Фосфорная кислота — формула, характеристика и свойства химического вещества

• Характеристики
• Сферы применения
• Правила работы
• Применение от ржавчины
• Применение для металла

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.

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

Цена

Кислоту ортофосфорную можно приобрести в аптеках, хозяйственных магазинах, заказать через интернет-сайты. Для промышленных целей приобретают оптом со скидками. Средняя стоимость для Москвы в рублях составляет:

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.

Получение

Лабораторные способы получения

Фосфорную кислоту в лабораторных условиях получают из оксида фосфора (V):

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.

Реакция протекает бурно, поэтому ее лучше получать таким способом в промышленности.

Можно получить фосфорную кислоту из фосфатов действием соляной или серной кислоты:

Na3PO4 + 3HCI = 3NaCI + H3PO4.

Наконец, можно подвергнуть гидролизу хлорид фосфора (V):

2PCl5+ 8H2O = 2H3PO4 + 10HCl.

Получение в промышленности

В промышленности наиболее чистую фосфорную кислоту получают термическим способом, для чего фосфор сжигают:

4P +5O2 = 2P2O5.

Фосфорный ангидрид взаимодействует с водой слишком бурно, поэтому фосфорный ангидрид смешивают с нагретой до 200°С фосфорной кислотой в концентрации 50-60%. Полученную кислоту разводят и частично запускают вновь в процесс.

Есть экстракционный метод получения фосфорной кислоты непосредственно из руд, например, из апатита:

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + n H3PO4 + 3H2O = (n+3) H3PO4+ 5CaSO4·H2O + HF.

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.

Формула

Кислота ортофосфорная – неорганическое соединение, которое описывается формулой H3PO4. Его молярная масса равна 98 г/моль. Микрочастица вещества построена в пространстве так, что соединяет между собой атомы водорода и кислорода. Формула показывает – химическое вещество обладает таким составом:

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.

Правила транспортировки

Существуют специальные ГОСТы, оговаривающие правила перевозки кислоты ортофосфорной, которая относится к опасным грузам. Вещество может доставляться любым видом транспорта. Химически активная жидкость перевозится в плотно закрытых:

• стальных автоцистернах;
• бутылях из полиэтилена, стекла;
• пластиковых кубах;
• бочках;
• канистрах;
• гуммированных железнодорожных цистернах.

Физические свойства

В чистом виде фосфорная кислота представляет собой бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 42,35 °С. Кристаллы имеют моноклинную сингонию. Твёрдая фосфорная кислота гигроскопична и расплывается на воздухе; она смешивается с водой во всех соотношениях, но коммерчески обычно доступна в трёх концентрациях:

• 75 % H3PO4 (т. пл. –20 °С);
• 80 % H3PO4 (т. пл. 0 °С);
• 85 % H3PO4 (т. пл. 20 °С).

Из 85 %-ой фосфорной кислоты можно получить безводную при испарении воды в вакууме при 80 °С. Из концентрированных растворов она осаждается в виде гемигидрата H3PO4·0,5H2O.

В твёрдом состоянии и концентрированных растворах между молекулами фосфорной кислоты существуют водородные связи. При снижении концентрации до 40-50 % более устойчивой является водородная связь между фосфат-анионами и молекулами воды. Также в растворах фосфорная кислота обменивается атомами кислорода с водой.

Рекомендации

1. Харвуд, Лоуренс М .; Hodgkinson, Leslie C .; Сазерленд, Джеймс К .; Башни, Патрик (1984). «Синтез антрациклинонов. Часть 1. Региоселективное алкилирование 5-гидроксихинизарина». Канадский химический журнал
   .
   62
   (10): 1922–1925. Дои:10.1139 / v84-329.
2. Накадзава, Коичи; Мацуура, Шин; Кусуда, Косуке (1954). «Исследования по применению полифосфорной кислоты в качестве конденсирующего агента. II». Якугаку Засши
   .
   74
   (5): 495–497. Дои:10.1248 / yakushi1947.74.5_495.
3. «Фосфорная кислота и фосфаты». Энциклопедия химической технологии
   . Нью-Йорк: Interscience Encyclopedia, Inc., 1953. стр. 421.
4. «Полифосфаты для защиты от накипи и коррозии». Tramfloc, INC. Январь 2009 г.. Получено 23 декабря, 2010.
5. «Ингибиторы орто-полифосфатной коррозии» (PDF). Правительственная инженерия: журнал общественной инфраструктуры
   (Сентябрь – октябрь 2006 г.): 48–49. Получено 23 декабря, 2010.
6. Пармар, Диксит; Сугионо, Эрли; Раджа, Садия; Рупинг, Магнус (2014). «Полное руководство по асимметричной кислоте БИНОЛ-фосфата и металлическому катализу: история и классификация по способу активации; кислотность Бренстеда, водородная связь, образование пар ионов и фосфаты металлов». Химические обзоры
   .
   114
   (18): 9047–9153. Дои:10.1021 / cr5001496. PMID 25203602.

внешняя ссылка

• Определение полифосфатов с использованием ионной хроматографии с обнаружением подавленной проводимости, инструкция по применению 71 от Dionex
• США 3044851

Техника безопасности

Как негорючая и взрывобезопасная жидкость по воздействию на человеческий организм является веществом второго класса опасности. При превышении его предельно допустимой концентрации в воздухе помещения развиваются атрофические изменения в слизистых горла и носа, крошение зубов, кашель, при попадании в глаза и на кожу — ожоги и воспаления. При всех действиях с препаратом необходимо надевать резиновые перчатки, респиратор и защитные очки, соблюдать личную гигиену, включать приточно-вытяжную вентиляцию или работать в вытяжном шкафу.

Читать также: Точение в центрах на токарном станке

Если случился разлив кислоты с попаданием на тело, нужно сначала избавиться от мокрых частей одежды. Поражённую область кожи обильно орошают проточной водой, при этом необходимо именно воздействовать жидкостью, а не тереть влажными салфетками или полотенцем. Разовое промывание составляет до 20 минут, если жжение повторяется, процедуру возобновляют. На поражённый участок накладывают свободную марлевую повязку и вызывают врача, при выраженных болевых ощущениях принимают анальгетик. Разлитую кислоту нейтрализуют щёлочью.

Как бы ни завлекала реклама, чрезмерное употребление продуктов и газированных напитков, содержащих ортофосфорную кислоту, вред здоровью нанесёт обязательно. Проникая в кровь, фосфаты ухудшают показатели гемоглобина и плотности, вымывают из организма кальций, и, как следствие, приводят к остеопорозу, разрушают эмаль зубов, способствуют увеличению закислённости организма и возникновению заболеваний желудка и кишечника.