في الكيمياء حمض الفوسفوريك ذو الصيغة الكيميائية التالية: (H3PO4) هو أهم حمض أكسجين للفوسفور، وهو عبارة عن مركب غير عضوي، وهو مادة صلبة بلورية تمتلك نقطة انصهار مقدارها 42.35 درجة مئوية، وهو عديم اللون والرائحة.
حمض الفوسفوريك
- حمض الفوسفوريك النقي هو عبارة عن مادة صلبة بلورية تمتلك نقطة انصهار مقدارها 42.35 درجة مئوية أي 108.2 درجة فهرنهايت، وفي شكل أقل تركيزًا هو عبارة عن سائل شراب عديم اللون، ويتم تحضير الحمض الخام من صخر الفوسفات، بينما يتم تحضير الحمض ذو النقاوة الأعلى من الفوسفور الأبيض.
- يشكل حمض الفوسفوريك ثلاث فئات من الأملاح تقابل استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو ذرتين أو ثلاث ذرات، وتتفاعل مركبات حمض الفوسفوريك في ظل ظروف معينة، وفي الغالب في درجات حرارة مرتفعة من أجل عملية تكوين جزيئات أكبر (غالبا مع فقدان الماء)، وهكذا فإن حامض الفوسفوريك أو البيروفوسفوريك يتكون من جزيئين من حمض الفوسفوريك، وأقل من جزيء واحد من الماء.
- لقد تم تحضير حمض الفوسفوريك لأول مرة بواسطة روبرت بويل عام 1694 ميلادي عن طريق إذابة خامس أكسيد الفوسفور في الماء، ومن المحتمل أن يكون حمض الفوسفوريك أهم مركب للفوسفور، وهو ثاني أكبر مادة كيميائية غير عضوية من حيث الحجم بعد حمض الكبريتيك، التي يتم تسويقها في الولايات المتحدة.
- حمض الفوسفوريك هو حمض أوكسيد الفوسفور الذي يتكون من أوكسو واحد وثلاث مجموعات هيدروكسي مرتبطة تساهميًا في ذرة الفوسفور المركزية، له دور كمذيب ومستقلب بشري ومستقلب طحالب وسماد، وهو حمض متقارن من ثنائي هيدروجين فوسفات وأيون فوسفات.
- حمض الفوسفوريك هو حمض ثلاثي البروتيك موجود كسائل كثيف، وهو مادة مهيجة أو أكالة للجلد والعينين والأغشية المخاطية الأخرى لكل من البشر وحيوانات المختبر، ومع ذلك فإن أملاحه تظهر قدرة تهيج أقل بشكل ملحوظ، ولوحظت سمية معتدلة في الفئران عند التعرض عن طريق الاستنشاق.
- حمض الفوسفوريك ليس سامًا للجينات ولا مسرطنًا، ولكن تم الإبلاغ عن أن أملاح الفوسفات تعزز نشاط المواد المسرطنة المعروفة، ويتم معالجة حالات التعرض عادةً عن طريق الري أو الشطف بالماء، ويتمتع حمض الفوسفوريك باهتمام كبير باعتباره مضافًا غذائيًا للعديد من مشروبات الكولا، مما تسبب في جدل كبير فيما يتعلق باحتمالية حدوث آثار ضارة، والاعتبار الرئيسي في تلوث البيئة المائية هو الرقم الهيدروجيني للمياه فيما يتعلق بالتأثيرات على النباتات والحيوانات الأصلية.
استخدامات حمض الفوسفوريك
- إن أهم تطبيق منفرد لحمض الفوسفوريك هو تصنيع أملاح الفوسفات للأسمدة، وتشمل هذه الأسمدة الفوسفات الصوديوم والكالسيوم والأمونيوم وفوسفات البوتاسيوم، وله تطبيقات أخرى في تخليل المعادن ومعالجة الأسطح لإزالة أكاسيد المعادن من الأسطح المعدنية، والتلميع الكهربائي للألمنيوم كعامل ربط في العديد من المنتجات الحرارية مثل الألومينا والمغنيسيا.
- يستخدم أيضا كعامل مساعد في صناعة النايلون والبنزين وكعامل تجفيف في الخشب والأقمشة المقاومة للحريق وفي النقش على الحجر، وفي صباغة المنسوجات في الاسمنت السني في التخثر المطاط اللاتكس وفي تنقية بيروكسيد الهيدروجين وككاشف معمل، كما وتستخدم المحاليل المخففة لحمض الفوسفوريك كإضافات للمشروبات الغازية لمذاق حامض ممتع، وأيضا يستخدم الحمض المخفف في تكرير السكر، وكمغذيات وكعامل مؤقت في تحضير المربى والهلام والمضادات الحيوية.
