اسید فسفریک – تاریخچه، خواص، کاربردها

اسید فسفریک به هر ماده شیمیایی گفته می‌شود که از ترکیب سه عنصر فسفر، اکسیژن و هیدروژن (در نسبت‌های مختلف) ساخته شده باشد. رایج‌ترین نوع اسید فسفریک، ارتو فسفریک اسید با ترکیب شیمیایی ‌H3PO4 است که معمولا به نام ساده اسید فسفریک شناخته می‌شود. معمولا دو مولکول این ترکیب از واکنش شیمیایی سه مولکول آب با دو مولکول پنتا اکسید فسفروس ( فسفریک انهیدرید P2O5) حاصل خواهد شد، که نتیجه این ترکیب کریستال‌های لوزی شکل یا مایعی چسبناک است (هر دو به صورت مایع می‌باشند). کریستال‌ها در حدود 42 درجه سانتی‌گراد ذوب شده و وزن مخصوصی برابر 1.834 گرم بر سانتی‌متر مکعب در دمای 18 درجه سانتی‌گراد دارند.
این اسید به جرات یکی از پرکاربردترین اسید‌ها در صنایع غذایی، آرایشی، دارویی و علی‌الخصوص کشاورزی است. لذا آشنایی با تاریخچه، خواص و کاربردهای آن به طور جزء برای اهل فن و علاقمندان ضروری خواهد بود. شیمی بازار برای نیل به این منظور ابتدا به معرفی تاریخچه تولید فسفر و اسید فسفریک پرداخته و پس از بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی آن، به سراغ معرفی خلاصه‌ای از کاربردهای فسفریک اسید خواهد رفت تا بتواند کمکی هر چند کوچک در راستای شناخت بیشتر شما از این ماده باشد.

تاریخچه فسفریک اسید

دقیقا مشخص نیست که اسید فسفریک توسط چه کسی و در چه زمانی برای اولین بار تهیه شده است، اما مدارک ثبت‌شده تاریخی اولین اختراع فسفر را به کارهای کیمیاگری آلمانی مربوط می‌کنند. این مدارک نشان می‌دهند که هننیگ برند (Hennig brand) کیمیاگر و بازرگان قرن هفدم و اوایل قرن هجدهم (1630-1710 میلادی) در هامبورگ آلمان، موفق به کشف فسفر در سال 1669 شد و مانند بقیه کیمیاگران آن زمان، برند که به دنبال سنگ کیمیا بود کشفش را به صورت یک راز (همانند کیمیاگران پیش از خود) حفظ کرد. او سعی داشت که با استفاده از فسفر، طلا تولید کند(که مسلما موفق نشد). جالب است بدانید که او حدود 5500 لیتر ادرار را استفاده کرد تا حدود 120 گرم فسفر تولید کند!( هر چند یک لیتر ادرار انسان حدود 1.4 گرم فسفر دارد و او اگر فرآیند تولید خود را اصلاح می‌کرد می‌توانست فسفر بسیار بیشتری به دست بیاورد!)
طبق یادداشت‌هایی که بعد از مرگ او کشف شد، مشخص نیست که آیا برند در آزمایشات خود با آب (کیمیاگران علاقه بسیاری به استفاده از ترکیب آب با مواد مختلف داشتند) موفق به تولید فسفریک اسید شده و یا در تولید آن ناکام باقی مانده است. بنابراین تولید و کشف رسمی اسید فسفریک تا دهه 1770 طبق منابع رسمی به تعویق افتاد. تا اینکه دو شیمیست سوئدی به نام‌های یوهان گاتلیب گان و کارل ویلهم شیل کاملا مستقل از یادداشت‎های برند، و از خاکستر استخوان موفق به تولید اسید فسفریک شدند. شیل در سال 1774 موفق به جدایش فسفر از خاکستر استخوان شده و در سال 1777 با اضافه کردن اسید نیتریک به فسفر، اسید فسفریک را تولید کرد. البته برخی منابع تولید اولیه فسفریک اسید را در سال 1694 توسط رابرت بویل با انحلال پنتا اکسید فسفر در آب تایید کرده‌اند.

در سال 1812 شرکت کویگنت در لیون فرانسه موفق به کشف راهی برای تولید فسفر خالص با اضافه کردن اسید هیدروکلریک به استخوان شد که تا سال 1872 به صورت کامل تولید آن در اختیار دولت فرانسه قرار داشت و از آن اسید فسفریک به همراه محصولات دیگر فسفر تهیه می‌شد. در همین سال‌ها (1840) بود که اهمیت استفاده از اسید فسفریک در صنایع کشاورزی به عنوان کود توسط جاستوس ون لیبیگ در کتاب شیمی آلی و کاربردهایش در کشاورزی و فیزیولوژی مطرح گردید. این دانشمند در همین کتاب فسفات غیر‌قابل انحلال موجود در استخوان‌ها و مواد معدنی اشاره کرده و گفته است که با واکنش این فسفات با اسید سولفوریک می‌توان به ترکیبی مغذی برای گیاهان رسید.
وقتی در سال 1896 تمام استخوان‌های بوفالوها از دشت‌های آمریکا به دلیل تولید فسفر، اسید فسفریک و بقیه محصولات فسفر دار محو شد. شرکت‌ها به فکر جایگزین کردن استخوان با منبعی قابل اطمینان‌تر افتاده و به همین علت به استفاده از سنگ‌های معدنی فسفاته روی آوردند. اما قبل از آن به دلیل گران شدن استخوان، بسیاری از آن‌ها ورشکست شدند. امروزه اسید فسفریک از سنگ‌های فسفاته به دو روش کلی‌ تر و خشک تهیه ‌می‌شود.

