استفاده و خواص اسید فسفریک و کاربرد آن
استفاده و خواص اسید فسفریک و کاربرد آن
اسید فسفریک نیز نامیده می شود اسید اورتوفسفریک یک اسید ضعیف با فرمول شیمیایی H3PO4 است. اسید اورتوفسفریک به عنوان اسید فسفریک نامیده می شود که اصطلاح IUPAC برای این ترکیب است. پیشوند ارتو-استفاده می شود برای افتراق اسید از اسیدهای فسفریک مرتبط, شناخته شده به عنوان اسیدهای پلی فسفریک. اسید اورتوفسفریک یک اسید غیر سمی در طبیعت است که ، هنگامی که خالص است ، در دمای اتاق و فشار جامد است. از مزدوج پایه اسید فسفریک است دهیدروژن فسفات یون H2PO−4 که به نوبه خود شامل مزدوج پایه هیدروژن فسفات HPO2−4 که همچنین شامل یک مزدوج پایه فسفات PO3−4. فسفات برای زندگی حیاتی هستند.
اسید فسفریک
رایج ترین شکل اسید فسفریک یک محلول مایع 85٪ است ؛ این راه حل ها بی رنگ ، غیر فرار و بی بو هستند. راه حل 85 ٪ یک مایع ضخیم است ، اما هنوز قابل انتقال است. حتی اگر اسید فسفریک معنای دقیق یک اسید قوی را برآورده نمی کند ، محلول 85 ٪ به اندازه کافی اسیدی است که خشن باشد.
خواص فیزیکی: اسید فسفریک خالص یک جامد کریستال سفید با نقطه ذوب 42.35 درجه سانتی گراد است. این غیر سمی و غیر فرار در طبیعت است. غلظت اسید فسفریک بیشتر مورد استفاده 85٪ در آب H2O است.
خواص شیمیایی: اسید فسفریک دارای سه اتم H اسیدی و قابل تعویض است. بنابراین ، آن را در راه های مختلف از دیگر اسیدهای معدنی واکنش نشان می دهد. آن می تواند واکنش نشان می دهند با پایگاه برای تولید سه نوع نمک با جایگزینی یک, دو یا سه اتم هیدروژن مانند Na2HPO4, NaH2PO4 و Na3PO4 به طور جداگانه.
در دماهای بالا ، مولکول های اسید فسفریک می توانند با هم واکنش نشان دهند و ترکیب شوند تا دیمر ها ، ترمرها و حتی زنجیره های پلیمری طولانی یا سری هایی مانند اسیدهای متافسفریک و اسیدهای پلی فسفریک تولید کنند
2 H3PO4 → H4P2O7 (انیدرید اسید فسفریک)
تولید
اسید فسفریک صنعتی توسط دو روش کلی تولید می شود.
Fluoroapatite یک خوراک جایگزین است که در این صورت فلوراید به عنوان یک ترکیب نامحلول na2sif6 حذف می شود. محلول اسید فسفریک معمولا حاوی 25-35 ٪ P2O5 (32-46 ٪ H3PO4) است. می توان آن را متمرکز به اسید فسفریک درجه تجاری ، که دارای حدود 55-63 ٪ P2O5 (76-86 ٪ H3PO4). حذف بیشتر آب تولید اسید فسفریک فوق العاده با غلظت P2O5 بالاتر از 80 ٪ (معادل نزدیک به 100 ٪ H3PO4). سولفات کلسیم (گچ) به عنوان یک محصول جانبی تشکیل شده و به شکل فسفوگیپسوم برداشته می شود.
اسید فسفریک از هر دو روش می تواند بیشتر با از بین بردن ترکیبات آرسنیک و دیگر ناخالصی احتمالا سمی خالص.
فرایند مرطوب
اسید فسفریک از فلوراپاتیت ، سنگ فسفات ، 3ca3(PO4)2 نامیده می شود. CaF2 ، با اضافه کردن اسید سولفوریک متمرکز (95٪) در زنجیره ای از راکتورهای خوب هم زده. این نتایج در سولفات کلسیم (گچ) و اسید فسفریک به علاوه سایر ناخالصی های نامحلول. آب اضافه شده است و گچ با فیلتراسیون همراه با سایر مواد نامحلول (به عنوان مثال سیلیس) حذف می شود. فلوراید ، به عنوان H2SiF6 ، در مرحله تبخیر بیشتر حذف می شود.