- حمض الفوسفوريك مادة صلبة بلورية عديمة اللون أو الرائحة أو سائل شراب سميك، والحالة الفيزيائية تعتمد على القوة ودرجة الحرارة، ويظهر حمض الفوسفوريك المركز كسائل عديم اللون والرائحة، وله طعم حامضي لطيف عند تخفيفه بشكل مناسب، وحمض الفوسفوريك النقي هو حمض معدني صافٍ عديم اللون ذو قوة معتدلة، ويتم تسويقه عادة كمحلول مائي بنسبة 75-85٪ حيث يوجد كسائل لزج صافٍ.
- يظهر حمض الفوسفوريك كسائل شفاف عديم اللون أو مادة صلبة بلورية شفافة، تذوب المادة الصلبة النقية عند 42.35 درجة مئوية وبكثافة 1.834 جم لكل سم مكعب، والسائل عادة عبارة عن محلول مائي بنسبة 85٪، يتم شحنها كمادة صلبة وسائلة، يستخدم حمض الفوسفوريك الغذائي لتحمض الأطعمة والمشروبات، ويوفر طعمًا لاذعًا أو حامضًا ولأنه مادة كيميائية منتجة بكميات كبيرة فهو متوفر بثمن بخس وبكميات كبيرة.
- لقد تم ربط حمض الفوسفوريك المستخدم في العديد من المشروبات الغازية بانخفاض كثافة العظام في الدراسات الوبائية، وباختصار حمض الفوسفوريك هو حمض قوي وكيميائي صناعي شائع يستخدم في تصنيع عدد كبير من المنتجات لا سيما منظفات البورسلين والمعادن والمنظفات والأسمدة، كما أنه يستخدم كمضافات غذائية وهو مكون رئيسي للعديد من المشروبات الغازية، وتوجد تركيزات منخفضة من الفوسفات في مياه الشرب التي يضاف إليها في بعض المناطق لتقليل قابلية الذوبان في الرصاص.
- يستخدم حمض الفوسفوريك كمحفز البنزين البوليمر وفي تصنيع أشباه الموصلات وكحامض وكعامل اشراق / أنودة الألومنيوم وككاشف معالجة الألمنيوم / الصلب / المغنيسيوم / الزنك المقاوم للتآكل وكمغذيات التخمير الجرثومي وفي المواد الخام، وفي صناعة السوبر فوسفات للأسمدة أملاح الفوسفات الأخرى البولي فوسفات والمنظفات، وكمحفز حمضي في صنع الإيثيلين وتنقية بيروكسيد الهيدروجين، كمادة حامضة ونكهة ومضادات الأكسدة التآزرية وعزل في الغذاء، وكمساعدات دوائية (مذيب)، وككاشف تحليلي، وفي صناعة الجيلاتين في البحيرات في صباغة القطن.
- حمض الفوسفوريك هو أحد مكونات الأسمدة (80٪ من إجمالي الاستخدام) والمنظفات والعديد من منتجات التنظيف المنزلية، وفي منتجات معالجة المياه، كما أنه يستخدم في مقاومة الصدأ والنقش وطلاء المعادن وهو وسيط أو كاشف في العديد من عمليات التصنيع، ويوجد حمض الفوسفوريك أيضًا بشكل طبيعي في العديد من الفواكه وعصائرها، وبصرف النظر عن استخدام حمض الفوسفوريك نفسه فإن أكبر استهلاك لحمض الفوسفوريك هو في تصنيع أملاح الفوسفات، والاستفادة من قدرته على خفض درجة الحموضة في الدم وقد استخدم حمض الفوسفوريك علاجيًا لعلاج التسمم بالرصاص.
تحضير حمض الفوسفوريك
- يتم تحويل الفوسفور إلى خامس أكسيد الفوسفور (P2O5) عن طريق تعريضه لتيار من الهواء الدافئ ثم تتم معالجته بالماء لتكوين حمض الفوسفوريك، ويتم تحويل الفسفور إلى خامس أكسيد بينما يكون الفوسفور المتقطر من عملية تصنيع الفوسفور في مرحلة البخار.
- ويتم تصنيع حامض المعالجة الرطبة عن طريق هضم صخر الفوسفات (فوسفات الكالسيوم) بحمض الكبريتيك، ويمكن استخدام أحماض أخرى مثل حمض الهيدروكلوريك، لكن العمليات التي تعتمد على حامض الكبريتيك هي الأكثر انتشارًا، ويتم فصل حمض الفوسفوريك عن ملاط كبريتات الكالسيوم الناتج عن طريق الترشيح.
- يحتوي حمض الفوسفوريك الرطب الناتج عن الهضم الرطب على كميات متغيرة من الشوائب غير العضوية، اعتمادًا على منشأ صخر الفوسفات، اعتمادًا على التطبيق الإضافي يجب إزالة هذه الشوائب جزئيًا أو كليًا من حمض الفوسفوريك الخام، ويتم استخدام عمليات الترسيب والاستخراج.
- العملية الحرارية (الفرن): يتم حرق الفوسفور الأبيض (الأصفر) في الهواء الزائد ويتم ترطيب خامس أكسيد الفوسفور الناتج، وإزالة حرارة الاحتراق والترطيب، وجمع رذاذ حمض الفوسفوريك.
