Acido fosforico H3PO4, CAS 7664 - 38-2, la formula molecolare H ∝ PO ₄ è un cristallo solido incolore e trasparente a temperatura ambiente, con un punto di fusione di 42 gradi C. Quando la temperatura supera il punto di fusione, diventa un liquido viscoso incolore e trasparente. Nell'industria e nei laboratori, l'acido fosforico esiste spesso sotto forma di una soluzione acquosa dell'85%, che è un liquido viscoso incolore, inodore, non volatile e un importante reagente chimico. Un acido ternario di media resistenza, l'acido fosforico può gradualmente rilasciare tre protoni, formando tre diverse forme protonate: H ₂ PO ₄⁻, HPO ₄² ⁻ e PO ₄³ ⁻. Questa caratteristica gli conferisce una significativa diversità nelle reazioni chimiche.
L'acido fosforico ha una vasta gamma di applicazioni nell'industria ed è un'importante materia prima per la produzione di fertilizzanti, detergenti e additivi alimentari. Inoltre, il fosfato svolge un ruolo cruciale in natura e organismi, in particolare nella conversione dell'energia cellulare (come la produzione e l'utilizzo di ATP) e la formazione ossea. Inoltre, le proprietà tamponanti del fosfato lo rendono una sostanza indispensabile nella ricerca di laboratorio e nella preparazione dei farmaci, ampiamente utilizzata per mantenere la stabilità del pH delle soluzioni. Questa caratteristica fornisce un importante supporto per la ricerca scientifica e le applicazioni mediche.
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Cf |
H3O4P |
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Em |
97.98 |
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MW |
97.99 |
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m/z |
97.98 (100.0%) |
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Analisi elementare |
H, 3.09; O, 65.31; P, 31.61 |
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Morfologico |
Liquido solido o viscoso |
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Colore |
Chiaro |
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L'acido fosforico è un mezzo ternario forte, che viene ionizzato in tre fasi. Non è facile volatilizzare e decomporsi e ha una certa ossidabilità. Ha la generalità dell'acido.
(1) L'acido fosforico concentrato può essere riscaldato con cloruro di sodio per generare gas cloruro di idrogeno (con una reazione simile con ioduro di potassio, bromuro di sodio, ecc.), Che appartiene alla preparazione di acido a basso ebollizione da acido bollente. Principio: preparazione di acido volatile dall'acido volatile difficile
(2) Gli ioni fosfato hanno una forte capacità di coordinamento e possono formare complessi solubili con molti ioni metallici. Ad esempio, Fe 3+ e PO43- possono formare complessi solubili incolori [Fe (PO4) 2] 3- e [Fe (HPO4) 2]-. Usando questa proprietà, PO43- è comunemente usato nella chimica analitica per mascherare ioni Fe 3+. L'acido fosforico concentrato può dissolvere tungsteno, zirconio, silicio, silicidio di ferro, ecc. E forma con loro complessi.
(3) Quando l'acido fosforico viene disidratato sotto calore forte, polifosfato, acido pirofosforico, trifosfato e acido polimetafosforico vengono prodotti a volte. Il trifosfato è una struttura a catena e il polifosfato è una struttura ad anello.
(4) Acido fosforico H3PO4Dovrebbe essere notato che l'acido fosforico a caldo concentrato può corrodere il biossido di silicio e generare acidi eteropoli. L'acido fosforico a caldo concentrato può anche decomporre la maggior parte dei minerali, come cromite, rutilo, ilmenite, ecc.
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L'acido fosforico (H3PO4), come importante acido inorganico, svolge un ruolo chiave in più di dieci campi come l'industria, l'agricoltura, il cibo, la medicina e la nuova energia a causa della sua acidità, tampone, proprietà chelanti e caratteristiche della fonte del fosforo. A partire dalle aree di applicazione di base, il seguente delinea sistematicamente i loro usi diversificati e i principi tecnici.
L'acido fosforico è la materia prima centrale dell'industria dei fertilizzanti fosfato e circa l'80% dell'acido fosforico del mondo viene utilizzato per la produzione agricola. Promuove in modo significativo la crescita delle colture e aumenta la resa fornendo elementi essenziali di fosforo (uno dei tre principali nutrienti di azoto, fosforo e potassio) alle piante.
1. Produzione di fertilizzanti fosfato
Superfosfato di calcio: prodotto reagendo l'acido fosforico con roccia fosfato (principalmente composta da fosfato di calcio), contenente fosforo disponibile dal 16% -20% (P2O5), ampiamente utilizzato come fertilizzante di base e topdressing.
Diammonio fosfato (DAP): con un contenuto di fosforo del 46%, fornisce una doppia alimentazione di azoto e fosforo ed è adatto a colture come mais e grano. Può migliorare lo sviluppo delle radici e la resistenza allo stress.
