А соли фосфорной кислоты являются минеральными удобрениями

Применение фосфора фосфорной кислоты и ее солей. Получение фосфорной кислоты

Любители газированного напитка «Кока-кола» вряд ли смотрят на его состав, имеющий добавку Е338. Этим веществом является ортофосфорная кислота, которая находит применение не только в пищевой промышленности, но и в текстильной, сельскохозяйственной и даже справляется с ржавчиной на поверхности деталей. Что за свойства у химического соединения, какие сферы его использования, что нужно знать о технике безопасности – стоит рассмотреть подробнее.

Что такое ортофосфорная кислота

При комнатной температуре это гигроскопичные бесцветные кристаллы ромбообразного вида, которые хорошо растворяются водой. Ортофосфорное соединение считается неорганической кислотой со средней силой. Одна из ее форм – желтоватая или бесцветная сиропообразная жидкость, без запаха, является водным раствором с концентрацией 85%. Другое ее название – белая фосфорная кислота. Химическое ортофосфорное соединение имеет свойства: растворяется в этаноле, воде, растворителях; образует 3 ряда солей – фосфатов; вызывает ожоги при попадании на кожу; при взаимодействии с металлами образует горючий, взрывоопасный водород; температура кипения зависит от концентрации – от 103 до 380 градусов; жидкая форма склонна к переохлаждению; несовместимо с горючими материалами, чистыми металлами, негашеной известью, алкоголем, карбидом кальция, хлоратами; при температуре 42,35 градуса плавится, но не разлагается.

Формула

Кислота ортофосфорная – неорганическое соединение, которое описывается формулой H3PO4. Его молярная масса равна 98 г/моль. Микрочастица вещества построена в пространстве так, что соединяет между собой атомы водорода и кислорода. Формула показывает – химическое вещество обладает таким составом:

Получение фосфорной кислоты

Химическое соединение имеет несколько способов производства. Известный промышленный метод изготовления кислоты ортофосфорной – термический, при котором получается чистый продукт высокого качества. Происходит такой процесс: окисление во время сжигания при избытке воздуха фосфора до фосфорного ангидрида, имеющего формулу Р4О10; гидратация, абсорбция полученного вещества; конденсация фосфорной кислоты; улавливание тумана из газовой фракции. Есть еще две методики производства ортофосфорного соединения: Экстракционный способ, отличающийся экономичностью. Его основа – разложение природных минералов-фосфатов соляной кислотой. При лабораторных условиях вещество получается взаимодействием белого фосфора, являющегося ядовитым с разбавленной азотной кислоты. Процесс требует строгого соблюдения техники безопасности.

Химические свойства

Неорганическое соединение считается трехосновным, имеющим среднюю силу. Характерны такие химические свойства ортофосфорной кислоты: реагирует на индикаторы изменением цвета на красный; при нагревании преобразуется в пирофосфорную кислоту; в водных растворах подвергается трехступенчатой диссоциации; при реакции с сильными кислотами образует фосфорилы – комплексные соли; образует желтый осадок, взаимодействуя с нитратом серебра; термически разлагается до дифосфорной кислоты; при контакте с основаниями, аморфными гидроксидами, образует воду и соль.

Применение

Кислота ортофосфорная применяется во многих областях, начиная от промышленности до лечения зубов. Средство используется умельцами как флюс при пайке, для очистки поверхности металла от ржавчины. Жидкость применяется: для научных исследований в молекулярной биологии; как катализатор процессов органического синтеза; для создания антикоррозионных покрытий металлов; при производстве огнеупорных пропиток для дерева. Вещество находит применение: в нефтяной промышленности; при изготовлении спичек; для производства кинопленки; с целью защиты от коррозии; для осветления сахарозы; при изготовлении лекарств; в холодильных установках как связующее вещество в составе фреона; при механической обработке для полировки, очистки металлов; в текстильной отрасли при производстве тканей, имеющих огнезащитную пропитку; как компонент при получении химических реактивов; в ветеринарии для лечения мочекаменной болезни у норок; как составляющая для грунтовки по металлу.

