ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం ఒక అకర్బన, ఖనిజ ఆమ్లం.దీనిని అర్థోఫాస్పారిక్ ఆమ్లం లేదా ఫాస్పారిక్ (V) ఆమ్లం అనికూడా అంటారు.ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం రసాయన ఫార్ములా HPO. ఫాస్పర్ (భాస్వర౦) హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ పరమాణువుల సంయోగం వలన ఈ ఆమ్లం ఏర్పడినది. అర్థోఫాస్పారిక్ ఆమ్లం అనుపేరు ఈ ఆమ్లం యొక్క శాస్త్ర నామం (IUPAC name).అర్థో అను ముందుపదం, ఈ ఆమ్లాన్ని మిగతా పాలిఫాస్పారిక్ ఆమ్లాలకన్న వేరుగా గుర్తించుటకు పెట్టారు. అర్థోఫాస్పారిక్ ఆమ్లం విష గుణం లేని ఆమ్లం. సాధారణ గది ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద శుద్ధమైన ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం ఘనస్థితిలో ఉండును. డైహైడ్రోజన్ ఫాస్పేట్ అయాన్ (HPO) ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం యొక్క సందిగ్ద క్షారం. డైహైడ్రోజన్ ఫాస్పేట్ అయాన్ అనునది హైడ్రోజన్ ఫాస్పేట్ (HPO) యొక్క క్షారస్థితికాగా, హైడ్రోజన్ ఫాస్పేట్అనేది ఫాస్పేట్ యొక్క సందిగ్ద క్షారస్థితి.ఫాస్పేట్ లు అనేవి పోషక విలువలు కల్గి ఉన్నాయి.
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం ఒక రసాయన పదార్థంగా ఉపయోగపడటం కాకకుండ ఇతర పలుఉపయోగాలు కల్గి ఉంది. దీనిని తుప్పు తొలగించుటకు/నిరోధించుటకు, ఆహారంలో ఆదరువుగా (additive), ఎలక్ట్రోలైట్‌గా, ఎరువులలో, గృహశుద్ధీకరణ పదార్థాలలో అంశిభూతంగా మరియు పారిశ్రామిక etchant ఉపయోగిస్తారు. జీవశాస్త్రలో కుడా ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం మరియు ఫాస్పేట్‌లు సముచితస్థానం కల్గిఉన్నది. ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం సాధారణంగా 85% గాఢత కల్గిన ద్రవరూపంలో లభిస్తుంది. సజల ద్రావణరూప ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం రంగు మరియు వాసన లేని ఆమ్లం. 85% గాఢత కల్గిన ఆమ్లం చిక్కని తియ్యగా నుండు ( syrupy) ద్రవం. ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం బలమైన ఆమ్లం కావున వస్తువులను క్షయించు లక్షణం కల్గి ఉంది.
రంగులేని తెల్లని ఘనపదార్థంగా లేదా చిక్కని ద్రవ రూపంలో ఉండును. ఫాస్పారిక్ ఆమ్లానికి వాసన లేదు. ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం అణుభారం 97.99 గ్రాములు/మోల్
25 °C వద్ద ఘన రూపంలోని ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం యొక్క సాంద్రత 2.030 గ్రాములు/సెం.మీ.85% గాఢత ఉన్న ఆమ్లం సాంద్రత 1.685 గ్రాములు/మి.లీ.100% గాఢత కల్గిన ఆమ్లం సాంద్రత 1.885 గ్రాములు/మి.లీ.
అనార్ద్ర /నిర్జల ఫాస్పారిక ఆమ్లం ద్రవీభవన స్థానం 42.35 °C (108.23 °F; 315.50 K) . హెమిహైడ్రేట్ ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం ద్రవీభవన స్థానం 29.32 °C (84.78 °F; 302.47 K).
అనార్ద్ర /నిర్జల ఫాస్పారిక ఆమ్లం యొక్క బాష్పీభవన స్థానం 158 °C (316 °F; 431 K). ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం 213 °C వద్ద వియోగం చెందును.