Diidrogeno fosfato di potassio: un fertilizzante composto di potassio ad alta concentrazione che può essere rapidamente rifornito con nutrienti mediante spruzzatura fogliare, migliorando la siccità delle colture e la resistenza al freddo.
2. Nutri per alimentare
Diidrogeno di calcio Fosfato: come additivo per mangimi,Acido fosforico H3PO4Fornisce fosforo e calcio per bestiame e pollame, promuove lo sviluppo delle ossa e la formazione di gusci d'uovo. Ad esempio, l'aggiunta di fosfato di diidrogeno di calcio all'alimentazione delle galline che posa può aumentare la produzione di uova del 5% -8%.
Fosfato di idrogeno di calcio: usato nell'alimentazione animale ruminante per regolare il pH del rumine e migliorare l'efficienza dell'utilizzo dell'alimentazione.
3. Principio tecnico
Il fosforo è un componente chiave del DNA vegetale, dell'ATP (portatore di energia) e dei fosfolipidi della membrana cellulare. L'acido fosforico aumenta la disponibilità di fosforo dissolvendo i composti fosforo insolubili nel suolo, come il fosfato di ferro e il fosfato di alluminio, inibendo al contempo la fissazione del suolo del fosforo e migliorando l'efficienza dell'utilizzo dei fertilizzanti.
L'acido fosforico ha le funzioni di condimento, conservazione e potenziamento nutrizionale negli alimenti e la sua applicazione deve essere conforme al GB 2760-2014 "Standard nazionale di sicurezza alimentare per l'uso di additivi alimentari".
1. Acidulante
Bevande carbonizzate: l'acido fosforico dà alla cola e ad altre bevande un gusto aspro rinfrescante e regola il pH a 2,5-3,5 per inibire la crescita microbica. Ad esempio, il contenuto di acido fosforico nella Coca Cola è di circa lo 0,05% -0,1%.
Jam e condimento: composto con acido citrico per migliorare il gusto aspro stratificato ed estendere la durata della conservazione.
2. Aiuti per la trasformazione degli alimenti
Ritenzione dell'acqua di carne: fosfati (come il sodio tripolifosfato) ioni di chelato e migliorano la capacità di mantenimento dell'acqua delle proteine muscolari, aumentando la resa di prodotti a base di carne trasformati come prosciutto e salsiccia del 10% -15%.
Produzione di formaggi: come coagulante, promuove la coagulazione delle proteine del siero di latte e migliora la consistenza del formaggio.
Rinforzo nutrizionale
Miglioramento della farina: i fosfati possono migliorare la resistenza all'impasto, aumentare il volume del pane e la morbidezza.
Prodotti lattiero -caseari: come fonte di nutrizione del lievito, promuovere la fermentazione e prevenire la contaminazione da parte di batteri vari.
vantaggio tecnico
I valori PKA dell'acido fosforico (2.12, 7,21, 12,67) consentono di esercitare effetti tamponi su un ampio intervallo di pH e stabilizzare i sistemi alimentari. Ad esempio, nel processo di saccarificazione della birra, l'acido fosforico può sostituire l'acido lattico per regolare il valore del pH ed evitare la generazione di odori.
La forte acidità e le proprietà chelanti dell'acido fosforico lo rendono una materia prima chiave per il trattamento della superficie del metallo, la produzione di detergenti e la sintesi chimica.
1. Trattamento della superficie del metallo
Trattamento fosfating:Acido fosforico H3PO4Reagisce con i sali di zinco e manganese per formare un film di fosfato, che copre le superfici metalliche di automobili e macchinari, prevenendo la ruggine e il miglioramento dell'adesione del rivestimento. Ad esempio, il tempo di prova di resistenza alla spruzzo salino del rivestimento fosfating sul corpo dell'auto può essere esteso a oltre 1000 ore.
Polisma chimica: una miscela di acido fosforico e acido nitrico (rapporto 3: 1) viene utilizzata per la lucidatura dei prodotti di alluminio. Dissolvendo le parti sporgenti sulla superficie del metallo, la levigatezza è migliorata e la RAU della rugosità della superficie può essere ridotta a meno di 0,1 μ m.
2. Produzione di detergenti
Detergenti: i fosfati modificati (come il disilicato di sodio stratificato) sostituiscono il tradizionale tripolifosfato di sodio, ammorbidendo la qualità dell'acqua e prevenendo la deposizione di re -sporcizia, riducendo al contempo il rischio di eutrofizzazione nei corpi idrici.
Agente di pulizia industriale: una combinazione di acido fosforico e tensioattivi, utilizzata per rimuovere le macchie di olio dalle apparecchiature metalliche, con un'efficienza di pulizia superiore del 30% a quella di un singolo tensioattivo.