خواص اسید فسفریک

خواص فیزیکی و شیمیایی اسید فسفریک خالص به شرح زیر است:

خواص فیزیکی

فسفریک اسید خالص کریستال‌های جامد سفید رنگی با درجه ذوب 42.35 درجه سانتی‌گراد است. این اسید در 158 درجه سانتی‌گراد جوشیده و اجزایش از هم جدا می‌شوند. وقتی که اسید فسفریک کمتر تغلیظ شده باشد بی‌رنگ، بدون بو و به صورت مایع چسبناکی با چگالی 1.685 گرم بر میلی لیتر(دمای اتاق) است. البته این دانسیته در هنگام جامد بودن برابر با مقدار 2.03 گرم بر میلی‌لیتر می‌باشد. این اسید غیر‌سمی بوده و مشتعل نمی‌شود. بیشترین غلظت رایج اسید فسفریک در آب 85 درصد و کمترین آن برای فروش 50 درصد می‌باشد. این اسید بهتر است در دمای کمتر از 30 درجه سانتی‌گراد نگهداری شود. در دماهای پایین‌تر از 20 درجه، این اسید به صورت مایع بسیار سرد درآمده و در بسیاری از موارد منجمد نخواهد شد.

خواص شیمیایی

این اسید سه اتم هیدروژن اسیدی و قابل جایگزین دارد؛ به همین دلیل نسبت به دیگر اسیدهای معدنی متفاوت عمل می‌کند. این اسید توانایی واکنش با بازها برای تشکیل سه کلاس از نمک‌ها را با جایگزین کردن یک، دو و یا هر سه اتم هیدروژن را داراست.

یکی از توانایی‌های کمیاب این اسید این است که در درجه حرارت‌های بالا، مولکول‌های اسید فسفریک قادر به واکنش با یکدیگر و ترکیب شدن (با از دست دادن مولکول آب) برای تشکیل زنجیره‌های پلیمری کوتاه و حتی طولانی مانند پلی اسید و متافسفریک اسید هستند.

2 H3PO4 → H4P2O7 (- H2O)

توجه داشته باشید که این اسید در برخورد با الکل‌ها، آلدهید‌ها، سیانید‌ها، کتون‌ها، فنول‌ها، استرها، سولفیدها تجزیه شده و بخاری سمی تولید می‌کند.

نحوه تهیه اسید فسفریک

دو فرآیند خشک (حرارتی) و تر برای تهیه اسید فسفریک وجود دارد، هر چند اسید فسفریک خالص با روش حرارتی از عنصر فسفر (به دست آمده از P4O10) که از احیای سنگ فسفات با کربن در کوره قوس الکتریکی به دست می‌آید، تولید می‌شود:

سنگ فسفات → P → P2O5 → H3PO4

اسید فسفریک ناشی از فرآیند تر که از انحلال سنگ فسفات با اسید سولفوریک به دست می‌آید به علت وجود ناخالصی‌ها، برای استفاده در صنایع غذایی و شوینده‌ها مناسب نیست ولی چون هزینه تولید فسفر به صورت عنصر بسیار بالاست، در صنعت سعی می‌شود که اسید به دست آمده از فرآیند تر تخلیص شود. این اسید خالص‌سازی شده با اسید حاصل از روش حرارتی قابل رقابت بوده و در حال حاضر در مقیاس تجاری با استفاده از بوتیل الکل به عنوان حلال صورت می‌پذیرد. در این فرآیند اسید فسفریک به فاز آلی منتقل شده و ناخالصی‌ها در فاز محلول باقی خواهند ماند. اسید فسفریک خالص از فاز آلی با مقدار محدودی آب و یا با تقطیر الکل در خلاء استریپ و بازیابی می‌شود.

