Anar al contingut

Àcit fosfórico

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Per a atres usos d'este terme vore Àcit fosfórico (desambiguació).

El àcit fosfórico (a voltes cridat àcit ortofosfórico) és un àcit (més precisament un compost ternario que pertany a la categoria dels oxácidos) de fòrmula H3PO4.[1] És un ortofosfato que el seu còdic en el Sistema Internacional de Numeració és I-338. No es deu usar aigua per a eliminar este químic, ya que esta produïx la seua activació. Se sol trobar en forma de solució acuosa al 85%, que és un líquit en forma d'aixarop incoloro, vàter i no volàtil. És un important producte químic industrial, ya que és un component de molts fertilisants. L'eliminació dels tres ions Plantilla:Chem2 dona lloc al ion fosfat Plantilla:Chem2. L'eliminació d'un o dos protones dona el ion dihidrógeno fosfat Plantilla:Chem2, i el ion hidrogen fosfat Plantilla:Chem2, respectivament. L'àcit fosfórico forma éster, cridats organofosfatos.[2]

El nom "àcit ortofosfórico" pot utilisar-se per a distinguir este àcit específic d'atres "àcits fosfóricos", com l'àcit pirofosfórico. No obstant, el terme "àcit fosfórico" a sovint significa este compost específic; i eixa és l'actual nomenclatura IUPAC.

Propietats químiques

l'anión associat a l'àcit fosfórico es diu ion fosfat, molt important en la biologia, especialment en els composts derivats dels sucres fosforilados, com l'ADN, l'ARN i l'adenosina trifosfato (ATP). En la seua forma pura, este àcit és un sòlit cristalí de color blanc, higroscòpic i delicuescente. En major freqüència, l'àcit fosfórico s'almagasena i distribuïx en solució: en esta presentació, té un aspecte líquit transparent, llaugerament groguenc. S'obté per mig del tractament de roques de fosfat de calcio en àcit sulfúric, filtrant posteriorment elíquit resultant per a extraure el sulfat de calcio. Un atre modo d'obtenció consistix en cremar vapors de fòsfor i tractar l'òxit resultant en vapor d'aigua. L'àcit fosfórico és un àcit triprótico. Açò significa que pot disociarse en aigua fins a tres voltes, lliberant cada volta un protón a l'aigua com es mostra en les següents reaccions:

___*HA3POA4(s)+HA2O(l)↽−−⇀HA3OA+(aq)+HA2POA4A−(aq)        ___*Ka1=7.25×10−3pKa1=2.14
HA2POA4A−(aq)A+HA2O(l)↽−−⇀HA3OA+(aq)+HPOA4A−2(aq)        Ka2=6.31×10−8pKa2=7.2
HPOA4A−2(aq)A+HA2O(l)↽−−⇀HA3OA+(aq)+POA4A−3(aq)        Ka3=3.98×10−13pKa3=12.4

Sistema eutéctico

el diagrama de fases del sistema Plantilla:Chem2 és complicat. Les solucions de fins al 62,5% de Plantilla:Chem2 són eutécticas, mostrant una depressió del punt de congelació tan baixa com -85 °C. Més allà d'este punt de congelació aumenta, alcançant els 21 °C en un 85% de Plantilla:Chem2 (p/p) i un màxim local al 91,6% que correspon al hemihidrato 2H3PO4-H2O, congelant-se a 29,32 °C.[3][4] Existix una segona depressió eutéctica més chicoteta a una concentració del 94,75% en un punt de congelació de 23,5 °C. A concentracions majors, el punt de congelació aumenta ràpidament. L'àcit fosfórico concentrat tendix a superenfriarse ans que es produïxca la cristalisació, i pot ser relativament resistent a la cristalisació inclús quan s'almagasena per baix del punt de congelació.[5] Per a molts usos industrials, el 85% representa un llímit superior pràctic, ya que en concentracions més altes es corre el risc de que tota la massa es congele quan es transporta en camions cisterna i tinga que fondre's, encara que encara pot produir-se una cristalisació parcial a temperatures baix zero.

Autocondensación

L'àcit fosfórico es comercialisa en solucions acuosas de diverses concentracions, que no solen superar el 85%. Si es concentra més, sofrix una llenta autocondensación, formant un equilibri en àcit pirofosfórico:

___*2HA3POA4↽−−⇀HA2O+HA4PA2OA7

Inclús a una concentració del 90% la cantitat d'àcit pirofosfórico present és despreciable, pero més allà del 95% comença a aumentar, alcançant el 15% en lo que d'un atre modo hauria segut un 100% d'àcit ortofosfórico.[6]

A mida que aumenta la concentració es formen àcits superiors, que culminen en la formació d'àcits polifosfóricos.[7] No és possible deshidratar completament l'àcit fosfórico a pentóxido de fòsfor, sino que l'àcit polifosfórico es torna cada volta més polimèric i viscós. Per la autocondensación, l'àcit ortofosfórico pur només pot obtindre's per mig d'un cuidadós procés de congelació/fusió fraccionada.[5]

Propietats físiques

  • Densitat relativa (aigua = 1): 1,68
  • Solubilidad en aigua: Molt elevada
  • Pressió de vapor a 20 °C: 4 Pa
  • Densitat relativa de vapor (aire = 1): 3,4
  • Massa Molar: 97,995182 [g/mol]

Usos

Diagrama de Lewis i geometria de l'àcit fosfórico.

