Phosphorsäure Chemische Eigenschaften, Verwendungen, Herstellung

Beschreibung

Phosphorsäure wurde zuerst 1694 von Robert Boyle durch Lösen von Phosphorpentoxid in Wasser hergestellt. Phosphorsäure ist wahrscheinlich die wichtigste Verbindung von Phosphor. Es ist die volumenmäßig zweitgrößte anorganische Chemikalie nach Schwefelsäure, die in den USA vermarktet wird.
Die wichtigste Anwendung von Phosphorsäure ist die Herstellung von Phosphatsalzen für Düngemittel., Solche Düngerphosphate umfassen Natrium -, Calcium -, Ammonium-und Kaliumphosphate. Andere Anwendungen sind in Metallbeizen und Oberflächenbehandlung zur Entfernung von Metalloxiden von Metalloberflächen; Elektropolieren von Aluminium; als Bindemittel in verschiedenen feuerfesten Produkten wie Aluminiumoxid und Magnesia; als Katalysator bei der Herstellung von Nylon und Benzin; als Dehydratisierungsmittel; in feuerfestem Holz und Stoffen; in lithographischer Gravur; in Textilfärbung; in Zahnzement; in koagulierendem Kautschuklatex; in der Reinigung von Wasserstoffperoxid; und als Laborreagenz., Verdünnte Lösungen von Phosphorsäure werden als Zusätze zu kohlensäurehaltigen Getränken für einen angenehmen sauren Geschmack verwendet. Verdünnte Säure wird auch zur Raffination von Zucker verwendet. als Nährstoff; und als Puffermittel bei der Herstellung von Marmelade, Gelee und Antibiotika. Die kommerzielle Phosphorsäure ist 85% (w/w) in der Stärke.

Chemische Eigenschaften

Phosphorsäure ist ein farbloser, geruchloser, kristalliner Feststoff oder eine dicke sirupartige Flüssigkeit. Der physische Zustand ist kraft-und temperaturabhängig.
Konzentrierte Phosphorsäure tritt als farblose, geruchlose, sirupartige Flüssigkeit auf. Es hat einen angenehmen sauren Geschmack, wenn es angemessen verdünnt wird.,
Reine Phosphorsäure, auch Orthophosphorsäure genannt, ist eine klare, farblose Mineralsäure mit mäßiger Stärke. Es wird normalerweise als eine wässrige Lösung von 75-85% vermarktet, in der es als klare, viskose Flüssigkeit existiert.

Phosphorsäure in Lebensmittelqualität wird zur Ansäuerung von Lebensmitteln und Getränken verwendet. Es bietet einen würzigen oder sauren Geschmack und ist als Massenchemikalie billig und in großen Mengen erhältlich. Phosphorsäure, die in vielen Erfrischungsgetränken verwendet wird, wurde in epidemiologischen Studien mit einer geringeren Knochendichte in Verbindung gebracht., Kurz gesagt, Phosphorsäure ist eine starke Säure und übliche Industriechemikalie, die bei der Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet wird, insbesondere Porzellan-und Metallreiniger, Reinigungsmittel und Düngemittel. Es wird auch als Lebensmittelzusatzstoff verwendet und ist ein Hauptbestandteil vieler Erfrischungsgetränke. Niedrige Phosphatkonzentrationen finden sich in Trinkwasser, dem es in einigen Bereichen zugesetzt wird, um die Bleilöslichkeit zu reduzieren.

Physikalische Eigenschaften

Chemiker beziehen sich auf Orthophosphorsäure als Phosphoricacid, was der IUPAC-Name für diese Verbindung ist., Der Präfix „ortho“ wird verwendet, um die Säure von anderen zu unterscheidenphosphorsäuren, die im Allgemeinen Polyphosphoricacids genannt werden. Orthophosphorsäure ist eher ungiftig als Triprotinsäure. Wenn es rein ist, ist es ein Feststoff bei STP.Orthophosphorsäure ist ein sehr polares Molekül, dasmacht es in Wasser hochlöslich. Der Valenzzustand Vonphosphor in Orthophosphorsäure und anderen Phosphoricacids ist ＋5. Triprotic bedeutet,dass das Orthophosphoricacid-Molekül bis zu dreimal dissoziieren kann und jedes Mal ein Wasserstoffkation, H+, erzeugt.,

Vorkommen

Phosphorsäure ist ein natürlicher Bestandteil vieler Früchte und ihrer Säfte.

