اسید فسفریک – Phosphoric acid

اسید فسفریک چیست و چه کاربردی دارد؟

اسید فسفریک Phosphoric acid که به ارتوفسفریک اسید یا فسفریک اسید نیز معروف است. یک اسید ضعیف با فرمول شیمیایی H3PO4 است. به طور معمول به عنوان یک محلول غلیظ بی رنگ با غلظت ۸۵٪ در آب مشاهده می شود. ترکیب خالص آن یک جامد بی رنگ است. فسفریک معمولاً در آزمایشگاه‌ های شیمی به عنوان محلول آبی ۸۵٪ مشاهده می شود.

اسید فسفریک Phosphoric acid یک مایع شربتی بی رنگ، بی بو و غیر فرار است. این ماده تعریف دقیق اسید قوی را برآورده نمی کند. اما محلول ۸۵٪ آن باز هم می تواند پوست را به شدت تحریک کرده و به چشم آسیب برساند. برای تشخیص این اسید خاص از سایر اسیدهای فسفریک مانند پیروفسفریک اسید می توان از نام اسید ارتوفسفریک استفاده کرد. با این وجود، اصطلاح اسید فسفریک اغلب به معنای همین ترکیب خاص است و این نام فعلی IUPAC آن است.

انواع اسید فسفریک

اسید فسفریک (H₃PO₄) به طور کلی به دو شکل عمده در بازار وجود دارد که بر اساس غلظت و شکل فیزیکی آن تقسیم بندی می شوند:

1. اسید فسفریک 85 درصد

غلظت: معمولاً 75% تا 85%.
کاربردها: استفاده در صنایع مختلف مانند تولید کودهای شیمیایی، پردازش فلزات (برای حذف زنگ زدگی و آماده سازی سطوح برای رنگ آمیزی)، تولید مواد شوینده، و در صنایع داروسازی و غذایی به عنوان تنظیم کننده pH و اسیدی کننده.
خلوص: خلوص کمتر نسبت به اسید فسفریک غذایی، زیرا ممکن است حاوی ناخالصی هایی باشد که برای استفاده در محصولات غذایی مناسب نیستند.

2. اسید فسفریک غذایی

غلظت: معمولاً در غلظت های مشابه با نوع تکنیکی اما با خلوص بسیار بالاتر.
کاربردها: به طور خاص برای استفاده در صنایع غذایی و نوشیدنی ها استفاده می شود. به عنوان یک اسیدی کننده، طعم دهنده، تنظیم کننده pH و نگهدارنده عمل می کند.
خلوص: فرآیند تولید آن به گونه ای است که ناخالصی های خطرناک برای سلامتی انسان حذف شده اند. استانداردهای سختگیرانه ای برای تولید این نوع وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که برای مصرف انسان بی خطر است.

دیگر انواع و فرم ها:

اسید فسفریک آبدار: شکل هیدراته شده اسید فسفریک که می تواند حاوی مقادیر مختلفی از آب باشد. این نوع برای کاربردهایی استفاده می شود که نیاز به اسید با غلظت کمتری دارند.
اسید فسفریک پلی فسفریک: یک شکل پلیمریزه شده از اسید که در صنایع شیمیایی برای تولید مواد شیمیایی پیچیده تر استفاده می شود.
اسید فسفریک با کیفیت دارویی: یک نوع با خلوص بسیار بالا که برای استفاده در داروها و محصولات دارویی طراحی شده است.

توجه داشته باشید که این ماده در کاربردهای مختلف ممکن است به صورت رقیق شده یا در ترکیبات شیمیایی دیگر استفاده شود، اما اصلی ترین انواع آن به دو دسته تکنیکی و غذایی تقسیم می شوند.

کاربرد های اسید فسفریک

فسفریک از جمله پر مصرف‌ ترین مواد شیمیایی در صنعت است. از آن در تولید کودهای شیمیایی فسفاته، پاک کننده های صابونی و غیرصابونی، تصفیه آب، خوراک دام و داروسازی، مکمل های خوراک دام و طیور (دی و منو کلسیم فسفات).

مواد فسفاته شوینده ها، تصفیه پساب ها، ضد حریق کردن برخی سطوح و عوامل بازدارنده اشتعال، به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار. نیز جهت تمیز کردن و جرم گیری سطوح فلزی به کار می رود. همچنین از فسفریک ۳۷ درصد در دندانپزشکی قبل از ترمیم های کامپوزیت و باندینگ ها استفاده می شود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O10 می سازند.

