Acide phosphorique Propriétés chimiques,Utilisations,Production
Description
L’acide phosphorique a été préparé pour la première fois par Robert Boyle en 1694 en dissolvant le pentoxyde de phosphore dans l’eau. L’acide phosphorique est probablement le composé le plus important du phosphore. C’est le deuxième plus grand produit chimique inorganique en volume, après l’acide sulfurique, commercialisé aux États-Unis.
L’application la plus importante de l’acide phosphorique est la fabrication de sels de phosphate pour les engrais., Ces phosphates d’engrais comprennent les phosphates de sodium, de calcium, d’ammonium et de potassium. D’autres applications sont le décapage des métaux et le traitement de surface pour l’élimination des oxydes métalliques des surfaces métalliques; l’électropolissage de l’aluminium; comme agent de liaison dans divers produits réfractaires tels que l’alumine et la magnésie; comme catalyseur dans la fabrication du nylon et de l’essence; comme agent déshydratant; dans l’ignifugation du bois et des tissus; dans la gravure lithographique; dans la teinture des textiles; dans le ciment dentaire; dans le latex de caoutchouc coagulant; dans la purification du peroxyde d’hydrogène; et comme réactif de laboratoire., Des solutions diluées d’acide phosphorique sont utilisées comme additifs pour les boissons gazeuses pour un goût aigre agréable. En outre, l’acide dilué est utilisé dans le raffinage du sucre; comme nutriment; et comme agent tampon dans la préparation de la confiture, de la gelée et des antibiotiques. L’acide phosphorique commercial est 85% (w/w) dans la force.
Propriétés chimiques
L’acide phosphorique est un solide incolore, inodore, cristallin ou un liquide sirupeux épais. L’état physique dépend de la force et de la température.
L’acide phosphorique concentré se présente sous la forme d’un liquide incolore, inodore et sirupeux. Il a un goût acide agréable lorsqu’il est convenablement dilué.,
L’acide phosphorique pur, également appelé acide orthophosphorique, est un acide minéral clair, incolore et de force modérée. Il est normalement commercialisé sous forme de solution aqueuse à 75-85% dans laquelle il existe sous forme de liquide clair et visqueux.
L’acide phosphorique de qualité alimentaire est utilisé pour acidifier les aliments et les boissons. Il donne un goût acidulé ou aigre et, étant un produit chimique produit en série, est disponible à bas prix et en grandes quantités. L’acide phosphorique, utilisé dans de nombreuses boissons gazeuses, a été lié à une densité osseuse plus faible dans des études épidémiologiques., En bref, l’acide phosphorique est un acide fort et un produit chimique industriel commun utilisé dans la fabrication d’un grand nombre de produits, notamment des nettoyants pour la porcelaine et les métaux, des détergents et des engrais. Il est également utilisé comme additif alimentaire et est un constituant majeur de nombreuses boissons gazeuses. De faibles concentrations de phosphate se trouvent dans l’eau potable à laquelle il est ajouté dans certaines zones afin de réduire la solubilité du plomb.
Propriétés physiques
Les chimistes se réfèrent à l’acide orthophosphorique comme acide phosphorique, qui est le nom IUPAC pour ce composé., Le préfixe « ortho » est utilisé pour distinguer l’acide des autresacides phosphoriques, généralement appelés acides polyphosphoriques. L’acide orthophosphorique est un acide non toxique, plutôtl’acide triprotique faible. Lorsqu’il est pur, c’est un solide à STP.L’acide orthophosphorique est une molécule très polaire qui le rend très soluble dans l’eau. L’état de valence dephosphore dans l’acide orthophosphorique et d’autres acides phosphoriques est de ＋5. Triprotic signifie que la molécule d’acide orthophosphorique peut se dissocier jusqu’à trois fois,produisant un cation hydrogène, H+, à chaque fois.,
Occurrence
L’acide phosphorique est un constituant naturel de nombreux fruits et de leurs jus.