Geschichte

Phosphorsäure hergestellt wurde aber nicht erkannt von Alchemisten in alten Zeiten. Es leitet seinen Namen von dem Element Phosphor ab, das 1669 von Henning Brand (1630 1710) entdeckt wurde.Scheele isolierte anschließend Phosphor aus Knochenasche und produzierte Phosphorsäure durch Reaktion von Phosphor und Salpetersäure. Scheeles Methode ersetzte Knochen als Hauptquelle für Phosphor anstelle von Urin.,John Bennett Lawes (1814-1900) patentierte 1841 ein Verfahren zur Herstellung von Superphosphat aus Knochen und erweiterte später sein Verfahren auf Phosphate aus Gestein. Superphosphate werden hergestellt, indem Ca3(PO4)2 mit Schwefelsäure behandelt wird, um löslichere Calciumhydrogenphosphate herzustellen: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4. In dieser Reaktion ist Ca (H2PO4)2 monobasisches Calciumphosphat, das auch Superphosphat genannt wird. Calciumhydrogenphosphate (Superphosphate) sind wasserlöslicher und daher für Pflanzen leichter verfügbar.,

Verwendungen

Phosphorsäure steht an zweiter Stelle nach Schwefelsäure als Industriesäure und gehört durchweg zu den Top 10 der weltweit verwendeten Chemikalien.Staaten, aber es wird in einer Reihe anderer Anwendungen verwendet. Phosphate wurden als Baustoffe und Wasserenthärter verwendet. Ein Builder ist eine Substanz, die Seifen oder Reinigungsmitteln zugesetzt wirdum ihre Reinigungskraft zu erhöhen.
Phosphorsäure wird als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Futtermittelzusätzen,Wasseraufbereitungschemikalien, Metalloberflächenbehandlungen, Ätzmitteln und Körperpflegeprodukten wie Zahnpasta verwendet., Es wird als Katalysator in der Erdöl-und Polymerindustrie verwendet. Phosphoricacid wird in Lebensmitteln als Konservierungsmittel, Säuerungsmittel und Geschmacksverstärker verwendet; Es säuert kohlensäurehaltige Getränke wie Coca Cola und Pepsi und verleiht ihnen einen würzigen Geschmack. Phosphorsäure wird als Rostentferner und Metallreiniger verwendet. Naval Jelly ungefähr 25% Phosphorsäure. Andere usesfor Phosphorsäure umfassen Opazität Kontrolle in der Glasproduktion, Textilfärbung, Gummi Latexcoagulation und Zahnzemente.,

Verwendungen

Phosphorsäure (H3PO4) ist die wichtigste Phosphoroxsäure und ihre Hauptverwendung ist die Herstellung von Düngemitteln.
Im menschlichen Körper ist Phosphat die wichtigste phosphorhaltige Verbindung. Phosphat ist eine anorganische Verbindung und ist das Salz der Phosphorsäure. Es kann organische Ester mit einer Vielzahl von Verbindungen bilden und diese sind in vielen biochemischen Prozessen wichtig. Phosphat hat die empirische Formel PO43-. Es ist ein tetraedrisches Molekül, bei dem das zentrale Phosphoratom von vier Sauerstoffatomen umgeben ist.,
In biologischen Systemen wird Phosphat häufig entweder als freies Ion (anorganisches Phosphat) oder als Ester nach Reaktion mit organischen Verbindungen (oft als organische Phosphate bezeichnet) gefunden. Anorganisches Phosphat (meist als Pi bezeichnet) ist eine Mischung aus HPO42 – und H2PO4 – bei physiologischem pH-Wert.

