اسید فسفریک

پیش‌گفتار

اسید فسفریک یکی از مهم‌ترین اسیدهای اکسیژنه فسفر است که کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. این ماده به‌عنوان یک جزء اصلی در تولید نمک‌های فسفات برای تولید کودهای کشاورزی استفاده می‌شود. علاوه بر این، در صنایع دندانپزشکی برای ساخت سمان‌های دندانپزشکی، در تهیه مشتقات آلبومین، و در صنایع قند و نساجی نقش مؤثری ایفا می‌کند.

این ماده در صنعت غذایی نیز به‌عنوان یک طعم‌دهنده اسیدی و میوه‌مانند به کار می‌رود که در بسیاری از نوشیدنی‌ها و محصولات غذایی برای بهبود طعم استفاده می‌شود.

اسید فسفریک خالص به شکل جامد کریستالی یافت می‌شود، اما در غلظت‌های کمتر به‌صورت یک مایع شربتی بی‌رنگ ظاهر می‌گردد. فسفریک اسید صنعتی از سنگ فسفات استخراج می‌شود، درحالی‌که نوع خالص‌تر و با خلوص بالا آن از فسفر سفید تولید می‌شود.

اسید فسفریک توانایی تشکیل سه نوع نمک فسفاتی را دارد که تفاوت آن‌ها در تعداد جایگزینی اتم‌های هیدروژن در ساختار مولکولی است. از جمله نمک‌های مهم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دی‌سدیم هیدروژن فسفات (Na₂HPO₄): به‌عنوان عامل رسوب‌دهنده برای حذف کاتیون‌های فلزی با بار بالا در تصفیه آب استفاده می‌شود.
• سدیم دی‌هیدروژن فسفات (NaH₂PO₄​): برای کنترل غلظت یون هیدروژن (pH) در محلول‌ها به کار می‌رود.
• تری‌سدیم فسفات (Na₃PO₄​): یکی از اجزای رایج در صابون‌ها و مواد شوینده است که به بهبود عملکرد آن‌ها کمک می‌کند.
• کلسیم دی‌هیدروژن فسفات (Ca(H₂PO₄)₂​) یا کلسیم سوپرفسفات: از ترکیبات اصلی کودهای کشاورزی به شمار می‌رود.

در شرایط مناسب، به‌ویژه در دماهای بالا، مولکول‌های اسید فسفریک می‌توانند با یکدیگر واکنش دهند و مولکول‌های بزرگ‌تری را از طریق ازدست‌دادن آب تشکیل دهند. به‌عنوان مثال، دی‌فسفریک اسید (پیروفسفریک اسید) از واکنش دو مولکول اسید فسفریک با حذف یک مولکول آب به‌وجود می‌آید.

نام‌های دیگر

نام آیوپاک این ماده اسید فسفریک و نام‌های دیگر آن ارتوفسفریک اسید و مونوفسفریک اسید است.

فرمول شیمیایی

ساختار شیمیایی فسفریک اسید

توضیحات عمومی

در دمای اتاق، اسید فسفریک خالص معمولاً به‌صورت یک جامد کریستالی سفیدرنگ دیده می‌شود. با این حال، این ماده اغلب به شکل یک محلول شفاف، بی‌رنگ و بی‌بو با غلظت 85 درصد در دسترس است.

دمای ذوب اسید فسفریک حدود 42 درجه سانتی‌گراد بوده و به‌عنوان یک ماده غیرسمی و غیر فرار شناخته می‌شود. این ویژگی‌ها آن را به یک ماده ایمن و پرکاربرد در صنایع مختلف تبدیل کرده است.

از منظر انحلال پذیری، این اسید یک حل‌شونده بسیار مؤثر است که قابلیت انحلال در آب، اتانول و سایر الکل‌ها را دارد، و این ویژگی نقش مهمی در کاربردهای صنعتی و شیمیایی آن ایفا می‌کند.

کاربردها و بازارهای هدف

1- زنگ‌زدایی

اسید فسفریک یکی از پرکاربردترین اسیدها در فرآیند زنگ‌زدایی فلزات مانند فولاد، آهن و سایر فلزات است. هنگامی که این ماده با سطوح زنگ‌زده که دارای رنگ‌های قرمز یا قهوه‌ای هستند تماس پیدا می‌کند، یک واکنش شیمیایی مؤثر رخ می‌دهد.

در این واکنش، فسفریک اسید با اکسید آهن موجود بر سطح فلز واکنش داده و آن را به فسفات آهن تبدیل می‌کند. فسفات آهن یک ترکیب سیاه‌رنگ و پایدار است که به‌راحتی می‌توان آن را با پاکسازی یا سابیدن از سطح فلز جدا کرد. این فرآیند باعث می‌شود که فلز ظاهر تمیزتر و آماده‌ای برای فرآیندهای بعدی مانند رنگ‌آمیزی یا پوشش‌دهی به دست آورد.

2- شیمیایی

اسید فسفریک یک ماده شیمیایی چندمنظوره است که در طیف گسترده‌ای از کاربردهای کشاورزی، صنعتی و روزمره مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌عنوان مثال، این اسید در بسیاری از محصولات مراقبت شخصی نظیر محصولات مراقبت از پوست، شوینده‌ها، محصولات مراقبت از مو، عطرها و محصولات آرایشی حضور دارد.

