Ácido fosfórico H3PO4, CAS 7664 - 38-2, a fórmula molecular H ∝ PO ₄ é um cristal sólido incolor e transparente à temperatura ambiente, com um ponto de fusão de 42 graus C. Quando a temperatura excede o ponto de fusão, torna-se um líquido viscoso incolor e transparente. Na indústria e nos laboratórios, o ácido fosfórico geralmente existe na forma de uma solução aquosa de 85%, que é um líquido viscoso incolor, inodoro e não volátil e um importante reagente químico. Um ácido ternário de resistência média, o ácido fosfórico pode liberar gradualmente três prótons, formando três formas protonadas diferentes: H ₂ PO ₄⁻, HPO ₄² ⁻ e PO ₄³ ⁻. Essa característica oferece uma diversidade significativa nas reações químicas.
O ácido fosfórico possui uma ampla gama de aplicações na indústria e é uma matéria -prima importante para a produção de fertilizantes, detergentes e aditivos alimentares. Além disso, o fosfato desempenha um papel crucial na natureza e nos organismos, particularmente na conversão de energia celular (como produção e utilização de ATP) e formação óssea. Além disso, as propriedades tamponadas do fosfato o tornam uma substância indispensável na pesquisa de laboratório e na preparação de medicamentos, amplamente usada para manter a estabilidade do pH das soluções. Essa característica fornece suporte importante para pesquisas científicas e aplicações médicas.
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Cf. |
H3O4P |
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Em |
97.98 |
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MW |
97.99 |
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m/z |
97.98 (100.0%) |
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Análise elementar |
H, 3.09; O, 65.31; P, 31.61 |
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Morfológico |
Líquido sólido ou viscoso |
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Cor |
Claro |
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O ácido fosfórico é um ácido forte ternário, que é ionizado em três etapas. Não é fácil volatilizar e decompor, e tem certa oxidação. Tem a generalidade do ácido.
(1) O ácido fosfórico concentrado pode ser aquecido com cloreto de sódio para gerar gás cloreto de hidrogênio (com reação semelhante com iodeto de potássio, brometo de sódio, etc.), que pertence à preparação de ácido com baixo teor de ebulição a partir de ácido alto ebulição. Princípio: Preparação de ácido volátil a partir de ácido difícil volátil
(2) Os íons fosfato têm forte capacidade de coordenação e podem formar complexos solúveis com muitos íons metálicos. Por exemplo, Fe 3+ e PO43- podem formar complexos solúveis incolores [Fe (PO4) 2] 3- e [Fe (HPO4) 2]-. Usando esta propriedade, o PO43- é comumente usado na química analítica para mascarar os íons Fe 3+. O ácido fosfórico concentrado pode dissolver tungstênio, zircônio, silício, silicida de ferro, etc. e formar complexos com eles.
(3) Quando o ácido fosfórico é desidratado sob calor forte, polifosfato, ácido pirofosfórico, trifosfato e ácido polimetafosfórico são produzidos por sua vez. O trifosfato é uma estrutura de corrente e o polifosfato é uma estrutura de anel.
(4) Ácido fosfórico H3PO4deve -se notar que o ácido fosfórico quente concentrado pode corroer o dióxido de silício e gerar ácidos heteropolíticos. O ácido fosfórico quente concentrado também pode decompor a maioria dos minerais, como cromita, rutilo, ilmenita, etc.
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O ácido fosfórico (H3PO4), como um importante ácido inorgânico, desempenha um papel fundamental em mais de dez campos como indústria, agricultura, alimentos, medicina e nova energia devido à sua acidez, tampão, propriedades quelantes e características da fonte de fósforo. A partir das principais áreas de aplicação, os seguintes descrevem sistematicamente seus usos diversificados e princípios técnicos.
O ácido fosfórico é a matéria -prima central da indústria de fertilizantes de fosfato e cerca de 80% do ácido fosfórico do mundo é usado para a produção agrícola. Promove significativamente o crescimento da colheita e aumenta o rendimento fornecendo elementos essenciais de fósforo (um dos três principais nutrientes de nitrogênio, fósforo e potássio) às plantas.
1. Produção de fertilizantes fosfatados
Superfosfato de cálcio: produzido pelo ácido fosfórico com rocha fosfato (principalmente composta de fosfato de cálcio), contendo 16% a 20% de fósforo disponível (P2O5), amplamente utilizado como fertilizante e corte de topo de base.
Fosfato de diamônio (DAP): com um teor de fósforo de 46%, ele fornece dupla nutrição de nitrogênio e fósforo e é adequado para culturas como milho e trigo. Pode melhorar o desenvolvimento das raízes e a resistência ao estresse.
Fosfato de di -hidrogênio de potássio: um fertilizante composto de potássio de alta concentração que pode ser reabastecido rapidamente com nutrientes pela pulverização foliar, aumentando a seca da colheita e a resistência ao frio.
2. Nutrientes de alimentação
Fosfato de di -hidrogênio de cálcio: como um aditivo de alimentação,Ácido fosfórico H3PO4Fornece fósforo e cálcio para gado e aves, promove o desenvolvimento ósseo e a formação de casca de ovo. Por exemplo, a adição de fosfato de di -hidrogênio de cálcio à alimentação de galinhas de coleta pode aumentar a produção de ovos em 5% a 8%.
Fosfato de hidrogênio de cálcio: usado em ruminante alimento animal para regular o pH do rúmen e melhorar a eficiência da utilização da alimentação.
3. Princípio técnico
O fósforo é um componente essencial dos fosfolipídios de DNA da planta, ATP (transportador de energia) e membrana celular. O ácido fosfórico aumenta a disponibilidade de fósforo, dissolvendo os compostos insolúveis de fósforo no solo, como fosfato de ferro e fosfato de alumínio, inibindo a fixação do solo do fósforo e melhorando a eficiência da utilização de fertilizantes.
O ácido fosfórico tem as funções de tempero, preservação e aprimoramento nutricional em alimentos, e sua aplicação deve cumprir com GB 2760-2014 "Nacional Nacional de Segurança Alimentar para o uso de aditivos alimentares".
1. Acidulant
Bebidas carbonatadas: O ácido fosfórico dá a cola e outras bebidas um sabor azedo refrescante e ajusta o pH a 2,5-3,5 para inibir o crescimento microbiano. Por exemplo, o teor de ácido fosfórico na Coca Cola é de cerca de 0,05% -0,1%.
Jam e tempero: composto com ácido cítrico para melhorar o sabor azedo em camadas e prolongar a vida útil.
2. Auxílios de processamento de alimentos
Retenção de água da carne: fosfatos (como tripolifosfato de sódio) íons metálicos de quelato e melhoram a capacidade de retenção de água das proteínas musculares, aumentando o rendimento de produtos à carne processada, como presunto e salsicha em 10% a 15%.
Produção de queijos: como coagulante, promove a coagulação da proteína de soro de leite e melhora a textura do queijo.
Reforço nutricional
Melhoria da farinha: os fosfatos podem aumentar a força da massa, aumentar o volume de pão e a suavidade.
Produtos lácteos: como fonte de nutrição de levedura, promova a fermentação e evite a contaminação por bactérias diversas.
vantagem técnica
Os valores de PKA do ácido fosfórico (2,12, 7,21, 12.67) permitem exercer efeitos de buffer em uma ampla faixa de pH e estabilizar os sistemas alimentares. Por exemplo, no processo de sacarificação da cerveja, o ácido fosfórico pode substituir o ácido lático para ajustar o valor do pH e evitar a geração de odor.
A forte acidez e as propriedades quelantes do ácido fosfórico o tornam uma matéria -prima chave para tratamento de superfície metálica, produção de detergentes e síntese química.
1. Tratamento de superfície de metal
Tratamento fosfatando:Ácido fosfórico H3PO4Reage com sais de zinco e manganês para formar um filme de fosfato, que cobre as superfícies metálicas de automóveis e máquinas, impedindo a ferrugem e melhorando a adesão do revestimento. Por exemplo, o tempo de teste de resistência ao spray de sal do revestimento fosfatador no corpo do carro pode ser estendido a mais de 1000 horas.
Polimento químico: Uma mistura de ácido fosfórico e ácido nítrico (razão 3: 1) é usado para polir produtos de alumínio. Ao dissolver as partes salientes na superfície do metal, a suavidade é melhorada e a rugosidade da superfície AR pode ser reduzida para menos de 0,1 μm.
2. Produção de detergentes
Detergentes: fosfatos modificados (como desilicado de sódio em camadas) substituem o tripolifosfato de sódio tradicional, suavizando a qualidade da água e impedindo a deposição de sujeira, reduzindo o risco de eutrofização em corpos d'água.
Agente de limpeza industrial: uma combinação de ácido fosfórico e surfactantes, usado para remover manchas de óleo de equipamentos de metal, com uma eficiência de limpeza 30% maior que a de um único surfactante.