В пищевой промышленности

Широкое распространение получило применение фосфорной кислоты при изготовлении продуктов питания. Она зарегистрирована в реестре пищевых добавок под кодом Е338. При употреблении с допустимыми количествами вещество считается безопасным. Полезными являются такие свойства препарата: предотвращение прогоркания; регулирование кислотности; продление срока годности; сохранение вкусовых характеристик; усиление действия антиоксидантов. Кислота ортофосфорная как подкислитель, разрыхлитель, антиоксидант находит применение в хлебопечении, мясной, молочной промышленности. Используется при производстве кондитерских изделий, сахара. Вещество придает продуктам кисловатый, горьковатый вкус. Добавка Е338 входит в состав: плавленых сыров; сдобы; газированных напитков – «Пепси-кола», «Спрайт»; колбас; булок; молока; ; мармелада; тортов. Исследования показали, что злоупотребление продуктами, содержащими ортофосфорные соединения, особенно газированными напитками, может привести к появлению проблем со здоровьем. Не исключено: вымывание из организма кальция, что может спровоцировать образование остеопороза; нарушение кислотно-щелочного баланса – добавка способна увеличивать его кислотность; появление заболеваний ЖКТ; обострение гастрита; разрушение эмали зубов; развитие кариеса; появление рвоты.

В непищевой промышленности

Применение ортофосфорной кислоты можно наблюдать во многих сферах производства. Часто это связано с химическими свойствами продукта. Препарат применяется для изготовления: комбинированных, фосфорных минеральных удобрений; активированного угля; фосфорных солей натрия, аммония, марганца; огнезащитных красок; стекла, керамики; синтетических моющих средств; огнеупорных связующих компонентов; негорючего фосфатного пенопласта; гидрожидкостей для авиационной промышленности.

В медицине

Стоматологи применяют ортофосфорный состав для обработки внутренней поверхности коронки. Это помогает во время протезирования улучшить ее сцепление с зубом. Вещество используется фармацевтами для приготовления лекарств, зубного цемента. В медицине применение ортофосфорного соединения связано со способностью протравливать эмаль зуба. Это необходимо при случае использования для пломбирования адгезивных материалов второго, третьего поколения. Важные моменты – после травления поверхность необходимо:

Применение от ржавчины

Преобразователь ржавчины на основе ортофосфорной кислоты создает на поверхности защитный слой, оберегающий от коррозии при дальнейшем использовании. Особенность применения соединения – безопасность для металла при нанесении. Существует несколько способов выполнить удаление ржавчины ортофосфорной кислотой, зависящих от размера повреждения: травление с погружением в ванну, иную емкость; многократное нанесение на металл состава пульверизатором, валиком; покрытие поверхности предварительно обработанной механической очисткой. Ортофосфорное соединение производит преобразование ржавчины в фосфаты железа. Состав можно использовать для промывки и очистки: изделий металлопроката; скважин; поверхностей трубопроводов; парогенераторов; систем водоснабжения, отопления; змеевиков; бойлеров; водонагревателей; теплообменников; котлов; деталей машин и механизмов.

Взаимодействие ортофосфорной кислоты

Свойства неорганического вещества определяют его взаимодействие с другими веществами и соединениями. При этом происходят химические реакции. Ортофосфорный состав входит во взаимодействие с: солями слабых кислот; гидроксидами, вступая в реакцию нейтрализации; металлами, находящимися слева от водорода в ряду активности с образованием соли и выделением водорода; , участвуя в реакции обмена; гидроксидом аммония, создавая гидрофосфат аммония; аммиаком с получением кислых солей.

Техника безопасности при работе с кислотой

Ортофосфорное соединение относится к классу опасных веществ, требует соблюдения осторожности. Работы с составом должны проводиться в специальном помещении, оснащенном приточно-вытяжной вентиляцией, вдали от источников огня. Недопустимо отсутствие средств индивидуальной защиты: респиратора; перчаток; специальной одежды; нескользящих ботинок; очков. Опасно попадание ортофосфорного состава на кожу, в глаза, вредно вдыхание горячих паров. Это может вызвать ожог, головокружение, рвоту, кашель. При экстренных случаях нужно: снять одежду, на которую попало вещество; промыть место поражения проточной водой; вызвать врача; наложить свободную повязку; разлитую жидкость нейтрализовать щелочью.