Histoire
L’acide phosphorique a été produit mais non identifié par les alchimistes dans les temps anciens. Il tire son nom de l’élément phosphore, qui a été découvert en 1669 par Henning Brand (1630 1710).Scheele a ensuite isolé le phosphore des cendres osseuses et produit de l’acide phosphorique en faisant réagir du phosphore et de l’acide nitrique. La méthode de Scheele a remplacé l’os comme principale source de phosphore plutôt que l’urine.,
John Bennett Lawes (1814 1900) a breveté en 1841 un procédé de fabrication de superphosphate à partir d’os et a ensuite étendu son procédé aux phosphates obtenus à partir de roche. Les superphosphates sont fabriqués en traitant du Ca3(PO4)2 avec de l’acide sulfurique pour fabriquer des phosphates d’hydrogène de calcium plus solubles: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4. Dans cette réaction, Ca(H2PO4)2 est du phosphate de calcium monobasique, également appelé superphosphate. Les phosphates d’hydrogène de calcium (superphosphates) sont plus solubles dans l’eau et donc plus facilement disponibles pour les plantes.,
Utilise
L’acide phosphorique est le deuxième après l’acide sulfurique en tant qu’acide industriel et se classe systématiquement parmi les 10 principaux produits chimiques utilisés dans le monde.Les états, mais il est utilisé dans un certain nombre d’autres applications. Phosphatesont été utilisés comme constructeurs et adoucisseurs d’eau. Un constructeur est une substance ajoutée aux savons ou aux détergentspour augmenter leur pouvoir nettoyant.
L’acide phosphorique est utilisé comme intermédiaire dans la production de suppléments alimentaires pour animaux,de produits chimiques de traitement de l’eau, de traitements de surface des métaux, d’agent de gravure et de produits de soins personnels tels que le dentifrice., Il est utilisé comme catalyseur dans l’industrie du pétrole et des polymères. Phosphoricacid est utilisé dans les aliments comme conservateur, acidulant et exhausteur de goût; il acidifie les boissons gazeuses telles que Coca Cola et Pepsi, leur donnant une saveur acidulée. L’acide phosphorique est utilisé comme solvant arust et nettoyant pour métaux. La gelée navale est d’environ 25% d’acide phosphorique. D’autres usesfor acide phosphorique incluent le contrôle d’opacité dans la production en verre, la teinture de textile, la latexcoagulation en caoutchouc, et les ciments dentaires.,
Utilisations
L’acide phosphorique (H3PO4) est l’oxoacide le plus important du phosphore et son utilisation principale est dans la fabrication d’engrais.
Dans le corps humain, le phosphate est le principal composé contenant du phosphore. Le phosphate est un composé inorganique et est le sel de l’acide phosphorique. Il peut former des esters organiques avec une variété de composés et ceux-ci sont importants dans de nombreux processus biochimiques. Le phosphate a la formule empirique PO43 -. C’est une molécule tétraédrique, où l’atome de phosphore est entouré par quatre atomes d’oxygène.,
Dans les systèmes biologiques, le phosphate est souvent trouvé soit sous forme d’ion libre (phosphate inorganique), soit sous forme d’ester après réaction avec des composés organiques (souvent appelés phosphates organiques). Le phosphate inorganique (principalement noté Pi) est un mélange de HPO42 – et H2PO4 – à pH physiologique.
Utilise
Dans la fabrication de superphosphates pour engrais, autres sels de phosphate, polyphosphates, détergents. Catalyseur acide dans la fabrication d’éthylène, purifiant le peroxyde d’hydrogène. Comme acidulant et saveur, antioxydant synergique et séquestrant dans la nourriture. Aide pharmaceutique (solvant)., Dans les ciments dentaires; gravure de processus; antirouille des métaux avant la peinture; latex de caoutchouc coagulant; comme réactif analytique.
Utilisations
L’acide phosphorique est un acidulant qui est un acide inorganique produit en brûlant du phosphore dans un excès d’air, produisant du pentoxyde de phosphore qui est dissous dans l’eau pour former de l’acide orthophosphorique de concentrations variables. c’est un acide fort qui est soluble dans l’eau. les sels acides sont appelés phosphates. il est utilisé comme acide aromatisant dans les boissons au cola et à la bière de racine pour fournir une acidité et une acidité souhaitables., il est utilisé comme antioxydant synergique dans les raccourcissements végétaux. dans la fabrication de levure, il est utilisé pour maintenir le ph acide et fournir une source de phosphore. il fonctionne également comme un acidulant dans le fromage. il est également appelé acide orthophosphorique.
