فسفریک اسید

کاربردها

استفاده از این اسید به دو صورت خوراکی و صنعتی صورت می‌گیرد، که علت اصلی آن غیرسمی بودن این اسید است.

کاربرد در صنایع غذایی

از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه‌های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می‌شود. بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه‌است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس می‌باشد. همان‌طور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آن را در مقایسه با طعم دهنده‌های 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 داده‌است.

کاربرد در مواد پاک‌کننده

در تولید پاک‌کننده‌ها اسید فسفریک برای نرم کردن آب بکار می‌رود. آب نرم بدون یونهای کلسیم (II) و منیزیم (II) که آب سخت را تشکیل می‌دهند، اگر ازبین نروند تشکیل آب سخت را می‌دهند که این یونها با صابون تشکیل رسوبات غیرقابل حل می‌دهند که سبب لکه بروی لباس‌ها در هنگام شستشو می‌شوند. نمکهای فسفات از اسید فسفریک بطور وسیع در پاک‌کننده‌ها به‌عنوان builder به‌کار می‌رود. بیشتر گستره ترکیبات فسفر در مخلوط پاک‌کنندهای جامد است که سدیم تری پلی فسفات یکی از آنهاست.Na5P3O۱۰، به عنوان نرم‌کننده آب، سدیم تری پلی فسفات با کلسیم (II) و منیزیم (II) یوند برقرار می‌کند و تشکیل اجزاء محلول را می‌دهد که کمپلکس یا کلیت است. این کمپلکس‌ها از واکنش کلسیم (II) و منیزیم (II) با صابون ممانعت به عمل می‌آورند تا رسوب ایجاد نشود.

کاربرد در پزشکی و دندانپزشکی

از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به‌عنوان عامل آماده سازی (Etching) مینا‌ و عاج دندان جهت تمیز کردن و افزایش اصطکاک سطح دندان استفاده می‌شود. 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.
اسید فسفریک با فرمول H3PO4 به عنوان اورتوفسفریک اسید در پزشکی شناخته می‌شود و نمک ان اورتوفسفات است که یکی از درمان‌های اصلی در انواعی از سنگ‌های کلیوی است که در تیپ III نوع جذبی هیپرکلسیوری، به دلیل نشت فسفات از کلیه، دیده می‌شود.

کاربرد در کشاورزی

بیشتر اسید فسفریک در تولید کود به‌کار می‌رود. فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان محسوب می‌شود. فسفاتهای آلی ترکیباتی هستند که انرژی لازم برای بیشتر واکنش‌هایی که در سلول‌های زنده اتفاق می‌افتند را مهیا می‌کنند؛ بنابراین خاکهای غنی با کودهای فسفاتی رشد گیاهان را بالا می‌برند. افزایش غلظت فسفات در سطح آبها همچنین رشد گیاهان آبزی را بالا می‌برد. اضافات کودهای شیمیایی می‌توانند باعث تحریک رشد گیاهان در آب‌های دریاچه‌ها و آب‌های جاری بشوند. آب فاضلاب‌ها که شامل فسفات است می‌تواند تأثیر یکسانی داشته باشد.
دریاچه‌ها که از مواد مغذی غنی هستند از افزایش سرعت انباشتگی (Eutrophication) (خوراک آبی) تلف می‌شوند. وقتی گیاهان آبزی با این شرایط مغزی بودن محیط رشد می‌کنند پس از مدتی خواهند مرد. حال این گیاهان مرده برای تجزیه اکسیژن حل شده در آب را مصرف می‌کنند. این مصرف سطح اکسیژن حل شده را کاهش می‌دهد تا نقطه‌ای که برای حمایت حیوانات آبزی کافی نیست. برای کاهش تهدید Eutrophication دریاچه بسیاری از مناطق دارند فسفات‌ها را از پاک‌کننده‌ها حذف می‌کنند. در بعضی از موارد فسفاتها جای خودشان را با کربنات‌ها عوض می‌کنند. به عبارت دیگر پاک‌کنندهای جدید به گونه‌ای تهیه می‌شوند که با کلسیم (II) و منیزیم (II) یونهای سخت آب واکنش ندهند.

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 کاتالیزور در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.

روش تر(Wet process)

در اثر اضافه کردن سولفوریک اسید روی فسفات کلسیم بدست می‌آید. طبق واکنش زیر:
در این روش کانی‌های فسفات را با سولفوریک اسید ترکیب می‌کنند، علاوه بر تولید فسفریک اسید و برخی فسفات‌ها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید می‌شوند، از طرف دیگر واکنش‌هایی که در آن با از بین رفتن سولفوریک اسید، ترکیباتی تولید می‌شود که از نظر تجاری کم‌اهمیت هستند (واکنش‌های پارازیتی)، یون‌های مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط‌ها می‌شوند.

روش حرارتی (خشک)Thermal process

این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون P4O۱۰ 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 H3PO۴ غیرفعال شده‌است. P4O۱۰ به دست آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند و بخارهای باقی‌مانده P4O۱۰ را، واحد شستشو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده می‌شود.

روش‌های تولید در ایران

در ایران از اثر اسید سولفوریک بر کانی آپاتیت  اسید فسفریک تولید می‌شود. از آنجا که فسفر و آرسنیک در یک گروه (گروه ۵) جدول شیمیایی (تناوبی) قرار دارند و در طبیعت نیز به احتمال زیاد در کانی‌های مختلف با هم وجود دارند و فقط در درصد خلوص آن‌ها اختلاف می‌باشد.
چنان‌که می‌دانید آرسنیک از عناصر سمی و کشنده به‌شمار می‌آید و وجود آن در کانی‌های آپاتیتی که اسید فسفریک از آن‌ها تهیه می‌شود و غالباً در صنایع خوراک دام و بهداشتی مصرف می‌گردد خطری مهم محسوب می‌گردد. البته روش‌های تولید اسید فسفریک مثل احتراق فسفر خالص این مشکل را حل نموده اما قیمت تمام شده بسیار بالاتر از بهره‌گیری از کانی‌های آپاتیتی است.فلوئور یکی دیگر از موادی است که سمیت دارند و جزء لاینفک کانی‌های آپاتیتی است. در ایران تنها شرکت آریا فسفریک جنوب با بهره گیری از امکانات ویژه بندری خاص خود از مرغوب‌ترین خاکهای دنیا از جمله آفریقای جنوبی و اردن استفاده می نماید تا محصول تولیدی آن همگام باکیفیت استانداردهای جهانی به عنوان ماده اولیه صنایع DCP به‌عنوان مکمل فسفر خوراک دام و طیور استفاده شود. منابع خاک فسفات ایران تنها محدود به خاک‌های آدرین بوده که حاوی فلزات سنگین به میزان زیاد که ناقض سلامتی انسان می باشد و همچنین حاوی کلرید بالا به‌عنوان عامل خورنده صنایع و فلزات می‌باشد.