Правила транспортировки

Существуют специальные ГОСТы, оговаривающие правила перевозки кислоты ортофосфорной, которая относится к опасным грузам. Вещество может доставляться любым видом транспорта. Химически активная жидкость перевозится в плотно закрытых: стальных автоцистернах; бутылях из полиэтилена, стекла; пластиковых кубах; бочках; канистрах; гуммированных железнодорожных цистернах. Кислоту ортофосфорную можно приобрести в аптеках, хозяйственных магазинах, заказать через интернет-сайты. Для промышленных целей приобретают оптом со скидками. Средняя стоимость для Москвы в рублях составляет:

Видео

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: H 3 O 4 P Химический состав Ортофосфорной кислоты Молекулярная масса: 97,994 Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́) — неорганическая средней силы, с химической формулой H 3 PO 4 , которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы. При температуре выше +213 °C она превращается в пирофосфорную кислоту H 4 P2O7. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85 %-й водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других. Фосфорную кислоту получают из фосфата: Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 → 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4 Можно получить гидролизом пентахлорида фосфора: PCl 5 + 4H 2 O → H 3 PO 4 + 5HCl Или взаимодействием с водой оксида фосфора(V), полученного сжиганием фосфора в кислороде : P 2 O5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4 С водой реакция идет очень бурно, поэтому оксид фосфора(V) обрабатывают нагретым до 200 °C концентрированным раствором ортофосфорной кислоты. Расплавленная ортофосфорная кислота и её концентрированные растворы обладают большой вязкостью, что обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей. H 3 PO 4 — трёхосновная кислота средней силы. При взаимодействии с очень сильной кислотой, например, с хлорной HClO 4 , фосфорная кислота проявляет признаки амфотерности — образуются соли фосфорила, например [Р(ОН) 4 ]ClO 4 . В водных растворах подвергается электролитической диссоциации в три стадии с образованием катиона гидроксония. Степень диссоциации и вид зависят от pH раствора: H 3 PO 4(aq) + H 2 O (l) ↔ H 3(aq) O + + H 2 PO 4(aq) — K s1 = 6,9 * 10 -3 H 2 PO 4(aq) — + H 2 O (l) ↔ H 3 O + + HPO 4(aq) 2- K s2 = 6,2 * 10 -8 HPO 4(aq) 2- + H 2 O (l) ↔ H 3(aq) + + PO 4(aq) 3- K s3 = 4,7 * 10 -13 Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра, при этом образуется жёлтый осадок: H 3 PO 4 + 3AgNO 3 → Ag 3 PO 4 + 3HNO 3 Качественной реакцией на ион H 2 РО 4 − является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония: H 3 PO 4 + 12 2 MoO 4 + 21HNO 3 → 3 PMo 12 O 40 * 6H 2 O + 21NH 4 NO 3 + 6H 2 O Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух — и трехзамещенные соли. H 3 PO 4 + NaOH → NaH 2 PO 4 + H 2 O (дигидрофосфат натрия) H 3 PO 4 + 2NaOH → Na 2 HPO 4 + 2H 2 O (гидрофосфат натрия) H 3 PO 4 + 3NaOH → Na 3 PO 4 + 3H 2 O (фосфат натрия) Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую реакцию, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную. Дигидрофосфаты обычно хорошо растворимы в воде, почти все гидрофосфаты и фосфаты растворимы мало. Прокаливание приводит к следующим превращениям: NaH 2 PO 4 → NaPO 3 + H 2 O 2Na 2 HPO 4 → Na 4 P 2 O 7 + H 2 O Фосфаты при прокаливании не разлагаются, исключение составляет фосфат аммония (NH 4) 3 PO 4 . Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты. Используется при пайке в качестве флюса (по окисленной меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали), для исследований в области молекулярной биологии. Применяется также для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Образует на обработанной поверхности защитную плёнку, предотвращая дальнейшую коррозию. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество. Авиационная промышленность В составе гидрожидкостей НГЖ-5У и её иностранных аналогов. Пищевая промышленность Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках, например в Кока-Коле. Сельское хозяйство В звероводстве (в частности, при выращивании норок) используют выпойку раствора ортофосфорной кислоты для профилактики повышенного рН желудка и мочекаменной болезни. Стоматология Ортофосфорная кислота применяется для протравливания (снятия смазанного слоя) эмали и дентина перед пломбированием зубов. При применении адгезивных материалов 2 и 3 поколения требуется протравливание эмали зуба кислотой, с последующим промыванием и просушиванием. Кроме дополнительных временных затрат на проведение, данные этапы несут в себе опасность возникновения различных ошибок и осложнений. При нанесении ортофосфорной кислоты сложно проконтролировать степень и глубину деминерализации дентина и эмали. Это приводит к тому, что нанесенный адгезив не полностью (по всей глубине) заполняет открытые дентинные канальцы, а это в свою очередь не обеспечивает образование полноценного гибридного слоя. Кроме того, не всегда удается полностью удалить ортофосфорную кислоту после её нанесения на дентин. Это зависит от того, каким способом сгущена фосфорная кислота. Остатки ортофосфорной кислоты ухудшают прочность бондинга, а также приводят к образованию так называемой «кислотной мины». С появлением адгезивных материалов 4 и 5 поколения стали использовать технику тотального протравливания (дентин — эмаль). В адгезивных системах 6 и 7 поколения отдельный этап протравливания кислотой отсутствует, так как адгезивы являются самопротравливающимися. Хотя некоторые производители все же рекомендуют для усиления адгезии кратковременно протравливать эмаль и при использовании самопротравливащих адгезивов. Общие сведения о фосфорной кислоте. 1. История открытия и получения фосфорной кислоты. Фосфорную кислоту открыл Р. Бойль с помощью индикаторов. Сжигая фосфор и растворяя образовавшийся белый продукт в воде он получил неизвестную химикам кислоту. По исходному веществу он назвал её фосфорной. Технически фосфорную кислоту впервые получили более 100 лет назад разложением низкокачественных фосфоритов, содержащих значительные количества соединений трехвалентных металлов, разбавленной (5-10%) серной кислотой, в которой соединения железа и особенно алюминия переходят в раствор в незначительной степени. Раствор с концентрацией 8-10% Р 2 О 5 упаривали до содержания в нем примерно 40% Р 2 О 5 . При разложении фосфатной породы более концентрированной (30-40%) серной кислотой выделяются игольчатые кристаллы гипса. Они удерживают значительное количество жидкой фазы и плохо промываются. Вследствие этого потери Р 2 О 5 велики. Существенным шагом вперед в производстве фосфорной кислоты был переход к установкам непрерывного действия и разбавления 75 и 93% ной серной кислоты не водой или слабыми промывочными водами, а раствором фосфорной кислоты, т. е. проведение процесса с применением раствора разбавления. В этих условиях выделяются ромбические кристаллы, которые хорошо фильтруются и отмываются. 2. Физические свойства. Ортофосфорная кислота в чистом виде при обычных условиях представляет бесцветные кристаллы ромбической формы, плавящиеся при температуре 42.3 о С. Однако с такой кислотой химики встречаются редко. Гораздо чаще они имеют дело с полугидратом Н 3 РО 4 * 0.5 Н 2 О, который выпадает в виде бесцветных гексагональных призм при охлаждении концентрированных водных растворов ортофосфорной кислоты. Температура плавления полугидрата 29.3 о С. Чистая Н 3 РО 4 после плавления образует вязкую маслообразную жидкость с малой электрической проводимостью и сильно пониженной способностью к диффузии. Эти свойства, а также детальное изучение спектров показывают, молекулы Н 3 РО 4 в данном случае практически не диссоциированы и объединены прочными водородными связями в единую макромолекулярную структуру. Как правило, молекулы связаны друг с другом одной, реже двумя и очень редко тремя водородными связями. Если же кислоту разбавлять водой, то ее молекулы охотнее образуют водородные связи с водой, чем друг с другом. Из-за таких «симпатий» к воде кислота смешивается с ней в любых отношениях. Энергия гидратации здесь не так велика, как у серной кислоты, поэтому разогревание Н 3 РО 4 при разбавлении не столь сильное и диссоциация выражена меньше. По первой ступени диссоциации