FOSFORİK ASİT

Fosforik asit ilk olarak 1694 yılında Robert Boyle tarafından fosfor pentoksitin suda çözülmesiyle hazırlanmıştır.
Fosforik asit muhtemelen fosforun en önemli bileşiğidir.
Fosforik asit, Amerika Birleşik Devletleri'nde pazarlanan sülfürik asitten sonra hacimce ikinci en büyük inorganik kimyasaldır.

CAS: 7664-38-2
MF: H3O4P
MW: 98
EINECS: 231-633-2

Eş anlamlılar: fosforik asit çözeltileri; Fosforik asit çözeltileri; Sonac; su arıtma cihazı; Beyaz fosforik asit; teknik amaçlı fosforik asit; analiz için %85'lik su çözeltisi

Fosforik asidin en önemli kullanım alanı, gübreler için fosfat tuzlarının üretimidir.
Bu tür gübre fosfatları arasında sodyum, kalsiyum, amonyum ve potasyum fosfatlar bulunur.
Diğer uygulamalar arasında metal yüzeylerden metal oksitlerin uzaklaştırılması için metal asitleme ve yüzey işleme; alüminyumun elektroparlatılması; alümina ve magnezyum gibi çeşitli refrakter ürünlerde bağlayıcı madde olarak; naylon ve benzin üretiminde katalizör olarak; susuzlaştırıcı madde olarak; ahşap ve kumaşların yangına dayanıklı hale getirilmesinde; litografik gravürde; tekstil boyamada; diş çimentosunda; kauçuk lateksinin pıhtılaştırılmasında; hidrojen peroksitin saflaştırılmasında ve laboratuvar reaktifi olarak kullanımı yer almaktadır.
Seyreltik fosforik asit çözeltileri, hoş bir ekşi tat için gazlı içeceklere katkı maddesi olarak kullanılır.

Ayrıca, seyreltik asit şeker rafinerisinde; besin maddesi olarak; ve reçel, jöle ve antibiyotiklerin hazırlanmasında tamponlayıcı madde olarak kullanılır.
Ticari fosforik asit %85 (ağırlık/ağırlık) oranındadır.
Fosforik asit, merkezi bir fosfor atomuna kovalent olarak bağlanmış bir okso ve üç hidroksi grubundan oluşan bir fosfor oksoasittir.
Fosforik asit, çözücü, insan metaboliti, alg metaboliti ve gübre olarak rol oynar.
Fosforik asit, bir dihidrojenfosfat ve bir fosfat iyonunun konjuge asididir.
Berrak, renksiz bir sıvı veya şeffaf kristal bir katıdır.
Saf katı 42,35°C'de erir ve yoğunluğu 1,834 g/cm³'tür.
Sıvı genellikle %85'lik sulu bir çözeltidir.
Hem katı hem de sıvı olarak sevk edilir.
Metallere ve dokulara karşı aşındırıcıdır.
Gübre ve deterjan yapımında ve gıda işlemede kullanılır.

Fosforik asit (ortofosforik asit, monofosforik asit veya fosforik(V) asit), kimyasal formülü H3PO4 olan renksiz, kokusuz, fosfor içeren katı ve inorganik bir bileşiktir.
Fosforik asit, genellikle %85'lik sulu çözelti halinde bulunur; renksiz, kokusuz ve uçucu olmayan şurup kıvamında bir sıvıdır.
Fosforik asit, birçok gübrenin bileşeni olması nedeniyle önemli bir endüstriyel kimyasaldır.
Fosforik asit bir asittir.
Üç H+ iyonunun tamamının uzaklaştırılmasıyla fosfat iyonu PO3−4 oluşur.
Bir veya iki protonun uzaklaştırılmasıyla sırasıyla dihidrojen fosfat iyonu H2PO−4 ve hidrojen fosfat iyonu HPO2−4 oluşur. Fosforik asit, organofosfatlar adı verilen esterler oluşturur.
Bu özel asidi, pirofosforik asit gibi diğer "fosforik asitlerden" ayırt etmek için "ortofosforik asit" adı kullanılabilir.
Bununla birlikte, "fosforik asit" terimi genellikle bu özel bileşiği ifade eder; ve bu, mevcut IUPAC isimlendirmesidir.