No és un àcit fort ya que el seu menor pKa és 2,14. l'àcit és molt útil en elaboratori per la seua resistència a l'oxidació, a la reducció, a l'evaporament (comparat en HCl) i a la carbonizacion (comparat en l'àcit sulfúric). Entre atres aplicacions s'utilisa com catalisador en la deshidratació d'alquenos,[8] esterificació,[9] o reacció de Friedel-Crafts.[10] L'àcit fosfórico s'ampra com a ingredient de begudes no alcohòliques com per eixemple de les gaseosas, aixina com aditiu alimentari I-338, d'un modo particular en les de tipo coa; com a element acondicionador de la superfície de l'esmalt dental, puix al desmineralizar la superfície del mateix genera microtenciones en la seua estructura lo que facilita l'adheriment dels materials de restauració dental ; com a catalisador, per a protegir aleacions ferrosas, per formació de fosfat de ferro insolubles, i per a fabricar el tripolifosfato de sodi utilisat com ablandadores d'aigua, fertilisants i detergents. Molt utilisat en laboratoris químics en la preparació de dissolució tampó o reguladores del pH. La neutralisació de l'àcit fosfórico en l'amoniaco produïx fosfat monoamónico (MAP), un fertilisant complex altament concentrat que conté nitrogen i fòsfor aprovechable.[11]

També s'usa per a aditiu en mesclar en oli urea, alquitrà, betum, piedrilla en arena per a crear un asfalt per a paviment en sols de carreteres i reparacions de trencaments en sol en solament agregar aigua per a activar, derretir l'asfalt i compactar per mig d'aplanadora. Si se li afig fluorur de sodi s'obté monofluorofosfato de sodi (MFP), component d'algunes cremes dentals.

Us en alimentació

L'àcit fosfórico d'us alimentari (aditiu I338[12][13]) s'utilisa per a acidificar aliments i begudes, com a diverses coes i melades, lo que els conferix un sabor àcit. L'àcit fosfórico també servix com a conservant.[14] Els refrescs que contenen àcit fosfórico, entre els que s'inclourien els de tipo coa, a voltes es denominen refrescs fosfatados o fosfáticos. L'àcit fosfórico dels refrescs pot causar erosió dental[15] i també pot contribuir a la formació de càlculs renals, sobretot en persones que ya els han patit.[16] També pot causar desmineralisació òssea (fer que els ossos perguen calcio), conduint a malties com l'osteopenia i l'osteoporosis. Les especificacions de l'àcit fosfórico d'us alimentari com a aditiu I338 estan publicades per l'Unió Europea.[17]

Producció

L'àcit fosfórico es produïx industrialmente per una d'estes dos vies: per via humida i per via seca.[18]

Procés humit

En el procés humit, un mineral que conté fosfat, com l'hidroxiapatita càlcica i la fluorapatita, és digerit en àcit sulfúric

___*CaA5(POA4)A3OH(s)+5HA2SOA4(aq)⟶3HA3POA4(aq)+5CaSOA4(aq)+HA2O(l)

___*CaA5(POA4)A3F(s)+5HA2SOA4(aq)⟶3HA3POA4(aq)+5CaSOA4(aq)+HF↑(g)

el sulfat de calcio (algeps) és un subproducte, que s'elimina com fosfoyeso. El gas de fluorur d'hidrogen (HF) es conduïx a un lavador humit (d'aigua) que produïx àcit fluorhídric. En abdós casos, la solució d'àcit fosfórico sol contindre un 23-33% de P2O5 (32-46% d'H3PO4). Pot concentrar-se per a produir àcit fosfórico de grau comercial o mercantil, que conté aproximadament 54-62% de P2O5 (75-85% d'H3PO4). Una major eliminació d'aigua produïx àcit superfosfórico en una concentració de P2O5 superior al 70% (corresponent a casi el 100% d'H3PO4). L'àcit fosfórico d'abdós processos pot purificar-se encara més eliminant composts d'arsènic i atres impurees potencialment tòxiques.