ортофосфорная кислота считается электролитом средней силы (25 — 30%), по второй — слабым, по третьей — очень слабым. Приближенное представление о строении молекулы Н 3 РО 4 дает ее структурная формула. Но здесь нужны уточнения НО — Р — ОН строение Пространственное расположение атомов и длины связей в молекуле приводят к заключению, что связь Р = О на самом деле не двойная, т. е. ее кратность не равна 2. Согласно расчетам кратность этой связи 1,74. Связь Р — О(Н) тоже не одинарная. Если ее кратность равнялась 1, то длина была бы 0,17 нм. На самом деле в ортофосфорной кислоте и большенстве ее кислых солей длина этой связи 0,154 — 0,157 нм, что соответствует кратности 1,3 — 1,4. Следовательно, электронная плотность двойной связи Р = О частично «растекается» по трем другим связям, слегка увеличивая их кратность. Кроме того, между атомами кислорода и фосфором возникает заметное донорно-акцепторное взаимодействие. Все это вместе взятое приводит к тому, что в Н 3 РО 4 нет такого резкого различия в длинах связей, какое наблюдается у серной и азотной кислот. Длины связей Р = О и Р — О(Н) оказываются почти выровненными, и остов молекулы превращается фактически в тетраэдр. Разумеется, такая перестройка резко повышает устойчивость самой кислоты и ее производных. Отсюда следует своеобразная химическая пассивность ортофосфорной кислоты. Ортофосфорная кислота в водных растворах намного слабее серной и азотной кислот. Это трехосновная кислота. Электролитическая диссоциация кислоты, как и других многоосновных кислот, осуществляется ступенчато: Н 3 РО 4 Н + + Н 2 РО 4 — (I ступень) Н 2 РО 4 — Н + + НРО 4 2- (II ступень) НРО 4 2- Н + + РО 4 3- (IIIступень) Н 3 РО 4 3Н + + РО 4 3- (Суммарное уранение) Сравним значения констант ионизации кислоты соответствующих ступеней: Как показывают эти данные, в растворе Н 3 РО 4 в основном присутствуют дигидрофосфот-ионы Н 2 РО 4 — . Ионов, образующихся по второй ступени диссоциации, — гидрофосфат-ионов НРО 4 2- , значительно меньше. И почти отсутствуют фосфат-ионы РО 4 3- — продукты третьей, последней ступени ионизации. По первой ступени ионизации фосфорная кислота является кислотой средней силы. В соответствии с существованием трех видов кислотных остатков при нейтрализации фосфорной кислоты щелочами образуются соли: дигидрофосфаты, гидрофосфаты, а также фосфаты, например: Н 3 РО 4 + NaOH NaH 2 PO 4 + H 2 O H 3 PO 4 + 2NaOH Na 2 HPO 4 + 2H 2 O H 3 PO 4 + 3NaOH Na 3 PO 4 + 3H 2 O Ортофосфорную кислоту можно отличить от других фосфорных кислот по реакции с нитратом серебра — образуется желтый осадок Н 3 РО 4 + 3AgNO 3 Ag 3 PO 4 + HNO 3 Все остальные фосфорные кислоты образуют белые осадки. При упаривании ортофосфорной кислоты образуется дифосфорная (пирофосфорная) кислота: 2Н 3 РО 4 = Н 4 Р 2 О 7 + Н 2 О. 5. Значение фосфорной кислоты Фосфорная кислота имеет большое значение как один из важнейших компонентов питания растений. Фосфор используется растениями для построения своих самых жизненно важных частей — семян и плодов. Производные ортофосфорной кислоты очень нужны не только растениям, но и животным. Кости, зубы, панцири, когти, иглы, шипы у большенства живых организмов состоят, в основном, из ортофосфата кальция. Кроме того, ортофосфорная кислота, образуя различные соединения с органическими веществами, активно участвуют в процессах обмена веществ живого организма с окружающей средой. В результате этого производные фосфора содержатся в костях, мозге, крови, в мышечных и соединительных тканях организмов человека и животных. Особенно много ортофосфорной кислоты в составе нервных (мозговых) клеток, что позволило А. Е. Ферсману, известному геохимику, назвать фосфор «элементом мысли». Весьма отрицательно (заболевание животных рахитом, малокровие, и др.) сказывается на состоянии организма понижение содержания в рационе питания соединений фосфора или введение их в неусвояемой форме. 