3. Materie prime chimiche
Sintesi del fosfato: produce fosfato di ammonio, fosfato di idrogeno disodio, ecc., Utilizzato per il trattamento delle acque (inibitore della scala), additivi alimentari e intermedi farmaceutici.
Ritardante della fiamma: i composti organofosfori (come il trifenil fosfato) sono usati in materie plastiche e tessuti per inibire la combustione promuovendo la formazione di uno strato di carbonio e l'indice di ossigeno (LOI) può essere aumentato a oltre il 30%.
4. Sfida tecnica
I processi di fosfating tradizionali contengono metalli pesanti come zinco e manganese e richiedono lo sviluppo di soluzioni di fosfating libero da cromo per soddisfare i requisiti ambientali. Ad esempio, la soluzione di fosfating basata sul titanio è stata applicata nel campo aerospaziale catalizzando la formazione di un film attraverso ioni in titanio.
Field farmaceutico: sintesi dei farmaci e eccipienti di formulazione
L'acido fosforico ha funzioni sia terapeutiche che di formulazione in medicina e la sua applicazione deve rispettare gli standard della farmacopea cinese.
1. Sintesi del farmaco
Farmaci antivirali: il fosfato di Oseltamivir inibisce l'attività della neuraminidasi, blocca il rilascio di virus dell'influenza e ha un tasso di guarigione clinico dell'80% -90%.
Supplemento di ferro: il fosfato di ferro di sodio viene utilizzato per il trattamento dell'anemia da carenza di ferro e la sua biodisponibilità è superiore del 20% a quella del solfato ferroso.
2. Aggiunta farmaceutica
Regolatore del pH: la soluzione tampone fosfato (come PBS) mantiene la stabilità del farmaco, ad esempio, il pH dell'iniezione di insulina deve essere controllato a 7,0-7,8 per prevenire il degrado.
Agente disintegrante: l'idrogeno fosfato di calcio promuove una rapida disintegrazione del farmaco nelle compresse, con un tasso di dissoluzione che soddisfa gli standard USP.
3. Care orale
Phosphate toothpaste: removes dental plaque through chemical adsorption, but excessive use (concentration>5%) può erodere lo smalto e il dosaggio deve essere controllato.
Nuovo settore energetico: produzione di batteria al litio e semiconduttore
I derivati dell'acido fosforico mostrano un grande potenziale in energia pulita e alta produzione -.
1. Materiale dell'elettrodo positivo della batteria al litio
Fosfato di ferro al litio (LifePO4): poiché il materiale dell'elettrodo positivo tradizionale per le batterie di potenza, la sua capacità teorica specifica è di 170 mAh/g e la sua durata del ciclo è di oltre 2000 volte, con una migliore sicurezza rispetto ai materiali ternari. Entro il 2024, la produzione globale di fosfato di ferro al litio rappresenterà oltre il 60%, utilizzata principalmente per nuovi veicoli energetici e sistemi di accumulo di energia.
2. Pulizia dei semiconduttori
Acido fosforico ad alta purezza: acido fosforico di grado elettronico (purezza maggiore o uguale al 99,999%) viene utilizzato nei processi di incisione e pulizia nella produzione di chip, che può rimuovere le impurità dei metalli (come Fe, Cu) a livello di PPB e ridurre la velocità di difetto del chip.
3. BOVEDITURA TECHNOLOGICA
Fosfato di ferro da manganese al litio (LMFP): mediante drogante di manganese, l'altopiano di tensione è aumentato a 3,8 V e la densità di energia è superiore del 15% -20% a quella del fosfato di ferro al litio, rendendolo un materiale candidato per la prossima generazione di batterie di potenza.
Protezione ambientale e campi emergenti: trattamento delle acque reflue e rinforzo dell'edificio
L'applicazione dell'acido fosforico nei campi di protezione e costruzione ambientale si sta gradualmente espandendo.
trattamento delle acque reflue
Rimozione dei metalli pesanti: il fosfato forma precipitati insolubili con ioni di piombo e cadmio e la concentrazione di metalli pesanti nelle acque reflue trattate può essere ridotta a meno di 0,1 mg/L, in conformità con lo standard di scarico GB 8978-196.
Recupero del fosforo: recupero di fosfato dalle acque reflue per preparare fertilizzanti a rilascio -, raggiungendo il riciclaggio delle risorse.
Industria delle costruzioni
Ritardatore concreto:Acido fosforico H3PO4ritarda la reazione di idratazione del cemento, prolunga i tempi di costruzione ed è adatto per il versamento del calcestruzzo in ambienti ad alta temperatura.
Materiale refrattario: il legante fosfato di alluminio migliora la resistenza e la resistenza agli shock termici dei mattoni refrattari, con una temperatura di servizio fino a 1600 gradi.
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