لیست اسید های مورد بررسی

Acids list for review

اسید سولفوریک

اسید کلریدریک

اسید نیتریک

اسید فلوریدریک

اسید فسفریک

اسید کرمیک

اسید اگزالیک

Sulfuric acid

Hydrochloric acid

Nitric acid

Hydrofluoric acid

Acid phosphoric

Chromic acid

Oxalic acid

Properties

H₃O₄P

Chemical formula

97.99 g·mol⁻¹

Molar mass

white solid or colourless,

viscous liquid (>42 °C (

deliquescent

Appearance

odorless

Odor

1.885 g/mL (liquid)
1.685 g/mL (85% solution)
2.030 g/mL (crystal at 25 °C)

Density

42.35 °C (108.23 °F; 315.50 K)
(anhydrous)
29.32 °C (84.78 °F; 302.47 K)
(hemihydrate)

Melting point

158 °C (316 °F; 431 K)
213 °C (415 °F; 486 K)
decomposes

Boiling point

392.2 g/100 g (−16.3 °C)
369.4 g/100 mL (0.5 °C)
446 g/100 mL (14.95 °C)
miscible (42.3 °C)

Solubility in water

soluble in ethanol

Solubility

0.03 mmHg (20°C)

Vapor pressure

pKa1 = 2.148

pKa2 = 7.198

pKa3 = 12.319

Acidity (pK_a)

2.4–9.4 cP (85% aq. soln.)

147 cP (100%)

Viscosity

مقدمه

اسید فسفریک (که همچنین به عنوان اورتو فسفریک اسید یا فسفریک (V) اسید شناخته میشود) یک اسید معدنی (غیر آلی) و ضعیف با فرمول شیمیایی H3PO4 است. اورتو فسفریک اسید اسم IUPAC برای این ترکیب است. پیشوند اورتو برای متمایز کردن اسید از اسیدهای فسفریک مرتبط، به نام اسیدهای پلی فسفریک استفاده می شود. اورتوفسفریک اسید زمانی که خالص باشد یک اسید بدون سم است، در دما و فشار اتاق جامد است. باز مزدوج اسید فسفریک یون دی هیدروژن فسفات،H2PO-4 ، که خود آن دارای باز مزدوج هیدروژن فساتHPO2-4 که خود این هم دارای باز مزدوج PO3 -4 است. فسفات ها برای زندگی ضروری هستند.

اسید فسفریک علاوه بر اینکه یک واکنشگر آغازی است، استفاده های گسترده متنوع دارد، شامل پاک کننده زنگار، افزودنی غذایی، دندان پزشکی و دندان مصنوعی، الکترولیت، شار لحیم کاری، عوامل متفرقه، اتچینگ صنعتی، مواد افزودنی کود، ترکیبات محصولات پاک کننده های داخلی است. اسید فسفریک و فسفات ها همچنین در زیست شناسی اهمیت فراوان دارند.

بیشترین منبع رایج فسفریک اسید در محلول های آبی 85% ؛ مثل یک محلول بی رنگ و بی بو و غیر فرار است. محلول 85% یک مایع شربت مانند(از نظر غلظت)، اما همچنان توانایی سرریز شدن دارد. اگرچه اسید فسفریک تعریف تعریف دقیقی از یک اسید قوی را برآورده نمیکند اما خلوص 85% اسیدی برای خورنده بودن کافی است. به دلیل درصد خلوص بالای اسید فسفریک در این واکنش دهنده، حداقل مقدار از اورتوفسفریک اسید به شکل پلی فسفریک اسید فشرده میشوند، برای سادگی برچسب گذاری، 85% نشان دهنده H3PO4  است به شرط آن که همه به شکل اورتو باشند. محلول رقیق آبی اسید فسفریک به شکل اورتو موجود است.

Introduction

Phosphoric acid (also known as orthophosphoric acid or phosphoric(V) acid) is a mineral (inorganic) and weak acid having the chemical formula H₃PO₄. Orthophosphoric acid refers to phosphoric acid, which is the IUPAC name for this compound. The prefix ortho- is used to distinguish the acid from related phosphoric acids, called polyphosphoric acids. Orthophosphoric acid is a non-toxicacid, which, when pure, is a solid at room temperature and pressure. The conjugate base of phosphoric acid is the dihydrogen phosphate ion, H₂PO⁻⁴, which in turn has a conjugate base of hydrogen phosphate, HPO₂⁻⁴, which has a conjugate base of phosphate, PO₃⁻⁴. Phosphates are essential for life.

In addition to being a chemical reagent, phosphoric acid has a wide variety of uses, including as a rust converter, food additive, dental and orthopedic etchant, electrolyte, soldering flux, dispersing agent, industrial etchant, fertilizer feedstock, and component of home cleaning products. Phosphoric acids and phosphates are also important in biology.

The most common source of phosphoric acid is an 85% aqueous solution; such solutions are colourless, odourless, and non-volatile. The 85% solution is a syrupy liquid, but still pourable. Although phosphoric acid does not meet the strict definition of a strong acid, the 85% solution is acidic enough to be corrosive. Because of the high percentage of phosphoric acid in this reagent, at least some of the orthophosphoric acid is condensed into polyphosphoric acids; for the sake of labeling and simplicity, the 85% represents H₃PO₄ as if it were all in the ortho form. Dilute aqueous solutions of phosphoric acid exist in the ortho form.

تهیه و تولید

اسید فسفریک در صنعت به وسیله دو مسیر عمومی فرآیند حرارتی و فرآیند مرطوب که شامل دو روش زیر است تولید میشود. فرآیند مرطوب در بخش تجاری غالب تر است. به دلیل گران بودن فرآیند حرارتی و تولید محصول خالص، که برای کاربرد صنایع غذایی استفاده میشود.

مرطوب

اسید فسفریک با فرآیند مرطوب با اضافه کرد اسید سولفوریک به سنگ تری کلسیم فسفات، که به عنوان آپاتیت یافت میشود، تهیه میشود. واکنش آن به شکل زیر است:

Ca₅(PO₄)₃X + 5 H₂SO₄ + 10 H₂O → 3 H₃PO₄ + 5 CaSO₄·2 H₂O + HX

جایگزین X ممکن است  شامل OH،F،ClوBr باشد.

درمحلول اسید فسفریک ممکن است شامل 23-32% P2O5 (32-46% H3PO4)،  اما میتوان بوسیله  تبخیر آب اسید فسفریک گرید تجاری یا صنعتی ، که شامل 54-62 % P2O5 (75-85%H3PO4) است را تولید کرد.  به علاوه تبخیر آب تولید سوپر اسید فسفریک با P2O5 با غلظت بالای 70% میکند. (مربوط به H3PO4 تقریبا 100٪ است؛ با این حال، اسید های پیرو فسفریک و پلی فسفریک شروع به تشکیل می کنند و مایع بسیار چسبناک را میسازند).

تجزیه سنگ معدن فسفات با استفاده از اسید سولفوریک تولید کلسیم سولفات نامحلول (گچ) میکند. که به عنوان phosphogypsum فیلتر و حذف میشود. فرآیند مرطوب میتواند همراه تصفیه باشد و فلوراید حذف شود و تولید اسید فسفریک گرید حیوانی کند یا بوسیله استخراج و حذف آرسنیک اسید فسفریک گرید خوراکی را تولید کرد.

فرآیند نیترو فسفات مشابه فرآیند مرطوب است بجز اینکه از اسید نیتریک به جای سولفوریک اسید استفاده میشود. مزیت این مسیر تولید محصول جانبی کلسیم نیترات به عنوان یک  کود گیاهی است. این روش به ندرت استفاده میشود.

حرارتی

اسید فسفریکی که بوسیله سوزاندن عنصر فسفر بدست می آید، تولید فسفرپنتواکسید میکند، سپس در اسید فسفریک رقیق حل میکنند، بسیار خالص است. از آنجا که اکثر ناخالصی های موجود در سنگ در هنگام استخراج فسفر از سنگ در کوره حذف شده است، این مسیر یک اسید فسفریک بسیار خالص تولید میکند.   نتیجه نهایی اسید فسفریک حرارتی گرید خوراکی است. به هر حال برای کاربردهای مهم تر ممکن است نیاز به فرآیند های اضافی برای حذف آرسنیک باشد.