Tarihçe
Fosforik asit, eski zamanlarda simyacılar tarafından üretilmiş ancak tanımlanmamıştır.
Fosforik asit adını, 1669 yılında Henning Brand (1630-1710) tarafından keşfedilen fosfor elementinden alır.
Scheele daha sonra kemik külünden fosforu izole etti ve fosfor ile nitrik asidi reaksiyona sokarak fosforik asit üretti.
Scheele'nin yöntemi, fosforun ana kaynağı olarak idrar yerine kemiğin yerini aldı.
John Bennett Lawes (1814-1900), 1841 yılında kemiklerden süperfosfat üretme işleminin patentini aldı ve daha sonra bu işlemi kayadan elde edilen fosfatlara da genişletti.
Süperfosfatlar, daha çözünür kalsiyum hidrojen fosfatlar elde etmek için Ca3(PO4)2'nin sülfürik asit ile işlenmesiyle yapılır: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4.
Bu reaksiyonda Ca(H2PO4)2, süperfosfat olarak da adlandırılan monobazik kalsiyum fosfattır.
Kalsiyum hidrojen fosfatlar (süperfosfatlar) suda daha çözünürdür ve bu nedenle bitkiler tarafından daha kolay kullanılabilirler.

Fosforik Asit Kimyasal Özellikleri
Erime noktası: ~40 °C (literatür)
Kaynama noktası: 158 °C (literatür)
Yoğunluk: 25 °C'de 1,685 g/mL (literatür)
Buhar yoğunluğu: 3,4 (havaya göre)
Buhar basıncı: 2,2 mm Hg (20 °C)
Kırılma indisi: n20/D 1,433
FEMA: 2900 | FOSFORİK ASİT
Saklama sıcaklığı: Kısıtlama yok.
Çözünürlük: H2O: çözünür
pKa: 2,1-7,2-12,3 (25℃'de)
Form: Katı veya Viskoz Sıvı
Renk: ≤10 (APHA)
Özgül Ağırlık: 1,7
Koku: Kokusuz
pH Aralığı: 1,5
pH: 3,06 (1 mM çözelti); 2,26 (10 mM çözelti); 1,63 (100 mM çözelti);
Biyolojik kaynak: sentetik
Suda Çözünürlük: KARIŞABİLİR
λmax λ: 260 nm Amax: ≤0,05
λ: 280 nm Amax: ≤0,04
Merck: 14,7344
BRN: 1921286
Dielektrik sabiti: 61,0
Maruz kalma limitleri TLV-TWA 1 mg/m3 (ACGIH, MSHA ve OSHA); TLV-STEL 3 mg/m3 (ACGIH).
Başlıca Uygulama Alanı: Pil Üretimi
Kozmetik Bileşenleri Fonksiyonları: TAMPONLAMA
InChI: 1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)
InChIKey: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N
LogP: -2.15
CAS Veritabanı Referansı: 7664-38-2 (CAS Veritabanı Referansı)
NIST Kimya Referansı: Fosforik asit (7664-38-2)
EPA Madde Kayıt Sistemi: Fosforik asit (7664-38-2)

Fosforik asit, renksiz, kokusuz, kristal bir katı veya koyu şuruplu bir sıvıdır.
Fiziksel hali, konsantrasyona ve sıcaklığa bağlıdır.
Konsantre fosforik asit, renksiz, kokusuz, şuruplu bir sıvı olarak bulunur.
Fosforik asit, uygun şekilde seyreltildiğinde hoş bir asidik tada sahiptir.
Saf fosforik asit, ortofosforik asit olarak da adlandırılır, orta kuvvette, berrak, renksiz bir mineral asittir.
Fosforik asit normalde %75-85'lik sulu çözelti halinde pazarlanır ve bu çözeltide berrak, viskoz bir sıvı halinde bulunur.
Gıda sınıfı fosforik asit, yiyecek ve içecekleri asitlendirmek için kullanılır.
Fosforik asit, keskin veya ekşi bir tat verir ve seri üretilen bir kimyasal olduğu için ucuz ve büyük miktarlarda bulunur.
Birçok alkolsüz içecekte kullanılan fosforik asit, epidemiyolojik çalışmalarda kemik yoğunluğunun azalmasıyla ilişkilendirilmiştir.

Kısacası, fosforik asit güçlü bir asittir ve özellikle porselen ve metal temizleyiciler, deterjanlar ve gübreler olmak üzere çok sayıda ürünün üretiminde kullanılan yaygın bir endüstriyel kimyasaldır.
Fosforik asit ayrıca gıda katkı maddesi olarak kullanılır ve birçok alkolsüz içeceğin ana bileşenidir.
Düşük fosfat konsantrasyonları, bazı bölgelerde kurşun çözünürlüğünü azaltmak amacıyla içme suyuna eklenmesinden kaynaklanmaktadır.

