اسید فسفریک و کاربردهای آن در صنعت
اسید فسفریک، اسیدی ضعیف است که در مدت‌زمان کوتاه چندان نمی‌تواند خطرساز باشد. فرمول مولکولی این ترکیب H3PO4 که شکل ظاهری آن به‌صورت مایعی بی‌رنگ وبی بو است که چگالی آن1.885 gr/cm3، و دمای ذوب آن 42.35 درجه‌ی سانتی پایه و دمای جوش آن158 درجه‌ی سانتی پایه است. انحلال‌پذیری این ترکیب در آب و در دمای 25 درجه‌ی سانتی پایه 5.48gr/ml است. این ترکیب اشتعال‌پذیر نیست و دارای فراریت بالا و همچنین خورندگی کم است. خلوص این ترکیب 54% و 85% است. این ترکیب شامل دو نوع صنعتی و خوراکی است و آن رابا نام‌های دیگر Ortho Phosphoric acid , trihydroxidooxidophosphorus,Tri hydroxylphosphine oxide نیز می‌شناسند.
روش تولید:
یکی از روش‌های تولید این ترکیب روش‌تر است که در اثر اضافه کردن سولفوریک اسید روی فسفات کلسیم (خاک فسفات) به دست 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 در واکنش‌هایی که در آن با از بین رفتن سولفوریک اسید، ترکیباتی تولید می‌شود که ازنظر تجاری کم‌اهمیت هستند (واکنش‌های پارازیتی)، یون‌های مزاحمی تولیدشده و باعث آلودگی مخلوط‌ها می‌شوند. ولی در کل این روش اقتصادی‌ترین روش تولید این ترکیب است. در کل سه روش برای تولید آن وجود دارد که به اسیدی که از آن استفاده می‌کنیم بستگی دارد ، که این اسیدها شامل نیتریک اسید، هیدروکلریک اسید و سولفوریک اسید است.
در کل این روش مقدار زیادی آب اسیدی با غلظت بالای فسفر و فلورید را تولید می‌کند که باید توجه داشته باشیم که فسفات استفاده شده باید خشک و به‌صورت پودری باشد تا در راکتور با سولفوریک اسید تغذیه‌شده و محصول جانبی کلسیم سولفات تولید شود که درنهایت آن را به‌وسیله‌ی فیلتراسیون جدا می‌کنیم.
روش دیگر تولید آن روش حرارتی است که این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O10 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 H3PO4 غیرفعال شده است. P4O10به‌دست‌آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند و بخارات باقی مانده P4O10 را توسط واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل می‌کنند.
در کل در ایران از اثر اسید سولفوریک بر کانی‌های آپاتیتی اسید فسفریک تولید می‌شود. از آنجا که فسفر وآرسنیک 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 به شمار 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 ازموادی است که سمیت دارند و جزء لاینفک کانی‌های آپاتیتی است.
کاربرد
از جمله کاربردهای این ترکیب در صنایع غذایی است؛ از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه‌های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می‌شود. به‌کارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه است، 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 قراردادهاست. همچنین از این ترکیب به‌عنوان اضافه کننده‌ی خوراک دام‌ها هم استفاده می‌کنند.
این ترکیب در کشاورزی هم کاربرد دارد که بیشتر اسید فسفریک در تولید کود بکار 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. همچنین از آن برای تولید حشره‌کش‌ها هم استفاده می‌کنند.
از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به‌عنوان عامل قلم زنی (Etching) جهت تمیز کردن و زبر کردن سطح دندان خصوصاً در جاهایی که از اسباب و وسایل دندانپزشکی استفاده شده، استفاده می‌شود. همچنین از اسید فسفریک به‌عنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین به خاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده می‌شود. اسيد فسفريك با فرمول H3PO4 به عنوان اورتوفسفريك اسيد در پزشكي شناخته مي‌شود و نمك آن اورتوفسفات است كه يكي از درمان‌هاي اصلي در انواعي از سنگ‌هاي كليوي است كه در تيپ III نوع جذبي هيپركلسيوري، به دلیل نشت فسفات از كليه، ديده مي‌شود.
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 تولیدشده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به‌عنوان عامل جلوگیری از خوردگی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیست در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.
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 غیرقابل‌حل می‌دهند که سبب لکه بروی لباس‌ها در هنگام شستشو می‌شوند. نمک‌های فسفات از اسید فسفریک به‌طور وسیع در پاک‌کننده‌ها به‌عنوان(builder) بکار می‌رود. بیشتر گستره ترکیبات فسفر درمخلوط پاک‌کننده‌ای جامد است که سدیم تری پلی فسفات یکی از آن‌هاست.Na5P3O۱۰، به‌عنوان نرم‌کننده آب، سدیم تری پلی فسفات با کلسیم (II) و منیزیم (II) پیوند برقرار می‌کند و تشکیل اجزاء محلول را می‌دهد که کمپلکس یا کیلیت است. این کمپلکس‌ها از واکنش کلسیم (II) و منیزیم (II) با صابون ممانعت به عمل می‌آورند تا رسوب ایجاد نشود.
روش نگهداری:
فسفریک خورنده است. سبب سوختگی، درد و قرمز شدن چشم‌ها می‌شود. در ظروف چندلایه‌ی پلاستیکی مخصوص یا فولاد زنگ نزن مخصوص ذخیره‌ی اسید فسفریک بسته‌بندی شود. این ماده ممکن است موجب تیره شدن چشم و آسیب‌های ماندگار شود. تنفس بخارات یا مه اسید در دماهای بالا می‌تواند سبب تحریک بینی گلو و مجاری بالایی دستگاه تنفسی شود. تنفس مقدار زیاد می‌تواند آسیب‌های خیلی جدی به ریه وارد کند. این ماده قابل‌احتراق و انفجار نیست. احتیاطات جابجایی: قبل از جابجایی اقدامات کنترل ایمنی صورت گیرد، تجهیزات حفاظتی مورد نیاز در دسترس کارکنان احتیاطات جابجایی مسئول حمل‌ونقل باشد. افراد در مقابله با خطرات آموزش کافی دیده باشند.در محیط سرد، خشک با تهویه مناسب به دور از اشعه مستقیم خورشید، منبع گرما، رطوبـت و مـواد دارای شرایط انبارداري ناسازگار انبار شود.
بسته‌بندي
در بشکه و ظروف کاملا بسته قرار دهید . از ظروف حاوي اسید در برابر آسیب‌هاي فیزیکی محافظت شود. در ظروف چند لایه پلاستیکی مخصوص یا فولاد زنگ نزن مخصوص ذخیره اسید فسفریک بسته‌بندي گردد.( در بسته‌های 35 kg عرضه می‌شود)