Acide phosphorique

Acide phosphorique , également connu sous le nom d'acide orthophosphorique ou (V) l'acide , est un acide (inorganique) minéral ayant le P du H ₃ de la formule chimique [[l'oxygène O]] ₄ phosphorique. En revanche, les molécules acides du orthophosphorique peuvent combiner avec elles-mêmes pour former une série de composés désignés sous le nom des acides phosphoriques d'une manière plus générale. L'acide phosphorique limite peut également se rapporter à un produit chimique ou au réactif se composant des acides phosphoriques, habituellement la plupart du temps acide orthophosphorique.

Chimie d'acide orthophosphorique

L'acide phosphorique anhydre pur est un solide blanc qui fond au °C 42.35 pour former un liquide sans couleur et visqueux.

La plupart des personnes et même chimistes se réfèrent à l'acide orthophosphorique comme acide phosphorique de , qui est le nom d'IUPAC pour ce composé. Le ortho- de préfixe est employé pour distinguer l'acide d'autres acides phosphoriques, appelés les acides polyphosphoriques. L'acide orthophosphorique est un non- toxique, le inorganique, l'acide triprotic plutôt faible , qui, si pur, est un plein à la température de pièce et à la pression . La structure chimique de l'acide orthophosphorique est montrée ci-dessus dans la table de données. L'acide orthophosphorique est très une molécule polaire du ; donc il est fortement soluble dans l'eau. L'état d'oxydation du phosphore (p) en acides ortho-- et autres phosphoriques est +5 ; l'état d'oxydation de tous les atomes de l'oxygène (o) est -2 et tous les atomes de l'hydrogène (h) est +1. que Triprotic signifie qu'une molécule d'acide orthophosphorique peut dissocier jusqu'à trois fois, abandonnant un H⁺ chaque fois, qui combine typiquement avec une molécule d'eau , H₂O, suivant les indications de ces réactions :

H₃PO₄_(s) ; + H₂O_(l) ⇌ H₃O⁺_(aq) + de H₂PO₄^-_(aq) ; ; ; ; ; K _a1= 7.5×10⁻³

H₂PO₄^-_(aq)+ H₂O_(l) de ⇌ H₃O⁺_(aq) + de HPO₄^2-_(aq) ; ; ; ; ; K _a2= 6.2×10⁻⁸

HPO₄^2-_(aq)+ H₂O_(l) de ⇌ H₃O⁺_(aq) + ; de PO₄^3-_(aq) ; ; ; ; ; ; K _a3= 2.14×10⁻¹³

L'anion après la première dissociation, H₂PO₄^- de , est l'anion du dihydrogénophosphate de . L'anion après la deuxième dissociation, HPO₄^2-, est l'anion du phosphate d'hydrogène de . L'anion après la troisième dissociation, PO₄^3-, est le phosphate de de ou anion de l'orthophosphate . Pour chacune des réactions de dissociation montrées ci-dessus, il y a une constante de dissociation acide séparée , appelée le K _a1, le K _a2, et le K _a3 donné à 25°C. lié à ces trois constantes de dissociation sont le correspondant K _a1=2.12, le K _a2=7.21 de p de p, et les valeurs du K _a3=12. quoique chacun des trois atomes de l'hydrogène (h) soit équivalent sur une molécule d'acide orthophosphorique, les valeurs successives du K _a diffèrent puisqu'elle est énergétiquement moins favorable pour perdre un autre H⁺ si un (ou plus) a été déjà perdue et la molécule/ion est plus negatively-charged.

Puisque la dissociation triprotic de l'acide orthophosphorique, le fait que sa couverture des bases (les phosphates de conjugé de mentionnés ci-dessus) un grand choix du pH , et, parce que les solutions d'acide phosphorique/phosphate sont, généralement non-toxique, des mélanges de ces types de phosphates sont employée souvent pendant que les neutralisants ou pour faire les solutions tampon où le pH désiré dépend des proportions des phosphates dans les mélanges. De même, les non-toxiques, les sels de l'anion de l'acide citrique organique triprotic du sont également employés souvent pour faire des amortisseurs. Des phosphates sont trouvés dominant dans la biologie, particulièrement dans les composés dérivés des sucres phosphorylés tel qu'ADN , ARN , et triphosphate d'adénosine (triphosphate d'adénosine). Il y a un article séparé sur le phosphate en tant qu'un anion ou ses sels.

