اسید فسفریک

اسید فسفریک یکی از مواد شیمیایی پرکاربرد در صنایع مختلف است.از تولید موادغذایی گرفته تا نساجی همگی از این اسید استفاده می کنند.ما در این مقاله قصد داریم شما را با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی اسید فسفریک به همراه کاربردهای آن در تولیدات مختلف و همچنین نحوه تولید و انواع این اسید آشنا نماییم.

اسید فسفریک چیست؟

(Phosphoric Acid) یک اسید غیر آلی (معدنی) است که هم به فرم جامد کریستالی و هم مایع شفاف و بی رنگ وجود دارد.اتم های اکسیژن (O)، هیدروژن (H) و فسفر (P) تمام ساختار این اسید را تشکیل می دهند.

این اسید خورنده ای قوی برای فلزات و آلیاژهای آهنی محسوب می گردد.درنتیجه به سادگی با فلزات وارد واکنش می شود و گاز هیدروژن قابل اشتعال تولید می کند.با این وجود فسفریک اسید در دسته اسیدهای قوی قرار نمی گیرد چون بر خلاف اسیدهای قوی کاملا در آب تفکیک نمی شود.

همچنین اسید فسفریک به عنوان یک عامل جداکننده شناخته می شود که می تواند بسیاری از کاتیون های دو ظرفیتی مانند  Cu++، Fe++، ++Mg و  ++Ca را از آب خارج کنند.

از ویژگی های اسید فسفریک این است که در صورت تماس با موادی مانند استرها،الکل ها،سولفیدها،آلدئیدها،فنل ها،کتون ها،مرکاپتان ها،سیانیدها و ترکیبات آلی هالوژنه تجزیه می گردد و بخارات سمی ایجاد می کند.

ویژگی های فیزیکوشیمیایی:

اسید فسفریک از لحاظ ظاهری به شکل کریستالی،بی رنگ،بی بو،غیرقابل اشتعال و جاذب رطوبت است.

فرمول مولکولی:H₃O₄P /PO(OH)₃

نقطه ذوب:42°C

نقطه جوش:212°C

وزن مخصوص:1.88

جرم مولی:97.994 g·mol⁻¹

انحلال پذیری در آب:548 g/(100 mL) (20 °C)

انواع اسید فسفریک

در دمای اتاق اسید فسفریک به دو حالت دیده می شود:

1-اسید فسفریک مایع، که غالبا با غلظت 75 یا 85 درصد در آب مخلوط است (نوع تجاری).

2-اسید فسفریک جامد که فرم خالص این اسید می باشد.

در طبقه بندی اسید ها Phosphoric Acid جز اکسی اسیدها محسوب می گردد.در واقع Phosphoric Acid مهمترین اکسی اسیدی است که با فسفر تولید میگردد.سایر اکسی اسیدهای فسفر عبارتند از:اسید پیروفسفریک،هیپوفسفرو اسید،اسید پراکسو فسفریک،اسید اورتوفسفریک.

کاربرد اسید فسفریک

همانطور که گفتیم اسید فسفریک در صنایع مختلف بکار می رود که در زیر به اختصار توضیح داده شده است.

کشاورزی

تقریبا بین 80 تا 90 درصد اسید فسفریک تولید شده به کود تبدیل می گردد.فسفر(P) یکی از سه عنصر پرکاربرد در کودهای کشاورزی در کنار نیتروژن (N) و پتاسیم (K) است.به علاوه در تهیه خوراک تجاری دام مانند گاو و طیور از این اسید استفاده می شود.

تولید پاک کننده ها

دلیل اصلی استفاده از اسید فسفریک در پاک کننده ها توانایی بالای آن در نرم کردن آبهای سخت است.در نتیجه قدرت پاک کنندگی این دست از محصولات را به شدت بالا می برد.Phisphoric Acid با میل ترکیبی بالا به فلزات موجود در آب متصل گشته و آنها را رسوب می دهد.همچنین از این اسید می تواند در پاک کردن زنگ آهن استفاده نمود چرا که می تواند اکسید آهن را به فسفات آهن تبدیل کند که راحت تر پاک می گردد.