Fiziksel Özellikler
Kimyacılar ortofosforik asidi, bu bileşiğin IUPAC adı olan fosforik asit olarak adlandırırlar.
"Orto" öneki, asidi genellikle polifosforik asitler olarak adlandırılan diğer fosforik asitlerden ayırt etmek için kullanılır.
Ortofosforik asit, toksik olmayan, oldukça zayıf bir triprotik asittir.
Saf haldeyken, fosforik asit standart sıcaklık ve basınçta katı haldedir.
Ortofosforik asit, suda yüksek oranda çözünür olmasını sağlayan çok polar bir moleküldür.
Ortofosforik asit ve diğer fosforik asitlerdeki fosforun değerlik durumu +5'tir.
Triprotik, ortofosforik asit molekülünün her seferinde bir hidrojen katyonu (H+) üreterek üç defaya kadar ayrışabileceği anlamına gelir.

Kullanım Alanları
Fosforik asit, endüstriyel asitler arasında sülfürik asitten sonra ikinci sırada yer alır ve dünya genelinde kullanılan en iyi 10 kimyasal arasında sürekli olarak sıralanır.
Ancak birçok başka uygulamada da kullanılır.
Fosfatlar, yapılandırıcı ve su yumuşatıcı olarak kullanılmıştır.
Yapılandırıcı, sabun veya deterjanlara temizleme gücünü artırmak için eklenen bir maddedir.
Fosforik asit, hayvan yem takviyeleri, su arıtma kimyasalları, metal yüzey işlemleri, aşındırma maddesi ve diş macunu gibi kişisel bakım ürünlerinin üretiminde ara madde olarak kullanılır.
Fosforik asit, petrol ve polimer endüstrisinde katalizör olarak kullanılır.
Fosforik asit, gıdalarda koruyucu, asitlendirici ve aroma artırıcı olarak kullanılır; Coca Cola ve Pepsi gibi gazlı içecekleri asitleştirerek onlara keskin bir tat verir.
Fosforik asit, pas sökücü ve metal temizleyici olarak kullanılır.
Göbek yağı yaklaşık %25 fosforik asittir.
Fosforik asidin diğer kullanım alanları arasında cam üretiminde opaklık kontrolü, tekstil boyama, kauçuk lateksinin pıhtılaşması ve diş çimentoları yer almaktadır.

Fosforik asit (H3PO4), fosforun en önemli oksoasididir ve ana kullanım alanı gübre üretimidir.
İnsan vücudunda fosfat, ana fosfor içeren bileşiktir.
Fosforik asit, inorganik bir bileşiktir ve fosforik asidin tuzudur.
Fosforik asit, çeşitli bileşiklerle organik esterler oluşturabilir ve bunlar birçok biyokimyasal süreçte önemlidir.
Fosforik asidin ampirik formülü PO43-'tür.
Fosforik asit, merkezdeki fosfor atomunun dört oksijen atomuyla çevrili olduğu tetrahedral bir moleküldür.
Biyolojik sistemlerde, fosforik asit genellikle ya serbest iyon (inorganik fosfat) ya da organik bileşiklerle reaksiyon sonucu oluşan ester (genellikle organik fosfatlar olarak adlandırılır) olarak bulunur.
İnorganik fosfat (çoğunlukla Pi olarak gösterilir), fizyolojik pH'da HPO42- ve H2PO4- karışımıdır.
Fosforik asit, fosforun aşırı miktarda havada yakılmasıyla üretilen ve suda çözünerek çeşitli konsantrasyonlarda fosforik asit oluşturan inorganik bir asittir.
Fosforik asit, suda çözünebilen güçlü bir asittir.

Asit tuzlarına fosfat denir.
Fosforik asit, kola ve kök birası gibi içeceklerde istenen asitliği ve ekşiliği sağlamak için aroma verici asit olarak kullanılır.
Fosforik asit, bitkisel katı yağlarda sinerjik bir antioksidan olarak kullanılır.
Maya üretiminde, fosforik asit asidik pH'ı korumak ve fosfor kaynağı sağlamak için kullanılır.
Fosforik asit ayrıca peynirde asitlendirici olarak da işlev görür.
Fosforik asit, ortofosforik asit olarak da adlandırılır.
Gübreler için süperfosfatların, diğer fosfat tuzlarının, polifosfatların ve deterjanların üretiminde kullanılır.
Etilen üretiminde ve hidrojen peroksitin saflaştırılmasında asit katalizörü olarak kullanılır.
Gıdalarda asitlendirici ve aroma verici, sinerjik antioksidan ve şelatlayıcı olarak kullanılır.