فسفر عنصری توسط یک کوره الکتریکی تولید می شود. در یک دمای بالا، مخلوطی از سنگ معدن فسفات، سیلیکا و مواد کربناتی( کک، زغال سنگ و غیره) تولید کلسیم سیلیکات، گاز فسفر و کربن مونوکسید میکند. گاز های خروجی فسفر و کربن مونوکسید از این واکنش برای جدا کردن فسفر جامد درزیر آب خنک میشود. از سوی دیگر گازهای خروجی فسفر و کربن مونوکسید برای تولید فسفرپنتوکسید و کربن دی اکسید میتوان در هوا سوزاند.

مسیر آزمایشگاهی

¹/_n P_n + 5 HNO₃ → H₂O + H₃PO₄ + 5 NO₂

Preparation

phosphoric acid is produced industrially by two general routes – the thermal process and the wet process, which includes two sub-methods. The wet process dominates in the commercial sector. The more expensive thermal process produces a purer product, which is used for applications in the food industry.

Wet

Wet-process phosphoric acid is prepared by adding sulfuric acid to tricalcium phosphate rock, typically found in nature as apatite. The reaction is:

Ca₅(PO₄)₃X + 5 H₂SO₄ + 10 H₂O → 3 H₃PO₄ + 5 CaSO₄·2 H₂O + HX

where X may include OH, F, Cl, and Br.

The initial phosphoric acid solution may contain 23–33% P₂O₅ (32–46% H₃PO₄), but can be concentrated by the evaporation of water to produce commercial- or merchant-gradephosphoric acid, which contains about 54–62% P₂O₅ (75–85% H₃PO₄). Further evaporation of water yields superphosphoric acid with a P₂O₅ concentration above 70% (corresponding to nearly 100%H₃PO₄;however, pyrophosphoric and polyphosphoric acids will start to form, making the liquid highly viscous).

Digestion of the phosphate ore using sulfuric acid yields the insoluble calcium sulfate (gypsum), which is filtered and removed as phosphogypsum. Wet-process acid can be further purified by removing fluorine to produce animal-grade phosphoric acid, or by solvent extraction and arsenic removal to produce food-grade phosphoric acid.

The nitrophosphate process is similar to the wet process except that it uses nitric acid in place of sulfuric acid. The advantage to this route is that the coproduct, calcium nitrate is also a plant fertilizer. This method is rarely employed.

Thermal

Very pure phosphoric acid is obtained by burning elemental phosphorus to produce phosphorus pentoxide, which is subsequently dissolved in dilute phosphoric acid. This route produces a very pure phosphoric acid, since most impurities present in the rock have been removed when extracting phosphorus from the rock in a furnace. The end result is food-grade, thermal phosphoric acid; however, for critical applications, additional processing to remove arsenic compounds may be needed.

Elemental phosphorus is produced by an electric furnace. At a high temperature, a mixture of phosphate ore, silica and carbonaceous material (coke, coal etc.) produces calcium silicate, phosphorus gas and carbon monoxide. The P and CO off-gases from this reaction are cooled under water to isolate solid phosphorus. Alternatively, the P and CO off-gases can be burned with air to produce phosphorus pentoxide and carbon dioxide.

Laboratory routes

¹/_n P_n + 5 HNO₃ → H₂O + H₃PO₄ + 5 NO₂

خطرات سلامتی

اسید فسفریک میتواند در مواقع تماس با پوست، چشم و خوردن بسیار خطرناک باشد. همچنین استنشاق بخارات آن میتواند سبب سوزش و تحریک شود. این ماده شیمیایی میتواند باعث آسیب به پوست، چشم، دهان و ریه شود.  از آنجا که این مواد شیمیایی دارای خطرات بالقوه است، در هنگام جابه جایی باید بسیار احتیاط عمل داشت. قرار گرفتن مکرر یا طولانی مدت در معرض اسید فسفریک می تواند منجر به تحریک مزمن چشم، سوزش شدید پوست یا آسیب دائمی  دستگاه تنفسی شود. برای محافظت از سلامت خود در هنگام برخورد با این ماده شیمیایی بالقوه خطرناک، استفاده ازموارد احتیاطی مانند تجهیزات حفاظتی شخصی (PPE) دارای اهمیت است.