اگر چه واکنش در مراحل از جمله دی هیدروژن فسفات کلسیم رخ می دهد ، واکنش کلی را می توان به عنوان نوشته شده است:
فرایند مرطوب-واکنش-1
از سوی دیگر ، واکنش های جانبی وجود دارد ؛ به عنوان مثال ، با کربنات کلسیم و فلوراید کلسیم موجود در سنگ:
فرایند مرطوب-واکنش-2
فرایند مرطوب-واکنش-3
اسید Fluorosilicic یک محصول حیاتی از این و از تولید فلوراید هیدروژن است. ممکن است با هیدروکسید سدیم خنثی شود تا فلوروسیلیکات شش سدیم تولید شود. اسید نیز برای تولید فلوراید آلومینیوم استفاده می شود که به نوبه خود در تولید آلومینیوم استفاده می شود.
ساختار بلوری سنگ تشکیل سولفات کلسیم بستگی به شرایط واکنش دارد. در 345-355 K ، عملکرد اصلی دی هیدرات است ، CaSO4. 2H2O.At 368-388 K ، hemihydrate تشکیل شده است ، CaSO4.1/2H2O.
سولفات کلسیم تیره و تار کردن و اسید است و سپس به حدود 56 ٪ P2O5 با استفاده از تقطیر خلاء متمرکز شده است.
عملکرد اسید “فرآیند مرطوب” آلوده است ، اما می تواند بدون تصفیه اضافی برای تولید کود استفاده شود. در عوض می توان آن را بیشتر به تبخیر 70% P2O5, یک راه حل شناخته شده به عنوان اسید فسفریک فوق العاده است که مستقیما به عنوان یک کود مایع استفاده می شود.
برای تولید فسفات صنعتی ، اسید با استخراج حلال فیلتر می شود ، به عنوان مثال ، متیل ایزوبوتیل کتون (MIBK) که در آن اسید تا حدودی محلول است و متمرکز شده است تا محتوای 68 ٪ P2O5 را ارائه دهد. این اسید می تواند بیشتر خالص با استفاده از حلال برای استخراج آن از فلزات سنگین و defluorinated (توسط تبخیر) برای ایجاد یک محصول درجه مواد غذایی با کیفیت.
فرایند حرارتی
مواد خام برای این روش هوا و فسفر هستند:
فسفر به بخاری اسپری می شود و در هوا سوخته می شود
در اصل ، فسفر به بخاری اسپری می شود و در حدود 1850-3050 K در هوا سوخته می شود.
اکثر روش های استفاده از هوای مرطوب, و چند شامل علاوه بر این از بخار به شعله فسفر به عملکرد و حفظ یک فیلم از اسیدهای پلی فسفریک فشرده که دفاع از برج مشعل فولاد ضد زنگ. محصولات از برج مشعل سفر به طور مستقیم به یک برج هیدراتاسیون (آب استفاده شده است) که در آن اکسید فسفر گازدار در فرآوری به عنوان اسید فسفریک جذب:
اکسید فسفر گازدار به عنوان اسید فسفریک جذب می شود
فسفر ممکن است در هوای خشک سوخته. پنتوکسید فسفر به عنوان یک پودر سفید تغلیظ شده و مجزا به اسید فسفریک هیدراته. این روش اجازه می دهد تا حرارت به بهبود و مورد استفاده مجدد قرار. سوزاندن و هیدراتاسیون مستقیم ، مانند قبل تعریف شده ، محیط های بسیار خورنده را ایجاد می کند. این دستگاه از فولاد ضد زنگ ساخته شده و یا کربن آجر اندود شده است. برای کاهش خوردگی ، دیوارهای برج های مشعل و هیدراتور با آب سرد می شوند ، اما عملکرد راکتور در دمای بسیار پایین برای بازیابی حرارت مفید ظاهر می شود. اسید عملکرد دارای غلظت 85 ٪ است. tetraphosphoric اسید یکی از یک گروه از polyphosphoric اسیدهای است که می تواند انتخابی تولید تشکیل شده است یا با جوش کردن آب در دمای بالا در یک کربن ظرف و یا با اضافه کردن فسفر جامد pentoxide نزدیک به جوش اسید فسفریک. تکنیک اول معمولا عملکرد خالص تر را به دلیل غلظت آرسنیک بالای پنتوکسید فسفر می دهد.
فسفات
نمک اسید فسفریک ترکیباتی هستند که به طور گسترده در کشاورزی ، صنعت و در استفاده داخلی استفاده می شود.