کارکرد اصلی اسید فسفریک در این محصولات، کنترل و تنظیم سطح pH است که به بهبود عملکرد، پایداری و ایمنی فرمولاسیون آن‌ها کمک می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود اسید فسفریک به یکی از اجزای حیاتی در تولید محصولات مراقبتی و بهداشتی تبدیل شود.

3- غذایی

اسید فسفریک به‌عنوان یک افزودنی غذایی در طیف وسیعی از محصولات غذایی و نوشیدنی‌ها کاربرد دارد. این ماده در محصولاتی مانند پنیر، گوشت‌های فرآوری‌شده، غلات، مربا و نوشابه‌های گازدار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نقش اصلی اسید فسفریک در این محصولات، تنظیم اسیدیته و ایجاد طعم دلپذیر است. همچنین، به‌عنوان یک اسیدکننده مؤثر در نوشیدنی‌ها عمل می‌کند و به حفظ پایداری و کیفیت آن‌ها کمک می‌نماید. از دیگر اهداف استفاده از اسید فسفریک، جلوگیری از رشد باکتری‌ها و قارچ‌ها در مواد غذایی و نوشیدنی‌ها است که به افزایش ماندگاری محصولات کمک شایانی می‌کند.

4- دارویی

اسید فسفریک در صنعت داروسازی به‌عنوان یک ماده واسطه و ترکیب کلیدی در تولید محصولات بهداشتی و درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده در دندانپزشکی کاربرد گسترده‌ای دارد و به‌طور معمول در محلول‌های تمیزکننده دندان و آماده‌سازی سطوح دندان پیش از درمان استفاده می‌شود.

علاوه بر این، اسید فسفریک در تولید داروهای مختلف مانند داروهای ضد تهوع، دهان‌شویه‌ها و محصولات سفیدکننده دندان نیز حضور دارد. این کاربردها، نقش مؤثر اسید فسفریک در بهبود عملکرد و اثربخشی محصولات دارویی و بهداشتی را نشان می‌دهد.

5- کشاورزی

تقریباً 8 درصد از کودهای مورد استفاده در صنعت کشاورزی حاوی اسید فسفریک هستند که به‌عنوان یکی از ترکیبات کلیدی در تأمین فسفر مورد نیاز گیاهان به کار می‌رود.

علاوه بر این، اسید فسفریک یک افزودنی پرکاربرد در صنایع غذایی و نوشیدنی است. این ماده نه‌تنها به‌عنوان یک عامل طعم‌دهنده در بسیاری از نوشابه‌های گازدار استفاده می‌شود، بلکه در غذای طیور و حیوانات دیگر نیز به‌عنوان مکمل غذایی برای بهبود کیفیت و ارزش تغذیه‌ای جیره به کار می‌رود.

نکات مربوط به ایمنی، حفظ و نگهداری

• تماس با اسید فسفریک موجب سوزش و تحریک، قرمزی، ریزش اشک و خارش چشم می‌شود و بوییدن این ماده باعث تحریک بینی و گلو می‌شود. قرارگیری طولانی‌مدت در معرض اسید فسفریک باعث تحریک ریه‌ها شده و اگر به‌صورت پی‌درپی در معرض آن قرار بگیریم، سرفه‌های شدید و خلط‌دار همراه با تنگی نفس در ما بروز خواهد کرد.
• برای محافظت از پوست در برابر اسید فسفریک، توصیه می‌شود از پوشش محافظ در برابر مواد شیمیایی همچون چکمه، پیش‌بند و دستکش استفاده شود. همچنین پیشنهاد می‌شود که تجهیزات محافظ پوست که از جنس لاستیک طبیعی، پلی‌وینیل کلراید، لاستیک نیتریل، لاستیک بوتیل یا لاستیک نئوپرن هستند خریداری شوند.
• برای محافظت از چهره یا چشم در برابر مواد محرک و خورنده، بهتر است از عینک ایمنی برای محافظت استفاده کنید. محافظ صورت نیز می‌تواند مفید باشد.
• جدای از برخورداری از تهویه عمومی، توصیه می‌شود که برای محافظت در برابر خطرات تنفسی ناشی از کار با اسید فسفریک از تهویه موضعی نیز بهره ببرید. ضروری است که تمام اقدامات احتیاطی محیطی صورت گیرد و بخارات مستقیما خارج شوند.

جمع‌بندی

اسید فسفریک یک اسید آلی ضعیف، بی‌رنگ، بی‌بو و محلول در آب است و همچنین یکی از مشهورترین اسیدها می‌باشد که در صنایع بسیاری از جمله در تولید کود، تولید دارو، خوراک دام و زنگ‌زدایی فلزات قابلیت استفاده دارد. همچنین در ساخت مواد شیمیایی فسفاته برای استفاده در تصفیه آب، مواد شوینده و خمیر دندان استفاده می‌شود. این اسید را می‌توان به سه روش مرطوب، حرارتی و خشک تهیه کرد.

 پرسش‌های متداول