Ортофосфорная кислота – применение, свойства, получение

Содержание
  1. Ортофосфорная кислота. Получение и применение
  2. Как получают ортофосфорную кислоту
  3. Ортофосфорная кислота в разных сферах жизни человека: где применяется
  4. Сельское хозяйство и фермерство
  5. Пищевая промышленность
  6. Производство бытовой химии и стройматериалов
  7. Молекулярная биология
  8. Медицина
  9. Вредна ли ортофосфорная кислота для человека
  10. Применение ортофосфорной кислоты
  11. Характеристики ортофосфорной кислоты
  12. Таблица 1. Физико-химические показатели ортофосфорной кислоты согласно ГОСТ 10678-76
  13. Таблица 2. Физико-химические показатели ортофосфорной кислоты согласно ГОСТ 6552-80
  14. Сферы применения фосфорной кислоты
  15. Правила работы с ортофосфорной кислотой
  16. Применение от ржавчины ортофосфорной кислоты
  17. Ортофосфорная кислота для металла
  18. Ортофосфорная кислота — применение
  19. Что такое ортофосфорная кислота
  20. Описание препарата, характеристики, вредные свойства
  21. Получение кислоты
  22. Сфера применения
  23. Правила работы с кислотой
  24. Использование кислоты
  25. В медицине
  26. применение в сельском хозяйстве
  27. применение кислоты в быту и пищевой промышленности
  28. техника безопасности при работе с кислотой
  29. Как правильно хранить и перевозить кислоту
  30. Фосфорная кислота – формула, характеристика и свойства химического вещества
  31. Химические свойства
  32. Основные способы получения
  33. Сферы использования продукта
  34. Экология и безопасность

Ортофосфорная кислота. Получение и применение

Ортофосфорная кислота – применение, свойства, получение

Tyorkin · 27 января, 2013 · Обновлено 7 июля, 2018

Ортофосфорная (иногда встречается название фосфорная) кислота — кислота неорганического происхождения, средней мощности действия. Она представляет собой простую химическую формулу и обозначается как H3PO4.

При соблюдении типичных условий и оптимальных температур хранения имеет вид аккуратных гигроскопичных кристаллов без цвета. В случаях, если температура разогревается до отметок от +42 до +213 градусов по Цельсию, упомянутое вещество преобразовывается в пирофосфорную кислоту с похожей химической формулой — H4P2O7.

Чаще всего ортофосфорной кислотой называют приблизительно 85%-й раствор на основе воды, который не имеет аромата и характеризуется в меру густым сиропоподобным видом. Кроме воды, упомянутая кислота отлично растворяется также в спирте и иных популярных растворителях.

Как получают ортофосфорную кислоту

Дабы получить упомянутое химическое соединение, не нужно иметь много денежных средств или времени. Как и лимонная, ортофосфорная кислота ныне очень востребована и производится в огромных количествах. На сегодняшний день специалистам известно три верных метода добычи ортофосфорной кислоты:

1. Гидролизом пентахлорида фосфора;2. Получение из фосфата (экстракционный метод);

3. Смешиванием оксида фосфора(V) с обычной водой, полученного путем сжигания фосфора в кислороде (термический метод).

Так как реакция с водой проходит очень оживленно, оксид фосфора(V) обрабатывают разогретым до 200 градусов по Цельсию концентрированным раствором ортофосфорной кислоты.

Незначительное количество вещества можно без труда получить в лабораторных условиях методом окисления фосфора. А вот для производства такого соединения в серьезных, промышленных масштабах не обойтись без экстракционного и термического способа.

Ортофосфорная кислота в разных сферах жизни человека: где применяется

Сфера применения фосфорной кислоты сегодня весьма интересна и разнообразна. Так, упомянутое химическое вещество является незаменимым в разных отраслях промышленности, среди каких — пищевая.

Ортофосфорная кислота имеет едва выраженные кислотные свойства, легко вступает в реакцию с солями слабоактивных кислот, всевозможными металлами, основными оксидами, основаниями, аммиаком. Доступная цена сделала ортофосфорную кислоту востребованной в совершенно разных сферах.

Сельское хозяйство и фермерство

Соединение является очень распространенной добавкой для изготовления востребованных фосфорных либо комбинированных удобрений: солей аммония, кальция, натрия, марганца.

По статистике, около 90% фосфорсодержащей руды расходуется для производства удобрений. Фосфор важен для растений при формировании семян и плодов.

При этом, странами-производителями таких удобрений принято считать Соединенные Штаты Америки, Россию и Марокко, а странами-потребителями — практически все страны Африки, Азии и Европейского Союза.

На фермерских хозяйствах ветеринары часто советуют осуществлять выпойку животных раствором фосфорной кислоты с целью предотвращения возникновения камней в почках и желчном пузыре, повышения уровня кислотности желудка.

Пищевая промышленность

Особый интерес вызывает применение химических элементов, в том числе и фосфорной кислоты в пищевой промышленности. Так, в данной сфере ортофосфорная кислота выступает в роли регулятора кислотности и обозначается маркировкой Е338. Она — отличный антиоксидант, сохраняет цвет и продлевает срок годности различных напитков и продуктов питания.

