اسيد فسفریک
فسفریک اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است. به عنوان ماده افزودنی در نوشابه های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک کننده های صابونی و غیر صابونی،تصفیه آب،خوراک دام و دارو سازی، مکملهای غذای دام و طیور(دی و منو کلسیم فسفات) ، مواد فسفاته شوینده ها ،تصفیه پسابها ، تولید کودهای فسفاته(مهمترین)، ضد حریق کردن برخی سطوح و عوامل بازدارنده اشتعال، ونیز جهت تمیز کردن و جرم گیری سطوح فلزی به کار می رود. فسفریک اسید خوراکی را از افزودن آب به P4O10 می سازند. اسید فسفریک اسید ضعیفی است و در شرایط عادی و مدت زمان کوتاه آنقدر نمیتواند خطرساز باشد .
کاربرد در صنایع غذایی
از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه های گازدار مانند انواع کولاها استفاده میشود. بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس میباشد. همانطور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آنرا در مقایسه با طعم دهنده های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (lemon) و عصاره لیموترش (lime) که برای دادن طعم ترشی بکار میرود، در رتبه بالاتری قرار داده است.
کاربرد در مواد پاک کننده
در توليد پاك كننده ها اسید فسفريك براي نرم كردن آب بكار مي رود.آب نرم بدون يونهاي كلسيم (II) و منيزيم (II) كه آب سخت را تشكيل مي دهند،اگر ازبين نروند تشكيل آب سخت را مي دهند كه اين يونها با صابون تشكيل رسوبات غير قابل حل مي دهند كه سبب لكه بروي لباس ها در هنگام شستشو مي شوند.نمكهاي فسفات از اسيد فسفريك بطور وسيع در پاك كننده هابعنوان(builder) بكار مي رود.بيشتر گستره تركيبات فسفر درمخلوط پاك كنندهاي جامد است كه سديم تري پلي فسفات يكي از آنهاست.Na5P3O10 ،بعنوان نرم كننده آب ،سديم تري پلي فسفات با كلسيم (II) و منيزيم (II) يوند برقرار مي كندو تشكيل اجزاء محلول را مي دهد كه كمپلكس يا كليت است.اين كمپلكس ها از واكنش كلسيم (II) و منيزيم (II) با صابون ممانعت بعمل مي آورندتا رسوب ايجاد نشود.
کاربرد در زدودن زنگ آهن
از اسید فسفریک میتوان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفاتهای محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی میتواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیت در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.
کاربرد در پزشکی
از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی بهعنوان عامل قلم زنی (Etching) جهت تمیز کردن و زبر کردن سطح دندان خصوصاً در جاهایی که از اسباب و وسایل دندانپزشکی استفاده شده، بکار میرود. همچنین از اسید فسفریک بهعنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین بخاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده میشود.
کاربرد در کشاورزی
بيشتر اسيد فسفريك در توليد كود بكار مي رود.فسفر يكي از عناصر ضروري براي رشد گياهان محسوب مي شود.فسفاتهاي آلی تركيباتي هستند كه انرژي لازم براي بيشتر واكنشهايي كه در سلولهاي زنده اتفاق مي افتند را مهيا مي كنند.بنابراين خاكهاي غني با كودهاي فسفاتي رشد گياهان را بالا مي برند. افزايش غلظت فسفات در سطح آبها همچنين رشد گياهان آبزي را بالا مي برد.اضافات كودهاي شيميايي مي توانند باعث تحريك رشد گياهان در آبهاي درياچه ها و آبهاي جاري بشوند.آب فاضلاب ها كه شامل فسفات است مي تواند تاثير يكساني داشته باشد.
درياچه ها كه از مواد مغذي غني هستند از افزايش سرعت Eutrophication(انباشتگي خوراك آبي) تلف مي شوند. وقتي گياهان آبزي با اين شرايط مغزي بودن محيط رشد مي كنند پس از مدتي خواهند مرد. حال اين گياهان مرده براي تجزيه اكسیژن حل شده در آب را مصرف مي كنند. اين مصرف سطح اكسيژن حل شده را كاهش مي دهد تا نقطه اي كه براي حمايت حيوانات آبزي كافي نيست. براي كاهش تهديد Eutrophication درياچه بسياري از مناطق دارند فسفات ها را از پاك كننده ها حذف مي كنند. در بعضي از موارد فسفاتها جاي خودشان را با كربناتها عوض مي كنند. به عبارت ديگر پاك كنندهاي جديد به گونه اي تهيه مي شوند كه با كلسيم (II) و منيزيم (II) يونهاي سخت آب واكنش ندهند.
روشهای تولید اسید فسفریک در صنعت
روش تر(Wet process):
در اثر اضافه کردن اسید سولفوریک روی فسفات کلسیم بدست می آید. طبق واکنش زیر:
در این روش کانیهای فسفات را با اسید سولفوریک ترکیب می کنند، علاوه بر تولید اسید فسفریک و برخی فسفاتها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید میشوند، از طرف دیگر واکنشهایی که در آن با از بین رفتن اسید سولفوریک ، ترکیباتی تولید میشود که از نظر تجاری کم اهمیت هستند (واکنشهای پارازیتی)، یونهای مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط ها میشوند .
روش حرارتی(خشک)Thermal process:
این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O10 میباشد. مخلوط فسفر مایع و هوا به محفظه احتراق که شبیه برج است تزریق شده و با انجام واکنش اکسیداسیون فسفر، تولید میشود. جنس محفظه احتراق نوعی فولاد مخصوص است که با H3PO4 غیرفعال شده است. P4O10 به دست آمده را در برج بعدی هیدراته میکنند و بخارات باقیمانده P4O10 را ، واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده میشود.
روش های تولید در ایران
در ايران از اثر اسيد سولفوريك بر كانيهاي آپاتيتی اسید فسفریک تولید می شود . از آنجا که فسفر وآرسنیک در یک گروه(گروه 5) جدول شیمیایی (تناوبی) قرار دارند و در طبيعت نيز به احتمال زياد در كانيهاي مختلف با هم وجود دارند و فقط در درصد خلوص انها اختلاف مي باشد.
چنانكه ميدانيد آرسنيك از عناصر سمي و كشنده به شمار مي آيد و وجود آن در كانيهاي آپاتيتي كه اسيد فسفريك از آنها تهيه ميشود و غالبا در صنايع خوراك دام و بهداشتي مصرف ميگردد خطري مهم محسوب ميگردد. البته روشهاي توليد اسيد فسفريك مثل احتراق فسفر خالص اين مشكل را حل نموده اما قيمت تمام شده بسيار بالاتر از بهره گيري از كاني هاي آپاتيتي است. فلوئور يكي ديگر ازموادي است كه سميت دارند و جزء لاينفك كاني هاي آپاتيتي است.
من دانشجو رشته شیمی کاربردی دانشگاه ازاد واحد کرج هستم .