Sur l'acide orthophosphorique de chauffage, la condensation des unités phosphoriques peut être induite en chassant l'eau formée de la condensation. Quand une molécule de l'eau a été enlevée pour chaque deux molécules d'acide phosphorique, le résultat est l'acide pyrophosphorique (H₄P₂O₇) de . Quand une moyenne d'une molécule de l'eau par unité phosphorique a été éliminée, la substance en résultant est un solide vitreux ayant une formule empirique du HPO₃ et s'appelle l'acide métaphosphorique . L'acide métaphosphorique est une version séparément anhydre d'acide orthophosphoic et est parfois employé comme réactif water-- ou humidité-absorbant. Davantage de déshydratant est très difficile, et peut être accompli seulement au moyen d'un extrêmement fort déshydratant (et pas seule en chauffant). Il produit l'anhydride phosphorique de , qui a une formule empirique P₂O₅, bien qu'une molécule réelle ait une formule chimique de P₄O₁₀. L'anhydride phosphorique est un solide, qui est très fortement humidité-aborbing et est employé comme déshydratant.

H de p et composition d'une solution acide phosphorique

Pour une concentration donnée en acide total = + + + (est tout le nombre de taupes de H₃PO₄ purs qui ont été employés pour préparer 1 litre de solution), la composition d'un soluté d'acide phosphorique peut être calculée using les équations d'équilibre liées aux trois réactions décrites ci-dessus ainsi que [0H⁻] = la relation 10⁻¹⁴ et l'équation électrique de neutralité. Le système peut être réduit à une cinquième équation de degré pour laquelle peut être résolu numériquement, rapportant :

Acide phosphorique comme réactif chimique

Les 75-85% solutions aqueuses pures (le plus commun) de du sont le clair, sans couleur, inodore, non- volatil, les liquides plutôt visqueux et sirupeux mais encore versable. L'acide phosphorique est très utilisé généralement comme solution aqueuse du d'acide phosphorique de 85% ou de H₃PO₄. Puisque c'est un acide concentré, une solution de 85% peut être le corrosif, bien que non-toxique une fois diluée. En raison du pourcentage élevé de l'acide phosphorique en ce réactif, au moins une partie de l'acide orthophosphorique est condensée dans les acides polyphosphoriques dans un équilibre température-dépendant , mais, pour l'étiquetage et la simplicité, le 85% représente H₃PO₄ comme si c'étaient tout acide orthophosphorique. D'autres pourcentages sont possibles aussi, même au-dessus de 100%, où les acides phosphoriques et l'eau seraient dans un équilibre non spécifié, mais le contenu élémentaire global de la taupe serait considéré spécifique. Quand les solutés de l'acide phosphorique et/ou du phosphate sont dilués, ils sont dedans ou atteindront un équilibre après un moment où pratiquement toutes les unités phosphoriques/phosphate sont sous la forme ortho-.

Préparation des halogénures d'hydrogène

L'acide phosphorique réagit avec des halogénures pour former le gaz haloïde correspondant d'hydrogène (des vapeurs chaudes et humides sont observées au réchauffage le mélange de la réaction). C'est une pratique commune pour la préparation de laboratoire des halogénures d'hydrogène.

3NaCl + H₃PO₄(l) → NaH₂PO₄(s) + HCL (g)
3NaBr + H₃PO₄(l) → NaH₂PO₄(s) + HBr (g)
3NaI + H₃PO₄(l) → NaH₂PO₄(s) + HI (g)

Dérouillage

L'acide phosphorique peut être employé par application directe au fer rouillé, aux outils en acier, ou aux surfaces pour convertir le fer de (III) oxyde (rouille ) à un composé hydrosoluble de phosphate . Il est habituellement disponible comme liquide verdâtre, approprié pour plonger (bain acide), mais plus généralement est employé comme composant dans un gel, généralement appelé le la gelée navale . Comme gel épais, il peut être appliqué à l'inclinaison, à la verticale, ou même aux surfaces aériennes. Le soin doit être pris pour éviter les brûlures acides de la peau et particulièrement des yeux, mais le résidu est facilement dilué avec de l'eau. Une fois suffisamment dilué, il peut même être nutritif à la flore, contenant les aliments essentiels phosphore et fer. Il est parfois vendu sous d'autres noms, tels que le " ; remover" de rouille ; ou " ; rouille killer." ; Il ne devrait pas être directement présenté dans l'eau de surface telle que des criques ou dans des drains, cependant. Après traitement, l'oxyde de fer brun-rougeâtre sera converti en enduit composé noir du phosphate de fer de qui peut être frotté au loin. Des applications multiples de l'acide phosphorique peuvent être exigées pour enlever toute la rouille. Le composé noir résultant peut fournir davantage de résistance à la corrosion (une telle protection est légèrement assurée par la parkérisation superficiellement semblable et des processus électrochimiques bleuis de passivation du .) Après que l'application et le déplacement de la rouille using des composés d'acide phosphorique, le métal devraient être huilés (si pour être nu utilisé, comme dans un outil) ou convenablement être peints, en employant un processus multiple de manteau d'amorce, d'intermédiaire, et de manteaux de finition.