واکنش اسید فسفریک با آب

واکنش اسید فسفریک (H₃PO₄) با آب یک واکنش یونیزاسیون است، زیرا اسید فسفریک یک اسید پلی پروتیک و ضعیف است که می تواند پروتون های خود را در مراحل مختلف به آب انتقال دهد. این واکنش در سه مرحله انجام می شود:

مرحله اول:

H₃PO₄ (aq) + H₂O (l) → H₃O⁺ (aq) + H₂PO₄⁻ (aq)

در این مرحله، اسید فسفریک یک پروتون (H⁺) به مولکول آب واگذار می کند و یون هیدرونیم (H₃O⁺) و یون دی هیدروژن فسفات (H₂PO₄⁻) تشکیل می شود.

مرحله دوم:

H₂PO₄⁻ (aq) + H₂O (l) ↔ H₃O⁺ (aq) + HPO₄²⁻ (aq)

در این مرحله، یون دی هیدروژن فسفات یک پروتون دیگر به آب می دهد و به یون هیدروژن فسفات (HPO₄²⁻) تبدیل می شود.

مرحله سوم:

HPO₄²⁻ (aq) + H₂O (l) ↔ H₃O⁺ (aq) + PO₄³⁻ (aq)

در مرحله سوم، یون هیدروژن فسفات نیز یک پروتون به آب واگذار می کند که منجر به تشکیل یون فسفات (PO₄³⁻) می شود.

هر مرحله یونیزاسیون دارای ثابت تفکیک (Ka) مختلفی است که نشان دهنده درجه ضعف اسید در هر مرحله است. اسید فسفریک در مرحله اول بیشترین یونیزاسیون را دارد، و در مراحل بعدی با کاهش قدرت یونیزاسیون مواجه می شویم.

واکنش های مرحله دوم و سوم به طور کامل انجام نمی شوند و تعادل هایی هستند که به سمت سمت چپ میل دارند.
این واکنش ها باعث ایجاد محیطی اسیدی در آب می شوند، اما به دلیل ضعیف بودن اسید فسفریک، pH نهایی به غلظت های اولیه مواد و مراحل یونیزاسیون بستگی دارد.

این واکنش ها نشان دهنده چگونگی رفتار اسیدهای پلی پروتیک در آب هستند و در مباحث شیمی فیزیک و شیمی تجزیه اهمیت زیادی دارند.

اسید فسفریک کشاورزی

کاربرد اصلی اسید فسفریک Phosphoric acid برای ساخت کودها است که تقریباً ۹۰٪ از تولید آن را شامل می شود. فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان محسوب می شود. فسفات های آلی ترکیباتی هستند که انرژی لازم برای بیشتر واکنش هایی که در سلول های زنده اتفاق می افتند را مهیا می کنند.

بنابراین خاک های غنی با کودهای فسفاتی رشد گیاهان را بالا می برند. افزایش غلظت فسفات در سطح آب ها همچنین رشد گیاهان آبزی را بالا می برد. اضافات کودهای شیمیایی می توانند باعث تحریک رشد گیاهان در آب های دریاچه ها و آب های جاری بشوند. آب فاضلاب ها که شامل فسفات است می تواند تأثیر یکسانی داشته باشد.

اسید فسفریک خوراکی

از اسید فسفریک گرید غذایی (E338[۳]) در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می شود. به کارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که به صورت انبوه‌ تولید می شود، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس می باشد.

قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آن را در مقایسه با طعم دهنده های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (lemon) و عصاره لیموترش (lime) که برای دادن طعم ترشی به کار می رود، در رتبه بالاتری قرار داده است.

باید توجه داشت اسید موجود در نوشابه می تواند باعث فرسایش دندان شود. همچنین این ماده می تواند باعث ایجاد سنگ کلیه، به ویژه در افرادی که قبلاً سنگ کلیه داشته اند، گردد.

اسید فسفریک در نوشابه

اسید فسفریک (H₃PO₄) یکی از مواد شیمیایی رایج در نوشابه ها است که به عنوان اسیدی کننده برای تنظیم pH و افزایش طعم استفاده می شود. چند نکته کلیدی درباره استفاده از اسید فسفریک در نوشابه ها:

اسید فسفریک به نوشابه ها طعم ترش و در عین حال متعادل می بخشد که باعث می شود نوشیدنی برای مصرف کننده جذاب تر باشد. به دلیل خاصیت اسیدی خود، به نگهداری نوشابه ها کمک می کند و ماندگاری آنها را افزایش می دهد. برای حفظ سطح pH مطلوب در نوشابه ها که معمولاً بین 2.5 تا 4.0 است، استفاده می شود. این امر برای پایداری و کیفیت نوشابه حیاتی است.