В частности, добавку Е338 часто добавляют в такие востребованные среди населения продукты: разные колбасные изделия, плавленные сырки, разрыхлители, хлебобулочные и кондитерские изделия, молоко и детское питание, подслащенные газированные напитки и так далее.

Самый популярный напиток, в котором содержится ортофосфорная кислота — «Coca-cola». Как известно, такой напиток способен даже очистить металлические поверхности от ржавчины. При этом, концентрация кислоты в данном напитке не такая высокая, чтобы серьезно навредить желудку человека при употреблении в небольших количествах.

Производство бытовой химии и стройматериалов

Благодаря активному применению ортофосфорной кислоты и ее доступности, производители выпускают на рынок стройматериалов устойчивые к возгоранию лакокрасочные материалы, среди каких: лак, эмаль, пропитки, деревянные плиты и прочие материалы для строительства и ремонта. Незаменима фосфорная кислота и для производства спичек.

Растворы ортофосфорной кислоты активно применяются мастерами на деревообрабатывающих хозяйствах. Благодаря пропитке древесины данным веществом, дерево становится огнестойким.

Соли ортофосфорной кислоты отлично смягчают хлорированную воду, они содержатся в составе многих средств бытовой химии. Например, это стиральные порошки и гели, средства для мытья посуды, жидкости для устранения ржавчины и жира на поверхностях и так далее.

Молекулярная биология

Используется специалистами для проведения различных экспериментов и исследований.

Медицина

Интересно, что в медицине ортофосфорная кислота — компонент активированного угля. Также много лет она активно используется в стоматологии — при пломбировании. В незначительных количества этот состав присутствует в зубных пастах и отбеливателях для зубов.

Мало кто догадывается, что фосфорная кислота также является элементом протиток для изготовления непромокаемой и непродуваемой верхней одежды, в частности — горнолыжных костюмов.

Вредна ли ортофосфорная кислота для человека

Помните, что все хорошо в меру. Ортофосфорная кислота считается относительно безопасным химическим соединением при соблюдении норм ее потребления. Избыток потребления ортофосфорной кислоты вместе с продуктами питания может привести к плохому самочувствию, отвращению к еде, потере веса, хрупкости костей. Поэтому лучше избегать чрезмерного употребления продуктов с пищевой добавкой Е338.

При попадании кислоты в виде концентрированного раствора на кожу и слизистые человека, возможны ожоги. Также некоторые врачи-стоматологи заметили, что ортофосфорная кислота вредит верхнему слою зубной эмали при частом использовании для лечения зубов.

Источник: http://hawkish.ru/%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BE%D1%84%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0/

Применение ортофосфорной кислоты

Ортофосфорная кислота – применение, свойства, получение

Нередко металл и изделия из него подвергаются характерной «болезни», которая проявляется в виде рыжего налета, разъедающего металл. Речь идет о ржавчине.

Ее образование происходит благодаря воздействию на поверхность металлического изделия углекислого газа, кислорода и воды.

Безусловно, для того чтобы продлить срок службы изделия из металла необходимо как можно скорее начать борьбу с коррозией. Помочь в этом может обработка ортофосфорной кислотой.

Характеристики ортофосфорной кислоты

Услышав слово кислота, человек невольно напрягается, ведь еще из давних уроков химии в школьные годы известно, что кислота может оказывать довольно значимое влияние на предметы или, к примеру, кожу человека. А что собой представляет ортофосфорная кислота? Опасна ли ортофосфорная кислота, применение которой рекомендуется как один из способов борьбы с налетом ржавчины?

Ортофосфорная или попросту фосфорная кислота представляется в виде продукта, имеющего неорганическое происхождение. В условиях нормальной комнатной температуры ортофосфорная кислота имеет вид небольших ромбовидных кристалликов.

Чаще всего же ортофосфорная кислота имеет вид сиропообразного 85%-процентного раствора, не имеющего характерного запаха. Кристаллики ортофосфорной кислоты довольно хорошо растворяются в воде или этаноле.

Уравнение ортофосфорной кислоты

Применяется ортофосфорная кислота в следующих отраслях человеческой деятельности:

  • Создание удобрений (фосфатных),
  • Производство специальных чистящих средств, относящихся к классу бытовой химии,
  • Стоматология,
  • Вещества для борьбы с коррозией металла,
  • Звероводство,
  • Пищевая промышленность.

Если температура окружающей среды, например, в условиях лабораторных исследований превышает показатели в 213 градусов Цельсия, ортофосфорная кислота преобразуется в пирофосфорную кислоту. Состав ортофосфорной кислоты и ее химическая формула, соответственно, изменяется.