Verwendet

Bei der Herstellung von Superphosphaten für Düngemittel, andere Phosphatsalze, Polyphosphate, Detergenzien. Saurer Katalysator bei der Herstellung von Ethylen, Reinigung von Wasserstoffperoxid. Als Säuerungsmittel und Aroma, synergistisches Antioxidans und Sequestrant in Lebensmitteln. Pharmazeutische Hilfe (Lösungsmittel)., In Zahnzementen; Prozessgravur; Rostschutz von Metallen vor dem Lackieren; Koagulieren von Gummilatex; als analytisches Reagenz.

Verwendet

Phosphorsäure ist ein Säuerungsmittel, das eine anorganische Säure ist, die durch Verbrennen von Phosphor in einem Luftüberschuss entsteht und Phosphorpentoxid produziert, das in Wasser gelöst wird, um Orthophosphorsäure unterschiedlicher Konzentrationen zu bilden. es ist eine starke Säure, die in Wasser löslich ist. die sauren Salze werden als Phosphate bezeichnet. es wird als Aromasäure in Cola-und Wurzelbiergetränken verwendet, um eine wünschenswerte Säure und Säure bereitzustellen., es wird als synergistisches Antioxidans in pflanzlichen Lebensmitteln eingesetzt. bei der Hefeherstellung wird es verwendet, um den sauren pH-Wert aufrechtzuerhalten und eine Quelle für Phosphor bereitzustellen. es wirkt auch als Säuerungsmittel in Käse. es wird auch Orthophosphorsäure genannt.

Definition

ChEBI: Ein Phosphoroxazid, das aus einer Oxo-und drei Hydroxygruppen besteht, die kovalent zu einem zentralen Phosphoratom verbunden sind.

Zubereitung

Phosphorsäure mit niedrigem Reinheitsgrad für den Einsatz in Düngemitteln wird aus Phosphatgesteinen durch Verdauung mit konzentrierter Schwefelsäure hergestellt., Die Apatittypen, die hauptsächlich aus Calciumphosphatphosphatgesteinen bestehen, werden verwendet: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O → 2H3PO4 + 3(CaSO4•2H2O)

Die unlösliche Calciumsulfataufschlämmung wird herausgefiltert. Säure aus diesem nassen Prozess ist unrein, kann aber durch verschiedene Methoden gereinigt werden. Reinigungsschritte umfassen Fällung, Lösungsmittelextraktion, Kristallisation und Ionenaustauschtechniken.
Phosphorsäure kann auch durch viele verschiedene Methoden hergestellt werden. Auflösung von Phosphorpentoxid in Wasser und Kochen ergibt Phosphorsäure., Reine Phosphorsäure kann durch Verbrennen von Phosphor in einem Gemisch aus Luft und Dampf erhalten werden:
P4 (l) + 5O2 (g) →P4O10 (s)
P4O10 (s) + H2O (g) → 4H3PO4 (l)
Die Säure kann auch durch Erhitzen von violettem Phosphor mit 33% Salpetersäure hergestellt werden:
4P + 10HNO3 + H2O → 4H3PO4 + 5NO + 5NO2
oder durch Erhitzen von rotem Phosphor mit Salpetersäure (1: 1)., Die Gesamtgleichung lautet:
P + 3HNO3 → H3PO4 + NO + 2NO2

Herstellungsverfahren

Der Großteil der Phosphorsäure wird durch Verdauen von Phosphaterock (im Wesentlichen Tricalciumphosphat) mit Schwefelsäure hergestellt; Die Phosphorsäure wird dann durch Schlammfiltration getrennt. Die Reinigung erfolgt durch chemische Ausfällung, Lösungsmittelextraktion,Kristallisation oder Ionenaustausch.