برخی مطالعات نشان داده اند که مصرف بیش از حد نوشابه ها ممکن است با کاهش تراکم استخوانی، به ویژه در کودکان و نوجوانان، مرتبط باشد. این به دلیل تعادل کلسیم فسفات در بدن است.

اسید فسفریک می تواند مینای دندان را از بین ببرد و به افزایش خطر پوسیدگی دندان کمک کند. مصرف بالای نوشابه های گازدار ممکن است با مشکلاتی مانند کاهش جذب آهن، اختلالات کلیوی و دیگر مسائل سلامتی مرتبط باشد، اگرچه این ارتباطات همواره مورد مناقشه هستند.

اسید فسفریک در شوینده ها

در تولید شوینده ها اسید فسفریک Phosphoric acid برای نرم کردن آب به کار می رود. یون های کلسیم (II) و منیزیم (II) که باعث سختی آب می شوند، اگر از بین نروند با صابون تشکیل رسوبات غیر قابل حل می دهند. سبب ایجاد لکه بر روی لباس ها در هنگام شستشو می شوند. نمک های فسفات از فسفریک به طور وسیع در شوینده ها به عنوان builder به کار می رود.

بیشتر گستره ترکیبات فسفر در مخلوط شوینده های جامد است که سدیم تری پلی فسفات یکی از آنهاست. Na5P3O10، به عنوان نرم‌کننده آب، سدیم تری پلی فسفات با کلسیم (II) و منیزیم (II) پیوند برقرار می کند و تشکیل اجزاء محلول را می دهد که کمپلکس یا کلیت است. این کمپلکس ها از واکنش کلسیم (II) و منیزیم (II) با صابون ممانعت به عمل می آورند تا رسوب ایجاد نشود.

اسید فسفریک در دندانپزشکی

از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به عنوان عامل آماده سازی (Etching) مینا و عاج دندان جهت تمیز کردن و افزایش اصطکاک سطح دندان استفاده می شود. همچنین از اسید فسفریک به عنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین به خاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده می شود.

اسید فسفریک Phosphoric acid با فرمول H3PO4 به عنوان اورتوفسفریک اسید در پزشکی شناخته می شود و نمک ان اورتوفسفات است که یکی از درمان های اصلی در انواعی از سنگ های کلیوی است که در تیپ III نوع جذبی هیپرکلسیوری، به دلیل نشت فسفات از کلیه، دیده می شود.

اسید فسفریک برای پسته

اسید فسفریک در زدودن زنگ آهن

از اسید فسفریک می توان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفات های 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 می تواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیزور در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.

تولید اسید فسفریک

روش های تولید اسید فسفریک در صنعت به دو شکل است: روش تر و روش حرارتی یا خشک

روش تر (Wet process)

در اثر اضافه کردن سولفوریک اسید روی فسفات کلسیم به دست می آید. طبق واکنش زیر: در این روش کانی های فسفات را با سولفوریک اسید ترکیب می کنند.

علاوه بر تولید فسفریک اسید و برخی فسفات ها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2) هم تولید می شوند، از طرف دیگر واکنش هایی که در آن با از بین رفتن سولفوریک اسید، ترکیباتی تولید می شود که از نظر تجاری کم اهمیت هستند. (واکنش های پارازیتی)، یون های مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط ها می شوند.

روش حرارتی (خشک) Thermal process

این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O10 می باشد. مخلوط فسفر مایع و هوا به محفظه احتراق که شبیه برج است تزریق شده و با انجام واکنش اکسیداسیون فسفر، تولید می شود.

جنس محفظه احتراق نوعی فولاد مخصوص است که با H3PO4 غیر فعال شده ‌است. P4O10 به دست آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند. بخارهای باقی‌مانده P4O10 را، واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده می شود.