Таблица 1. Физико-химические показатели ортофосфорной кислоты согласно ГОСТ 10678-76

Наименование показателяНормаМарка АМарка Б1-й сорт2-й сорт
1. Внешний видБесцветная жидкость прозрачная в слое 15-20 мм при рассмотрении на белом фонеБесцветная или со слабо-желтым оттенком жидкость в слое 15-20 мм при рассмотрении на белом фонеБесцветная или окрашенная жидкость с оттенком от слабо-желтого до коричневого, не прозрачная в слое 15-20 мм при рассмотрении на белом фоне
2. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4), %, не менее737373
3. Массовая доля хлоридов, %, не более0,0050,010,02
4. Массовая доля сульфатов, %, не более0,0100,0150,020
5. Массовая доля нитратов, %, не более0,00030,00050,0010
6. Массовая доля железа, %, не более0,0050,0100,015
7. Массовая доля тяжелых металлов сероводородной группы, %, не более0,00050,0020,005
8. Массовая доля мышьяка, %, не более0,00010,0060,008
9. Массовая доля восстанавливающих веществ, %, не более0,10,2Не нормируется
10. Наличие метафосфорной кислотыВыдерживает испытание
11. Массовая доля взвешенных частиц, %, не болееВыдерживает испытание0,3
12. Наличие желтого фосфораВыдерживает испытаниеНе нормируется

Таблица 2. Физико-химические показатели ортофосфорной кислоты согласно ГОСТ 6552-80

Наименование показателяНормаХимически чистый (х.ч.) ОКП 26 1213 0023 08Чистый для анализа (ч.д.а.) ОКП 26 1213 0022 09Чистый (ч.) ОКП 26 1213 0021 10
1. Внешний вид и цветПрозрачная бесцветная жидкость не содержащая взвешенных частиц
2. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4), %, не менее878585
3. Плотность Р420, г/см3, не менее1,711,691,69
4. Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более0,050,10,2
5. Массовая доля летучих кислот (СН3СООН), %, не более0,00040,00100,0015
6. Массовая доля нитратов (NO3), %, не более0,00030,00050,0005
7. Массовая доля сульфатов (SO4), %, не более0.00050.0020.003
8. Массовая доля хлоридов, (Cl)%, не более0.00010.00020.0003
9. Массовая доля аммонийных солей (NН4), %, не более0,00050,0020,002
10. Массовая доля железа (Fe), %, не более0,00050,0010,002
11. Массовая доля мышьяка (As), %, не более0.000050.00010.0002
12. Массовая доля тяжелых металлов (Pb), %, не более0,00050,00050,001
13. Массовая доля веществ, восстанавливающих KMnO4 (H3PO3), %, не более0.0030.0050.05

Сферы применения фосфорной кислоты

Современная наука довольно часто позволяет использовать одно и то же химическое вещество или один и тот же химический состав в совершенно различных целях. То же самое можно сказать и о вариантах применения ортофосфорной кислоты.

На сегодняшний день, существует немалое количество разнообразных сфер применения ортофосфорной кислоты. Так, к примеру, данную кислоту могут применять при органическом синтезе. Применяют ее в случаях, когда требуется создать фосфорные соли натрия, кальция, алюминия, марганца.

Велико значение и использование ортофосфорной кислоты в промышленности по металлобработке, поскольку тут практически незаменима ортофосфорная кислота, влияние которой доказано при удалении ржавчины или предотвращении ее появления.

Ортофосфорную кислоту можно обнаружить и в составе большого количества веществ, предназначенных для использования хозяйками в быту. Известно и об ее использовании в медицинской и пищевой промышленности.

Среди прочих сфер, где можно обнаружить применение ортофосфорной кислоты, можно назвать:

  • Нефтяную промышленность,
  • Изготовление спичек,
  • Изготовление кинопленки,
  • Производство противопожарных или огнеупорных предметов и материалов.

Велика роль ортофосфорной кислоты и в процессе подпитки растений, поскольку широко известно, благотворное влияние фосфора на способность растений давать высокие урожаи. Сельскохозяйственные культуры благодаря этой кислоте приобретают устойчивость к заморозкам и прочим неблагоприятным условиям.

Благотворное воздействие на почву также отмечается во многих источниках, относящихся к предмету земледелия или народного хозяйства.

Значение ортофосфорной кислоты важно и для животных. Она не только совместно с другими органическими веществами участвует в метаболических процессах животного организма, но еще и помогает в образовании у некоторых видов животных панцирей и других естественных наростов, поскольку в их составе имеется фосфат кальция.

Применяется ортофосфорная кислота и в виде пищевой добавки в некоторых продуктах питания. Она имеет код Е 338. Свое назначение в пищевой промышленности данная кислота находит в производстве колбас, некоторых видов плавленых сыров, газированных напитков.

Следует отметить, что не стоит злоупотреблять продуктами питания, в составе которых отмечено присутствие ортофосфорной кислоты, поскольку не выяснено какова норма потребления ее человеком в сутки.

Но в любом случае польза от ее потребления несоизмеримо мала, если даже не сказать, ничтожна, в сравнении с тем вредом, который она может нанести в виде нарушения работы желудочно-кишечного тракта, возникновения кариеса, развития остеопороза.

Правила работы с ортофосфорной кислотой

Как и любая другая кислота, ортофосфорная требует от человека предельной внимательности, аккуратности и выполнения всех правил безопасности при работе с кислотами.

Ортофосфорная кислота является довольно агрессивным химическим веществом при неправильном ее использовании и пренебрежение техникой безопасности применение ортофосфорного соединения может вызвать возникновение ожогов на кожных покровах.