3. Matérias -primas químicas
Síntese de fosfato: produz fosfato de amônio, fosfato de hidrogênio dissódio, etc., usado para tratamento de água (inibidor da escala), aditivos alimentares e intermediários farmacêuticos.
Retardador de chama: os compostos organofosforos (como o trifenil fosfato) são usados em plásticos e têxteis para inibir a combustão, promovendo a formação de uma camada de carbono, e o índice de oxigênio (LOI) pode ser aumentado para mais de 30%.
4. Desafio técnico
Os processos tradicionais de fosfação contêm metais pesados, como zinco e manganês, e exigem o desenvolvimento de soluções de fosfação livre de cromo para atender aos requisitos ambientais. Por exemplo, a solução de fosfação à base de titânio foi aplicada no campo aeroespacial catalisando a formação de um filme através de íons titânio.
Campo Farmacêutico: Síntese de Medicamentos e Excipientes de Formulação
O ácido fosfórico possui funções terapêuticas e de formulação na medicina, e sua aplicação deve cumprir os padrões da farmacopeia chinesa.
1. Síntese de drogas
Drogas antivirais: O fosfato de oseltamivir inibe a atividade da neuraminidase, bloqueia a liberação do vírus influenza e possui uma taxa de cura clínica de 80% a 90%.
Suplemento de ferro: o fosfato de ferro de sódio é usado para o tratamento da anemia por deficiência de ferro, e sua biodisponibilidade é 20% maior que a do sulfato ferroso.
2. Ajunta farmacêutica
Regulador de pH: solução tampão fosfato (como PBS) mantém a estabilidade do medicamento, por exemplo, o pH da injeção de insulina deve ser controlado em 7.0-7.8 para evitar a degradação.
Agente de desintegração: o hidrogênio fosfato de cálcio promove a rápida desintegração do medicamento em comprimidos, com uma taxa de dissolução que atenda aos padrões da USP.
3. Cuidado oral
Phosphate toothpaste: removes dental plaque through chemical adsorption, but excessive use (concentration>5%) pode corroer o esmalte e a dose precisa ser controlada.
Novo setor de energia: bateria de lítio e fabricação de semicondutores
Os derivados do ácido fosfórico mostram um grande potencial em energia limpa e alta - final de fabricação.
1. Material de eletrodo positivo da bateria de lítio
Fosfato de ferro de lítio (LIFEPO4): Como o material de eletrodo positivo principal para baterias de energia, sua capacidade específica teórica é de 170mAh/g e sua vida útil do ciclo é mais de 2000 vezes, com melhor segurança do que materiais ternários. Até 2024, a produção global de fosfato de ferro lítio representará mais de 60%, usada principalmente para novos veículos de energia e sistemas de armazenamento de energia.
2. Limpeza de semicondutores
Ácido fosfórico de alta pureza: ácido fosfórico eletrônico de grau (pureza maior ou igual a 99,999%) é usado em processos de gravação e limpeza na fabricação de chips, que podem remover impurezas de metal (como Fe, Cu) para o nível de PPB e reduzir a taxa de defeitos de chip.
3. Avanço tecnológico
Fosfato de ferro manganês de lítio (LMFP): Ao doping manganês, o platô de tensão é aumentado para 3,8V e a densidade de energia é 15% -20% maior que a do fosfato de ferro de lítio, tornando -o um material candidato para a próxima geração de baterias de potência.
Campos de proteção ambiental e emergente: tratamento de águas residuais e reforço de construção
A aplicação do ácido fosfórico nos campos de proteção e construção ambiental está se expandindo gradualmente.
Tratamento de águas residuais
Remoção de metais pesados: O fosfato forma precipita insolúvel com íons de chumbo e cádmio, e a concentração de metais pesados nas águas residuais tratadas pode ser reduzida para abaixo de 0,1 mg/L, em conformidade com o padrão de descarga GB 8978-1996.
Recuperação de fósforo: recuperando o fosfato das águas residuais para preparar lentamente - libere fertilizantes, alcançando a reciclagem de recursos.
Indústria da construção
Retardador de concreto:Ácido fosfórico H3PO4Atrasa a reação de hidratação do cimento, prolonga o tempo de construção e é adequado para derramamento de concreto em ambientes de alta temperatura.
Material refratário: o ligante de fosfato de alumínio melhora a resistência e a resistência ao choque térmico de tijolos refratários, com uma temperatura de serviço de até 1600 graus.
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