Produktionsmethoden

Die Hauptquellen von H3PO4 waren traditionell Mineralvorkommen von Phosphatgestein., Die Bergbauaktivitäten sind an einer Reihe von Standorten umfangreich, darunter unter anderem in den USA (Florida), im Mittelmeerraum und in Russland. Der Hauptbestandteil der meisten Phosphatgesteine ist Fluorapatit, 3Ca3 (PO4)2·CaF2. Die Versorgung mit hochwertigen Phosphaten, dem Rohstoff der Wahl zur Herstellung von hochreiner Phosphorsäure durch den Nassprozess, nimmt in einigen Bereichen rapide ab.
Zwei Hauptmethoden werden für die Herstellung von Phosphorsäure aus Phosphatgestein verwendet., Der Nassprozess beinhaltet die Reaktion von Phosphatgestein mit Schwefelsäure zur Herstellung von Phosphorsäure und unlöslichen Calciumsulfaten. Viele der im Phosphatgestein vorhandenen Verunreinigungen werden ebenfalls löslich gemacht und in der so hergestellten Säure zurückgehalten. Während sie keinen gravierenden Nachteil haben, wenn die Säure für die Düngemittelherstellung verwendet werden soll, macht ihre Anwesenheit das Produkt für die Herstellung von phosphatischen Chemikalien ungeeignet.,
Bei der anderen Methode, dem Ofenprozess, wird Phosphatgestein mit Koks und Kieselsäure kombiniert und bei hoher Temperatur in einem Elektroofen reduziert, gefolgt von Kondensation von elementarem Phosphor. Phosphorsäure wird durch Verbrennen des elementaren Phosphors mit Luft und Absorption des P2O5 in Wasser erzeugt. Die durch dieses Verfahren hergestellte Säure ist von hoher Reinheit und für fast alle Anwendungen mit wenig oder keiner weiteren Behandlung geeignet.

Markenname

Pharmazeutische Hilfe (Lösungsmittel).

Allgemeine Beschreibung

Eine klare, farblose Flüssigkeit oder transparenter kristalliner Feststoff. Der Reine Feststoff schmilzt bei 42.,35°C und hat eine Dichte von 1.834 g / cm3. Flüssigkeit ist normalerweise eine 85% ige wässrige Lösung. Versendet als feste und flüssige. Korrosiv gegenüber Metallen und Gewebe. Verwendet bei der Herstellung von Düngemitteln und Reinigungsmitteln und in der Lebensmittelverarbeitung.

Luft & Wasserreaktionen

Löslich in Wasser mit geringer Wärmeabgabe.

Reaktivitätsprofil

Phosphorsäure reagiert exotherm mit Basen. Kann mit aktiven Metallen, einschließlich solchen Strukturmetallen wie Aluminium und Eisen, reagieren, um Wasserstoff, ein brennbares Gas, freizusetzen. Kann die Polymerisation bestimmter Klassen organischer Verbindungen initiieren., Reagiert mit Cyanidverbindungen, um gasförmigen Cyanwasserstoff freizusetzen. Kann brennbare und/oder giftige Gase in Kontakt mit Dithiocarbamaten, Isocyanaten, Mercaptanen, Nitriden, Nitrilen, Sulfiden und starken Reduktionsmitteln erzeugen. Bildet explosives Gemisch mit Nitromethan. Reagiert heftig mit Natrium Tetrahydroborat. In Gegenwart von Chloriden kann Edelstahl korrodieren, um explosives Wasserstoffgas zu bilden. Emittiert giftige und reizende Dämpfe von Phosphoroxiden, wenn sie auf Zersetzung erhitzt werden .,

Gesundheitsgefahr

Phosphorsäure ist weniger ätzend und gefährlich als konzentrierte Schwefel-oder Salpetersäure. Seine konzentrierten Lösungen reizen Haut und Schleimhäute. Thevapors (P2O5-Dämpfe) können Reizungen verursachender Hals und Husten, könnte aber bei 3 toleriert werden.Es wird berichtet, dass die akute orale Toxizität bei Ratten niedrig ist, wobei der LD50-Wert 1530 mg/kg beträgt(NIOSH 1986).