Пары фосфорной кислоты, могут спровоцировать ожоги слизистой дыхательных путей, а также проявление признаков серьезной интоксикации организма человека. Помимо этого, ортофосфорная кислота является пожаро- и взрывоопасным соединением.

Именно поэтому весьма важно соблюдать предписанные правила при работе с фосфорной кислотой.

Правила работы с ортофосфорной кислотой.

  1. Работать с кислотой нужно только в условиях хорошо проветриваемого помещения.
  2.  При работе с кислотой, следует особое внимание уделить защитной экипировке в виде перчаток, маски или лучше респиратора и очков для защиты глаз.
  3. Не допускать попадания кислоты на открытые участки тела, иначе могут возникнуть сильнейшие ожоги.
  4. Если кислота, все же, попала на кожу, ее следует как можно скорее смыть большим количеством проточной воды и обязательно обратиться в больницу.

Транспортировка и хранение ортофосфорной кислоты также требует обязательного соблюдения определенных условий.

Хранить кислоту можно только в стеклянных емкостях, а также в полимерных сосудах и сосудах из нержавеющей стали.

Перевозить реагент разрешается только специальными автотранспортными средствами, которые оснащены металлическими цистернами, не подвергающимися воздействию кислоты. Транспортировка допускается также и другими видами транспорта, например, поездами или водными судами, но при условии полного соблюдения требований техники безопасности.

Условия хранения кислоты предусматривают ее помещение в такое место, куда не проникает солнечный свет. Хранить в таких условиях ортофосфорное соединение можно не более одного года.

Применение от ржавчины ортофосфорной кислоты

Ортофосфорная кислота, влияние которой на ржавчину широко известно, может применяться как в промышленных масштабах, так и для удаления коррозии металла в домашних условиях. Разумеется, что подобные действия должны проводиться с учетом описанных выше правил безопасности.

Явным преимуществом именно фосфорной кислоты является то, что при условиях химической очистки с поверхности металла при помощи фосфорной кислоты можно не только убрать рыхлые окислившиеся массы, но и создать тем самым небольшую защитную пленку на поверхности металлического изделия.

Образование такой пленки происходит следующим образом: оксид железа разъедается и поглощается кислотой, вместо этого происходит фосфарирование поверхности металла.

Люди, проделывающие подобную процедуру очищения, свидетельствуют о том, что после снятии ржавчины посредством применения кислоты ортофосфорной на поверхности металлического изделия образуется маслянистая пленка серого оттенка.

На данном этапе можно назвать несколько основных способов борьбы с образованием окислов на металлических поверхностях:

  • Травление металла, предусматривающее полное его погружение в раствор кислоты,
  • Распыление соединения при помощи пульверизатора или нанесение ее посредством валика,
  • Механическая очистка металла от окислов с последующим применением кислоты.

Наиболее подходящий и действенный метод очистки металла от коррозии подбирается в каждом конкретном случае с учетом индивидуальных условий, в которых возможно проведение процедуры.

Ортофосфорная кислота для металла

Учитывая, что существует несколько вариантов очищения металла с применением ортофосфорного соединения, следует рассмотреть каждый из них подробнее.

Очищение с полным погружением очищаемой детали, к примеру, требует предварительного очищения детали от жиров любого происхождения. Для этого достаточно промыть металлическое изделие при помощи любого моющего средства.

Далее нужно растворить в одном литре воды 150 мл кислоты. После того, как раствор будет готов нужно опустить в него деталь на один час. При этом требуется постоянно размешивать раствор, чтобы кислота лучше действовала.

После того, как кислота оказала свое действие, и ржавчина растворилась, необходимо смыть ортофосфорную кислоту при помощи специального раствора, составе которого имеется 50 частей воды, 2 части нашатырного спирта, 48 частей спирта.

Окончанием процедуры станет ополаскивание детали проточной водой и сушка.

Если металлическое изделие по причине его больших размеров нельзя погрузить в контейнер, то тут можно применить другой способ удаления ржавчины. Для этого нужно нанести ортофосфорную кислоту при помощи распылителя, валика или обычной кисти на поверхность металла.

В некоторых случаях, возможно, потребуется предварительная ручная очистка ржавчины.

После того, как часть ржавчины буквально отодрана с поверхности металлического изделия, на металл наносится раствор кислоты, выдерживается определенное время, после чего изделие омывается нейтрализующим кислоты раствором и производится его сушка.

В обоих случаях при необходимости можно увеличивать период воздействия кислоты на окислы металла.

Возможно применение ортофосфорной кислоты и при необходимости очистки домашних унитазов, ванн и раковин. Но следует запомнить, что не стоит применять ортофосфорную кислоту, как и другие виды кислот для очищения акриловых сантехнических элементов.

Фаянсовые и эмалированные поверхности можно очистить следующим способом. Предварительно обезжиренную любым моющим средством поверхность обрабатывают кислотным раствором.

Для его приготовления нужно взять и перемещать 1 литр воды с 200 гр фосфорной кислоты. В зависимости от степени загрязнения кислоту нужно оставить на поверхности на 1-12 часов.

По истечении времени кислоту нужно нейтрализовать раствором соды и смыть.