Utilisation alimentaire traitée

L'acide phosphorique de catégorie alimentaire est employé pour acidifier des nourritures et des boissons telles que le divers Colas mais pas sans polémique concernant ses effets sur la santé. Il fournit un goût fort et piquant, et, étant un produit chimique produit en série, est disponible à bon marché et en grande quantité. La disponibilité de coût bas et en vrac est plus chers assaisonnements normaux différents qui donnent les saveurs comparables, telles que le gingembre pour le tangyness, ou l'acide citrique pour l'acidité, disponible aux citrons et aux chaux . (Toutefois la plupart d'acide citrique dans l'industrie alimentaire n'est pas extrait à partir des agrumes, mais est fermenté par le moule de l'aspergille noir de de la mélasse de chute, des hydrolysats de rebut de l'amidon et de l'acide phosphorique.) Il est marqué en tant que E338 du nombre du E.

Effets biologiques sur la santé de calcium et de rein d'os

L'acide phosphorique, utilisé en beaucoup de boissons non alcoolisées (principalement kola ), a été lié pour abaisser la densité d'os dans des études épidémiologiques. Par exemple, une étude using le rayon X de duel-énergie absorptiometry plutôt qu'un questionnaire au sujet de rupture, fournit l'évidence raisonnable pour soutenir la théorie des résultats potables de ce kola dans la densité inférieure d'os. Cette étude a été publiée au journal américain de la nutrition clinique. Un total de 1672 femmes et 1148 hommes ont été étudiés entre 1996 et 2001. Des informations diététiques ont été collectées using un questionnaire de fréquence de nourriture qui a eu des questions spécifiques au sujet du nombre de portions de kola et d'autres boissons carbonatées et qui a également fait une différentiation entre régulier, décaféiné, et des boissons de régime. Le papier cite l'évidence statistique significative pour prouver que les femmes qui consomment le journal de kola ont la densité inférieure d'os. La prise totale de phosphore n'était pas sensiblement plus haute en consommateurs quotidiens de kola que dans les nonconsumers ; cependant, les rapports de calcium-à-phosphore étaient inférieurs. L'étude suggère également que davantage de recherche soit nécessaire pour confirmer les résultats.

D'une part, une étude financée par Pepsi suggère que la basse prise du phosphore mène pour abaisser la densité d'os. L'étude n'examine pas l'effet de l'acide phosphorique, qui lie avec du magnésium et le calcium dans la région digestive pour former les sels qui ne sont pas absorbés, mais, plutôt, ils étudient la prise générale de phosphore.

Cependant, une étude clinique bien-commandée par Heaney et Rafferty suivre des méthodes de calcium-équilibre n'ont trouvé aucun impact des boissons non alcoolisées carbonatées contenant l'acide phoshporic sur l'excrétion de calcium. L'étude a comparé l'impact de l'eau, du lait, et des diverses boissons non alcoolisées (deux avec de la caféine et deux en dehors ; deux avec de l'acide phosphorique et deux avec de l'acide citrique) sur l'équilibre de calcium de 20 - aux femmes de 40 ans qui ont d'habitude consommé ~3 tasses ou plus (680 ml) d'une boisson non alcoolisée carbonatée par jour. Ils ont trouvé ce, relativement à l'eau, seulement le lait et les deux boissons non alcoolisées contenant de la caféine a augmenté le calcium urinaire, et que la perte de calcium liée à la consommation caffeinated de boisson non alcoolisée était environ égale à celle précédemment a trouvé pour la caféine seul. L'acide phosphorique sans caféine n'a eu aucun impact sur le calcium d'urine, ni il a augmenté la perte urinaire de calcium liée à la caféine. Puisque les études ont prouvé que l'effet de la caféine est compensé par des pertes réduites de calcium plus tard en jour, Heaney et Rafferty ont conclu que l'effet net des boissons carbonatées - comprenant ceux avec de la caféine et l'acide phosphorique est négligeable, et que les effets squelettiques de la consommation carbonatée de boisson non alcoolisée sont probablement dû principalement pour traire le déplacement.

