فسفریک اسید

فسفریک اسید
نام‌گذاری آیوپاک trihydroxidooxidophosphorus phosphoric acid
دیگر نام‌ها Orthophosphoric acid
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس	۷۶۶۴-۳۸-۲ Y, 16271-20-8 (hemihydrate)
پاب‌کم	۱۰۰۴
کم‌اسپایدر	۹۷۹ Y
UNII	E4GA8884NN Y
شمارهٔ ئی‌سی	231-633-2
شمارهٔ یواِن	1805
KEGG	D05467 Y
ChEBI	CHEBI:26078 Y
ChEMBL	CHEMBL۱۱۸۷ Y
شمارهٔ آرتی‌ئی‌سی‌اس	TB6300000
جی‌مول-تصاویر سه بعدی	Image 1
SMILES OP(=O)(O)O
InChI InChI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,۱٬۲٬۳٬۴) Y Key: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,۱٬۲٬۳٬۴) Key: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYAI
خصوصیات
فرمول مولکولی	H3PO4
جرم مولی	98.00 g/mol
شکل ظاهری	white solid or colourless viscous liquid (>42 °C)
چگالی	1.885 g/mL (liquid) 1.685 g/mL (85 % solution) 2.030 g/mL (crystal at 25 °C)
دمای ذوب	42.35 °C (anhydrous) 29.32 °C (hemihydrate)
دمای جوش	‎158 °C (decomp)
انحلال‌پذیری در آب	5.48 g/mL
اسیدی (pKa)	2.148 7.198 12.375
گرانروی	2.4–9.4 cP (85% aq. soln.) 147 cP (100 %)
ترموشیمی
آنتروپی مولار استاندارد So298	158 J·mol−1·K−1
آنتالپی استاندارد تشکیل ΔfHo298	-1288 kJ·mol−1
خطرات
MSDS	ICSC 1008
شاخص ئی‌یو	۰۱۵-۰۱۱-۰۰-۶
طبقه‌بندی ئی‌یو	Corrosive (C)
کدهای ایمنی	R۳۴
شماره‌های نگهداری	(S1/2) S26 S45
لوزی آتش	COR
نقطه اشتعال	Non-flammable
ترکیبات مرتبط
مرتبط با فسفر oxoacids	هیپو فسفورو اسید فوسفورو اسید پیروفسفریک اسید اسید تری‌فسفریک Perphosphoric acid Permonophosphoric acid
به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
Y (بررسی) (چیست: Y/N؟)
Infobox references

فسفریک اسید به هر ماده شیمیایی گفته می‌شود که از ترکیب سه عنصر فسفر، اکسیژن و هیدروژن (در نسبت‌های مختلف) ساخته شده باشد. رایج‌ترین نوع اسید فسفریک، ارتو فسفریک اسید با ترکیب شیمیایی ‌H۳PO۴  است که معمولا به نام ساده اسید فسفریک شناخته می‌شود. معمولا دو مولکول این ترکیب از واکنش شیمیایی سه مولکول آب با دو مولکول پنتا اکسید فسفروس ( فسفریک انهیدرید P۲O۵) حاصل خواهد شد. که نتیجه این ترکیب کریستال‌های لوزی شکل یا مایعی چسبناک است(هر دو به صورت مایع می‌باشند). کریستال‌ها در حدود ۴۲ درجه سانتی‌گراد ذوب شده و وزن مخصوصی برابر ۱,۸۳۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب در دمای ۱۸ درجه سانتی‌گراد دارند.این اسید به جرات یکی از پرکاربردترین اسید‌ها در صنایع غذایی، آرایشی، دارویی و علی‌الخصوص کشاورزی است.

