- Фосфорная кислота — это соединение, часто встречающееся в живых организмах и необходимое для их нормального функционирования.
- Обычно мы встречаем фосфорную кислоту (V) в виде водного раствора, концентрация которого зависит от метода производства.
- Сухое производство фосфорной кислоты более дорогостоящее и трудоемкое, но позволяет получить более концентрированную кислоту с меньшим количеством примесей, чем при мокром способе.
- Фосфорная кислота используется во многих отраслях промышленности. В частности, можно выделить производство удобрений, пищевую, фармацевтическую промышленность и производство чистящих средств.
Что такое фосфорная кислота?
Фосфорная кислота, известная также как фосфорная кислота (V) или ортофосфорная кислота (V), — это неорганическое химическое соединение, относящееся к группе кислородных кислот, то есть содержащих кислород в своей структуре. Она имеет суммарную формулу H3PO4.
Фосфорная кислота 5 и ее соединения — фосфаты, такие как соли и эфиры, — играют очень важную биологическую роль. Они входят в состав нуклеиновых кислот, таких как ДНК и РНК, в которых хранится генетический материал, и АТФ, отвечающей за запасание энергии в клетках. Кроме того, соединения фосфора играют важную буферную и регуляторную роль, осуществляя фосфорилирование и дефосфорилирование белков, контролирующих ферментативную активность и другие метаболические процессы в организме.
Свойства фосфорной кислоты
Фосфорная кислота в чистом виде представляет собой бесцветное твердое вещество без запаха с молярной массой 98 г/моль и плотностью 1,685 г/мл при 25°C. Чаще всего фосфорная кислота встречается в виде водного раствора, который имеет форму сиропообразной жидкости. В таком виде встречается фосфорная кислота для промышленного использования, предлагаемая такими компаниями, как Foodcom S.A.
Фосфорная кислота — стабильная, умеренно сильная трехосновная кислота, способная подкислять растворы. Она хорошо растворяется в воде и этаноле, гигроскопична и обладает коррозионными свойствами. В пищевой промышленности фосфорная кислота и другие вещества с аналогичными свойствами используются в качестве регуляторов кислотности.
Где используется фосфорная кислота?
Сфера применения фосфорной кислоты очень широка. Помимо прочего, она используется в качестве основы для производства:
- удобрений,
- защитных покрытий для металлов,
- фармацевтических препаратов, например, активированного угля и пищевых добавок,
- очистителей ржавчины и промышленных очистителей от накипи,
- паяльных жидкостей,
- мыло, моющие и чистящие средства,
- косметика и зубная паста,
- материалы для микрообработки,
- фарфоровая шпаклевка в стоматологии, терапевтических и медицинских лабораториях,
- лабораторные реагенты.
Соединения фосфора также широко используются в пищевой промышленности. Фосфорная кислота используется в производстве различных продуктов питания, например, для очистки соков в сахарной промышленности и при переработке фруктов, помогая удалять нежелательные вещества. Однако наиболее популярно ее применение в качестве регулятора кислотности. В пищевой промышленности фосфорная кислота обозначается как добавка с символом E338. В основном она встречается в таких продуктах, как газированные напитки, например, Coca-Cola, и других продуктах, например, джемах.
Что такое регуляторы кислотности? Это химические соединения, используемые в качестве добавок к пище или напиткам для придания кисловатого вкуса продуктам. Многие кислоты, в том числе фосфорная, также могут увеличивать срок хранения продуктов и регулировать pH.
В качестве регулятора pH фосфорная кислота используется в производстве косметики и средств по уходу за кожей, а в качестве дезинфицирующего средства — в пищевой, молочной и пивоваренной промышленности.
Производство фосфорной кислоты
Типы производства фосфорной кислоты включают в себя так называемые мокрый и сухой способы.
Мокрое производство фосфорной кислоты предполагает использование фосфатосодержащих материалов, чаще всего фосфата кальция. Часто используются такие минералы, как апатит и фосфорит, а также измельченные кости животных. Этот материал обрабатывается серной кислотой. В результате реакции образуется фосфорная кислота и сульфат кальция (гипс), который легко отделяется от нее путем фильтрации. Полученная кислота обычно составляет 32-46 %, поэтому ее подвергают дальнейшей концентрации и очистке.
Сухой способ используется для получения фосфорной кислоты высокой чистоты, например, для использования в пищевой или фармацевтической промышленности. Он более дорогой и энергоемкий, чем мокрый способ, но позволяет получить фосфорную кислоту с более высокой концентрацией и меньшим количеством примесей.
Сухой способ получения фосфорной кислоты предполагает прямое сжигание фосфора в присутствии кислорода с последующей гидратацией полученного оксида фосфора (V) в результате реакции с водой. Этот процесс требует контролируемого добавления воды, чтобы избежать образования различных полимерных форм фосфорных кислот, таких как метафосфорная кислота или пирофосфорная кислота, которые могут образовываться в случае неполной гидратации. Необходимость в чистом фосфоре также является проблемой для этого метода. Чаще всего его получают путем восстановления фосфатной руды в дуговой печи, так называемым термическим способом, в присутствии кокса и кремнезема.
Фосфорная кислота — чрезвычайно универсальное химическое соединение с широким спектром применения — от пищевой и химической промышленности до косметического и фармацевтического секторов. Ее роль как регулятора кислотности и сырья для удобрений делает ее одним из ключевых субстратов современной промышленности. Роль фосфорной кислоты в мировой экономике трудно переоценить.
