Axit Photphoric H3PO4 là gì?
Axit photphoric H3PO4 là một axit mạnh vừa phải, không có tính oxi hóa, có công thức hóa học là H3PO4. Vì là một axit có cấu trúc bậc ba nên chúng dễ dàng phản ứng với nhiều chất, và chính vì tính chất này mà H3PO4 được sử dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón (thường là mononatri photphat và phân supephotphat kép), thức ăn chăn nuôi phục vụ sản xuất. , y học, chất xúc tác tổng hợp hữu cơ, chất bảo quản kim loại, chất tẩm gỗ chống cháy, sản xuất thuốc trừ sâu, v.v. Một số tên gọi khác của axit photphoric là trihydroxyphotpho đioxit, axit orthophotphoric.
Các dung dịch axit photphoric đậm đặc bán sẵn trên thị trường thường có nồng độ 85%. Chúng được sử dụng trong sản xuất phân bón (monosperphosphate, superphosphate kép), dược phẩm, làm chất xúc tác cho quá trình tổng hợp hữu cơ, sản xuất thức ăn gia súc, thuốc diệt côn trùng và chất đuổi gỗ. Chống cháy, chống ăn mòn kim loại,….
Tính chất vật lý
- Có cấu trúc không gian tứ diện
- Dạng rắn: Axit photphoric là chất rắn không màu, có cấu trúc phân tử tứ diện đều, tan nhanh trong nước và rượu. Mật độ là 1,87 g / cm3, nhiệt độ nóng chảy là 43 độ C và nhiệt độ phân hủy là 213 độ C.
- Axit photphoric là chất rắn kết tinh không màu, khối lượng riêng 1,87 g / cm3; nhiệt độ nóng chảy = 42,350C (Mp = 29,320C dưới dạng H3PO4.H2O); phân hủy ở 2130oC. Hòa tan trong etanol, nước (bất kỳ tỷ lệ nào). Cấu trúc tinh thể của nó bao gồm các nhóm tứ diện PO4 liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Cấu trúc này vẫn còn trong dung dịch đậm đặc của axit trong nước, làm cho dung dịch trông giống như nước đường.
- Dạng lỏng: dung dịch không màu, mùi hơi hắc, chua, hơi nhớt, rất dễ tan trong nước.
- Axit photphoric được sản xuất thương mại ở hai dạng rắn và lỏng.
Tính chất hóa học
Trong phân tử axit photphoric, trạng thái oxi hóa +5 là bền nên axit photphoric khó bị khử, không giống như axit nitric có tính oxi hóa. Khi đun nóng dần dần đến 260 ° C, axit orthophosphoric mất nước và trở thành axit diphosphoric (H4P2O7); ở 3000 ° C, nó trở thành axit metaphotphoric (HPO3). Axit photphoric là một axit bậc ba có độ bền trung bình với hằng số axit K1 = 7.10-3, K2 = 8.10-6, K3 = 4.10-13 ở 250 ° C. Dung dịch axit photphoric có những tính chất chung của axit là đổi quỳ tím thành đỏ, phản ứng với oxit, bazơ, muối, kim loại kiềm. Khi phản ứng với bazơ hoặc oxit bazơ, tùy thuộc vào lượng chất tác dụng, sản phẩm là muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.
Làm cho quỳ tím có màu đỏ.
Phản ứng với oxit kiềm tạo thành muối và nước.
2H3PO4 + 3Na2O → 2Na3PO4 + 3H2O
Phản ứng với bazơ tạo thành muối và nước.
2NaOH + H3PO4 → 2Na2HPO4 + H2O
Phản ứng với tất cả các kim loại đứng trước H2 tạo thành muối và giải phóng hiđro.
2H3PO4 + 3Mg → Mg3 (PO4) 2 + 3H2
Phản ứng với muối tạo thành muối mới và axit mới
H3PO4 + 3AgNO3 → 3HNO3 + Ag3PO4
Trong H3PO4, trạng thái oxi hóa của photpho là +5, là trạng thái oxi hóa cao nhất, nhưng nó không có tính oxi hóa cao như HNO3, vì bán kính của nguyên tử photpho lớn hơn của nhóm nitro, dẫn đến mật độ điện tích dương nhỏ trên phốt pho. chất nhận electron.