Brandgefahr

Nicht brennbar, der Stoff selbst brennt nicht, sondern kann sich beim Erhitzen zersetzen, um korrosive und / oder giftige Dämpfe zu erzeugen., Einige sind Oxidationsmittel und können brennbare Stoffe (Holz, Papier, Öl, Kleidung usw.) entzünden.). Kontakt mit Metallen kann brennbares Wasserstoffgas entwickeln. Behälter können beim Erhitzen explodieren.

Landwirtschaftliche Verwendung

Phosphorsäure (H3PO4), auch bekannt als Orthophosphoricacid, ist die wichtigste Quelle Fürphosphatdünger. Düngemittel auf Phosphorsäurebasis umfassen hauptsächlich Ammoniumphosphat, Diammoniumphosphat und Monoammoniumphosphat.
Phosphorsäure ist deliquescent und kommerziell diemost wichtiges Derivat von Phosphor, das über 90% des abgebauten Phosphatgesteins ausmacht., Der weiße Feststoff ist in Wasser und Ethanol gut löslich, und die konzentrierte wässrige Lösung ist im Allgemeinen verwendbar.

Phosphorsäure wird in mehreren anderen Industrien als der Düngemittelindustrie verwendet. Der meiste elementare Phosphor istumvertiert in Phosphorsäure für den Nichtdüngergebrauch.Es gibt zwei grundlegende Prozesse für die Herstellung Vonphosphorsäure.
Metaphosphorsäure wird durch Erhitzen Erhaltenphosphorsäure, bis dichte weiße Dämpfe erscheinen.Das Produkt ist hoch deliquescent und glasig inAussehen. Seine Salze sind als Metaphosphate bekannt.,Orthophosphorsäure ist die häufigste und wird verwendetals wichtiger Phosphatbestandteil in kommerziellen Düngemitteln.

Pharmazeutische Anwendungen

Phosphorsäure wird häufig als Säuerungsmittel in einer Vielzahl vonpharmazeutischen Formulierungen verwendet. Es wird in pharmazeutischen Produkten verwendetals Teil eines Puffersystems, wenn es mit einem Phosphatsalz kombiniert wirdwie Natriumphosphat, monobasisch oder zweibasisch. Es ist auch weit verbreitetverwendet in Lebensmittelzubereitungen als Säuerungsmittel, Aroma und Synergistischantioxidans (0,001–0,005%) und Sequestrant.,
Therapeutisch wurde verdünnte Phosphorsäure gut verwendetverdünnte Präparate zur Behandlung von Übelkeit und Erbrechen. Phosphorsäure 35% Gel wurde auch verwendet, um Zahnschmelz zu ätzen und die Abgabe von Medikamenten durch den Nagel zu verbessern.
)Nanosisiertes Hydroxylapatitpulver wurde durch Kombination hergestelltphosphorsäure mit Eierschalen.

Industrielle Anwendungen

Phosphorsäure erzeugt als Reinigungsmittel für Metalle eine leichte Ätzung auf Stahl, Aluminium oder Zink, die die Lackhaftung unterstützt. Desoxidin ist ein Phosphorsäurereiniger für Metalle., Nielite D ist Phosphorsäure mit einem Rostschutzmittel, das als Nicht-Beizsäure für Stahl verwendet wird. Albrite ist in Konzentrationen von 75, 80 und 85% in Lebensmittel-und Elektronikgüten erhältlich, beide hochreine Spezifikationen. DAB und Phosbrit werden als Bright Dip-Typen für Reinigungsanwendungen bezeichnet. Phosphoranhydrid oder Phosphorpentoxid, P2O5, ist ein weißes, wasserlösliches Pulver, das als Dehydratisierungsmittel und auch als Opalisator für Glas verwendet wird. Es wird auch als Katalysator in Asphaltbeschichtungen verwendet, um eine Erweichung bei erhöhten Temperaturen und Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen zu verhindern.,