Définition
ChEBI: Un oxoacide de phosphore constitué d’un oxo et de trois groupes hydroxy reliés de manière covalente à un atome central de phosphore.
Préparation
L’acide phosphorique de qualité technique de faible pureté destiné à être utilisé dans les engrais est produit à partir de roches phosphatées par digestion avec de l’acide sulfurique concentré., Les types d’apatite, principalement constitués de roches phosphatées de phosphate de calcium, sont utilisés: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O → 2H3PO4 + 3(CaSO4•2H2O)
La suspension de sulfate de calcium insoluble est filtrée. L’acide issu de ce processus humide est impur mais peut être purifié par diverses méthodes. Les étapes de purification impliquent des techniques de précipitation, d’extraction par solvant, de cristallisation et d’échange d’ions.
l’acide Phosphorique peut également être effectuée par différentes méthodes. La dissolution du pentoxyde de phosphore dans l’eau et l’ébullition donnent de l’acide phosphorique., L’acide phosphorique pur peut être obtenu en brûlant du phosphore dans un mélange d’air et de vapeur:
P4 (l) + 5O2 (g) →P4O10 (s)
P4O10 (s) + H2O (g) → 4H3PO4 (l)
L’acide peut également être préparé en chauffant du phosphore violet avec 33% phosphore rouge avec de l’acide nitrique (1: 1)., L’équation globale est la suivante:
P + 3HNO3 → H3PO4 + NO + 2NO2
Méthodes de production
La majorité de l’acide phosphorique est obtenue par digestion du phosphaterock (essentiellement du phosphate tricalcique) avec de l’acide sulfurique; l’acide phosphorique est ensuite séparé par filtration en suspension. La purification est obtenue par précipitation chimique, extraction par solvant,cristallisation ou échange d’ions.
Méthodes de production
Les principales sources de H3PO4 sont traditionnellement des gisements minéraux de roche phosphatée., Les opérations minières sont étendues dans un certain nombre d’endroits, y compris les États-Unis (Floride), la région méditerranéenne et la Russie, entre autres. Le constituant principal de la plupart des roches phosphatées est la fluorapatite, 3Ca3·PO4) 2 * CaF2. L’approvisionnement en phosphates de haute qualité, la matière première de choix pour la production d’acide phosphorique de haute pureté par voie humide, diminue rapidement dans certaines zones.
Deux méthodes principales sont utilisées pour la production d’acide phosphorique à partir de roche phosphatée., Le processus humide implique la réaction de la roche phosphatée avec de l’acide sulfurique pour produire de l’acide phosphorique et des sulfates de calcium insolubles. De nombreuses impuretés présentes dans la roche phosphatée sont également solubilisées et retenues dans l’acide ainsi produit. Bien qu’ils ne présentent aucun inconvénient sérieux lorsque l’acide doit être utilisé pour la fabrication d’engrais, leur présence rend le produit impropre à la préparation de produits chimiques phosphatiques.,
Dans l’autre méthode, le procédé du four, la roche phosphatée est combinée avec du coke et de la silice et réduite à haute température dans un four électrique, suivie d’une condensation du phosphore élémentaire. L’acide phosphorique est produit en brûlant le phosphore élémentaire avec de l’air et en absorbant le P2O5 dans l’eau. L’acide produit par cette méthode est de grande pureté et convient à presque toutes les utilisations avec peu ou pas de traitement supplémentaire.
nom de marque
Aide pharmaceutique (solvant).
Description générale
Un liquide incolore clair ou un solide cristallin transparent. Le solide pur fond à 42.,35°C et a une densité de 1,834 g / cm3. Le liquide est généralement une solution aqueuse à 85%. Expédié à la fois sous forme solide et liquide. Corrosif pour les métaux et les tissus. Utilisé dans la fabrication d’engrais et de détergents et dans la transformation des aliments.
Air & Réactions de l’eau
Soluble dans l’eau avec un faible dégagement de chaleur.