6. Применение фосфорной кислоты (см. таблицу № 1) Применяют ортофосфорную кислоту в настоящее время довольно широко. Основным ее потребителем служит производство фосфорных и комбинированных удобрений. Для этих целей ежегодно добывается во всем мире фосфоросодержащей руды около 100 млн. т. Фосфорные удобрения не только способствуют повышению урожайности различных сельскохозяйственных культур, но и придают растениям зимостойкость и устойчивость к другим неблагоприятным климатическим условиям, создают условия для более быстрого созревания урожая в районах с коротким вегетативным периодом. Они также благоприятно действуют на почву, способствуя ее структуированию, развитию почвенных бактерий, изменению растворимости других содержащихся в почве веществ и подавлению некоторых образующихся вредных органических веществ. Немало ортофосфорной кислоты потребляет пищевая промышленность. Дело в том, что на вкус разбавленная ортофосфорная кислота очень приятна и небольшие ее добавки в мармелады, лимонады и сиропы заметно улучшают их вкусовые качества. Этим же свойством обладают и некоторые соли фосфорной кислоты. Гидрофосфаты кальция, например, с давних пор входят в хлебопекарные порошки, улучшая вкус булочек и хлеба. Интересны и другие применения ортофосфорной кислоты в промышленности. Например, было замечено, что пропитка древесины самой кислотой и ее солями делают дерево негорючим. На этой основе сейчас производят огнезащитные краски, негорючие фосфодревесные плиты, негорючий фосфатный пенопласт и другие строительные материалы. Различные соли фосфорной кислоты широко применяют во многих отраслях промышленности, в строительстве, разных областях техники, в коммунальном хозяйстве и быту, для защиты от радиации, для умягчения воды, борьбы с котельной накипью и изготовления различных моющих средств. Фосфорная кислота, конденсированные кислоты и дегидротированные фосфаты служат катализаторами в процессах дегидратирования, алкилирования и полимеризации углеводородов. Особое место занимают фосфорорганические соединения как экстрагенты, пластификаторы, смазочные вещества, присадки к пороху и абсорбенты в холодильных установках. Соли кислых алкилфосфатов используют как поверхностно-активные вещества, антифризы, специальные удобрения, антикоагулянты латекса и др. Кислые алкилфосфаты применяют для экстракционной переработки урановорудных щелоков. Ортофосфорная кислота — неорганическое соединение, довольно слабая кислота. В пищевой промышленности используется в качестве регулятора кислотности и имеет маркировку Е338. Химическая формула ортофосфорной кислоты — H 3 PO 4 . По своим физическим свойствам в чистом виде ортофосфорная (фосфорная) кислота представляет собой гигроскопичные бесцветные кристаллы. При температуре выше 42°C ортофосфорная кислота начинает плавиться превращаясь в вязкую бесцветную жидкость. Добавка Е338 очень хорошо растворима в воде и обычно применяется в виде 85% водного раствора. В таком виде фосфорная кислота представляет собой бесцветную сиропообразную жидкость. Кислота не обладает запахом и также хорошо растворяется во многих растворителях, например этаноле. Ортофосфорная кислота может быть получена различными способами: Взаимодействием фосфата кальция с серной кислотой: 3H 2 SO 4 + Ca 3 (PO 4) 2 = 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4 ; Гидролизом пентахлорида фосфора: PCl 5 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCl; Сжиганием фосфора и дальнейшем взаимодействием его оксида с водой: P 2 O 5 +3H 2 O = 2H 3 PO 4 . Ортофосфорная кислота признана безопасной пищевой добавкой при условии соблюдения предельно-допустимых норм потребления. И хотя некоторые исследования говорят, что напитки с добавкой Е338 приводят к снижению плотности костной ткани у подопытных, другие не подтверждают данного факта. В то же время, ряд врачей-стоматологов находят закономерность в развитии кариеса зубов и потреблением сладких напитков, содержащих ортофосфорную кислоту. В данном случае кислота действует как «растворитель» зубной эмали, а сахар, содержащийся в напитках является питательной средой для развития бактерий. В пищевой промышленности добавка Е338 используется для подкисления продуктов, придавая им кислый и слегка горький вкус. Ортофосфорная кислота является очень дешевой по сравнению с другими регуляторами кислотности, такими как лимонная кислота и поэтому широко