(a) فسفات آمونیوم
دی آمونیوم هیدروژن فسفات و مونوآمونیوم دی هیدروژن فسفات و بسیار به عنوان کود استفاده می شود و با مخلوط کردن مقدار صحیح اسید فسفریک با آمونیاک بی آب در یک درام گردان آماده شده است. انتخاب که فسفات آمونیوم به استفاده از متکی بر مقدار نیتروژن و فسفر مورد نیاز برای محصول.
(ب) فسفات کلسیم
فسفات کلسیم به طور گسترده ای به عنوان کود استفاده می شود. کلسیم دی هیدروژن فسفات ، Ca (H2PO4)2 ، توسط واکنش اسید سولفوریک با سنگ فسفات تولید می شود:
سوپر فسفات
این سوپر فسفات نامیده می شود. این شامل حدود 20٪ P2O5 است. اگر کریستال فسفات با اسید فسفریک واکنش نشان داد ، به غیر از اسید سولفوریک ، یک فرم شدید تر از دی هیدروژن فسفات کلسیم با سطح p2o5 عمومی بالاتر (55٪) ساخته شده است:
سوپر فسفات سه گانه
این سوپر فسفات سه گانه نامیده می شود. سطح توسعه یافته فسفات به دست می آید زیرا عملکرد دیگر با سولفات کلسیم رقیق نمی شود.
(ج) فسفات سدیم
فسفات سدیم با درمان اسید فسفریک و محلول متمرکز هیدروکسید سدیم در مقادیر مناسب (استوکیومتری) تولید می شود. عملکرد متبلور کردن.
مونو سدیم دهیدروژن فسفات (MSP, NaH2PO4) استفاده می شود فلزی شستشو و سطح فرمولاسیون به عنوان یک پایه و اساس فسفات دارویی تولید و به عنوان یک pH کنترل عامل در خمیر دندان در شیشه پوشش مینای دندان (بهداشتی) و در تولید نشاسته فسفات. یکی از کاربردهای اصلی است به عنوان یک دست زدن به پرداخت بدهی بطور عمودی در آب آشامیدنی. همچنین اسید فسفریک استفاده می شود به عملکرد نازک نامحلول پوشش فسفات سرب در لوله ها منجر به توقف انحلال سرب توسط اسیدهای موجود در آب.
هیدروژن فسفات دی سدیم (na2hpo4) نیز به عنوان یک عامل نرم کننده در پنیر درمان ، در لعاب و لعاب سرامیک ، در بارم چرم ، در تولید رنگ و به عنوان یک مهار کننده خوردگی در تصفیه آب استفاده می شود.
Trisodium phosphate (Na3PO4) در پاک کننده های سنگین ، به عنوان مثال در فولاد گریس استفاده می شود. این یک قلیایی و مناسب برای یون های کلسیم است ، نگه داشتن آنها در محلول و جلوگیری از توسعه یک تفاله.
دی سدیم پیروفسفات (Na2H2P2O7) استفاده می شود به عنوان یک عامل ورآورنده در نان و کیک از آن کمک می کند تا تخلیه دی اکسید کربن از جوش شیرین به عنوان یک اکسید آهن تیره یا قهوه اثر در تولید غذاهای متعدد و به عنوان یک dispersant در چاه نفت حفاری گل.
مواد غذایی درجه اسید فسفریک (e338 نگهدارنده) برای اسیدی کردن غذاها و نوشیدنی ها مانند کولا و مربا متعدد استفاده می شود. این طعم تند و یا ترش را ارائه می دهد. اسید فسفریک در نوشابه حاوی پتانسیل به دلیل فرسایش دندان. اسید فسفریک همچنین امکان کمک به توسعه سنگ کلیه ، به ویژه در کسانی که سنگ کلیه زودتر داشته اند.
کاربردهای خاص اسید فسفریک عبارتند از:
در عمل ضد زنگ توسط پوشش تبدیل فسفات
به عنوان یک نمونه خارج برای فسفر-31 رزونانس مغناطیسی هسته ای NMR.
در سلول های انرژی اسید فسفریک.
در تولید کربن فعال.
در درمان نیمه هادی ترکیب, به اچ آرسنید گالیم ایندیم انتخابی با جزئیات به فسفید ایندیوم.
منبع
https://www.vedantu.com/chemistry/phosphoric-acid
A