Dưới tác dụng của nhiệt độ, H3PO4 bị nhiệt phân:
Nhiệt độ từ 200 250 độ C: H3PO4 bị nhiệt phân theo phương trình hóa học sau:
2H3PO4 → H4P2O7 + H2O
Nhiệt độ 400 500 độ C: H3PO4 bị nhiệt phân theo phương trình hóa học sau:
H4P2O7 → 2HPO3 + H2O
Phương pháp điều chế Phosphoric acid
Trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm dùng axit nitric HNO3 đặc oxi hóa photpho ở nhiệt độ cao để điều chế axit photphoric:
P + 5HNO3→ H3PO4+ 5NO2+ H2O
Trong công nghiệp
Có hai phương pháp chính để sản xuất axit photphoric trong công nghiệp, bao gồm phương pháp nhiệt và phương pháp ướt, trong đó phương pháp ướt là phương pháp thương mại chủ yếu. Xử lý nhiệt đắt hơn và được sử dụng để sản xuất các sản phẩm tinh khiết sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Phương pháp ướt
Axit photphoric được sản xuất theo phương pháp ướt, còn được gọi là phương pháp chiết xuất thêm axit sunfuric để phân hủy khoáng canxi photphat. Khoáng chất này thường được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng quặng apatit. Phương trình phản ứng như sau:
Ca5(PO4)3X + 5H2SO4→ 5CaSO4+ 3H3PO4+ HX
3H2SO4+ Ca3(PO4)2→ 3CaSO4+ 2H3PO4
Trong đó: X có thể là OH-; F-; Cl-; Br -, ... và quặng Fe2 +; Mg2 +, ...
Dung dịch H3PO4 có thể chứa 23 33% P2O5 và H3PO432 46%, nhưng có thể được cô đặc bằng cách làm bay hơi nước để tạo ra axit photphoric cấp thương mại hoặc thương mại, chứa khoảng 54 62% P2O5 và H3PO475 85%. Tiếp tục làm bay hơi axit superphotphoric thu được P2O5 có nồng độ hơn 70%, tương đương với H3PO4 có nồng độ 100%. Tuy nhiên, điều này sẽ dẫn đến sự hình thành axit pyrophosphoric và axit polyphosphoric và làm tăng độ nhớt của chất lỏng.
Sự phân hủy quặng photphat bằng axit sunfuric tạo ra sản phẩm phụ là canxi sunfat không hòa tan. Sản phẩm sẽ được lọc và loại bỏ dưới dạng cặn. Axit chế biến ướt có thể được tinh chế thêm bằng cách khử bay hơi để tạo ra H3PO4 cho sản xuất phân bón hoặc sử dụng chiết xuất dung môi và loại bỏ asen để sản xuất H3PO4 cho thực phẩm. Tuy nhiên, axit photphoric được điều chế bằng phương pháp này là không tinh khiết và chất lượng thấp.
Phương pháp nitrophotphat tương tự như phương pháp ướt, nhưng thay vì axit sunfuric, axit được sử dụng là axit nitric. Phương pháp này tạo ra canxi nitrat, một loại phân bón cây trồng.
Phương pháp nhiệt
H3PO4 tinh khiết thu được bằng cách đốt cháy photpho nguyên tố để tạo thành photpho pentoxit P2O5. P2O5 sau đó được hòa tan trong axit photphoric loãng. Axit photphoric được sản xuất theo phương pháp này rất tinh khiết vì hầu hết các tạp chất có trong đá đã được loại bỏ bằng cách đốt cháy P trong lò điện. Tuy nhiên, đối với axit photphoric được sử dụng trong dược phẩm và thực phẩm, cần phải xử lý thêm để loại bỏ các hợp chất asen.
Ứng dụng của Axid H3PO4
+ Cũng được sử dụng làm chất tẩm gỗ chống cháy, chất chống ăn mòn kim loại. Nguyên liệu sản xuất kính, ngói, xử lý nước, xi mạ điện, sản xuất chất tẩy rửa.
Axit photphoric là bán thành phẩm trong quá trình sản xuất phân bón, điều chế các loại phân lân là phân lân super lân và phân lân super.
+ Axit photphoric H3PO4 được dùng để làm nước giải khát, mứt, thạch, pho mát hoặc các loại thực phẩm tạo hương vị.
+ Trong công nghiệp tẩy rửa, xử lý nước, axit photphoric cũng được sử dụng rộng rãi.
+ Axit photphoric được sử dụng như một chất phụ gia trong đồ uống, mứt, thạch, pho mát, hoặc bằng cách kết hợp với Hfcs (xử lý bằng enzym) để tăng vị ngọt, từ đó tạo ra hương vị phong phú cho thực phẩm. Muối natri của axit photphoric, natri photphat (NaH2PO4) là một axit yếu được sử dụng với natri bicacbonat để làm bột nở. Các axit khác được sử dụng trong bột nở là axit fumaric và tartaric.
Những lưu ý khi sử dụng và bảo quản axit photphoric
- Bảo quản hóa chất trong lon epoxy ở nơi khô ráo, thoáng mát.
- Khi làm việc với axit photphoric cần trang bị quần áo bảo hộ lao động như khẩu trang, khăn che mặt, kính, găng tay ...
- H3PO4 là một axit mạnh vừa phải, nhưng hơi của nó có thể làm cay mắt, dị ứng và kích ứng đường hô hấp. Nếu axit dính trên da, nó có thể gây kích ứng da nghiêm trọng.