Sicherheitsprofil

Menschliches Gift durch Verschlucken. Mäßig giftig durch Hautkontakt. Ein ätzender Reiz für Augen, Haut und Schleimhäute und ein systemischer Reiz durch Einatmen. Eine häufige Luftverunreinigung. Eine starke Säure. Gemische mit Nitromethan sind explosiv. Reagiert mit Chloriden + Edelstahl zu explosivem Wasserstoffgas. Potenziell heftige Reaktion mit solum tetrahydroborate. Gefährlich; Wenn es auf Zersetzung erhitzt wird, emittiert es giftige Dämpfe von Pocken

Sicherheit

In konzentrierter Form ist Phosphorsäure eine extrem ätzende und schädliche Säure., Wenn es jedoch in pharmazeutischen Formulierungen verwendet wird, ist es normalerweise sehr verdünnt und wird allgemein als ein im Wesentlichen ungiftiges und nicht reizendes Material angesehen.
Es wird berichtet, dass die niedrigste tödliche orale Dosis konzentrierter Phosphorsäure inhumans 1286 ml/kg beträgt.
(Kaninchen, Haut): 2,74 g/kg
(Ratte, oral): 1,53 g/kg

Chemische Synthese

Der elementare Phosphor wird verbrannt, um Phosphorpentoxid (P2O5) zu erzeugen, das dann hydratisiert wird. Die Wärme wird dann entzogen und die Phosphorsäure (H3PO4) wird als feiner Nebel gesammelt., Eine weitere wichtige Quelle für Phosphorsäure ist Phosphaterocks durch Behandlung mit Schwefelsäure; Dies ist der sogenannte Nasssäureprozess. Die Synthese von reiner Phosphorsäure beinhaltet mehrereschritte einschließlich eines zeitaufwändigen, teuren Schrittes, der Sublimation von weißem Phosphor.

Potentielle Exposition

Phosphorsäure wird bei der Herstellung von Düngemitteln, Phosphatsalzen, Polyphosphaten, Detergenzien, Aktivkohle, Tierfutter, Keramik, Zahnzement, Pharmazeutika, Erfrischungsgetränken, Gelatine, Rostschutzmitteln, Wachs und Kautschuklatex verwendet., Die Exposition kann auch beim Elektropolieren, Gravieren, Photoengraving, Lithographieren, Metallreinigung, Zuckerraffination und Wasseraufbereitung auftreten.

Karzinogenität

Phosphorsäure war nicht mutagen in Bakterien-assays.

Lagerung

Bei Lagerung bei niedriger Temperatur kann sich Phosphorsäure verfestigen und eine Masse farbloser Kristalle bilden, die das Hemihydrat enthalten, das bei 28°C schmilzt.Phosphorsäure sollte in einem luftdichten Behälter an einem kühlen, trockenen Ort gelagert werden. Edelstahlbehälter können verwendet werden.,

Versand

UN1805 Phosphorsäurelösung, Gefahrenklasse: 8; Etiketten: 8-Korrosives Material. UN3543 Phosphorsäure fest, Gefahrenklasse: 8; Etiketten: 8-Korrosives Material.

Unverträglichkeiten

Phosphorsäure ist eine starke Säure und reagiert mit alkalischen Substanzen.Gemische mit Nitromethan sind explosiv.

Entsorgung

Fügen Sie langsam zur Lösung von soda und gelöschtem Kalk mit sich zu rühren, dann in die Kanalisation Spülen mit großen Mengen von Wasser.

Regulatory Status

GRAS aufgelistet. Akzeptiert als Lebensmittelzusatzstoff in Europa., Enthalten in derFDA-Datenbank für inaktive Inhaltsstoffe (Infusionen, Injektionen, orale Lösungen, topische Cremes, Lotionen, Salben und Lösungen undvaginale Präparate). Eingeschlossen in nicht-parenterale und parenterale Medikamente in Großbritannien lizenziert. Enthalten in der kanadischen Liste vonakzeptable nicht-medizinische Inhaltsstoffe.