Procés en sec

Per a produir àcit fosfórico de calitat alimentària, el mineral de fosfat es reduïx primer en coque en un forn d'arc elèctric, per a obtindre fòsfor elemental. També s'afig sílice, en lo que es produïx escoria de silicat càlcic. El fòsfor elemental es destila del forn i es crema en aire per a produir pentóxido de fòsfor de gran purea, que es dissol en aigua per a produir àcit fosfórico.[19]

Seguritat

L'àcit fosfórico no és un àcit fort. No obstant, en concentracions moderades les solucions d'àcit fosfórico són irritantes per a la pell. El contacte en solucions concentrades pot causar cremades greus en la pell i danys permanents en els ulls.[20]

S'ha demostrat una relació entre el consum regular de coa a llarc determini i l'osteoporosis en la mijana edat tardana en dònes (pero no en hòmens).[21]

Vore també

Referències

  1. ↑ Àcit fosfórico, també cridat àcit ortofosfórico
  2. ↑ Plantilla:Cite journalast=Westheimer
  3. ↑ “Les curves de solubilidad i punt de congelació de l'àcit ortofosfórico hidratado i anhidro” . Journal of the American Chemical Society 47 (8): 2165-2170.
  4. ↑ «Bolletí d'informació tècnica sobre àcit fosfórico purificat H3PO4». PotashCorp.
  5. ↑ 5,0 5,1 “La Purificació de l'Àcit Fosfórico per Cristalisació.” (en) . Industrial & Engineering Chemistry 17 (10): 1081-1083. doi:10.1021/ie50190a031. ISSN 0019-7866.
  6. ↑ «Àcit fosfórico i les seues interaccions en polímero de tipo polibenzimidazol».Cèles de combustible de membrana electrolítica polimèrica d'alta temperatura.Springer International Publishing.
    169-194.doi:10.1007/978-3-319-17082-4_8.
  7. ↑ “151. La composició dels àcit fosfóricos "forts"” . Journal of the Chemical Society (Resumed): 752-759. doi:10.1039/JR9590000752.
  8. ↑ «Phosphoric catalysis of alcohol dehydration».
  9. ↑ «Insight into the Mechanism of the Acylation of Alcohols with Acid Anhydrides Catalyzed by Phosphoric Acid Derivatives».The Journal of Organic Chemistry.86(7)
    5197–5212.ISSN 0022-3263.doi:10.1021/acs. joc.1c00102.Consultat el 2022-09-22.
  10. ↑ «Phosphorous Acid-Catalyzed Alkylation of Phenols with Alkenes».The Journal of Organic Chemistry.85(22)
    14307–14314.ISSN 0022-3263.doi:10.1021/acs. joc.9b03028.Consultat el 2022-09-22.
  11. ↑ «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 18 de giner de 2012. Consultat el 27 de febrer de 2012.
  12. ↑ «Food Additive Database (European Union) Phosphoric acid» (en anglés). European Commission. Consultat el 8 de febrer de 2023.
  13. ↑ «Current EU approved additives and their I Numbers». Foods Standards Agency.
  14. ↑ «Why is phosphoric acid used in some Coca‑Coa drinks?- Frequently Asked Questions - Coca-cola GB» (en en-gb).
  15. ↑ “Dietary advice in dental practice” . British Dental Journal 193 (10): 563–568. doi:10.1038/sj. bdj.4801628. PMID 12481178.
  16. ↑ «Dietary and Pharmacologic Management to Prevent Recurrent Nephrolithiasis in Adults: A Clinical Practice Guideline From the American College of Physicians».Annals of Internal Medicine.161(9)
    659.doi:10.7326/M13-2908.
  17. ↑ «REGLAMENTE (UE) N o 231/2012 DE LA COMISSIÓ de 9 de març de 2012 pel que s'establixen especificacions per als aditius alimentaris que figuren en els anexos II i III del Reglament (CE) n o 1333/2008 del Parlament Europeu i del Consell. Versió consolidada de 31.102022» (en espanyol). Unió Europea. Consultat el 8 de febrer de 2023.
  18. ↑ Phosphates and phosphoric acid, New York: Marcel Dekker. ISBN 978-0824717124.
  19. ↑ “Let's Make White Phosphorus Obsolete” (2020). ACS Central Science 6 (6): 848–860. doi:10.1021/acscentsci.0c00332. PMID 32607432.
  20. ↑ «Àcit fosfórico, 85 wt.% SDS».
  21. ↑ Tucker KL, Morita K, Qiao N, Hannan MT, Cupples LA, Kiel DP. “Les coes, pero no atres begudes carbonatades, s'associen en una baixa densitat mineral òssea en dònes majors: The Framingham Osteoporosis Study”. American Journal of Clinical Nutrition 84 (4): 936-942. doi:10.1093/ajcn/84.4.936. PMID 17023723.

Enllaços externs

Commons


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Àcit_fosfórico&oldid=1562889»