Profil de réactivité
L’acide phosphoreux réagit exothermiquement avec les bases. Peut réagir avec des métaux actifs, y compris des métaux structurels tels que l’aluminium et le fer, pour libérer de l’hydrogène, un gaz inflammable. Peut initier la polymérisation de certaines classes de composés organiques., Réagit avec les composés de cyanure pour libérer du cyanure d’hydrogène gazeux. Peut générer des gaz inflammables et/ou toxiques au contact des dithiocarbamates, des isocyanates, des mercaptans, des nitrures, des nitriles, des sulfures et des agents réducteurs puissants. Forme un mélange explosif avec du nitrométhane. Réagit violemment avec le tétrahydroborate de sodium. En présence de chlorures peut corroder l’acier inoxydable pour former un gaz hydrogène explosif. Émet des vapeurs toxiques et irritantes d’oxydes de phosphore lorsqu’il est chauffé à la décomposition .,
Danger pour la santé
L’acide phosphorique est moins corrosif et dangereux que l’acide sulfurique ou nitrique concentré. Ses solutions concentrées sont irritantessur la peau et les muqueuses. Les vapeurs (fumées P2O5) peuvent irriter la gorge et tousser, mais peuvent être tolérées à 3.La toxicité orale aiguë chez le rat serait faible, la DL50 étant de 1530 mg / kg(NIOSH, 1986).
Risque d’incendie
Non combustible, la substance elle-même ne brûle pas mais peut se décomposer lors du chauffage pour produire des fumées corrosives et/ou toxiques., Certains sont oxydants et peuvent enflammer des combustibles (bois, papier, huile, vêtements, etc.). Le contact avec les métaux peut faire évoluer l’hydrogène gazeux inflammable. Les conteneurs peuvent exploser lorsqu’ils sont chauffés.
Utilisations agricoles
L’acide phosphorique (H3PO4), également connu sous le nom d’acide orthophosphorique, est la source la plus importante d’engrais phosphatés. Engrais à base d’acide phosphoriqueprincipalement inclure le phosphate d’ammonium, le diammoniumphosphate et le phosphate monoammonique.
L’acide phosphorique est déliquescent et le dérivé commercialement le plus important du phosphore, représentant plus de 90% de la roche phosphatée extraite., Le solide de whiterhombic est fortement soluble dans l’eau et l’éthanol, et la solution aqueuse concentrée est généralement utilisation de availablefor.
L’acide phosphorique est utilisé dans plusieurs industries autresque l’industrie des engrais. La plupart du phosphore élémentaire estconverti en acide phosphorique pour une utilisation sans engrais.Il existe deux processus de base pour la production deacide phosphorique.
L’acide métaphosphorique est obtenu en chauffantl’acide phosphorique jusqu’à ce que des vapeurs blanches denses commencent à apparaître.Le produit est très déliquescent et vitreux inappearance. Ses sels sont connus sous le nom de métaphosphates.,L’acide orthophosphorique est le plus commun et est utilisécomme un ingrédient phosphate important dans les engrais commerciaux. Applications pharmaceutiques
L’acide phosphorique est largement utilisé comme agent acidifiant dans une variété de formulations pharmaceutiques. Il est utilisé dans les produits pharmaceutiques faisant partie d’un système tampon lorsqu’il est combiné avec un sel de phosphate tel que le phosphate de sodium, monobasique ou dibasique. Il est également widelyused dans les préparations alimentaires comme acidulant, saveur, et synergisticantioxidant (0.001–0.005%) et séquestrant.,
Thérapeutiquement, l’acide phosphorique dilué a été utilisé welldilutedin préparations utilisées dans le traitement de la nausée andvomiting. Le gel à 35% d’acide phosphorique a également été utilisé pour graver l’émail dentaire et améliorer la livraison des médicaments à travers l’ongle.
)La poudre nanosisée d’hydroxyapatite a été faite en combinant l’acide phosphorique avec des coquilles d’oeufs.