خطرات اسید فسفریک

اسید فسفریک (H₃PO₄) یک ماده شیمیایی پرکاربرد است که در صنایع مختلفی از جمله تولید نوشابه ها، شوینده ها، کشاورزی و صنایع فلزی استفاده می شود. با این حال، مانند هر ماده شیمیایی دیگر، اسید فسفریک نیز می تواند خطرات و مضراتی داشته باشد:

1. اثرات بر سلامت استخوان:

کاهش تراکم استخوان: مصرف بیش از حد اسید فسفریک می تواند باعث عدم تعادل در نسبت کلسیم و فسفات در بدن شود که منجر به کاهش تراکم استخوانی و افزایش خطر پوکی استخوان می شود. این مسئله به خصوص در کودکان و نوجوانان که در حال رشد هستند، می تواند مشکل ساز باشد.

2. اثرات بر دندان:

فرسایش مینای دندان: به دلیل خاصیت اسیدی می تواند مینای دندان را فرسایش دهد و به افزایش خطر پوسیدگی دندان کمک کند. مصرف زیاد نوشابه های گازدار حاوی این اسید، به خصوص بدون مسواک زدن بعدی، می تواند به دندان ها آسیب بزند.

3. مشکلات گوارشی:

سوزش سر دل و مشکلات گوارشی: مصرف بیش از حد می تواند باعث ایجاد سوزش سر دل، رفلاکس معده و سایر مشکلات گوارشی شود، به ویژه در افرادی که سیستم گوارشی حساس دارند.

4. اثرات بر کلیه:

خطر سنگ کلیه: برخی مطالعات نشان داده اند که مصرف بالای فسفات ممکن است خطر تشکیل سنگ های کلیوی را افزایش دهد، اگرچه این موضوع نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.

5. سایر اثرات:

جذب کمتر مواد معدنی: مصرف بیش از حد فسفات می تواند به جذب کمتر مواد معدنی مهم مانند آهن و منیزیم منجر شود.
تحریک پوست و چشم: در مواجهات صنعتی، اسید فسفریک می تواند باعث تحریک، سوزش و حتی سوختگی پوست و چشم شود.

جایگزین اسید فسفریک

اسید فسفریک (H₃PO₄) یک ماده شیمیایی با کاربردهای متنوع در صنایع مختلف است. جایگزین های مناسب برای آن بستگی به کاربرد مورد نظر دارند، اما در اینجا به برخی از گزینه ها اشاره می کنم:

در صنایع غذایی و نوشیدنی ها:
اسید سیتریک: یک اسید طبیعی که از مرکبات استخراج می شود، می تواند به عنوان اسیدی کننده و تنظیم کننده pH استفاده شود. طعم ترشی مشابه دارد اما ممکن است نیاز به تنظیم دوز داشته باشد.
اسید مالیک: مشابه اسید سیتریک، می تواند برای افزودن طعم ترش استفاده شود و در تنظیم pH کمک کننده باشد.

در صنایع شیمیایی و پردازش فلزات:
اسید سولفوریک: برای کاربردهایی مانند حذف زنگ زدگی و پردازش فلزات می تواند جایگزین شود، اما به دلیل خورندگی بیشتر، استفاده از آن نیاز به احتیاط بیشتری دارد.
اسید کلریدریک: در کاربردهای مشابه برای پاکسازی فلزات و تنظیم pH محلول ها استفاده می شود.

در کشاورزی برای تأمین فسفر:
سوپرفسفات: یک نوع کود با پایه فسفات که می تواند جایگزینی برای تأمین فسفر باشد. شامل سوپرفسفات ساده (SSP) یا سوپرفسفات سه گانه (TSP).
MAP (مونو آمونیوم فسفات) و DAP (دی آمونیوم فسفات): این ها کودهای فسفاته هستند که علاوه بر فسفر، نیتروژن نیز فراهم می کنند و برای تغذیه گیاهان استفاده می شوند.

در صنایع دیگر:
اسید لاکتیک: برای برخی کاربردهای صنعتی که نیاز به اسیدی کننده دارند، اما با خاصیت کمتر خورنده ای نسبت به اسیدهای قوی تر.
آب اکسیژنه (پراکسید هیدروژن): در کاربردهایی که نیاز به اکسیداسیون یا ضدعفونی دارند، می تواند جایگزین باشد.

فروش اسید فسفریک

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد خرید اسید فسفریک می توانید با شرکت آرکا شیمی گستر سپیدار وارد کننده مواد اولیه دارویی آرایشی و بهداشتی با شماره های 02182801442 و 09026715830 در تماس باشید.