Farmasötik yardımcı madde (çözücü).
Diş çimentolarında; gravür işleminde; boyamadan önce metallerin paslanmaya karşı korunmasında; kauçuk lateksinin pıhtılaştırılmasında; analitik reaktif olarak kullanılır.
Fosforik asit, çeşitli kolalar ve reçeller gibi yiyecek ve içecekleri asitlendirmek ve keskin veya ekşi bir tat vermek için kullanılır.
Fosforik asit ayrıca koruyucu görevi de görür.
Fosforik asit içeren alkolsüz içecekler, örneğin Coca-Cola, bazen fosfatlı sodalar veya fosfatlar olarak adlandırılır.
Alkolsüz içeceklerdeki fosforik asit, diş aşınmasına neden olma potansiyeline sahiptir.
Fosforik asit ayrıca, özellikle daha önce böbrek taşı geçirmiş olanlarda, böbrek taşı oluşumuna katkıda bulunma potansiyeline de sahiptir.

Fosforik asidin özel uygulamaları şunlardır:
Parkerizasyon işlemi de dahil olmak üzere, fosfat dönüştürme kaplaması veya pasivasyon yoluyla pas önleyici (demir ve çelik oksidasyonu) işleminde
fosfor-31 nükleer manyetik rezonans için harici bir standart olarak
fosforik asit yakıt hücrelerinde
aktif karbon üretiminde
bileşik yarı iletken işlemede, indiyum fosfite göre indiyum galyum arsenidi seçici olarak aşındırmak için[38]
silikon dioksite göre silikon nitrürü seçici olarak aşındırmak için mikrofabrikasyonda
alüminyum aşındırmak için mikrofabrikasyonda
kozmetik ve cilt bakım ürünlerinde pH düzenleyici olarak
süt, gıda ve bira endüstrilerinde dezenfektan madde olarak
alüminyum gibi metallerin kimyasal parlatılmasında (aşındırma)

Farmasötik Uygulamalar
Fosforik asit, çeşitli farmasötik formülasyonlarda yaygın olarak asitleştirici madde olarak kullanılır.
Fosforik asit, sodyum fosfat, monobazik veya dibazik gibi bir fosfat tuzu ile birleştirildiğinde, farmasötik ürünlerde tampon sisteminin bir parçası olarak kullanılır.
Fosforik asit ayrıca gıda preparatlarında asitlendirici, aroma verici ve sinerjik antioksidan (%0,001–0,005) ve şelatlayıcı olarak yaygın olarak kullanılır.
Tedavi amaçlı olarak, seyreltilmiş fosforik asit, bulantı ve kusmanın tedavisinde kullanılan preparatlarda iyi seyreltilmiş olarak kullanılmıştır.
%35'lik fosforik asit jeli ayrıca diş minesini aşındırmak ve ilaçların tırnak yoluyla iletimini artırmak için de kullanılmıştır.
Fosforik asit ile yumurta kabuklarının birleştirilmesiyle nano boyutlu hidroksiapatit tozu üretilmiştir.

Endüstriyel Kullanımlar
Metaller için temizleyici olarak fosforik asit, çelik, alüminyum veya çinko üzerinde hafif bir aşındırma oluşturarak boya yapışmasını kolaylaştırır.
Fosforik asit, metaller için bir fosforik asit temizleyicisidir.
Nielite D, çelik için duman çıkarmayan bir asit olarak kullanılan, pas önleyici içeren fosforik asittir.
Albrite, hem gıda hem de elektronik sınıflarında %75, %80 ve %85 konsantrasyonlarında, yüksek saflık özelliklerinde mevcuttur.
DAB ve Phosbrite, temizlik uygulamaları için kullanılan Parlak Daldırma sınıfları olarak adlandırılır.
Fosforik anhidrit veya fosfor pentoksit, P2O5, su giderici madde ve ayrıca cam için opaklaştırıcı olarak kullanılan beyaz, suda çözünen bir tozdur.
Fosforik asit ayrıca, yüksek sıcaklıklarda yumuşamayı ve düşük sıcaklıklarda kırılganlığı önlemek için asfalt kaplamalarda katalizör olarak kullanılır.