Utilisations industrielles
En tant que nettoyant pour les métaux, l’acide phosphorique produit une gravure légère sur l’acier, l’aluminium ou le zinc, ce qui facilite l’adhérence de la peinture. La désoxidine est un nettoyant à l’acide phosphorique pour les métaux., Nielite D est l’acide phosphorique avec un inhibiteur de rouille, utilisé comme acide de décapage non fumant pour l’acier. Albrite est disponible en concentrations de 75, 80 et 85% dans les catégories alimentaires et électroniques, les deux spécifications de haute pureté. DAB et Phosbrite sont appelés Bright Dip grades, pour les applications de nettoyage. L’anhydride phosphorique, ou pentoxyde de phosphore, P2O5, est une poudre blanche et soluble dans l’eau utilisée comme agent déshydratant et également comme opalisant pour le verre. Il est également utilisé comme catalyseur dans les revêtements d’asphalte pour empêcher le ramollissement à des températures élevées et la fragilité à basse température.,
Profil de sécurité
Poison humain par ingestion. Modérément toxique par contact avec la peau. Un irritant corrosif pour les yeux, la peau et les muqueuses, et un irritant systémique par inhalation. Un contaminant d’air commun. Un acide fort. Les mélanges avec du nitrométhane sont explosifs. Réagit avec les chlorures + l’acier inoxydable pour former un gaz hydrogène explosif. Réaction potentiellement violente avec le tétrahydroborate de solum. Dangereux; lorsqu’il est chauffé à la décomposition, il émet des fumées toxiques de la variole
Sécurité
Sous forme concentrée, l’acide phosphorique est un acide extrêmement corrosif et nocif., Cependant, lorsqu’il est utilisé dans des formulations pharmaceutiques, il est généralement très dilué et est généralement considéré comme un matériau essentiellement non toxique et non irritant.
La dose orale létale la plus faible d’acide phosphorique concentré inhumans est rapportée à 1286 mL/kg.
(lapin, peau): 2,74 g/kg
(rat, oral): 1,53 g/kg
Synthèse chimique
Le phosphore élémentaire est brûlé pour produire du pentoxyde de phosphore (P2O5), qui est ensuite hydraté. La chaleur est alors évacuée et l’acide phosphorique (H3PO4) est recueilli sous forme de brume fine., Une autre source importante d’acide phosphorique provient des phosphaterocks par traitement à l’acide sulfurique; c’est le processus dit acide humide. La synthèse de l’acide phosphorique pur implique plusieursétapes, y compris une étape longue et coûteuse, la sublimation du phosphore blanc.
Exposition potentielle
L’acide phosphorique est utilisé dans la fabrication d’engrais, de sels de phosphate, de polyphosphates, de détergents, de charbon actif, d’aliments pour animaux, de céramiques, de ciment dentaire, de produits pharmaceutiques, de boissons gazeuses, de gélatine, d’inhibiteurs de rouille, de cire et de latex de caoutchouc., L’exposition peut également se produire lors de l’électropolissage, de la gravure, de la photogravure, de la lithographie, du nettoyage des métaux, du raffinage du sucre et du traitement de l’eau.
Cancérogénicité
L’acide phosphorique n’a pas été mutagène dans les essais bactériens.
stockage
Lorsqu’il est stocké à basse température, l’acide phosphorique peut se solidifier,formant une masse de cristaux incolores, comprenant l’hémihydrate,qui fond à 28°C. L’acide phosphorique doit être stocké dans un réservoir d’air dans un endroit frais et sec. Des récipients en acier inoxydable peuvent être utilisés.,
Expédition
UN1805 Solution d’acide phosphorique, Classe de danger: 8; Étiquettes: 8-Matériau corrosif. UN3543 Acide phosphorique solide, Classe de danger: 8; Étiquettes: 8-Matériau corrosif.
Incompatibilités
l’acide Phosphorique est un acide fort et réagit avec les substances alcalines.Les mélanges avec du nitrométhane sont explosifs.
Élimination des déchets
Ajouter lentement à la solution de carbonate de sodium et de chaux éteinte en remuant, puis rincer à l’égout avec de grands volumes d’eau.
Statut réglementaire
GRAS listé. Accepté comme additif alimentaire en Europe., Inclus dans la base de données des ingrédients inactifs de theFDA (infusions, injections, oralsolutions, crèmes topiques, lotions, onguents et solutions, andvaginal preparations). Les médicaments non parentéraux et parentérauxmédicaments autorisés au Royaume-Uni. Inclus dans la liste canadienne des Ingrédients non médicinaux acceptables.