Источник: http://lkmprom.ru/analitika/ortofosfornaya-kislota---primenenie-i-naznachenie/

Ортофосфорная кислота — применение

Ортофосфорная кислота – применение, свойства, получение

Ортофосфорная кислота — универсальное вещество, которое применяется во многих сферах деятельности. Чаще всего ее используют для удаления ржавчины с металлических поверхностей.

Что такое ортофосфорная кислота

Что же такое ортофосфорная (фосфорная) кислота? Она относится к неорганическим веществам. При комнатной температуре она приобретает вид ромбических кристаллов. Имеет консистенцию сиропа и представляет собой 85-процентный раствор. Ее кристаллы хорошо растворимы в воде и этиловом спирте.

Это вещество относится к группе антиоксидантов (антиокислителей) и используется как регулятор кислотности. В качестве добавки ей присвоен код Е338.

Описание препарата, характеристики, вредные свойства

Химическая формула вещества — H3PO4. При нагревании вещества до температуры более 213°C оно меняет свой состав и превращается в пирофосфорную кислоту (H4P2O7).

Основным свойством этого химического компонента выступает отсутствие выраженного запаха и цвета. Она обладает хорошей растворимостью в воде и других жидкостях.

Образуется она при химическом воздействии на фосфат или же во время применения гидролиза. Ее преимуществом выступает низкая себестоимость (в отличие от лимонной кислоты).

В связи с этим ее часто используют в производстве напитков и продуктов питания.

Это вещество негативно влияет на здоровье, повышая кислотность желудочного сока. Людям, страдающим гастритом с повышенной кислотностью, необходимо свести к минимуму или исключить из рациона продукты, содержащие в своем составе такое вещество.

Помимо всего прочего, она способствует выведению из организма кальция, что может негативно сказаться на состоянии зубов и костей. Передозировка этого вещества может спровоцировать нарушения в работе ЖКТ, вызвать тошноту и рвоту.

Получение кислоты

Многие задаются вопросом, как получить кислоту в лабораторных условиях? Существуют различные способы получения ортофосфорной кислоты, наиболее распространенными среди которых являются следующие:

  1. При взаимодействии воды с оксидом фосфора (v) во время нагревания:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

  1. При воздействии серной кислоты на ортофосфат кальция (природную соль):

Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4

  1. При воздействии на фосфор азотной кислоты высокой концентрации:

3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO

Сфера применения

Ортофосфорную кислоту применяют в таких сферах деятельности, как нефтяная промышленность, стоматология, животноводство. Ее также используют при производстве:

  • спичек;
  • кинопленки;
  • фосфатных удобрений;
  • средств бытовой химии;
  • веществ против коррозии металла;
  • огнеупорных элементов и материалов.

Правила работы с кислотой

Работа с ортофосфорной кислотой должна происходить в помещении с хорошей вентиляцией. Следует обязательно надеть респиратор для предотвращения попадания едких паров в дыхательные пути и очки для защиты глаз.

Если нет под рукой этих защитных средств, то следует воспользоваться маской. Обязательно следует надевать перчатки и защищать открытую поверхность кожи от попадания на нее вещества, т. к. это может привести к ожогам.

При попадании ее на кожные покровы следует тщательно промыть их под проточной водой, после чего обратиться за медицинской помощью.

Перевозка реагента должна осуществляться в специальном транспорте, оборудованном железными цистернами, не поддающимися ее разрушительному влиянию. Ее можно перевозить и при помощи других транспортных средств, как сухопутных, так и водных. Но при этом должны быть соблюдены все правила техники безопасности.

Хранить ее следует в месте, защищенном от прямого попадания солнечных лучей. Срок хранения при таких условиях составляет не больше 1 года.

Использование кислоты

Применение фосфорной кислоты достаточно широкое. Стоит рассмотреть наиболее популярные методы ее использования.

В медицине

ее применяют в стоматологии во время пломбирования зубов для протравливания эмали непосредственно перед началом процесса. эта процедура имеет свои негативные стороны, т. к.

контролировать глубину и стадию расщепления эмали невозможно, как и их полное удаление перед пломбированием. оставшееся после такой процедуры вещество может уменьшить прочность защиты и привести к образованию кислотных остатков на эмали зуба.

эта кислота добавляется в малых дозах в зубные отбеливатели.

преимущество удаления ржавчины ортофосфорной кислотой состоит в том, что она убирает коррозию с металла и создает тонкую пленку на них, защищая от разных внешних воздействий. после покрытия этим веществом металлической поверхности начинается активный процесс разъедания и поглощения оксида железа. затем на плоскости металла образуется серая пленка маслянистой консистенции.

существуют различные методы удаления окислов, среди которых можно выделить следующие:

  • с полным опусканием элемента в кислотный раствор;
  • поверхностная обработка с использованием распылителя, кисти или валика;
  • покрытие раствором предварительно обработанного механическим способом верхнего слоя металла.

преобразователь коррозии — это кислотный раствор с различными добавками. существуют такие виды растворов, в зависимости от используемых в их составе добавок:

  • грунтовки;
  • модификаторы-стабилизаторы;
  • преобразователи ржавчины.

к 1 типу относится грунтовка эва-0112, состоящая из основного компонента и 85% раствора вещества. она выступает основой под покраску.