Üretim Yöntemleri
Fosforik asidin büyük çoğunluğu, fosfat kayasının (esas olarak trikalsiyum fosfat) sülfürik asit ile sindirilmesiyle üretilir; fosforik asit daha sonra bulamaç filtrasyonu ile ayrılır. Saflaştırma, kimyasal çöktürme, çözücü ekstraksiyonu, kristalizasyon veya iyon değişimi yoluyla sağlanır.

Hazırlama
Gübrelerde kullanılmak üzere düşük saflıkta teknik sınıf fosforik asit, fosfat kayalarının konsantre sülfürik asit ile sindirilmesiyle üretilir.
Esas olarak kalsiyum fosfat kayalarından oluşan apatit tipleri kullanılır: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O → 2H3PO4 + 3(CaSO4•2H2O)
Çözünmeyen kalsiyum sülfat bulamacı filtrelenir.
Bu ıslak işlemden elde edilen asit saf değildir, ancak çeşitli yöntemlerle saflaştırılabilir.
Saflaştırma adımları arasında çöktürme, çözücü ekstraksiyonu, kristalizasyon ve iyon değişimi teknikleri bulunur.
Fosforik asit ayrıca birçok farklı yöntemle de üretilebilir. Fosfor pentoksitin suda çözünmesi ve kaynatılmasıyla fosforik asit elde edilir. Saf fosforik asit, fosforun hava ve buhar karışımında yakılmasıyla elde edilebilir:
P4 (l) + 5O2 (g) → P4O10 (s)
P4O10 (s) + H2O (g) → 4H3PO4 (l)
Asit ayrıca mor fosforun %33 nitrik asit ile ısıtılmasıyla da hazırlanabilir:
4P + 10HNO3 + H2O → 4H3PO4 + 5NO ↑ + 5NO2 ↑
veya kırmızı fosforun nitrik asit (1:1) ile ısıtılmasıyla. Genel denklem şöyledir:
P + 3HNO3 → H3PO4 + NO + 2NO2

Üretim Yöntemleri
Geleneksel olarak H3PO4'ün başlıca kaynakları fosfat kayası mineral yataklarıdır.
Amerika Birleşik Devletleri (Florida), Akdeniz bölgesi ve Rusya dahil olmak üzere birçok yerde madencilik faaliyetleri yaygındır.
Çoğu fosfat kayasının ana bileşeni florapatit, 3Ca3(PO4)2·CaF2'dir.
Islak işlemle yüksek saflıkta fosforik asit üretmek için tercih edilen hammadde olan yüksek kaliteli fosfatların tedariği bazı bölgelerde hızla azalmaktadır.
Fosfat kayasından fosforik asit üretimi için iki ana yöntem kullanılmaktadır.

Islak işlem, fosforik asit ve çözünmeyen kalsiyum sülfatlar üretmek için fosfat kayasının sülfürik asit ile reaksiyonunu içerir.
Fosfat kayasında bulunan birçok safsızlık da çözünerek üretilen asitte tutulur.
Asit gübre üretiminde kullanılacaksa ciddi bir dezavantaj oluşturmasalar da, varlıkları ürünü fosfatlı kimyasalların hazırlanması için uygunsuz hale getirir.
Diğer yöntem olan fırın işleminde, fosfat kayası kok ve silika ile birleştirilir ve elektrikli bir fırında yüksek sıcaklıkta indirgenir, ardından elementel fosfor yoğunlaştırılır.
Fosforik asit, elementel fosforun hava ile yakılması ve P2O5'in suda emilmesiyle üretilir.
Bu yöntemle üretilen asit yüksek saflıktadır ve az veya hiç ek işleme gerek kalmadan neredeyse tüm kullanımlar için uygundur.

Sentez
Elementel fosfor, fosfor pentoksit (P2O5) üretmek için yakılır ve daha sonra hidratlanır.
Daha sonra ısı uzaklaştırılır ve fosforik asit (H3PO4) ince bir sis halinde toplanır.
Fosforik asidin bir diğer önemli kaynağı, sülfürik asit ile işlemden geçirilen fosfat kayalarıdır; bu, ıslak asit işlemi olarak adlandırılır.
Saf fosforik asit sentezi, zaman alıcı ve pahalı bir adım olan beyaz fosforun süblimasyonu da dahil olmak üzere birkaç adım içerir.