صنایع غذایی و نوشیدنی

در تولید انواع مواد غذایی تجاری از جمله پنیرهای فرآوری شده،غلات بارها،مرباها و ژله و فرآورده های گوشتی از اسید فسفریک به عنوان یک افزودنی غذایی برای تنظیم PH استفاده می شود.غالبا اسید فسفریک در صنایع تولید انواع نوشیدنی به دو دلیل بکار می رود.اول اینکه این اسید می تواند از رشد بسیاری از قارچ ها و باکتریها جلوگیری نماید،در نتیجه طول عمر این محصولات را افزایش می دهد.دلیل دوم استفاده،تقویت طعم و افزایش مزه نوشیدنی ها است.

تولید سلول های سوختی

به دلیل ویژگی های فیزیکوشیمیایی که دارد در تولید سلول های سوختی از اسید فسفریک به عنوان الکترولیت استفاده می گردد.استفاده از این اسید هم راحت تر است و هم اینکه پایداری شیمیایی خوبی دارد.این سلول های سوختی برای تولید برق ثابت و تامین انرژی اماکن و وسایل نقلیه بزرگ در سراسر جهان کاربرد دارند.

صنعت آرایشی بهداشتی

از نمک های فلزی اسید فسفریک به عنوان بافر برای تنظیم PH انواع محصولات آرایشی بهداشتی استفاده می شود.در صورت نبود بافر،PH این محصولات پس از مدتی به شدت تغییر می کند و به سمت اسیدی و یا بازی شدن می رود.به طور کلی بافرهای اسید فسفریک مدت ماندگاری این محصولات را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند.

صنعت دارویی

در دندان پزشکی به صورت گسترده از اسید فسفریک به عنوان اسید اچ استفاده می شود.اسید اچ حالتی ژل مانند دارد و دارای غلظت های مختلفی از فسفریک اسید است (15 تا 50 درصد)

به علاوه این اسید اغلب جزء جدایی ناپذیر فرمولاسیون انواع خمیر دندان ها،دهانشویه ها و سفیدکننده های دندان است.همچنین خیلی از داروهای ضد تهوع دارای Phosphoric Acid هستند.این داروها با به تاخیر انداختن انقباضات ماهیچه صاف معده مانع استفراغ می شوند.

از دیگر کاربردهای اسید فسفریک می توان به استفاده در فرآیند تولید کربن فعال،کارهای آزمایشگاهی زیست شناسی و شیمی،ضدزنگ برای آهن آلات و ... اشاره نمود.

به طور کلی می توان گفت بخش اعظم اسید فسفریک برای تولید کودهای کشاورزی و انواع محصولات پاک کننده مانند مواد شوینده بکار می رود.با این وجود بسیاری از صنایع دیگر مانند صنایع تولید مواد غذایی،دارویی و تولید محصولات آرایشی بهداشتی از این اسید بهره می گیرند.

نمک های اسید فسفریک

این اسید قادر است که سه کلاس مختلف از نمک های فسفر را تشکیل دهد.نمک ها Phosphoric Acid ، فسفات ها نامیده می شوند.از لحاظ ساختاری فسفریک اسید،فسفات های اولیه،فسفات ها دی بازیک و فسفات های سه پایه را تشکیل دهد.

از فسفات های مهم و پرکاربرد این اسید می توان موارد زیر را نام برد:

فسفات آمونیوم

فسفات های آمونیوم (َAmmonium Phosphates) مانند مونو آمونیوم دی هیدروژن فسفات و دی آمونیوم هیدروژن فسفات معمولا به عنوان کود استفاده می شوند.این دسته از فسفات ها از مخلوط نمودن اسید فسفریک با آمونیاک بی آب تولید می شوند.

فسفات های کلسیم

فسفات های کلسیم (Calsium Phosphates) نیز به طور گسترده ای به عنوان کود بکار می روند.این مواد از واکنش سنگ فسفات با اسید فسفریک تولید می شوند.

سدیم فسفات ها

سدیم فسفات ها (Sodium Phosphates)در طی واکنش اسید فسفریک با محلول غلیظ هیدروکسید سدیم تشکیل می شوند.این دسته از سولفاتها به شکل کریستال های جامد می باشند.نمونه هایی از فسفات های سدیم عبارتند از دی سدیم هیدروژن فسفات،تری سدیم فسفات،دی سدیم پیروفسفات و مونو سدیم دی هیدروژن فسفات.این مواد غالبا به عنوان امولسیفایر بکار می روند.

تولید اسید فسفریک

اسید فسفریک را می توان به دو روش مختلف تولید نمود:

فرآیند مرطوب(Wet Process)

فرآیند مرطوب به روش مستقیم نیز معروف است چرا که در این روش مستقیما اسید فسفریک از سنگ فسفات آسیاب شده تولید می گردد.در فرآیند مرطوب سنگ fluorapatite که حاوی فسفر است در معرض واکنش با اسید سولفوریک غلیظ و آب قرار می گیرد.نتیجه این واکنش تشکیل Phosphoric Acid به همراه چندین ماده نامحلول مانند سولفات کلسیم است.در ادامه فسفریک اسید با فرآیندهای خالص سازی جدا می شود.

فرآیندهای حرارتی

در این روش یا به فسفر گرما داده می شود یا در دمای بالا و در حضور هوا سوزانده می شود.نتیجه این سوختن تولید پنتا اکسید فسفر می باشد.سپس پنتا اکسید فسفر در اثر متراکم شدن به یک ماده پودری سفیدرنگ تبدیل می گردد.این ماده در مراحل جداگانه ای هیدراته شده تا اسید فسفریک تولید شود.

خرید اسید فسفریک

اسید فسفریک در بسته بندی ها و گریدهای متفاوت در بازار عرضه می شود.نوع تجاری این اسید غالبا به صورت مایع و با غلظت 85 درصد به فروش می رسد.همچنین این اسید در گریدهای صنعتی،کشاورزی و خوراکی تولید می گردد.

گرید صنعتی که با روش فرآیند حرارتی تولید می گردد دارای خلوص بالاتری است.به همین دلیل صنایع دارویی،تولید محصولات غذایی و آرایشی بهداشتی از گرید صنعتی فسفریک اسید استفاده می کنند.

اسید فسفریک حاصل از فرآیند تولید مرطوب غالبا برای تولید کودهای فسفاته بکار می رود و در کشاورزی استفاده می گردد.

اما برای کارهای آزمایشگاهی بیشتر Phosphoric Acid خالص که به صورت جامد است تهیه می گردد.به طور کلی شما می توانید بسته به هدف و نیازی که دارید این اسید را به شکل های مختلف تهیه نمایید.

نکات ایمنی

با وجود اینکه اسید فسفریک جزء اسیدهای ضعیف طبقه بندی می شود اما در صورت تماس مستقیم به خصوص در غلظت های بالا می تواند سلامتی فرد را با مشکل مواجه نماید.این اسید در صورت تماس با پوست،استنشاق و بلع باعث ایجاد صدماتی مانند سوختگی و سوزش پوست و مخاط،تحریک چشم ها و دستگاه تنفسی می گردد.در غلظت های بالا موجب خوردگی بافت ها و آسیب های بسیار جدی می شود.

علائم مسمومیت با اسید فسفریک شامل سرفه،حالت تهوع،استفراغ،دشواری در تنفس،تحریک شدید دستگاه گوارش،اسهال خونی،ورم ملتحمه،تشنگی شدید،دردهای شدید شکمی،تشنج و شوک است.

در هنگام کار با این اسید بخصوص غلظت و حجم های بالا باید تمام نکات ایمنی مانند استفاده از دستکش و عینک ایمنی رعایت شود.

ظروف حاوی اسید فسفریک باید در جای خنک با تهویه مناسب نگهداری شوند.همچنین اسید خالص که به صورت جامد است هرگز نباید در معرض رطوبت قرار گیرد.این اسید به شدت جاذب رطوبت هوا است.