سنگ فسفات به طور عمده از فلورو آپاتیت، هیدروکسی آپاتیت و کربناتو آپاتیت تشکیل شده و حاوی اورانیوم، وانادیوم، فلورین و بسیاری از عناصر نادر خاکی مثل لانتانید‌ها است. این سنگ در آب نامحلول بوده ولی به خوبی با اسید‌ها شسته می‌شود. با اسید سولفوریک در مقادیر کم و زیاد، اسید فسفریک یا سوپر فسفات معمولی تولید خواهد شد. وقتی مقدار کمی از اسید استفاده شود محصول سوپر فسفات معمولی که مخلوط جامد شده فسفات منو کلسیم و ژیپس است، خواهد بود. که معمولا بعد از ترکیب با آمونیاک ارزش بیشتری به عنوان یک کود شیمیایی خواهد داشت.
در صورت بالا بودن مقدار اسید، واکنش همی هیدرات در دمای بالای 80 درجه سانتی‌گراد، چند دقیقه‌ای به پایان رسیده و اسید 30 درصد تولید خواهد شد. اگر واکنش به صورت دی هیدرات در دمای کمتر از 80 درجه سانتی‌گراد انجام شود، اسید تولیدی 60 درصد خواهد بود اما حدودا 8 ساعت طول می‌کشد که بلورها کاملا تشکیل و کاملا جدا شوند. لذا در صنعت فرآیند همی هیدرات و دی هیدرات با حرارت‌دهی بالای 80 درجه و هم‌زدن انجام می‌پذیرد که محصول ابتدایی آن اسید سیاه نام دارد که پر از مواد آلی موجود در سنگ است با حذف این مواد آلی به وسیله تکلیس در محیط اکسید شده و اسید سبز به دست خواهد آمد. البته هم اسید سیاه و هم سبز محصولاتی تجاری هستند، هر چه اسید خالص‌تر شود بی‌رنگ‌تر خواهد شد.

کاربردهای اسید فسفریک

استفاده از این اسید به دو صورت خوراکی و صنعتی صورت می‌گیرد، که علت اصلی آن غیرسمی بودن این اسید است. اگر از طرفداران نوشابه‎ها هستید، شما به مصرف این اسید عادت کرده‌اید، اما این استفاده تنها به نوشابه‌ها محدود نمی شود، در مرباها، پنیرها و گوشت‌های فرآوری شده (سوسیس و کالباس و غیره) اسید فسفریک کاربرد فراوانی دارد. این اسید در غذا طعمی تند به خوراکی خواهد داد.
از دیگر کاربردهای جالب این اسید استفاده از آن برای پاک کردن جرم‎های دندان در دندانپزشکی است و جالب است بدانید که در خمیردندان‌هایی که خاصیت سفید کنندگی دارند نیز کاربرد دارد.

اگر بخواهید که زنگ آهن را پاک کنید، اسید فسفریک انتخاب شما خواهد بود. هر چند بعد از استفاده شما فسفات آهن سیاه خواهید داشت که خود می‌تواند به عنوان ماده‌ای ضد خورندگی مورد استفاده قرار گیرد.
بسیاری از شوینده‌ها در ساختار خود از اسید فسفریک جهت نرم کردن آب استفاده می‌کنند. یون‌های کلسیم و منیزیم که آب سخت را تشکیل خواهند داد، توسط این اسید تبدیل به نمک فسفات شده و باعث عدم رسوب آن‌ها خواهد شد. اما هنوز هم مانند قرن نوزدهم اصلی‌ترین کاربرد اسید فسفریک در تولید کودهای شیمیایی است. فسفر یکی از ضروری‌ترین عناصر جهت رشد گیاهان است و هنوز 80 درصد از این اسید در کشاورزی مصرف می‌شود. این کودها معمولا به صورت مونو آمونیوم فسفات، دی آمونیوم فسفات، سوپر فسفات تریپل، فسفات منیزیم هستند. از کاربردهای جدید این اسید می‌توان به تصفیه آب و فاضلاب، مکمل‌های خوراک دام و طیور نیز اشاره کرد. از این اسید به عنوان الکترولیت در سلول‌های سوختی نیز استفاده شده و از آن برای ساختن دیترجنت‌های مصنوعی نیز استفاده می‌شود. همچنین استفاده از این اسید در مواد آرایشی و بهداشتی و مراقبت از خود نیز امکان‌پذیر است. در ماسک‌های اسکراب، شامپوهای سر و بدن، لاک ناخن، رنگ مو و پاک کننده‌های صورت از این اسید به عنوان تنظیم‌کننده اسیدیته استفاده می‌شود.

خرید اسید فسفریک

شیمی بازار بورس آنلاین خرید و فروش مواد شیمیایی است که کمک شایانی به مصرف کنندگان مواد شیمیایی می‌کند تا بتوانند در فضایی کاملا شفاف به تامین‌کنندگان اسید فسفریک از بین تولیدکنندگان، واردکنندگان و یا فروشندگان این ماده دسترسی داشته و بهترین تامین‌کننده اسید فسفریک را با توجه به نیاز خود یافته و مستقیما و بدون واسطه با او ارتباط برقرار نمایند.

برای خرید اینجا کلیک کنید

فروش اسید فسفریک

تامین کنندگان اسید فسفریک امکان معرفی شرکت و مواد خود را از طریق پلتفرم‌های ویژه‌ی این شرکت در فضای کسب و کار دیجیتال فراهم آورده که با هزینه‌ای مناسب امکان‌پذیر است.
این مهم با امکاناتی همچون ایجاد پروفایل اختصاصی شرکت و درج آگهی فروش در شیمی بازار به آسانی ممکن خواهد بود.

برترین تامین کنندگان اسید فسفریک
	اسید فسفریک	فسفات تجارت ایرانیان
	اسید فسفریک	مهان تجارت افروز