اسید فسفریک 85 درصد

اسید فسفریک چیست؟

اسید فسفریک با فرمول شیمیایی H₃PO₄ یک اسید سه ظرفیتی است. این ماده محلول در آب است و در دو گرید صنعتی (53%) و خوراکی (85%) تولید می شود. این اسید ضعیف بویی ندارد و در درصد های بالا تنها کمی باعث سوزش چشم ها می شود. این محصول متشکل از اتم های فسفر، هیدروژن و اکسیژن است. در ادامه از ویژگی ها، کاربرد ها و نکات ایمنی آن مطلع می شویم.

انواع اسید فسفریک

این اسید در غلظت های مختلفی در بازار وجود دارد، که مرسوم ترین آنها 53% و 85% هستند.

اسید فسفریک 85 درصد

این اسید با خلوص 85 درصد، برای کاربردهای صنعتی و خوراکی مورد استفاده قرار می گیرد. شما می‌توانید برای خرید اسید فسفریک 85% با ما در راشین شیمی پارس تماس بگیرید.

فسفریک اسید 53%

درصد خلوص 53% عموما گرید صنعتی است و مصرف کمتری در بازار دارد.

از لحاظ گرید می توان آن را به دو دسته ی صنعتی و خوراکی تقسیم بندی کرد. یکی دیگر از روش های دسته بندی این ماده با توجه به روش تهیه آن است:

• اسید خام: از سنگ فسفات تهیه می شود.
• اسید با خلوص بالا: از فسفر سفید به دست می آید.

خواص فیزیکی و شیمیایی

برخی از مهم‌ترین خصوصیات شیمیایی و فیزیکی این ماده به اختصار در جدول زیر آورده شده است.

ساختار
فرمول شیمیایی	H3PO4
چگالی (دمای 25 درجه سانتیگراد)	1.6845 گرم بر مترمکعب جامد: 1.834 گرم بر مترمکعب
نقطه ذوب	40-42 درجه سانتیگراد
انحلال پذیری	محلول در آب، اتانول و مخلوط اتر-الکل
pH (در محلول 1/0 نرمال)	1.5

این ماده در آب و الکل انحلال پذیر است. در دمای 20 درجه سانتی گراد، 548 گرم از این اسید در 100 گرم آب حل می‌شود.

خواص اسیدی

ظرفیت این اسید نسبت به هیدروژن هایی که دارد متناسب با 3 است. هرسه هیدروژن موجود در این اسید، خاصیت اسیدی دارند و به ترتیب دارای ثابت تفکیک pKa1=2.14، pKa2=7.20 و pKa3=12.37 هستند. در محلول های آب، این ماده بیشتر به ترکیبی از سه آنیون آن تفکیک می شود، به جز در pH بسیار پایین که معادلات تعادلی آن در زیر مشاهده می شود:

H3PO4   + H2O ⇌ H3O+ + H2PO4−      Ka1= 7.25×10−3 [pKa1 = 2.14]

H2PO4−+ H2O ⇌ H3O+ + HPO42−       Ka2= 6.31×10−8 [pKa2 = 7.20]

HPO42−+ H2O ⇌ H3O+ + PO43−        Ka3= 3.98×10−13 [pKa3 = 12.37]

فرآیند تولید فسفریک اسید

این اسید ضعیف را می توان با سه روش تجاری: فرآیند مرطوب، فرآیند حرارتی و فرآیند کوره خشک تولید کرد که در ادامه به شرح آنها خواهیم پرداخت:

فرآیند مرطوب یا تر

در این روش از واکنش Ca₃(PO₄)₂ و سولفوریک اسید استفاده می شود. با استفاده از سنگ های فسفات خرد شده و ترکیب با H₂SO₄ یکی از محصولات تولید شده فسفریک اسید است. دیگر محصول تولید شده در این واکنش CaSO₄  است. این واکنش چند محصول دیگر هم ممکن است داشته باشد که از لحاظ ارزش بی اهمیت تلقی می شوند. حال نوبت جدا کردن محصول مورد نظر از باقی محصولات است که می توان از یک فیلتر استفاده کرد. به این روش تر یا مرطوب می گویند.

