcí vyžadujících řízené koncentrace protonů; kyselina fosforečná se díky své silné kyselosti a více{1}}složkové povaze často používá v hnojivech, potravinářských okyselovacích prostředcích a dalších aplikacích vyžadujících silně kyselé prostředí; fosfornan, se svou extrémně slabou kyselostí, ale silnými redukčními vlastnostmi, se většinou používá při bezproudovém pokovování, syntéze farmaceutických meziproduktů a dalších aplikacích vyžadujících vysokou redukční sílu.
Redoxní vlastnosti jsou nejvýznamnějším funkčním rozdílem mezi těmito třemi. Kyselina fosforitá má díky přítomnosti vazeb P-H fosfor v nižším oxidačním stavu (+3), který vykazuje jak redukční vlastnosti, tak určitou koordinační schopnost. Může redukovat ionty kovů s vysokou -valencí nebo sloužit jako prekurzor pro syntézu fosfitových esterů. Kyselina fosforečná, s fosforem v nejvyšším stabilním oxidačním stavu (+5), primárně vykazuje kyselost a koordinační schopnost, téměř bez redukčních vlastností. Kyselina fosforná má díky svým dvěma vazbám P-H silnější redukční vlastnosti než kyselina fosforitá, snáze redukuje kovové ionty na nulovou mocnost, což umožňuje depozici kovu bez použití proudu při bezproudovém pokovování.
Liší se také jejich tepelná stabilita a konverzní chování. Kyselina fosforečná se po zahřátí na přibližně 180 stupňů dehydratuje na kyselinu fosforečnou; kyselina fosforečná je relativně stabilní při vysokých teplotách, vyžaduje silnější podmínky pro rozklad na kyselinu metafosforečnou atd.; kyselina fosforná se při zahřívání snadno rozkládá na oxid fosforečný a vodu, přičemž vykazuje výraznější redukční vlastnosti a nestabilitu.
Stručně řečeno, kyselina fosforitá se svými vlastnostmi dikarboxylových kyselin, středně redukčními vlastnostmi a jedinečnou reaktivitou udělenou P-H vazbami se odlišuje od silné kyselosti a vysoké stability oxidačního stavu kyseliny fosforečné a od silných redukčních vlastností a charakteristik monokarboxylové kyseliny u kyseliny fosforečné. Tyto rozdíly určují jejich příslušné role v oblastech, jako je galvanické pokovování, syntéza materiálů a úprava vody: kyselina fosforečná je vhodná pro scénáře vyžadující rovnováhu mezi požadavky na kyselost a redukci, kyselina fosforečná dominuje aplikacím silných kyselin a koordinaci, zatímco kyselina fosforná se zaměřuje na procesy s vysokými požadavky na redukci. Pochopení těchto rozdílů může poskytnout vědecký základ pro výběr a optimalizaci procesu-chemických látek na bázi fosforu.