в состав преобразователя «цинкарь» входит кислота и соли марганца и цинка. при его применении ржавчина трансформируется в плотный защитный слой. происходит процесс легирования.

для очистки или для пайки металлических элементов необходимо проделать следующие операции. перед полным погружением металлического элемента в ортофосфорный состав, его вначале зачищают от разных видов налета на поверхности, в частности от жиров.

для этого следует промыть деталь с использованием чистящего средства. после этого необходимо растворить 150 мл вещества в 1 л воды и опустить в этот раствор металлический элемент на 1 час, время от времени размешивая жидкость для большей эффективности.

затем необходимо смыть смесь раствором, который состоит из 50% воды, 2% нашатырного спирта и 48% этанола. после этого элемент нужно ополоснуть под струей водой и хорошо высушить.

перед тем как нанести распылитель на поверхность валиком или кистью, следует предварительно зачистить поверхность от ржавчины. после нанесения следует немного подождать, а затем смыть смесь нейтрализующим раствором и высушить деталь.

такие процедуры можно проводить с разными металлами, в т. ч. и алюминием.

применение в сельском хозяйстве

в сельском хозяйстве используют фосфорную кислоту, добытую из руды, в качестве удобрения. при попадании в грунт, а затем в растения, она помогает им перенести засуху и морозы. при этом почва становится более плодородной и благоприятной для выращивания овощных культур и зелени.

применение кислоты в быту и пищевой промышленности

применение кислоты в быту подразумевает ее использование для удаления коррозии с различных поверхностей (за исключением акриловых). он подходит для обработки эмалированных и фаянсовых поверхностей.

перед нанесением раствора ортофосфорной кислоты металлическую поверхность необходимо обработать моющим средством. для приготовления раствора следует смешать 1 л воды и 200 г действующего вещества, а затем нанести смесь на обрабатываемую плоскость на 1-12 часов.

по прошествии времени смесь необходимо погасить содовым раствором и смыть.

в пищевом производстве применяется как регулятор кислотности.

техника безопасности при работе с кислотой

Во время работы с этим химическим элементом нужно соблюдать меры безопасности, т. к. она представляет угрозу для здоровья человека. В помещении должна быть хорошая вентиляция. Спровоцировать пожар или взрыв. Перед тем как начать работать, нужно одеть респиратор, перчатки и очки, а также спецодежду и обувь.

При попадании жидкости на слизистые оболочки и кожные покровы может возникнуть головокружение, кашель, рвота, химический ожог. В таком случае следует вызвать врача, промыть пораженный участок, сделать свободную повязку и осуществить нейтрализацию фосфорной кислоты щелочью.

Как правильно хранить и перевозить кислоту

При хранении и транспортировке кислоты следует соблюдать необходимые условия. Хранить ее разрешено только в специальных емкостях:

  • стеклянных;
  • полимерных сосудах;
  • сосудах из нержавеющей стали.

Фосфорная кислота — агрессивное вещество, в связи с чем порошок следует содержать в изолированной таре. В кислоту не должно попадать инородных веществ. Тара для перевозки и хранения должна быть сухой и чистой.

Чтобы раствор имел нужные свойства, следует соблюдать все условия. При некачественном составе возможно выделение токсичных паров. Помимо всего прочего, такой раствор не сможет защитить поверхность металла от негативного влияния окружающих факторов.

Наиболее подходящее для хранения место — сухое и теплое. Не подойдут для этой цели сырые места, в которых образуется большое количество конденсата. Нежелательно пересыпать порошкообразное средство в другие емкости. Лучше всего хранить его в первоначальной упаковке.

Т. к. это вещество принадлежит к разряду опасных, то при его перевозке на дальние расстояния требуется заполнение сопроводительной документации.

Срок хранения фосфорной кислоты составляет 1 год с момента изготовления.

Температура замерзания 85% раствора составляет — 21°С. Температура плавления + 42°С.

Источник: https://uborka-v-dome.ru/layfhaki/ortofosfornaya-kislota-primenenie.html

Фосфорная кислота – формула, характеристика и свойства химического вещества

Ортофосфорная кислота – применение, свойства, получение

Фосфорная (ортофосфорная) кислота с молярной массой 97,99 г/моль и эмпирической формулой H3PO4 — неорганическая трёхосновная кислота средней силы. Структурная формула молекулы в газообразном агрегатном состоянии описывается в виде тетраэдра, содержит в центре атом фосфора, а в вершинах — атом кислорода и три гидроксильные группы.

Состав следующий:

Наименование Количество атомов Массовая доля, %
Водород (H) 3 3,10
Фосфор (P) 1 65,30
Кислород (O) 4 31,60

При нормальных условиях бесцветные кристаллы гигроскопичны, плавятся на воздухе уже при 42,35 °C, легко растворяются в воде, этиловом спирте и других растворителях. Практическое применение имеют водные растворы трёх видов:

Концентрация, % Температура плавления, °C Плотность, грамм/мл
75 -20 1,579
80 0 1,633
85 +20 1,689

Сиропообразная жидкость без цвета и запаха 85%-й концентрации H3PO4 обычно и называется ортофосфорной кислотой, а кипячением в вакууме при 80 °C из неё выделяется безводная составляющая. В твёрдой фазе и в высококонцентрированных растворах молекулы фосфорной кислоты образуют межмолекулярные водородные связи.

При разбавлении на первое место выдвигаются водородные связи между фосфат-анионами PO43- и молекулами воды H2O.

Химические свойства

Растворы H3PO4 имеют различный ионный состав, зависящий от кислотности (pH) среды. Как и для всех среднесильных трёхосновных кислот, электролитическая диссоциация фосфорной кислоты является трёхступенчатой, по первой ступени реакция экзотермическая и сопровождается выделением тепла, а по второй и третьей — эндотермическая:

  1. H3PO4 = H+ + H2PO4-.
  2. H2PO4- = H+ + HPO42-.
  3. HPO42- = H+ + PO43-.

Соответственно, и соли бывают как средними — фосфаты, так и кислыми — гидрофосфаты и дигидрофосфаты.

При комнатной температуре H3PO4 ведёт себя достаточно инертно, при нагревании проявляет кислотные свойства средней силы и изменяет цвет индикаторов на красный.

Она реагирует с металлами, стоящими в ряду активности до водорода: 3Al + 2H3PO4 = Al3 (PO4)2 + 3H2.

Вступает в реакции нейтрализации с гидроксидами: 3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3Н2О; в реакции обмена — с основными оксидами: 3MgO + 2H3PO4 = Mg3 (PO4)2 + 3H2O.

Нагревание выше 80 °C способствует взаимодействию с пассивными оксидами и силикатами. Поэтому в металлургии широко применяется процесс фосфатирования: защитная плёнка фосфатов образуется на поверхности чугунных, стальных или медных изделий, улучшая их характеристики. Повышение температуры приводит к дегидратации молекулы с образованием пирофосфорной и метафосфорной кислоты:

  • 2H3PO4 = H2O + H4P2O7;
  • H4P2O7 = H2O + 2HPO3.

Дальнейшее нагревание увеличивает длину цепи, и в результате образуются полифосфорные кислоты (НРО3) n с полимерным строением. Одна только ортофосфорная кислота взаимодействует с нитратом серебра, образуя ярко-жёлтый осадок, тогда как остальные дают белый: H3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4 + 3HNO3. Поэтому осаждение фосфата серебра служит качественной реакцией на фосфат-ион.

Основные способы получения

Впервые в далёком 1694-м английскому химику Роберту Бойлю удалось синтезировать фосфорную кислоту с применением оксида фосфора (V).

Простой метод окисления фосфора разбавленной азотной кислотой и до сегодняшних дней широко используется в лабораториях: 3P + 5NO3 +2H2O = 3H3PO4 + 5NO.

Нагревание до кипения безводной фосфористой кислоты приводит к разложению её на ядовитый газ фосфин и ортофосфорную кислоту: 4H3PO3 = 3H3PO4 + PH3.

Промышленное значение имеют два варианта получения: термический и экстракционный. Первый заключается в окислении элементарного фосфора при сжигании до оксида (V): P4 + 5O2 = P4O10; и обработке конечного продукта водой: P4O10 + 6H2O = 4H3PO4.

Технически это реализуется различными способами, названными по аббревиатуре запатентовавших компаний:

  1. IG-процесс объединяет обе реакции в одной колонне, изготовленной из нержавеющей стали с низким процентным содержанием углерода. Фосфор подаётся сверху при помощи сжатого воздуха или пара и сгорает при температурах свыше 2000 °C. Продукт реакции, оксид фосфора (V), поглощает ортофосфорная кислота, равномерно стекающая по стенкам колонны. Она выполняет одновременно несколько важных функций: растворение P2O5, отведение тепла из зоны горения, защита стенок от пламени. Готовая кислота собирается внизу, охлаждается в теплообменнике и снова поступает в колонну. Продукт IG-процесса практически не имеет в составе низших фосфорных соединений, но требует удаления примесного мышьяка, который всегда загрязняет любой фосфор. Эту проблему решает сероводород: он выделяется при введении в раствор сульфида натрия и осаждает сульфид мышьяка, а затем следует фильтрация.
  2. TVA-процесс предусматривает отделение процесса горения фосфора от поглощения его оксида. В стальной камере сгорания с внешним охлаждением фосфор соединяется с воздухом, затем продукты реакции подпадают в камеру поглощения, где и становятся ортофосфорной кислотой.
  3. Хёхст-процесс сгорание и поглощение тоже осуществляет раздельно, но утилизирует теплоту реакции горения для генерирования рабочего пара.

При экстракционном способе производства в России природные фосфаты (апатитовые концентраты из Хибин или фосфориты Каратау) обрабатывают водными растворами неорганических кислот.

Это позволяет обеспечивать растущие потребности страны в минеральных удобрениях.