Ca(PO₄)3OH + 5H₂SO₄ → 3H₃PO₄ + 5CaSO₄ + H₂O

فرآیند حرارتی یا خشک

در این روش فسفر مایع را اکسید می کنند. از واکنش هوا با فسفر، اکسید فسفر به دست می آید. دمای لازم برای این واکش حداقل 450 درجه است. در مرحله ی بعد باید آن را هیدراته کرد تا سه هیدروژن به ساختار آن اضافه شود و با پایان این فرآیند محصول آماده می شود. این روش، اسید فسفریک با درصد خلوص بالا می دهد. به این روش حرارتی یا خشک می گویند که واکنش های آن را در زیر مشاهده می کنید:

P4 + 5O2 → 2P2O5

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

روش کوره خشک

به علت کاهش اثرات زیست محیطی و همچنین صرفه جویی بالا در هزینه تولید، یک روش امیدوار کننده محسوب می شود. در این روش سنگ معدن فسفات با ترکیب شدن با یک منبع کربن، سیلیکا و گرما احیا می شود. این فرایند از کنترل هوا برای کنترل میزان سوختن گازهای تولید شده از بستر کوره به منظور کنترل دمای بالای کوره استفاده می کند.

کاربرد 

این اسید در 3 گرید استفاده می شود که شامل گرید خوراکی و صنعتی و کشاورزی هستند. در ادامه، به بررسی جزئی‌تر کاربردهای این ماده می‌پردازیم.

کاربرد اسید فسفریک خوراکی

این اسید با گرید غذایی (افزودنی E338) برای اسیدی کردن غذاها و نوشیدنی هایی مانند نوشیدنی های کولا (نوشابه ها) استفاده می شود. از آنجا که این ماده ارزان است کاربرد زیادی دارد و به عنوان طعم دهنده در محصولات غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، به عنوان تقویت کننده طعم، ماده شفاف کننده، ماده نگهدارنده و ماده اسیدی به غذاها افزوده می شود. نوشابه ها از جمله محصولاتی هستند که حاوی این اسید در گرید خوراکی هستند. در واقع، بیشترین کاربرد گرید خوراکی این ماده به تهیه نوشابه برمی‌گردد.

اسید فسفریک در نوشابه

تقریبا 25 درصد از اسیدهای موجود در صنایع غذایی را این اسید و نمک های آن تشکیل می دهند. کاربرد اصلی این ماده در نوشیدنی ها به ویژه نوشابه ها، ایجاد طعم خاص برای آنها است. گرید خوراکی این اسید در تهیه نوشابه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این ترکیب در نوشابه و محصولات شیرین از رشد کپک ها و باکتری ها جلوگیری می کند. در واقع بیشتر خاصیت اسیدیته نوشابه ها، ناشی از حضور این ماده است. این ماده ی شیمیایی به صورت مستقیم بر تراکم استخوان پایین در زنان تاثیر گذار است. طبق تحقیقات این ماده می تواند در جذب کلسیم تداخل ایجاد کند و باعث از بین رفتن آن شود.

کاربرد های صنعتی

کاربرد گرید صنعتی این محصول در موارد متعددی همچون تولید کود فسفر، شوینده ها، محصولات آرایشی و بهداشتی و… است.

• فسفات ها به طور گسترده در زیست شناسی به عنوان قندهای فسفریله شده مانند DNA ، RNA و ATP یافت می شوند.
• متافسفریک اسید و آنیدرید فسفریک یک نوع از این اسید بدون آب است و به عنوان جذب کننده رطوبت و خشک کننده استفاده می شود.
• از این اسید برای واکنش با هالیدهای مختلف برای تشکیل گاز هالید هیدروژن مانند HCl و HI استفاده می شود.
• به عنوان ماده ضد زنگ و برای اسید شویی استفاده می شود
• به طور گسترده در دندانپزشکی به عنوان سفید کننده دندان و جرم گیر برای تمیز کردن سطح دندان ها استفاده می شود.
• این ماده، واسطه ای شیمیایی در تولید خوراک های کشاورزی، واکس ها، جلا دهنده ها، صابون ها و مواد شوینده است.
• برای تنظیم pH در محصولات آرایشی و بهداشتی و مراقبت از پوست استفاده می شود
• استفاده به عنوان الکترولیت در پیل های سوختی
• افزودنی به آب مقطر به عنوان الکترولیت در ژنراتورهای اکسی هیدروژن
• به عنوان جز فاز متحرک در کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا

همچنین به عنوان عامل اکسید کننده شیمیایی برای تولید کربن فعال (فرآیند Wentworth) استفاده می شود.

اسید فسفریک کشاورزی

کود اسید فسفریک یک ماده موثر برای رشد گیاهان استفاده است. این ماده شیمیایی از گیاه در برابر آلودگی های قارچی و کپکی جلوگیری می کند.

اسید فسفریک برای پسته

کمبود فسفر در خاک، سرعت رشد درختان پسته را کاهش می دهند و برگ های سبز را تیره تر نشان می دهد. به همین دلیل برای جلوگیری از این عوارض، لازم است فسفر مورد نیاز را در اختیار درختان پسته قرار دهیم. کشاورزان این عنصر را در قالب کود به خاک اعمال می کنند. همانطور که می دانید این اسید یکی از منابع عالی برای تامین فسفر است؛ اما نمی توان آن را در قالب کود به طور مستقیم به خاک افزود، زیرا ترکیبی بسیار خورنده است. به همین دلیل از این اسید در تولید سایر کودها مانند سوپر فسفات تریپل بهره می برند.

فسفریک اسید در شوینده ها

همانطور که قبلا گفته شد فسفریک اسید با بازداری مواد معدنی موجب پایین آمدن سختی آب می شود. از این ماده در شوینده های مختلف استفاده می شود. پایین آوردن سختی آب فرایندی واجب برای شست و شو است؛ زیرا عناصری از جمله منیزیم و کلسیم که عامل سختی آب هستند در تماس با صابون ایجاد رسوب و لکه روی لباس می کند.

اسید فسفریک در پزشکی و دندان پزشکی

قبل از ترمیم و کار های دندان پزشکی لازم است فرآیند آماده کردن انجام شود. بهترین ماده برای این کار این محصول است که هم در ساختار مینای دندان وجود دارد هم خوراکی و خورنده است.

امروزه یکی از بیماری های شایع سنگ کلیه است. این بیماری به دسته های متفاوتی تقسیم می شود. یکی از این دسته های تیپ 3 نوع جذبی هیپرکلسیوری است. برای درمان این بیماری می توان از این اسید خوراکی استفاده کرد. اسید فسفریک در تولید بعضی داروها هم نقش به سزایی دارد. از این رو می توان به کاربرد آن در داروسازی هم اشاره کرد.

MSDS و خطرات اسید فسفریک

این ترکیب جزو مواد خورنده است و در برخورد با پوست و چشم منجر به آسیب و سوختگی می شود، اما اشتعال پذیر نیست. هنگام استفاده از آن باید از روپوش، دستکش و عینک استفاده شود. همچنین از نگهداری آن در کنار مواد اکسید کننده و بازها خودداری شود. در صورت بروز هرگونه مشکل حین کار با این ماده شیمیایی علاوه بر تماس با فوریت های پزشکی به نکات زیر توجه داشته باشید.

• استنشاق: تنفس بخارات این ماده می‌تواند باعث مسمومیت و تجریک دستگاه تنفسی شود؛ بنابراین، در صورت استنشاق بخارات این ماده فورا به محیطی بروید که هوای تازه در آن جریان داشته باشد.
• پوست: در صورتیکه مقداری از این ماده به پوست شما برخورد کرد، محل تماس را با آب فرواوان بشویید.
• چشم: اگر این ماده به چشم برخورد کرد، به مدت چند دقیقه چشمان خود را با آب فراوان بشویید.
• بلعیدن: در صورت بلع این ماده فورا دهان خود را با آب فراوان بشویید و با فوریت های پزشکی تماس بگیرید.