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం నీటిలో బాగా కరుగుతుంది.100 మి.లీ నీటిలో 0.5 °C వద్ద 369.4 గ్రాముల ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం, 14.95 °C వద్ద 446 గ్రాముల ఆమ్లం కరుగును. ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం ఇథనాల్ లో కరుగును.
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం బాష్పవత్తిడి 0.03 మి.మీ/పాదరస మట్టం, 20 °C వద్ద
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం వక్రీభవన సూచిక 1.34203
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం యొక్క చిక్కదనం 2.4–9.4 cP (85% సజల ఆమ్లం )
ఆర్థోఫాస్పారిక ఆమ్లం యొక్కఅణువులు తామకు తాము కలిసి విభిన్నమైన/రకరకాల సంయోగ పదార్థాలను ఏర్పరచును, ఇలాంటి వాటిని సాధారణంగా ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాలని వ్యవరిస్తారు. తెల్లని ఘన నిర్జల/అనార్ద్ర ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం, వాక్యుం (పీడన రహిత వాతావరణంలో) లో 85% గాఢత కల్గిన ఫాస్పారిక ఆమ్లాన్ని నిర్జలీకరణ (dehydration) కావించడం వలన ఏర్పడును.
అర్తోఫాస్పరిక్ ఆమ్లాన్ని నీటిలో కరగించిన అయోనైజ్ చెంది HPO మరియు ప్రోటాన్ లను ఇచ్చును.
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం నీటిలో కరగడం వలన ఆమ్ల మొదట dissociation / విచ్చితి/విఘటనము వలన ఏర్పడు అయాన్ డైహైడ్రోజన్ ఫాస్పేట్ అయాన్ (HPO, రెండవ సారి ఏర్పడు అయాన్ హైడ్రోజన్ ఫాస్పేట్ అయాన్ (HPO, మూడవ సారివిఘటనము (dissociation) వలన ఏర్పడు అయాన్ ఫాస్పేట్ లేదా అర్థో ఫాస్పేట్ (PO, ఈ విధంగా జరుగు అయాన్ విచ్చితి ఆమ్ల విచ్చితి స్థిరాకం విలువలను (25 °Cవద్ద) Ka1, Ka2, మరియు Ka3 అంటారు.ఈ విలువలు వరుసగా pKa1=2.12, pKa2=7.21, మరియుpKa3=12.67.
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని వేడిచేసినపుడు అందులోని నీరు తొలగింపబడునపుడు ఫాస్పారిక్ ఆమ్ల నిర్మాణంలో మార్పులు చోటు చేసుకొనును.రెండు అణువుల ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం నుండి ఒక అణువు నీటిని బాష్పరూపంలో తొలగించిన పైరోఫాస్పారిక్ ఆమ్లం (HPO) ఏర్పడును. సరాసరిగా ఒక ఫాస్పారిక్ యూనిట్ నుండి ఒక అణువు నీటిని తొలగించగా ఏర్పడు గ్లాసి ఘన పదార్థం యొక్క ఏమ్పిరికల్ ఫార్ములా HPO3, ఈ స్థితిలో దీనిని మెటాఫాస్పారిక్ ఆమ్లం అంటారు. మెటాఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని అర్థో ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం యొక్క అనార్ద్ర రూపమని చెప్పవచ్చును. అందువలన మెటాఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని కొన్ని సార్లు తేమను, చెమ్మను గ్రహించు/ శోషించు రసాయనంగా ఉపయోగిస్తారు.
ఒక ఇవ్వబడిన ఫాస్పారిక్ ఆమ్ల గాఢత [A] = [HPO] + [HPO] + [HPO] + [PO].ఇక్కడ [A] అనునది ఒక లీటరు ఆమ్ల ద్రావణం చేయుటకు అవసరమైన శుద్ధ HPO యొక్క మోల్స్. ఈ సమతుల్య సమీకరణం ఉపయోగించి సజల/విలీన ఫాస్పారిక ఆమ్లం లోని ఫాస్పేట్ ఆయాన్ ల ([HPO], [HPO], [HPO], [PO]) శాతం లేదా గాఢతను లెక్కించవచ్చు.
పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని ఉష్ణ /తాపప్రక్రియ మరియు తడిప్రక్రియ అను రెండుపద్ధతులల్లో ఉత్పత్తి చేయుదురు.తడి లేదా తేమ ఉత్పత్తి ప్రక్రియ మరో రెండు ఉప ఉత్పత్తి ప్రక్రియలను కల్గి ఉంది.
వ్యాపార పరంగా తడి ప్రక్రియలోనే ఫాస్పారిక్ ఆమ్ల ఉత్పత్తి అధికంగా జరుగును.అధిక ఉత్పత్తి వ్యయంతో కూడిన తాప/ఉష్ణ ప్రక్రియ విధానంలో శుద్ధమైన ఫాస్పారిక్ ఆమ్లముత్పత్తి అగును, కావున ఈ శుద్ధ ఉత్పత్తిని ఆహార పదార్థాల ఉత్పత్తి పరిశ్రమలలో వాడెదరు.
ప్రకృతిలో లభ్యమగు, అపటైట్ (apatite) అని పిలువబడు ట్రైకాల్సియం ఫాస్పేట్ రాతికి సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని చేర్చడం ద్వారా తడిప్రక్రియ విధానంలో ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని ఉత్పత్తి చేయుదురు.
ఇక్కడ X అనునది OH, F, Cl, లేదా Br లలో ఎదో ఒకటి కావోచ్చును.
ఉత్త్పత్తి సమయంలో ఏర్పడు ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం 32-45%గాఢత (23–33% PO ) కల్గి ఉండును. ఇలా ఏర్పడిన ఆమ్లాన్ని వేడి చేసి నీటిని బాష్పీకరించి తొలగించడం వలన ఆమ్ల గాఢతను 75–85% (54–62% PO ) వరకు పెంచెదరు. ఈ ఆమ్లాన్ని వాణిజ్యస్థాయి లేదా అమ్మకపుస్థాయి ఆమ్లమని వ్యవహరిస్తారు.ఈ ద్రవఆమ్లాన్ని మరింత బాష్పీకరించిన 100% గాఢతతో (70% PO గాఢత ) సూపర్ ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం ఏర్పడును. తరువాత క్రమంలో ఫైర్ప్ ఫాస్పారిక్ మరియు పాలి ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాలు ఏర్పడి, ఆమ్ల ద్రావణానికి ఎక్కువ చిక్కదనం కల్గించును.
సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని ఉపయోగించి ఫాస్పేట్ ఖనిజాన్ని రసాయన చర్యకు లోనుకావించడం వలన అద్రావణియ (insoluble) కాల్సియం సల్ఫేట్ (జిప్సం) ఏర్పడును.తడి ప్రక్రియ పద్ధతిలో తయారు చేసిన ఆమ్లంనుండి ఫ్లోరిన్ ను తొలగించి ఎనిమల్ గ్రేడ్ (animal grade) ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని తయారు చేయుదురు. సాల్వెంట్ ఎక్సుట్రాక్షన్ విధానం ద్వారా ఆర్సెనిక్ ను తొలగించడం వలన ఆహారస్థాయి (food-grade) ఫాస్పారిక ఆమ్లాన్ని ఉత్పత్తి చేయవచ్చును.
నైట్రో పాస్పేట్ ఉత్పత్తి విధానంకుడా తడి/తేమ ఉత్పత్తి విధానం వంటిదే. ఇక్కడ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం స్థానంలో నైట్రిక్ ఆమ్లాన్ని వాడెదరు. ఈ ప్రక్రియపద్ధతిలో ఏర్పడు సహఉత్పత్తి అగు కాల్సియం నైట్రేట్ మొక్కలకు ఎరువుగా పనిచేయును. అయితే ఈఉత్పత్తి విధానంలో అతిఅరుదుగా మాత్రమే ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని తయారు కావింతురు.
