Ортофосфорная кислота

Применение ортофосфорной кислоты в быту, сельском хозяйстве и пищевой промышленности — химические свойства
Любители газированного напитка «Кока-кола» вряд ли смотрят на его состав, имеющий добавку Е338. Этим веществом является ортофосфорная кислота, которая находит применение не только в пищевой промышленности, но и в текстильной, сельскохозяйственной и даже справляется с ржавчиной на поверхности деталей. Что за свойства у химического соединения, какие сферы его использования, что нужно знать о технике безопасности – стоит рассмотреть подробнее.

Что такое ортофосфорная кислота

При комнатной температуре это гигроскопичные бесцветные кристаллы ромбообразного вида, которые хорошо растворяются водой. Ортофосфорное соединение считается неорганической кислотой со средней силой. Одна из ее форм – желтоватая или бесцветная сиропообразная жидкость, без запаха, является водным раствором с концентрацией 85%. Другое ее название – белая фосфорная кислота.

Химическое ортофосфорное соединение имеет свойства:

растворяется в этаноле, воде, растворителях;
образует 3 ряда солей – фосфатов;
вызывает ожоги при попадании на кожу;
при взаимодействии с металлами образует горючий, взрывоопасный водород;
температура кипения зависит от концентрации – от 103 до 380 градусов;
жидкая форма склонна к переохлаждению;
несовместимо с горючими материалами, чистыми металлами, негашеной известью, алкоголем, карбидом кальция, хлоратами;
при температуре 42,35 градуса плавится, но не разлагается.
Флюс для пайки Ортофосфорная кислота

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:

Количество атомов

Процент массы

Водород

3

3,1

Фосфор

1

65,3

Кислород

4

31,6

Получение фосфорной кислоты

Химическое соединение имеет несколько способов производства. Известный промышленный метод изготовления кислоты ортофосфорной – термический, при котором получается чистый продукт высокого качества. Происходит такой процесс:

окисление во время сжигания при избытке воздуха фосфора до фосфорного ангидрида, имеющего формулу Р4О10;
гидратация, абсорбция полученного вещества;
конденсация фосфорной кислоты;
улавливание тумана из газовой фракции.
Есть еще две методики производства ортофосфорного соединения:

Экстракционный способ, отличающийся экономичностью. Его основа – разложение природных минералов-фосфатов соляной кислотой.
При лабораторных условиях вещество получается взаимодействием белого фосфора, являющегося ядовитым с разбавленной азотной кислоты. Процесс требует строгого соблюдения техники безопасности.
Химические свойства

Неорганическое соединение считается трехосновным, имеющим среднюю силу. Характерны такие химические свойства ортофосфорной кислоты:

реагирует на индикаторы изменением цвета на красный;
при нагревании преобразуется в пирофосфорную кислоту;
в водных растворах подвергается трехступенчатой диссоциации;
при реакции с сильными кислотами образует фосфорилы – комплексные соли;
образует желтый осадок, взаимодействуя с нитратом серебра;
термически разлагается до дифосфорной кислоты;
при контакте с основаниями, аморфными гидроксидами, образует воду и соль.
Кристаллы ортофосфорной кислоты в тарелке

Применение

Кислота ортофосфорная применяется во многих областях, начиная от промышленности до лечения зубов. Средство используется умельцами как флюс при пайке, для очистки поверхности металла от ржавчины. Жидкость применяется:

для научных исследований в молекулярной биологии;
как катализатор процессов органического синтеза;
для создания антикоррозионных покрытий металлов;
при производстве огнеупорных пропиток для дерева.
Вещество находит применение:

в нефтяной промышленности;
при изготовлении спичек;
для производства кинопленки;
с целью защиты от коррозии;
для осветления сахарозы;
при изготовлении лекарств;
в холодильных установках как связующее вещество в составе фреона;
при механической обработке для полировки, очистки металлов;
в текстильной отрасли при производстве тканей, имеющих огнезащитную пропитку;
как компонент при получении химических реактивов;
в ветеринарии для лечения мочекаменной болезни у норок;
как составляющая для грунтовки по металлу.
В пищевой промышленности

Широкое распространение получило применение фосфорной кислоты при изготовлении продуктов питания. Она зарегистрирована в реестре пищевых добавок под кодом Е338. При употреблении с допустимыми количествами вещество считается безопасным. Полезными являются такие свойства препарата:

предотвращение прогоркания;
регулирование кислотности;
продление срока годности;
сохранение вкусовых характеристик;
усиление действия антиоксидантов.
Кислота ортофосфорная как подкислитель, разрыхлитель, антиоксидант находит применение в хлебопечении, мясной, молочной промышленности. Используется при производстве кондитерских изделий, сахара. Вещество придает продуктам кисловатый, горьковатый вкус. Добавка Е338 входит в состав:

плавленых сыров;
сдобы;
газированных напитков – «Пепси-кола», «Спрайт»;
колбас;
булок;
молока;
детского питания;
мармелада;
тортов.
Плавленый сыр и нож

Исследования показали, что злоупотребление продуктами, содержащими ортофосфорные соединения, особенно газированными напитками, может привести к появлению проблем со здоровьем. Не исключено:

вымывание из организма кальция, что может спровоцировать образование остеопороза;
нарушение кислотно-щелочного баланса – добавка способна увеличивать его кислотность;
появление заболеваний ЖКТ;
обострение гастрита;
разрушение эмали зубов;
развитие кариеса;
появление рвоты.
В непищевой промышленности

Применение ортофосфорной кислоты можно наблюдать во многих сферах производства. Часто это связано с химическими свойствами продукта. Препарат применяется для изготовления:

комбинированных, фосфорных минеральных удобрений;
активированного угля;
фосфорных солей натрия, аммония, марганца;
огнезащитных красок;
стекла, керамики;
синтетических моющих средств;
огнеупорных связующих компонентов;
негорючего фосфатного пенопласта;
гидрожидкостей для авиационной промышленности.
В медицине

Стоматологи применяют ортофосфорный состав для обработки внутренней поверхности коронки. Это помогает во время протезирования улучшить ее сцепление с зубом. Вещество используется фармацевтами для приготовления лекарств, зубного цемента. В медицине применение ортофосфорного соединения связано со способностью протравливать эмаль зуба. Это необходимо при случае использования для пломбирования адгезивных материалов второго, третьего поколения. Важные моменты – после травления поверхность необходимо:

промыть;
просушить.
Врач-стоматолог

Применение от ржавчины

Преобразователь ржавчины на основе ортофосфорной кислоты создает на поверхности защитный слой, оберегающий от коррозии при дальнейшем использовании. Особенность применения соединения – безопасность для металла при нанесении. Существует несколько способов выполнить удаление ржавчины ортофосфорной кислотой, зависящих от размера повреждения:

травление с погружением в ванну, иную емкость;
многократное нанесение на металл состава пульверизатором, валиком;
покрытие поверхности предварительно обработанной механической очисткой.
Ортофосфорное соединение производит преобразование ржавчины в фосфаты железа. Состав можно использовать для промывки и очистки:

изделий металлопроката;
скважин;
поверхностей трубопроводов;
парогенераторов;
систем водоснабжения, отопления;
змеевиков;
бойлеров;
водонагревателей;
теплообменников;
котлов;
деталей машин и механизмов.
Взаимодействие ортофосфорной кислоты

Свойства неорганического вещества определяют его взаимодействие с другими веществами и соединениями. При этом происходят химические реакции. Ортофосфорный состав входит во взаимодействие с:

солями слабых кислот;
гидроксидами, вступая в реакцию нейтрализации;
металлами, находящимися слева от водорода в ряду активности с образованием соли и выделением водорода;
основными оксидами, участвуя в реакции обмена;
гидроксидом аммония, создавая гидрофосфат аммония;
аммиаком с получением кислых солей.
Химические вещества в колбах

Техника безопасности при работе с кислотой

Ортофосфорное соединение относится к классу опасных веществ, требует соблюдения осторожности. Работы с составом должны проводиться в специальном помещении, оснащенном приточно-вытяжной вентиляцией, вдали от источников огня. Недопустимо отсутствие средств индивидуальной защиты:

респиратора;
перчаток;
специальной одежды;
нескользящих ботинок;
очков.
Опасно попадание ортофосфорного состава на кожу, в глаза, вредно вдыхание горячих паров. Это может вызвать ожог, головокружение, рвоту, кашель. При экстренных случаях нужно:

снять одежду, на которую попало вещество;
промыть место поражения проточной водой;
вызвать врача;
наложить свободную повязку;
разлитую жидкость нейтрализовать щелочью.
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.
Стальная автоцистерна

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: