ACIDE PHOSPHORIQUE

L'acide phosphorique a été synthétisé pour la première fois par Robert Boyle en 1694 par dissolution de pentoxyde de phosphore dans l'eau.
L'acide phosphorique est probablement le composé phosphoré le plus important.
Aux États-Unis, l'acide phosphorique est le deuxième produit chimique inorganique le plus commercialisé en volume, après l'acide sulfurique.

CAS : 7664-38-2
Formule de formule brute : H₃O₄P
Masse molaire : 98 g/mol
EINECS : 231-633-2

Synonymes : solutions d'acide phosphorique ; solutions aqueuses d'acide phosphorique ; Sonac ; nettoyant pour eau ; acide phosphorique blanc ; acide phosphorique technique ; solution aqueuse d'acide phosphorique à 85 % en poids pour analyse.

La principale application de l'acide phosphorique est la fabrication de sels de phosphate pour engrais.
Ces phosphates utilisés dans les engrais comprennent les phosphates de sodium, de calcium, d'ammonium et de potassium. L'acide phosphorique trouve d'autres applications : décapage des métaux et traitement de surface pour l'élimination des oxydes métalliques ; électropolissage de l'aluminium ; agent de liaison dans divers produits réfractaires tels que l'alumine et la magnésie ; catalyseur dans la fabrication du nylon et de l'essence ; agent déshydratant ; ignifugeant pour le bois et les tissus ; gravure lithographique ; teinture textile ; ciment dentaire ; coagulation du latex de caoutchouc ; purification du peroxyde d'hydrogène ; et réactif de laboratoire.
Les solutions diluées d'acide phosphorique sont utilisées comme additifs dans les boissons gazeuses pour leur conférer un goût acidulé agréable.
L'acide phosphorique dilué est également utilisé dans le raffinage du sucre ; comme nutriment ; et comme agent tampon dans la préparation de confitures, de gelées et d'antibiotiques.
L'acide phosphorique commercial a une concentration de 85 % (m/m).

L'acide phosphorique est un oxoacide phosphorique composé d'un groupe oxo et de trois groupes hydroxy liés par covalence à un atome de phosphore central. L'acide phosphorique joue un rôle de solvant, de métabolite humain et algal, et d'engrais.
L'acide phosphorique est l'acide conjugué d'un dihydrogénophosphate et d'un ion phosphate.
Il se présente sous forme de liquide incolore et limpide ou de solide cristallin transparent.
À l'état pur, le solide fond à 42,35 °C et a une densité de 1,834 g/cm³.
Le liquide est généralement une solution aqueuse à 85 %.
Il est expédié sous forme solide et liquide.
Il est corrosif pour les métaux et les tissus.
Il est utilisé dans la fabrication d'engrais et de détergents, ainsi que dans l'industrie agroalimentaire.
L'acide phosphorique (acide orthophosphorique, acide monophosphorique ou acide phosphorique(V)) est un composé inorganique solide, incolore et inodore contenant du phosphore, de formule chimique H₃PO₄.

On le trouve couramment sous forme de solution aqueuse à 85 %, un liquide sirupeux incolore, inodore et non volatil. L'acide phosphorique est un produit chimique industriel majeur, entrant dans la composition de nombreux engrais.
L'acide phosphorique est un acide.
L'élimination des trois ions H+ donne l'ion phosphate PO3−4.
L'élimination d'un ou deux protons donne respectivement l'ion dihydrogénophosphate H2PO4−4 et l'ion hydrogénophosphate HPO2−4. L'acide phosphorique forme des esters, appelés organophosphates.
Le nom « acide orthophosphorique » permet de distinguer cet acide spécifique des autres « acides phosphoriques », tels que l'acide pyrophosphorique.
Néanmoins, le terme « acide phosphorique » désigne souvent ce composé précis ; c'est d'ailleurs la nomenclature IUPAC actuelle.

Historique
L'acide phosphorique était produit par les alchimistes de l'Antiquité, mais n'avait pas été identifié.
L'acide phosphorique tire son nom de l'élément phosphore, découvert en 1669 par Henning Brand (1630-1710). Scheele isola ensuite le phosphore à partir de cendres d'os et produisit de l'acide phosphorique par réaction du phosphore avec l'acide nitrique.
La méthode de Scheele remplaça l'urine comme principale source de phosphore, en remplacement des os.
John Bennett Lawes (1814-1900) breveta en 1841 un procédé de fabrication de superphosphate à partir d'os, qu'il étendit par la suite aux phosphates extraits de roches.
Les superphosphates sont obtenus par traitement du Ca₃(PO₄)₂ avec de l'acide sulfurique, ce qui produit des hydrogénophosphates de calcium plus solubles : Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄.
Dans cette réaction, le Ca(H₂PO₄)₂ est du phosphate monocalcique, également appelé superphosphate.
Les hydrogénophosphates de calcium (superphosphates) sont plus solubles dans l'eau et donc plus facilement assimilables par les plantes.

Propriétés chimiques de l'acide phosphorique
Point de fusion : ~40 °C (littérature)
Point d'ébullition : 158 °C (littérature)
Densité : 1,685 g/mL à 25 °C (littérature)
Densité de vapeur : 3,4 (par rapport à l'air)
Pression de vapeur : 2,2 mmHg (20 °C)
Indice de réfraction : n₂O/D = 1,433
FEMA : 2900 | ACIDE PHOSPHORIQUE
Température de stockage : aucune restriction.
Solubilité : H₂O : soluble
pKa : 2,1-7,2-12,3 (à 25 °C)
Aspect : solide ou liquide visqueux
Couleur : ≤ 10 (APHA)
Densité : 1,7
Odeur : inodore
Plage de pH : 1,5
pH : 3,06 (solution à 1 mM) ; 2,26 (solution à 10 mM) ; 1,63 (solution à 100 mM)
Source biologique : synthétique
Solubilité dans l'eau : miscible
λ_max : 260 nm, A_max : ≤ 0,05
λ_max : 280 nm, A_max : ≤ 0,04
Merck : 147344
BRN : 1921286
Constante diélectrique : 61,0
Limites d'exposition VLE-VME : 1 mg/m³ (ACGIH, MSHA et OSHA) TL-STEL 3 mg/m³ (ACGIH).
Application principale : fabrication de batteries
Ingrédient cosmétique : fonction tampon
InChI : 1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)
InChIKey : NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N
LogP : -2,15
Référence CAS : 7664-38-2
Référence chimique NIST : acide phosphorique (7664-38-2)
Système d’enregistrement des substances de l’EPA : acide phosphorique (7664-38-2)

L’acide phosphorique est un solide cristallin incolore et inodore ou un liquide sirupeux épais.
Son état physique dépend de sa concentration et de la température.
L’acide phosphorique concentré se présente sous forme de liquide sirupeux incolore et inodore. L'acide phosphorique possède un goût acide agréable lorsqu'il est convenablement dilué.

L'acide phosphorique pur, également appelé acide orthophosphorique, est un acide minéral limpide et incolore, de force moyenne.
L'acide phosphorique est généralement commercialisé sous forme de solution aqueuse à 75-85 %, dans laquelle il se présente comme un liquide limpide et visqueux.
L'acide phosphorique de qualité alimentaire est utilisé pour acidifier les aliments et les boissons.
L'acide phosphorique confère un goût acidulé ou aigre et, étant un produit chimique fabriqué en masse, il est disponible à bas prix et en grandes quantités.
L'acide phosphorique, utilisé dans de nombreuses boissons gazeuses, a été associé à une diminution de la densité osseuse dans des études épidémiologiques.
En résumé, l'acide phosphorique est un acide fort et un produit chimique industriel courant utilisé dans la fabrication d'un grand nombre de produits, notamment les nettoyants pour porcelaine et métaux, les détergents et les engrais.
L'acide phosphorique est également utilisé comme additif alimentaire et est un constituant majeur de nombreuses boissons gazeuses. On trouve de faibles concentrations de phosphate dans l'eau potable à laquelle on en ajoute dans certaines régions afin de réduire la solubilité du plomb.

Propriétés physiques
Les chimistes désignent l'acide orthophosphorique par le terme « acide phosphorique », qui est la dénomination IUPAC de ce composé.
Le préfixe « ortho » permet de distinguer cet acide des autres acides phosphoriques, généralement appelés acides polyphosphoriques.
L'acide orthophosphorique est un acide triprotique non toxique et relativement faible.
À l'état pur, l'acide phosphorique est solide dans les conditions normales de température et de pression (CNTP).
L'acide orthophosphorique est une molécule très polaire, ce qui le rend très soluble dans l'eau.
Le phosphore, dans l'acide orthophosphorique et les autres acides phosphoriques, a un degré d'oxydation de +5.
« Triprotique » signifie que la molécule d'acide orthophosphorique peut se dissocier jusqu'à trois fois, produisant à chaque fois un cation hydrogène (H⁺).

Utilisations
L'acide phosphorique est le deuxième acide industriel le plus utilisé après l'acide sulfurique et figure régulièrement parmi les 10 produits chimiques les plus utilisés au monde. L'acide phosphorique est utilisé dans de nombreux autres domaines, notamment aux États-Unis.
Il était utilisé comme agent de construction et adoucisseur d'eau.
Un agent de construction est une substance ajoutée aux savons ou détergents pour en augmenter le pouvoir nettoyant.
L'acide phosphorique est utilisé comme intermédiaire dans la production de compléments alimentaires pour animaux, de produits chimiques pour le traitement de l'eau, de traitements de surface des métaux, d'agents de gravure et de produits de soins personnels tels que le dentifrice.
L'acide phosphorique est utilisé comme catalyseur dans l'industrie pétrolière et des polymères.

Dans l'alimentation, il est utilisé comme conservateur, acidifiant et exhausteur de goût ; il acidifie les boissons gazeuses comme le Coca-Cola et le Pepsi, leur donnant un goût acidulé.
L'acide phosphorique est utilisé comme décapant et nettoyant pour métaux.
La gelée Naval Jelly contient environ 25 % d'acide phosphorique.
L'acide phosphorique est également utilisé pour contrôler l'opacité dans la production de verre, la teinture des textiles, la coagulation du latex de caoutchouc et les ciments dentaires.
L'acide phosphorique (H₃PO₄) est le plus important oxoacide du phosphore et son utilisation principale est la fabrication d'engrais.
Dans le corps humain, le phosphate est le principal composé contenant du phosphore.
L'acide phosphorique est un composé inorganique et le sel de l'acide phosphorique.
L'acide phosphorique peut former des esters organiques avec divers composés, lesquels jouent un rôle important dans de nombreux processus biochimiques.
L'acide phosphorique a pour formule brute PO₄³⁻.

L'acide phosphorique est une molécule tétraédrique, où l'atome de phosphore central est entouré de quatre atomes d'oxygène.
Dans les systèmes biologiques, l'acide phosphorique se trouve souvent soit sous forme d'ion libre (phosphate inorganique), soit sous forme d'ester après réaction avec des composés organiques (on parle alors de phosphates organiques).
Le phosphate inorganique (généralement noté Pi) est un mélange d'ions HPO₄²⁻ et H₂PO₄⁻ à pH physiologique. 
L'acide phosphorique est un acidifiant, c'est-à-dire un acide inorganique produit par la combustion du phosphore dans un excès d'air. 
Cette combustion produit du pentoxyde de phosphore, qui se dissout dans l'eau pour former de l'acide phosphorique à concentrations variables.

L'acide phosphorique est un acide fort soluble dans l'eau.
Ses sels d'acide sont appelés phosphates.
L'acide phosphorique est utilisé comme agent aromatisant dans les colas et les root beer pour leur conférer l'acidité et l'aigreur recherchées.
L'acide phosphorique est utilisé comme antioxydant synergique dans les matières grasses végétales hydrogénées.
Lors de la fabrication de la levure, l'acide phosphorique est utilisé pour maintenir le pH acide et fournir du phosphore.
L'acide phosphorique sert également d'acidifiant dans le fromage.

L'acide phosphorique est aussi appelé acide orthophosphorique.
Il entre dans la composition de la fabrication de superphosphates pour les engrais, d'autres sels de phosphate, de polyphosphates et de détergents.
Il sert de catalyseur acide dans la production d'éthylène et la purification du peroxyde d'hydrogène. 
Acidifiant et aromatisant, antioxydant synergique et séquestrant alimentaire.
Excipient pharmaceutique (solvant).
Utilisé dans les ciments dentaires ; pour la gravure ; pour la protection antirouille des métaux avant peinture ; pour la coagulation du latex de caoutchouc ; et comme réactif analytique.
L’acide phosphorique est utilisé pour acidifier les aliments et les boissons, comme certains colas et confitures, leur conférant un goût acidulé.
Il sert également de conservateur.
Les boissons gazeuses contenant de l’acide phosphorique, comme le Coca-Cola, sont parfois appelées sodas phosphatés ou phosphates.
L’acide phosphorique présent dans les boissons gazeuses peut provoquer une érosion dentaire.

Il peut également contribuer à la formation de calculs rénaux, notamment chez les personnes ayant déjà souffert de calculs rénaux.
L'acide phosphorique trouve des applications spécifiques dans les domaines suivants :
traitement antirouille (oxydation du fer et de l'acier) par conversion au phosphate ou passivation, notamment par parkerisation ;
utilisation comme étalon externe pour la résonance magnétique nucléaire du phosphore-31 ;
utilisation dans les piles à combustible à acide phosphorique ;
production de charbon actif ;
traitement des semi-conducteurs composés, pour la gravure sélective de l'arséniure d'indium-gallium par rapport au phosphure d'indium[38] ;
microfabrication, pour la gravure sélective du nitrure de silicium par rapport au dioxyde de silicium ;
microfabrication, pour la gravure de l'aluminium ;
ajustement du pH dans les cosmétiques et les produits de soin de la peau ;
agent désinfectant dans les industries laitière, alimentaire et brassicole ;
polissage chimique (gravure) de métaux comme l'aluminium.

Applications pharmaceutiques :
L'acide phosphorique est largement utilisé comme agent acidifiant dans diverses formulations pharmaceutiques.
Il est également utilisé dans les produits pharmaceutiques comme composant d'un système tampon, en association avec un sel de phosphate tel que le phosphate de sodium monobasique ou dibasique. L'acide phosphorique est également largement utilisé dans les préparations alimentaires comme acidifiant, arôme et antioxydant synergique (0,001 à 0,005 %) et séquestrant.
En thérapeutique, l'acide phosphorique dilué est utilisé dans des préparations contre les nausées et les vomissements.
Un gel d'acide phosphorique à 35 % est également utilisé pour le mordançage de l'émail dentaire et pour faciliter l'administration de médicaments par voie unguéale.
Une poudre d'hydroxyapatite nanométrique a été obtenue en combinant de l'acide phosphorique avec des coquilles d'œufs.

Utilisations industrielles
Comme nettoyant pour métaux, l'acide phosphorique provoque un léger mordançage de l'acier, de l'aluminium ou du zinc, favorisant ainsi l'adhérence de la peinture.
L'acide phosphorique est un nettoyant pour métaux.
La Nielite D est un acide phosphorique contenant un inhibiteur de rouille, utilisé comme acide de décapage non fumant pour l'acier. Albrite est disponible en concentrations de 75 %, 80 % et 85 % en qualité alimentaire et électronique, les deux étant des spécifications de haute pureté.
Le DAB et le Phosbrite sont des qualités « Bright Dip », destinées aux applications de nettoyage.
L’anhydride phosphorique, ou pentoxyde de phosphore (P₂O₅), est une poudre blanche soluble dans l’eau, utilisée comme agent déshydratant et opalisant pour le verre.
L’acide phosphorique est également utilisé comme catalyseur dans les revêtements d’asphalte pour prévenir le ramollissement à haute température et la fragilisation à basse température.

Méthodes de production
L'acide phosphorique est majoritairement produit par digestion de roche phosphatée (essentiellement du phosphate tricalcique) avec de l'acide sulfurique. L'acide phosphorique est ensuite séparé par filtration sur suspension. La purification est réalisée par précipitation chimique, extraction par solvant, cristallisation ou échange d'ions.

Préparation
L'acide phosphorique de qualité technique, de faible pureté, destiné aux engrais, est produit à partir de roches phosphatées par digestion avec de l'acide sulfurique concentré.
On utilise des roches phosphatées de type apatite, principalement composées de phosphate de calcium : Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ + 6H₂O → 2H₃PO₄ + 3(CaSO₄•2H₂O).
La suspension de sulfate de calcium insoluble est filtrée.
L'acide issu de ce procédé par voie humide est impur, mais peut être purifié par différentes méthodes.
Les étapes de purification comprennent la précipitation, l'extraction par solvant, la cristallisation et l'échange d'ions.
L'acide phosphorique peut également être produit par de nombreuses autres méthodes. La dissolution du pentoxyde de phosphore dans l'eau et l'ébullition produisent de l'acide phosphorique. L'acide phosphorique pur peut être obtenu par combustion du phosphore dans un mélange d'air et de vapeur d'eau :
P₄ (l) + 5O₂ (g) → P₄O₁₀ (s)
P₄O₁₀ (s) + H₂O (g) → 4H₃PO₄ (l)
Cet acide peut également être préparé par chauffage du phosphore violet avec de l'acide nitrique à 33 % :
4P + 10HNO₃ + H₂O → 4H₃PO₄ + 5NO + 5NO₂
ou par chauffage du phosphore rouge avec de l'acide nitrique (1:1). L'équation globale est :
P + 3HNO₃ → H₃PO₄ + NO + 2NO₂

Méthodes de production
Les principales sources d'H₃PO₄ ont traditionnellement été les gisements minéraux de phosphate. L'exploitation minière est intensive dans de nombreuses régions, notamment aux États-Unis (Floride), dans le bassin méditerranéen et en Russie.
Le principal constituant de la plupart des roches phosphatées est la fluorapatite, 3Ca₃(PO₄)₂·CaF₂.
L'approvisionnement en phosphates de haute qualité, matière première de choix pour la production d'acide phosphorique de haute pureté par voie humide, diminue rapidement dans certaines régions.
Deux méthodes principales sont utilisées pour la production d'acide phosphorique à partir de roches phosphatées.
Le procédé par voie humide consiste en la réaction de la roche phosphatée avec de l'acide sulfurique pour produire de l'acide phosphorique et des sulfates de calcium insolubles.
De nombreuses impuretés présentes dans la roche phosphatée sont également solubilisées et retenues dans l'acide ainsi produit.
Bien qu'elles ne constituent pas un inconvénient majeur lorsque l'acide est destiné à la fabrication d'engrais, leur présence rend le produit impropre à la préparation de produits chimiques phosphatés. Dans l'autre méthode, le procédé au four, la roche phosphatée est combinée à du coke et de la silice, puis réduite à haute température dans un four électrique, suivie de la condensation du phosphore élémentaire.
L'acide phosphorique est produit par combustion du phosphore élémentaire avec de l'air et absorption du P₂O₅ dans l'eau.
L'acide ainsi produit est d'une grande pureté et convient à presque toutes les applications, avec peu ou pas de traitement supplémentaire.

Synthèse
Le phosphore élémentaire est brûlé pour produire du pentoxyde de phosphore (P₂O₅), qui est ensuite hydraté.
La chaleur est ensuite évacuée et l'acide phosphorique (H₃PO₄) est recueilli sous forme de fine brume.
Une autre source importante d'acide phosphorique provient des roches phosphatées traitées à l'acide sulfurique ; c'est le procédé dit « à voie humide ».
La synthèse de l'acide phosphorique pur comprend plusieurs étapes, dont une étape longue et coûteuse : la sublimation du phosphore blanc.