చాలా శుద్ధమైన ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని ఈ క్రింద వివరించిన పద్ధతిలో కూడా తయారు చేయ వచ్చును.మొదట మూలకభాస్వరాన్ని దహించి/మండించి ఫాస్పరస్ పెంటాక్సైడ్ ను ఉత్పతి చేసి, దాన్ని విలీన/సజల ఫాస్పారిక్ ఆమ్లంలో కరిగించెదరు. ఈ విధానంలో చాలా శుద్ధమైన ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని పొంద వచ్చును. ఖనిజంనుండి భాస్వరాన్ని కొలిమి నుండి సం గ్రహిమ్చునపుడు, దానిలోని మలినాలన్నీ చాలా వరకు తొలగింప బడటం వలన, పై ప్రక్రియలో మూలక భాస్వరం నుండి ఉత్పత్తి కావించు ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం శుద్ధత కల్గి ఉండును. ఈ శుద్ధ ఫాస్పారిక్ ఆమ్లము లోని ఆర్సెనిక్ వంటి పదార్థాలను తొలగించిన పిమ్మటే ఆహార పదార్థాలలో వాడుట సముచితం.
మూలక భాస్వరాన్ని విద్యుత్తు కొలిమిలో తయారు చేయుదురు. ఈ విద్యుత్తు కొలిమిలో, అత్యధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద భాస్వర ఖనిజం, సిలికా, మరియు కర్బనయుత పదార్ధాలు (కోక్, కోల్ తదితరాలు) కాల్షియం సిలికేట్, భాస్వర వాయువు మరియు కార్బన్ మొనాక్సైడ్ వాయువులను ఏర్పరచును. ఏర్పడిన భాస్వర మరియు కార్బన్ మొనాక్సైడ్ లను నీటి ద్వారా చల్లబరచి, ఘన భాస్వరాన్నివేరుపరచెదరు. ప్రత్నామ్యాయంగా ఇలా ఏర్పడిన భాస్వర మరియు కార్బన్ మొనాక్సైడ్ వాయువులను మండించడం ద్వారా ఫాస్పరస్ పెంటాక్సైడ్ మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ వాయువులను ఉత్పత్తి కావించ వచ్చును.
ఎర్ర భాస్వరాన్ని నైట్రిక్ ఆమ్లంతో ఆక్సీకరణ కావించడం వలన భాస్వరాన్ని ఉత్పత్తి కావించ వచ్చును.
1/ P + 5 HNO → HO + HPO + 5 NO
భాస్వరాన్ని అధిక మొత్తంలో (ఉత్పత్తిలో 90%వరకు) రసాయనఎరువుగా ఉపయోగిస్తారు.
ఆహార స్థాయి ఫాస్పారి ఆమ్లాన్ని పలు ఆహార పదార్థాలలో ఆమ్లస్థితి పెంచుటకై చేర్పుడు/సంకలిత పదార్థం (additive ) గా, ఆహార పదార్ధాలలో, కోలా వంటి రుచికరపానీయాలలో (beverages) కలుపుతారు.
ఇది పుల్లని రుచిని ఇస్తుంది. మొనో కాల్సియం ఫాస్పేట్ వంటి లవణాలను లీవేనింగ్ కారకం (leavening agent) గా ఉపయోగిస్తారు
ఇనుము మరియు ఉక్కులోహాల ఉపరితలం పై, వాటి పరికరాలు మరియు ఇతర పదార్థాల ఉపరితలం మీదఏర్పడిన తుప్పును తొలగించుటకై ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని నేరుగా వాడి తొలగించెదరు. ఎరుపుతోకూడిన గోధుమరంగు రంగులో ఉండు ఐరన్ (III) ఆక్సైడ్ (FeO ) /తుప్పును ఫాస్పారిక్ ఆమ్లం ఫెర్రిక్ ఫాస్పేట్ (FePO) గా మార్చును.
ఫాస్పారిక్ ఆమ్లాన్ని దంత వైద్య శాస్త్రం లోను, పళ్ళవరుసలోనిదవడలోని లోపాలు (orthodontics) లో ఎచ్చింగ్ (etching ) ద్రావణంగా వాడెదరు.దంతాలమీద గరుకు తనం తగ్గించుటకు, మరియు ఇతర దంత సంబంధ పనులలో ఉపయోగిస్తారు.అలాగే పళ్లకు తెలుపు చేయుటకు కూడా ఉపయోగిస్తారు.