Health Hazards

Phosphoric acid can be very hazardous in the case of skin contact, eye contact, and ingestion. It can also cause irritation if vapors are inhaled. This chemical can cause damage to the skin, eyes, mouth, and respiratory tract. Because of the potential hazards posed by this chemical, it is important to use care when handling it.

Repeated or prolonged exposure to phosphoric acid mist can lead to chronic eye irritation, severe skin irritation, or prolonged respiratory tract issues. To protect your health when handling this potentially hazardous chemical, it is important to use caution in the form of personal protective equipment (PPE).

ایمنی، حمل و نقل و کمک های اولیه

جابه جایی: قبل از حمل و نقل لازم است که کنترل مهندسی انجام شود و تمام ملزومات حفاظتی و اقدامات بهداشت شخصی به دنبال آن اجرا گردد. فقط از جایی که تهویه مناسب دارد استفاده شود. از تولید  بخار و گرد و غبار جلوگیری شود. بلافاصله نشت، ریختن و یا خرابی تجهیزات ایمنی گزارش شود. اگر قرار است محصول(اسید فسفریک) به ظرف جدیدی انتقال یابد حتما چک شود که ظرف جدید مناسب آن است. هرگز آب را به مواد خورنده (اسیدها) اضافه نکنید. همیشه مواد خورنده را به آرامی به آب سرد اضافه کنید. هرگز ظروف خالی را مجددا استفاده نکنید، حتی اگر ظاهرا تمیز باشند.

هنگام استفاده از اسید فسفریک، از یک ماسک محافظ  بخار تایید شده استفاده کنید. ایستگاه های چشم شور و دوش های ایمنی باید به عنوان یک اقدام احتیاطی در نزدیکی محل کار قرار بگیرند. محافظ صورت، دستکش و چکمه نیز باید استفاده شود. در صورت مواجه شدن تصادفی با اسید فسفریک، این دستورالعمل های کمک اولیه را دنبال کنید:

استنشاق: انتقال به هوای تازه و اقدامات فوری پزشکی.

تماس با چشم: لنزهای تماسی را در صورت وجود بردارید بلافاصله چشم ها را با مقدار زیادی آب به مدت حداقل 15 دقیقه بشویید و اقدامات فوری پزشکی.

تماس با پوست: پوست را با آب و صابون شستشو دهید. قسمت تحریک شده را نرم کننده بزنید. در آخر به پزشک مراجعه شود.

خوردن – شخص را وادار به استفراغ نکنید. هرگز به یک فرد ناخودآگاه چیزی نخورانید. اگر علائم نامطلوب سلامتی رخ می دهد، به پزشکی مراجعه شود.

Phosphoric Acid Safety, Handling & First Aid

Handling: Before handling, it is important that all engineering controls are operating and that protective equipment requirements and personal hygiene measures are being followed. Only use where there is adequate ventilation. Avoid generating vapours or mists. Immediately report leaks, spills or failures of the safety equipment (e.g. ventilation system). If product is transferred to another container, ensure new container is suitable for the product. Never add water to a corrosive. Always add corrosives slowly to COLD water. Never reuse empty containers, even if they appear to be clean.

When handing phosphoric acid, use a certified vapor respirator. Eye-wash stations and safety showers should be located near work stations as a precaution. A face shield, gloves and boots should also be used. In case of accidental exposure to phosphoric acid, follow these first aid guidelines:

Inhalation—Seek fresh air and immediate medical attention.

Eye Contact—Remove contact lenses if present. Immediately flush eyes with plenty of water for at least 15 minutes, and get medical attention.

Skin Contact—Wash skin with soap and water. Cover any irritated skin with an emollient. Seek medical attention.

Ingestion—Do NOT induce vomiting. Never give anything by mouth to an unconscious person. Seek medical attention if any adverse health symptoms occur.

