Axit phosphoric – Wikipedia tiếng Việt

Axit phosphoric, hay đúng hơn là axit orthophosphoric là một axit trung bình có công thức hóa học H₃PO₄.

Axit phosphoric là chất rắn tinh thể không màu, khối lượng riêng 1,87 g/cm3; nhiệt độ nóng chảy = 42,35⁰C (dạng H₃PO₄.H₂O có nhiệt độ nóng chảy = 29,32⁰C); phân hủy ở 213⁰C. Tan trong etanol, nước (với bất kì tỉ lệ nào). Trong cấu trúc tinh thể của nó gồm có những nhóm tứ diện PO₄, liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Cấu trúc đó vẫn còn được giữ lại trong dung dịch đậm đặc của axit ở trong nước và làm cho dung dịch đó sánh giống như nước đường.

Axit orthophosphoric tan trong nước đó được giải thích bằng sự tạo thành liên kết hydro giữa những phân tử H₃PO₄ và những phân tử H₂O.

Trong phân tử axit phosphoric P ở mức oxy hóa +5 bền nên axit phosphoric khó bị khử, không có tính oxy hóa như axit nitric.
Khi đun nóng dần đến 260^oC, axit orthophosphoric mất bớt nước, biến thành axit điphosphoric (H₄P₂O₇); ở 300⁰C, biến thành axit metaphosphoric (HPO₃). Axit phosphoric là axit ba nấc có độ mạnh trung bình, hằng số axit ở 25⁰C có các giá trị K1 = 7.10⁻³, K2 = 8.10⁻⁶, K3 = 4.10⁻¹³. Dung dịch axit phosphoric có những tính chất chung của axit như đổi mà quỳ tím thành đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại. Khi tác dụng với oxit bazơ hoặc bazơ, tùy theo lượng chất tác dụng mà sản phẩm là muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.

Trong phòng thí nghiệm[sửa | sửa mã nguồn]

Trong phòng thí nghiệm, axit phosphoric được điều chế bằng cách dùng HNO₃ đặc oxy hóa phospho ở nhiệt độ cao:

P + 5 HNO₃ → H₃PO₄ + 5 NO₂ + H₂O

Trong công nghiệp, điều chế H₃PO₄ bằng phương pháp trích li (phân hủy quặng phosphorit hoặc quặng aptit bằng axit sunfuric đặc, tuy nhiên điều chế bằng phương pháp này thu được axit phosphoric không tinh khiết, có chất lượng thấp). Để thu được H₃PO₄ có độ tinh khiết cao hơn và nồng độ cao hơn, người ta điều chế bằng phương pháp nhiệt (khử quặng phosphorit, apatit đến P, oxy hoá P thành P₂O₅, hấp thụ bằng nước).

Trong công nghiệp[sửa | sửa mã nguồn]

Axit phosphoric được sản xuất công nghiệp bằng hai tuyến đường nói chung - quá nhiệt và quá trình ẩm ướt, trong đó bao gồm hai tiểu phương pháp. Quá trình ướt chiếm ưu thế trong lĩnh vực thương mại. Các quá trình nhiệt đắt hơn sản xuất một sản phẩm tinh khiết được sử dụng cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Phương pháp ướt[sửa | sửa mã nguồn]

sản xuất acid phosphoric bằng phương pháp ướt (phương pháp trích ly) axit phosphoric được sản xuất bằng cách thêm axit sunfuric để phân huỷ khoáng Tricalcium phosphate, thường được tìm thấy trong tự nhiên như quặng apatit. Phản ứng là:

Ca5 (PO4) 3X + 5 H2SO4 + 10 H2O → 3 H3PO4 + 5 CaSO4 · 2 H2O + HX

trong đó X có thể bao gồm OH, F, Cl, Br và các quặng khác chứa Fe2+,Mg2+...

Dung dịch axit phosphoric ban đầu có thể chứa 23-33% P2O5 (32-46% H3PO4), nhưng có thể được tập trung bởi sự bay hơi nước để sản xuất axit commercial- hoặc thương cấp phosphoric, trong đó có khoảng 54-62% P2O5 (75 -85% H3PO4). Bốc hơi hơn nữa sản lượng nước axit superphosphoric với nồng độ trên 70% P2O5 (tương ứng với gần 100% H3PO4, tuy nhiên, các axit pyrophosphoric và polyphosphoric sẽ bắt đầu hình thành, làm cho các chất lỏng có độ nhớt cao) [9] [10].

Phân huỷ quặng photphat bằng axit sulfuric sản phẩm phụ canxi sunfat không tan (thạch cao), được lọc và loại bỏ như bùn cặn. Axit ướt quá trình có thể được tinh chế thêm bằng cách loại bỏ flo để sản xuất axit phosphoric dùng trong sản xuất phân bón, hoặc bằng cách chiết xuất dung môi và loại bỏ asen để sản xuất axit phosphoric thực phẩm.

Quá trình nitrophosphate là tương tự như quá trình ướt trừ nó sử dụng axit nitric ở vị trí của axit sulfuric. Lợi thế cho phương pháp này là các sản phẩm đi kèm là canxi nitrat cũng là một loại phân bón cây trồng. Phương pháp này ít được sử dụng.

Phương pháp nhiệt[sửa | sửa mã nguồn]

Axit phosphoric tinh khiết thu được bằng cách đốt phospho nguyên tố để tạo phospho pentoxit, sau đó được hòa tan trong axit phosphoric loãng. Phương pháp này tạo ra một axit phosphoric rất tinh khiết, vì hầu hết các tạp chất có trong đá đã được loại bỏ khi đốt phốt pho trong lò điện. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng quan trọng như dược phẩm, thực phẩm cẩn có phân đoạn xử lý bổ sung để loại bỏ các hợp chất asen.

Phospho nguyên tố được sản xuất bởi một lò điện. Ở nhiệt độ cao, một hỗn hợp của quặng phốt phát, silica và vật liệu cacbon (than cốc, than vv...) sản xuất calcium silicate, khí phốt pho và carbon monoxide. Khí P và CO từ phản ứng này được làm lạnh dưới nước để tách phospho rắn và bụi. Ngoài ra, khí P và CO có thể được đốt cháy với không khí để tạo phospho pentoxit và carbon dioxide. Khí sau khi được làm nguội sơ bộ được đưa tới hidrat hoá tạo thành acid phosphoric.

Dung dịch đậm đặc của axit phosphoric thường bán trên thị trường có nồng độ 85%.

Axit phosphoric là bán thành phẩm trong quá trình sản xuất phân bón, dược phẩm, thức ăn gia súc; làm chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ, chất tẩm gỗ chống cháy, chất chống ăn mòn kim loại sản xuất thuốc trừ sâu, điều chế phân lân

Wikimedia Commons có thư viện hình ảnh và phương tiện truyền tải về Axit phosphoric