On a également suspecté d'autres produits chimiques tels que la caféine (aussi un composant significatif de des boissons communes populaires de kola) en tant que contribuants possibles à la basse densité d'os, due à l'effet connu de la caféine sur le Calciuria . Un autre étude, consistée en 30 femmes au cours d'une semaine, suggère que l'acide phosphorique dans les colas n'ait aucun un tel effet, et postule que la caféine a seulement un effet provisoire, qui plus tard est renversé. Les auteurs de cette étude concluent que les effets squelettiques de la consommation de boissons carbonatée sont probablement dû principalement pour traire le déplacement. Cette étude différenciée entre les effets du kola (contient généralement l'acide phosphorique), les boissons gazéifiées parkola (acide citrique de remplacement) et le café (commande pour la caféine), et a trouvé cela le boire de 2 colas ou plus par jour plus que doublé l'incidence de la maladie rénale.

Utilisation médicale

L'acide phosphorique est employé dans l'art dentaire et les orthodonties comme solution gravure à l'eau-forte , pour nettoyer et rendre les surfaces des dents rudes où des appareils dentaires ou les remplissages seront placés. L'acide phosphorique est également un ingrédient dans les médicaments au comptant d'anti-nausée qui contiennent également des niveaux élevés du sucre (glucose et fructose de ). Il ne devrait pas être employé par des diabétiques sans consultation avec un docteur. Cet acide est également employé dans des blanchisseurs de dents pour éliminer n'importe quelle plaque qui peut être sur vos dents.

Préparation d'acide phosphorique

L'acide phosphorique peut être préparé par deux itinéraires - le processus thermique et le processus humide.

Acide phosphorique thermique de : Cet acide phosphorique très pur est obtenu en brûlant le phosphore élémentaire pour produire le pentoxyde de phosphore de et en dissolvant le produit en acide phosphorique dilué. Ceci produit un acide phosphorique très pur, puisque la plupart des impuretés actuelles dans la roche ont été enlevées en extrayant le phosphore à partir de la roche dans un four. Le résultat final est l'acide phosphorique de catégorie alimentaire et thermique ; cependant, pour des applications critiques, le traitement additionnel pour enlever les composés arsenicaux peut être nécessaire.

Acide phosphorique humide de : L'acide phosphorique de processus humide est préparé en ajoutant l'acide sulfurique à la roche du phosphate de calcium .

La réaction simplifiée est :
3 de
H₂SO₄ + Ca₃ (PO₄) ₂ de + ↔ 2 6 H₂O H₃PO₄ + 3 CaSO₄.2H₂O + 6 H₂O

l'acide de Humide-processus peut être purifié en enlevant le fluor pour produire l'acide phosphorique d'animal-catégorie, ou par le déplacement d'extraction par solvants et d'arsenic pour produire l'acide phosphorique de catégorie alimentaire.

D'autres applications

L'acide phosphorique est employé comme électrolyte en piles à combustible de combustible de Phosphorique-acide . Il est également employé comme norme d'external pour le de résonance magnétique nucléaire du phosphore -31 de (RMN).

L'acide phosphorique est employé pendant qu'un décapant par la construction commerce pour enlever les dépôts de minérai, les souillures de ciment, et les taches d'eau calcareuse. Il est également employé comme ingrédient dans un certain ménage que les décapants ont visé les tâches semblables de nettoyage.

L'acide phosphorique chaud est employé dans le microfabrication pour graver à l'eau-forte le nitrure de silicium (Si₃N₄). Il est fortement sélectif en gravure à l'eau-forte Si₃N₄ au lieu de SiO₂, le bioxyde de silicium .

L'acide phosphorique est employé comme flux par des amateurs (tels que les railroaders modèles) comme aide au soudant .

L'acide phosphorique est également employé dans des solutions de la culture hydroponique pH de pour abaisser le pH des solutions d'éléments nutritifs. Tandis que d'autres types d'acides peuvent être employés, le phosphore est un aliment employé par des usines, particulièrement pendant la floraison, préparant l'acide phosphorique particulièrement souhaitable. La solution liquide générale de la culture hydroponique pH vers le bas contient l'acide phosphorique en plus du bisulfate d'acide citrique et d'ammonium avec des amortisseurs pour maintenir un pH stable dans le réservoir nutritif.

L'acide phosphorique est employé comme régleur de pH dans les produits de beauté et les produits de soins de la peau.

L'acide phosphorique est employé comme oxydant chimique pour la production par du charbon actif .

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