ذخیره سازی و دفع ضایعات:

ذخیره سازی: در منطقه ای که  خنک، خشک، دارای تهویه مناسب، دور از از نور مستقیم خورشید و دور از منابع گرما و احتراق است نگهداری شود، جدا از مواد ناسازگار باشد. حداقل مقدار ممکن ذخیره و نگهداری شود. در ظروف محکم بسته شده نگهداری شود، به درستی برچسب گذاری شود. به طور منظم برای تغییرات شیمیایی یا نشانه های کریستالیزاسیون، آسیب یا نشت بازبینی شود. فشار و شیر خلا در همه ظرفها نصب کنید. دریچه مخازن ذخیره سازی با بازدارنده های شعله تجهیز شود. ظروف بسته نباید دچار تورم شوند.

دور از مواد ناسازگار مانند عوامل اکسید کننده، فلزات، مواد قابل احتراق و مواد قلیایی نگه داری شود. این مواد شیمیایی باید در یک ظرف فلزی یا پلی اتیلنی با استفاده از بسته بندی داخلی پلی اتیلن قوی ذخیره شوند.

Safe Storage & Disposal of Phosphoric Acid

Storage: Store in an area that is: cool, dry, well-ventilated, out of direct sunlight and away from heat and ignition sources, separate from incompatible materials. Keep amount in storage to a minimum. Store in tightly closed, properly labelled containers. Regularly inspect for physical changes or signs of crystallization, damage or leaks. Install pressure and vacuum-relief venting in all drums. Equip storage tank vents with a flame arrestor. Do not handle swollen drums.

Keep away from incompatible substances such as oxidizing agents, metals, combustible materials, and alkalis. This chemical should be stored in a metallic or coated fiberboard container using a strong polyethylene inner package.

موارد استفاده

افزودنی غذایی

اسید فسفریک برای درست کردن پپسی استفاده میشود. گرید خوراکی اسید فسفریک (افزودنی E338)  برای اسیدی کردن غذاها ونوشیدنی هایی مثل انواع کولاها و مرباها استفاده میشود.  آن باعث طعم ترش و تند میشود. انواع نمک های اسید فسفریک مثل  مونو کلسیم فسفات  به عنوان مواد معطر استفاده میشوند. اسید فسفریک در نوشابه پتانسیل آن را دارد که باعث فرسایش دندان شود.

زدودن زنگار

فسفریک اسید ممکن است برای  زدودن زنگار به طور اعمال مستقیم برای زنگ آهن و ابزار فولادی یا سطوح دیگر استفاده شود. اسید فسفریک، آهنlllاکسید  قرمز-قهوای را (زنگار) به فسفات آهن تبدیل می کند. یک فرمول تجربی برای این واکنش است:

2 H₃PO₄ + Fe₂O₃ → 2 FePO₄ + 3 H₂O

اسید فسفریک مایع ممکن است به صورت غوطه وری استفاده شود اما برای زدودن زنگار بیشتر به صورت ژل فرموله استفاده میشود. این فرآیند می تواند یک پوشش فسفات سیاه ایجاد کند که مقاومت به خوردگی متوسط را فراهم می کند (چنین محافظتی نیز به وسیله فرایندهای سطحی  مشابه Parkerizing و الکتروشیمیایی تولید می شود).

در داروسازی

اسید فسفریک در داندانپزشکی و اورتودنسی به عنوان محلول اچتینگ، برای تمیز کردن و زبر کردن سطوح دندان قسمت هایی که قرار است مواد دندانپزشکی در آن اعمال و یا پر شوند، استفاده میشود. اسید فسفریک نیز جزء داروهای ضد تهوع است که حاوی مقادیر زیادی قند (گلوکز و فروکتوز) نیز هستند. این اسید همچنین در بسیاری از سفید کننده های دندان استفاده می شود تا پلاکهایی  که ممکن است قبل از استعمال روی دندان باشد از بین ببرد.

دیگر کاربردها

1.      به عنوان محلول آندایز

2.      به عنوان یک استاندارد خارجی برای فسفر 31 رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR).