فسفریک اسید از جمله پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی در صنعت است. به عنوان ماده افزودنی در نوشابه‌های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی فسفاته، پاک‌کننده‌های صابونی و غیرصابونی، تصفیه آب، خوراک دام و دارو سازی، مکمل‌های خوراک دام و طیور (دی و منو کلسیم فسفات)، مواد فسفاته شوینده‌ها، تصفیه پساب‌ها، تولید کودهای فسفاته (مهم‌ترین)، ضد حریق کردن برخی سطوح و عوامل بازدارنده اشتعال، و نیز جهت تمیزکردن و جرم‌گیری سطوح فلزی به‌کار می‌رود. همچنین از اسید فسفریک ۳۷ درصد در دندانپزشکی قبل از ترمیم های کامپوزیت وباندینگ ها استفاده میشود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O۱۰ می‌سازند. اسید فسفریک، اسید ضعیفی است و در شرایط عادی و مدت زمان کوتاه آن‌قدر نمی‌تواند خطرساز باشد.

کاربردها

استفاده از این اسید به دو صورت خوراکی و صنعتی صورت می‌گیرد، که علت اصلی آن غیرسمی بودن این اسید است.

کاربرد در صنایع غذایی

از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه‌های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می‌شود. بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه‌است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس می‌باشد. همان‌طور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آن را در مقایسه با طعم دهنده‌های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (lemon) و عصاره لیموترش (lime) که برای دادن طعم ترشی بکار می‌رود، در رتبه بالاتری قرار داده‌است.

کاربرد در مواد پاک‌کننده

در تولید پاک‌کننده‌ها اسید فسفریک برای نرم کردن آب بکار می‌رود. آب نرم بدون یونهای کلسیم (II) و منیزیم (II) که آب سخت را تشکیل می‌دهند، اگر ازبین نروند تشکیل آب سخت را می‌دهند که این یونها با صابون تشکیل رسوبات غیرقابل حل می‌دهند که سبب لکه بروی لباس‌ها در هنگام شستشو می‌شوند. نمکهای فسفات از اسید فسفریک بطور وسیع در پاک‌کننده‌ها به‌عنوان builder به‌کار می‌رود. بیشتر گستره ترکیبات فسفر در مخلوط پاک‌کنندهای جامد است که سدیم تری پلی فسفات یکی از آنهاست.Na5P3O۱۰، به عنوان نرم‌کننده آب، سدیم تری پلی فسفات با کلسیم (II) و منیزیم (II) یوند برقرار می‌کند و تشکیل اجزاء محلول را می‌دهد که کمپلکس یا کلیت است. این کمپلکس‌ها از واکنش کلسیم (II) و منیزیم (II) با صابون ممانعت به عمل می‌آورند تا رسوب ایجاد نشود.

کاربرد در پزشکی و دندانپزشکی

از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به‌عنوان عامل آماده سازی (Etching) مینا‌ و عاج دندان جهت تمیز کردن و افزایش اصطکاک سطح دندان استفاده می‌شود. همچنین از اسید فسفریک به‌عنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین بخاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده می‌شود. اسید فسفریک با فرمول H3PO4 به عنوان اورتوفسفریک اسید در پزشکی شناخته می‌شود و نمک ان اورتوفسفات است که یکی از درمان‌های اصلی در انواعی از سنگ‌های کلیوی است که در تیپ III نوع جذبی هیپرکلسیوری، به دلیل نشت فسفات از کلیه، دیده می‌شود.

کاربرد در کشاورزی

بیشتر اسید فسفریک در تولید کود به‌کار می‌رود. فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان محسوب می‌شود. فسفاتهای آلی ترکیباتی هستند که انرژی لازم برای بیشتر واکنش‌هایی که در سلول‌های زنده اتفاق می‌افتند را مهیا می‌کنند؛ بنابراین خاکهای غنی با کودهای فسفاتی رشد گیاهان را بالا می‌برند. افزایش غلظت فسفات در سطح آبها همچنین رشد گیاهان آبزی را بالا می‌برد. اضافات کودهای شیمیایی می‌توانند باعث تحریک رشد گیاهان در آب‌های دریاچه‌ها و آب‌های جاری بشوند. آب فاضلاب‌ها که شامل فسفات است می‌تواند تأثیر یکسانی داشته باشد. دریاچه‌ها که از مواد مغذی غنی هستند از افزایش سرعت انباشتگی (Eutrophication) (خوراک آبی) تلف می‌شوند. وقتی گیاهان آبزی با این شرایط مغزی بودن محیط رشد می‌کنند پس از مدتی خواهند مرد. حال این گیاهان مرده برای تجزیه اکسیژن حل شده در آب را مصرف می‌کنند. این مصرف سطح اکسیژن حل شده را کاهش می‌دهد تا نقطه‌ای که برای حمایت حیوانات آبزی کافی نیست. برای کاهش تهدید Eutrophication دریاچه بسیاری از مناطق دارند فسفات‌ها را از پاک‌کننده‌ها حذف می‌کنند. در بعضی از موارد فسفاتها جای خودشان را با کربنات‌ها عوض می‌کنند. به عبارت دیگر پاک‌کنندهای جدید به گونه‌ای تهیه می‌شوند که با کلسیم (II) و منیزیم (II) یونهای سخت آب واکنش ندهند.

کاربرد در زدودن زنگ آهن

از اسید فسفریک می‌توان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفاتهای محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیزور در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.

روش‌های تولید

روش‌های تولید اسید فسفریک در صنعت

روش تر(Wet process)

در اثر اضافه کردن سولفوریک اسید روی فسفات کلسیم بدست می‌آید. طبق واکنش زیر:

در این روش کانی‌های فسفات را با سولفوریک اسید ترکیب می‌کنند، علاوه بر تولید فسفریک اسید و برخی فسفات‌ها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید می‌شوند، از طرف دیگر واکنش‌هایی که در آن با از بین رفتن سولفوریک اسید، ترکیباتی تولید می‌شود که از نظر تجاری کم‌اهمیت هستند (واکنش‌های پارازیتی)، یون‌های مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط‌ها می‌شوند.

روش حرارتی (خشک)Thermal process

این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O۱۰ می‌باشد. مخلوط فسفر مایع و هوا به محفظه احتراق که شبیه برج است تزریق شده و با انجام واکنش اکسیداسیون فسفر، تولید می‌شود. جنس محفظه احتراق نوعی فولاد مخصوص است که با H3PO۴ غیرفعال شده‌است. P4O۱۰ به دست آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند و بخارهای باقی‌مانده P4O۱۰ را، واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده می‌شود.

روش‌های تولید در ایران

• در ایران از اثر اسید سولفوریک بر کانی آپاتیت اسید فسفریک تولید می‌شود. از آنجا که فسفر و آرسنیک در یک گروه (گروه ۵) جدول شیمیایی (تناوبی) قرار دارند و در طبیعت نیز به احتمال زیاد در کانی‌های مختلف با هم وجود دارند و فقط در درصد خلوص آن‌ها اختلاف می‌باشد. چنان‌که می‌دانید آرسنیک از عناصر سمی و کشنده به‌شمار می‌آید و وجود آن در کانی‌های آپاتیتی که اسید فسفریک از آن‌ها تهیه می‌شود و غالباً در صنایع خوراک دام و بهداشتی مصرف می‌گردد خطری مهم محسوب می‌گردد. البته روش‌های تولید اسید فسفریک مثل احتراق فسفر خالص این مشکل را حل نموده اما قیمت تمام شده بسیار بالاتر از بهره‌گیری از کانی‌های آپاتیتی است.فلوئور یکی دیگر از موادی است که سمیت دارند و جزء لاینفک کانی‌های آپاتیتی است. در ایران تنها شرکت آریا فسفریک جنوب با بهره گیری از امکانات ویژه بندری خاص خود از مرغوب‌ترین خاکهای دنیا از جمله آفریقای جنوبی و اردن استفاده می نماید تا محصول تولیدی آن همگام باکیفیت استانداردهای جهانی به عنوان ماده اولیه صنایع DCP به‌عنوان مکمل فسفر خوراک دام و طیور استفاده شود. منابع خاک فسفات ایران تنها محدود به خاک‌های آدرین بوده که حاوی فلزات سنگین به میزان زیاد که ناقض سلامتی انسان می باشد و همچنین حاوی کلرید بالا به‌عنوان عامل خورنده صنایع و فلزات می‌باشد.

منابع

ویکی‌پدیای انگلیسی بازبینی آبان نود وسه Phosphoric acid

• اسید فسفریک - شیمی بازار