применяется в газированных напитках массового производства. Кроме пищевой промышленности фосфорная кислота используется в стоматологии для очистки поверхности зубов, в фармацевтической промышленности в качестве одного из компонентов различных лекарств. Еще одним направлением использования ортофосфорной кислоты является удаление ржавчины. Данная кислота используется в различных средствах — преобразователях ржавчины. Она превращает гидроксид железа в черный фосфат железа, тем самым останавливая распространение коррозии. Также ортофосфорная кислота используется в косметике, моющих средствах, электронной, химической и других отраслях промышленности. Добавка Е338 входит в список разрешенных пищевых добавок в Европейском союзе, Российской Федерации, Украине и многих других странах. Производство термической фосфорной кислоты возможно дву­мя методами: одно — и двухступенчатым24″151-159. При одноступенчатом или непрерывном методе печные газы, содержащие элементарный фосфор и окись углерода, поступают в камеры сгорания, где фосфор окисляется до фосфорного ангид­рида кислородом воздуха, газы охлаждаются, гидратируются и пропускаются через электрофильтры для улавливания фосфорной кислоты. По двухступенчатому методу фосфор сначала конденси­руется, а затем сжигается и Р2О5 гидратируется до фосфорной кислоты. Несмотря на кажущиеся преимущества одноступенчатого не­прерывного метода, наиболее широко распространен двухступен­чатый способ, так как последним получается более чистая фосфор­ная кислота. Кроме того, в этом случае возможно при необходи­мости выпускать в качестве продукта также желтый, фосфор и эффективно использовать окись углерода, являющуюся побочным продуктом. Затраты на оборудование ниже, чем при одноступен­чатом способе24, так как в последнем улавливание фосфорной кис­лоты из образующихся больших объемов газа требует громоздкой аппаратуры. Расход электроэнергии, воды и воздуха при односту­пенчатом методе также значительно больше. Первоначальной стадией процесса получения фосфорной кис­лоты является окисление фосфора: По одноступенчатому способу окисляется не только фосфор, но и окись углерода: Р4 + ЮСО + Ю02 = Р4О10 + ЮС02 При этом выделяется большое количество тепла, которое прак­тически не может быть использовано из-за коррозионного дейст­вия фосфорного ангидрида, содержащегося в продуктах горения. Требуется охлаждение газов в камере горения, предупреждающее быстрый износ аппаратуры и обеспечивающее полное поглощение фосфорного ангидрида. Вследствие высокой температуры газа (800-1000°) при взаи­модействии фосфорного ангидрида с водой первоначально обра­зуется метафосфорная кислота НР03 (в парообразном состоянии): Последняя при гидратации превращается в туманообразную ортофосфорную кислоту (через ряд промежуточных соединений): НР03 + Н20 = Н3Р04 Во избежание образования низших окислов фосфора, переходя­щих при гидратации в фосфористую и фосфорноватистую кислоты, сжигание фосфора производится в двухкратном избытке воздуха. С целью использования окиси углерода, содержащейся в газах возгонки, исследована возможность избирательного окисления фос­фора 105>167. Установлено, что при поддержании В окислительной камере 450-540° и подаче 120-130% воздуха от теоретического количества, необходимого для окисления фосфора, можно окислить практически весь фосфор до Р2О5, а окись углерода окисляется только на 5-7%. Эти исследования направлены к эффективному применению одноступенчатого способа получения фосфорной кис­лоты, хотя при этом она получается менее чистой. Представляет интерес прямое получение пятиокиси фосфора пу­тем окисления фосфора воздухом В процессе восстановления фос­фора в смеси с углем и кварцем в пламенной печи 170 при темпера­туре 1200-1600°, развиваемой за счет сгорания образующихся фос­фора и окиси углерода. Другой возможный путь — возгонка P2Os из смеси фосфата и Si02. Равновесное давление Р4О10 над смесью Са3(Р04)2 и Si02 при 1700° К равно 7,7- 10-7ат. Из смеси, содер­жащей 3Моль Si02 на 1 моль Са3(Р04)2 при 1650° и давлении Источники: http://bestgeneric. ru/the-use-of-phosphorus-phosphoric-acid-and-its-salts-preparation-of-phosphoric-acid/