3.      به عنوان عامل برای در زیست و شیمی. برای مثال یک بافر برای بالابردن عملکرد محلول کروماتو گرافی

4.      به عنوان عامل اکسیداسیون برای تولید کربن فعال ، همانطور که درفرآیند Wentworth مورد استفاده قرار می گیرد.

5.      به عنوان الکترولیت در سلول های سوختی اسید فسفریک.

6.      با آب مقطر (2-3 قطره در هر گالن) به عنوان یک الکترولیت در ژنراتور اکسید هیدروژن.

7.      به عنوان یک کاتالیزور در هیدراسیون الکل ها برای تولید الکل، عمدتا اتانول.

8.      به عنوان الکترولیت الکتروپولیش مس، برای حذف ضایعات خم شدگی و برشکاری.

9.      به عنوان تنظیم pH در لوازم آرایشی و مراقبت از پوست.

10.  به عنوان یک عامل ضد عفونی کننده در صنایع لبنی، غذا و آبجو.

11.  به عنوان یک عامل اصلی واکنش در تمیز کردن جوش الکتروشیمیایی.

Uses

Food additive

Phosphoric acid used to make Pepsi Food-grade phosphoric acid (additive E338[16]) is used to acidify foods and beverages such as various colas and jams. It provides a tangy or sour taste. Various salts of phosphoric acid, such as monocalcium phosphate, are used as leavening agents.[15] Phosphoric acid in soft drinks has the potential to cause dental erosion.

Rust removal

Phosphoric acid may be used to remove rust by direct application to rusted iron, steel tools, or other surfaces. The phosphoric acid changes the reddish-brown iron(III) oxide, Fe2O3 (rust), to ferric phosphate, FePO4. An empirical formula for this reaction is

2 H₃PO₄ + Fe₂O₃ → 2 FePO₄ + 3 H₂O

Liquid phosphoric acid may be used for dipping, but phosphoric acid for rust "removal" is more often formulated as a gel. This process can leave a black phosphate coating that provides moderate corrosion resistance (such protection is also provided by the superficially similar Parkerizing and blued electrochemical conversion coating processes).

In medicine

Phosphoric acid is used in dentistry and orthodontics as an etching solution, to clean and roughen the surfaces of teeth where dental appliances or fillings will be placed. Phosphoric acid is also an ingredient in over-the-counter anti-nausea medications that also contain high levels of sugar (glucose and fructose). This acid is also used in many teeth whiteners to eliminate plaque that may be on the teeth before application.

Other applications

1. As a solution for anodizing.
2. As an external standard for phosphorus-31 nuclear magnetic resonance (NMR).
3. As a buffer agent in biology and chemistry. For example, a buffer for high-performance liquid chromatography.
4. As a chemical oxidizing agent for activated carbon production, as used in the Wentworth process.[18]
5. As the electrolyte in phosphoric-acid fuel cells.
6. With distilled water (2–3 drops per gallon) as an electrolyte in oxyhydrogen generators.
7. As a catalyst in the hydration of alkenes to produce alcohols, predominantly ethanol.
8. As an electrolyte in copper electropolishing for burr removal and circuit-board planarization.
9. As a pH adjuster in cosmetics and skin-care products.[21]
10. As a sanitizing agent in the dairy, food, and brewing industries.[22]

11.   As a main reactive agent in electrochemical weld cleaning.

reference

1.       Gevrey, S.; Luna, A.; Haldys, V.; Tortajada, J.; Morizur, J. P. (1998). "Experimental and theoretical studies of the gas-phase protonation of orthophosphoric acid". The Journal of Chemical Physics. 108 (6): 2458. Bibcode:1998JChPh.108.2458G. doi:10.1063/1.475628.

2.       "STAR SAN" (PDF). Five Star Chemicals. Retrieved 17 August 2015.

3.       "Phosphoric Acid, 85 wt.% SDS". Sigma-Aldrich. 5 May 2016.

4.       "Phosphoric Acid (Solutions)". CCOHS. 3 Jan 2017.

5.       "Phosphoric Acid". CDC. 1 July 2014.

6.       "Household Products containing Phosphoric Acid". U.S. Department of Health & Human Services. September 2016.

7.       Sigma-Aldrich Co., Phosphoric acid. Retrieved on 2014-05-09.