Образующийся сульфат кальция присоединяет различное количество молекул воды в зависимости от условий, и по этим признакам экстракционные процессы делят на несколько видов:

  1. Дигидратные (CaSO4·2H2O). Сырьё измельчают и при температуре от 70 до 80 °C подают в реактор отдельно от серной кислоты. Концентрация готового продукта достигается порядка 30%, а сульфат кальция получается в виде дигидрата. Преимущества: относительно низкая температура, позволяющая избежать коррозии; разнообразие используемых фосфатов; переработка больших количеств. Недостатки: исходное сырьё требует предварительной подготовки (размол), а полученный продукт нуждается в дополнительной концентрации.
  2. Гемигидратные (CaSO4·0,5H2O). Проводятся при более высоких температурах (от 80 до 100 °C), что позволяет получить устойчивую форму кристаллогидрата — гемигидрат сульфата кальция. Ортофосфорная кислота имеет концентрацию от 40 до 48% и не нуждается в дополнительной обработке.
  3. Комбинированные гемигидратно-дигидратные процессы — заслуга японских учёных. Сырьё обрабатывается при высоких температурах, а образующийся гемигидрат перекристаллизовывается в дигидрат. Получается практически чистый гипс, побочный продукт реакции. Он с успехом восполняет потребности государственной экономики, не имеющей собственных залежей.

Осаждение безводной соли (ангидритный метод) теоретически осуществимо, но в промышленности не используется, так как вызывает серьёзные коррозионные проблемы.

Для концентрирования дигидратного продукта применяют вакуумное испарение, иногда в нескольких последовательно установленных аппаратах.

Это не только экономит теплоноситель, но и удаляет фторсодержащие примеси, которые используют в производстве гексафотросиликата водорода H2SiF6.

Прочие неорганические загрязнения, соединения мышьяка и кадмия, удаляют осаждением и экстракцией, а чистая кислота перегонкой освобождается от растворителя.

Сферы использования продукта

Многие отрасли народного хозяйства по достоинству оценили свойства фосфорной кислоты. Применение её удивительно разносторонне — от научных исследований в молекулярной биологии до обеспечения хладагентами морозильных установок.

Производство минеральных удобрений потребляет львиную долю экстракционной кислоты, и ежегодно сюда расходуется более 90% фосфорсодержащих руд. Растениям фосфор необходим для образования семян и плодов, его добавки увеличивают резистентность к заморозкам и пересушиванию, что особенно существенно для северных областей с коротким периодом вегетации и слабым развитием почвенных микроорганизмов.

Пищевая промышленность заинтересовалась антиоксидантными и стабилизирующими свойствами фосфорной кислоты и успешно применяет их в составе добавки E338.

Это предотвращает прогоркание, регулирует кислотность и продлевает сроки годности, придаёт вкус сиропам, газировке, мармеладу, хлебу и другой выпечке.

Споры о вреде и пользе таких компонентов ведутся много лет, но альтернативы никто ещё не предложил, и пока что всё сводится только к разумному потреблению.

Металлообработка широко применяет фосфорную кислоту как флюс при пайке меди, чёрных металлов и нержавеющей стали. Очень эффективна также и очистка поверхностей от ржавчины — образуется защитная плёнка, предотвращающая дальнейшую коррозию.

Органический синтез использует H3PO4 как катализатор, авиационная промышленность включила в состав гидрожидкостей, деревообработка пропитывает древесину, делая её негорючей.

В этом послужном списке достойно соседствуют звероводство, осветление сахарозы и изготовление лекарств, производство огнеупорных пропиток и стоматология, где фосфорная кислота применяется для протравливания зубных тканей перед пломбированием.

А ещё — получение активированного угля, огнеупорного стекла и керамики, огнезащитных лакокрасочных материалов, огнестойкого фосфатного пенопласта и древесно-стружечных плит. Соли фосфаты используются для умягчения жёсткой водопроводной воды и входят в состав СМС и средств, удаляющих накипи.

Экология и безопасность

Экстракционным способом, наименее энергозатратным, получается до 95% общего количества кислоты, а оставшиеся 5% приходятся на термический метод. Главный производитель и потребитель экстракционной H3PO4 — США (порядка 90% мировых объёмов), далее в этом списке — Россия и Марокко. Отвалы загрязнённого сульфата кальция, образующиеся при экстракционном способе, нуждаются в утилизации.

Сегодня они сваливаются на суше, затапливаются в водоёмах и лишь незначительная часть используется в качестве сырья для переработки. Сокращение производства в 80-х годах прошлого века было вызвано отказом от фосфорсодержащих растворителей и минеральных удобрений, загрязняющих грунтовые воды.

Ортофосфорная кислота не имеет специфического влияния, обладает слабой системной токсичностью и по степени воздействия на организм человека относится ко второму классу опасности по ГОСТ 12 .1.005. При увеличении концентрации её пары вызывают изменения слизистых оболочек и крошение зубов, а также кожные воспаления.

Контакт имеет раздражающее действие при концентрации растворов до 10%, а свыше 25% — коррозионное и ожоговое.

Работа с препаратом требует применения индивидуальные средства защиты (респиратора, резиновых перчаток, специальных очков) и соблюдения личных правил гигиены. Проглатывание больших количеств вызывает тошноту, диарею и рвоту. Для ликвидации последствий кожные покровы и глаза промывают тёплой водой или физраствором и внутривенно восполняют потери жидкости.

Источник: https://nauka.club/khimiya/fosfornaya-kislota.html

Медицина
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: