اسید فسفریک

فهرست : 

1. اسید فسفریک چیست
2. آمارهای جهانی اسید فسفریک
3. تحلیل فرمول
4. مشخصات فیزیکی و شیمیایی
5. کاربردها
6. مزایا و ویژگی ها
7. معایب و محدودیت ها
8. صنایع مورد استفاده
9. استانداردهای بین المللی
10. استانداردهای ایران
11. انبارش و نگهداری

اسید فسفریک چیست

اسید فسفریک یکی از ترکیبات مهم شیمیایی است که کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد ، اسید فسفریک با فرمول شیمیایی H3PO4 یک اسید سه عاملی است که به طور طبیعی در بدن انسان و مواد غذایی یافت می‌شود ؛ خواص اسیدی و ظرفیت حلالیت بالای اسید فسفریک باعث شده است که از این ماده در صنایع متنوعی همچون غذایی ، نوشیدنی ، دارویی ، آرایشی و بهداشتی استفاده شود ، اسید فسفریک به عنوان نگهدارنده ، طعم دهنده و اسیدی کننده در مواد غذایی و نوشیدنی‌ ها به کار می‌رود ، همچنین از اسید فسفریک در تولید مواد شوینده و ضد عفونی‌ کننده نیز استفاده می‌شود ؛ در مجموع، اسید فسفریک یکی از ترکیبات پرکاربرد در صنایع شیمیایی است که کاربردهای گسترده‌ای در زندگی روزمره دارد.

آمارهای جهانی اسید فسفریک

اسید فسفریک یکی از محصولات مهم تجاری در بازارهای جهانی است که تجارت بین‌المللی زیادی دارد. برخی نکات مهم در مورد تجارت جهانی اسید فسفریک:

• بزرگترین تولیدکنندگان جهانی اسید فسفریک عبارتند از: چین، آمریکا، مراکش، عربستان سعودی، روسیه و هند.
• مصرف جهانی اسید فسفریک در سال 2021 بالغ بر 44 میلیون تن برآورد شده است.
• رشد متوسط سالانه مصرف جهانی اسید فسفریک طی دهه گذشته حدود 3 تا 4 درصد بوده است.
• چین، هند، آمریکا و برزیل بزرگترین مصرف‌کنندگان اسید فسفریک هستند.
• کشورهای در حال توسعه با رشد جمعیت و صنعتی شدن، بازارهای رو به رشدی برای اسید فسفریک محسوب می‌شوند.
• انتظار می‌رود متوسط نرخ رشد سالانه مصرف جهانی تا سال 2025 به 4-5 درصد برسد.

تحلیل فرمول ساختاری اسید فسفریک

اسید فسفریک با فرمول شیمیایی H3PO4 یک ترکیب مولکولی است که از نظر ساختاری دارای ویژگی‌های زیر است:

• یک مولکول اسید فسفریک از یک اتم فسفر، چهار اتم اکسیژن و سه اتم هیدروژن تشکیل شده است.
• اتم‌های اکسیژن و هیدروژن به اتم فسفر متصل هستند.
• اتم فسفر در مرکز این ترکیب قرار دارد.
• چهار پیوند قطبی بین اتم فسفر و چهار اتم اکسیژن وجود دارد.
• سه پیوند کووالانسی بین اتم فسفر و سه اتم هیدروژن برقرار است.
• هندسه مولکولی اسید فسفریک تتراهدرال است، به این معنی که چهار اتم اکسیژن در رأس‌های یک هرم منتظم و اتم فسفر در مرکز قرار دارند.
• اسید فسفریک یک اسید سه عاملی است و سه هیدروژن قابل از دست دادن دارد.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی اسید فسفریک

مهمترین ویژگی‌ها و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اسید فسفریک عبارتند از:

• حالت فیزیکی : مایع بی‌رنگ 
• جرم مولکولی : 98 گرم بر مول
• دمای ذوب : 21 درجه سانتی‌گراد
• دمای جوش : 158 درجه سانتی‌گراد
• چگالی : 1.685 گرم بر سانتی‌متر مکعب
• pH : بسته به غلظت بین 0.5 تا 2
• میزان اسیدیته : بالا، pKa تقریباً 2.15
• انحلال‌پذیری در آب : کاملاً محلول 
• رسانایی الکتریکی : رسانای خوب الکتریسیته
• خاصیت اکسیدکنندگی : ندارد
• سازگاری با فلزات : با فلزاتی مثل مس و آهن واکنش‌پذیر است

کاربردهای اسید فسفریک

اسید فسفریک کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد:

• به عنوان افزودنی غذایی برای تنظیم pH و ایجاد طعم اسیدی در نوشابه‌ها، آبمیوه‌ها و سایر مواد غذایی استفاده می‌شود.
• به عنوان ماده اصلی در برخی مواد شوینده و ضدعفونی‌کننده به کار می‌رود.
• کشاورزی: برای تنظیم pH خاک و افزایش قابلیت دسترسی گیاهان به برخی مواد معدنی استفاده می‌شود.
• داروسازی: در تولید برخی داروها به عنوان افزودنی و حامل دارو به کار می‌رود.
• صنایع فلزات: برای اسیدشویی و آماده‌سازی سطوح فلزی قبل از رنگ‌آمیزی، گالوانیزه کردن و غیره کاربرد دارد.
• صنایع نفت: برای پاکسازی و اسیدشویی تجهیزات و مخازن نفتی استفاده می‌شود.
• صنایع باطری‌سازی: در الکترولیت باطری‌های اسیدی به کار می‌رود.

مزایا و ویژگی های اسید فسفریک

مهمترین مزایا و ویژگی‌های مثبت اسید فسفریک عبارتند از:

• دارای خاصیت اسیدی قوی است و می‌تواند pH محلول‌ها را به خوبی کاهش دهد.
• ظرفیت حلالیت بالایی در آب دارد.
• نسبت به اسیدهای معدنی دیگر مانند HCl یا H2SO4، خورندگی کمتری دارد.
• در دماهای بالا مقاومت و پایداری بهتری نشان می‌دهد.
• سمیت کمتری نسبت به سایر اسیدهای معدنی دارد.
• تولید آن از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است.
• در دسترس بودن آسان‌تری نسبت به سایر اسیدها دارد.
• کاربردهای فراوانی در صنایع غذایی، شیمیایی، کشاورزی و دارویی دارد.

به طور کلی اسید فسفریک یک اسید معدنی مناسب و کم خطر با کاربردهای فراوان است.

محدودیت ها و معایب اسید فسفریک

از مهمترین معایب و ویژگی‌های منفی اسید فسفریک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در غلظت‌های بالا می‌تواند برای پوست و چشم خطرناک و خورنده باشد.
• استنشاق بخار آن می‌تواند باعث تحریک دستگاه تنفسی شود.
• در صورت بلعیده شدن، سوزش و صدمه به بافت‌های دهان و مری ایجاد می‌کند.
• مصرف بیش از حد آن از طریق مواد غذایی می‌تواند باعث نرمی استخوان شود.
• دفع آن می‌تواند منجر به آلودگی آب و خاک گردد.
• استفاده بی‌رویه از آن در کشاورزی ممکن است باعث اختلال در تعادل مواد معدنی خاک شود.
• در مقایسه با سایر اسیدهای معدنی ضعیف‌تر عمل می‌کند.
• در مقابل بازها ناپایدار است و به راحتی خنثی می‌شود.

بنابراین استفاده از آن نیاز به آگاهی و رعایت نکات ایمنی دارد.

صنایع استفاده کننده از اسید فسفریک

اسید فسفریک در صنایع مختلفی کاربرد دارد:

• صنایع غذایی و نوشابه‌سازی: به عنوان افزودنی غذایی و تنظیم‌کننده طعم در نوشابه‌ها، آبمیوه‌ها، ژله و شیرینی‌جات استفاده می‌شود.
• صنایع داروسازی و آرایشی: در تولید برخی داروها، مسواک و محصولات بهداشت دهان و دندان کاربرد دارد.
• صنعت پاک‌کننده‌ها: در تولید مواد شوینده خانگی و صنعتی به کار می‌رود.
• صنایع فلزی: برای آماده‌سازی و اسیدشویی سطوح فلزی استفاده می‌شود.
• کشاورزی: به عنوان کود شیمیایی جهت تنظیم pH خاک مصرف می‌شود.
• صنایع رنگ و رزین: در تولید رنگ‌ها و رزین‌ها کاربرد دارد.
• صنایع نفت و گاز: برای پاکسازی و خوردگی‌زدایی تجهیزات استفاده می‌شود.
• صنایع باطری‌سازی: در تولید باطری‌های اسیدی مصرف می‌شود.

استانداردهای بین المللی اسید فسفریک

استانداردها و ضوابط بین‌المللی مهم در خصوص اسید فسفریک عبارتند از:

• استاندارد شماره 422 انجمن بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) در مورد ویژگی‌ها و آزمون‌های اسید فسفریک
• استاندارد شماره 7453 سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) مربوط به روش آزمون و تجزیه اسید فسفریک
• استاندارد شماره C114 انجمن ملی استانداردهای آمریکا (ANSI) درباره مشخصات فنی اسید فسفریک
• ضوابط ایمنی و بهداشت اسید فسفریک سازمان بهداشت جهانی WHO
• مقررات حمل و نقل اسید فسفریک از طریق دریا و جاده سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO)
• استانداردهای زیست‌محیطی و دفع پسماند اسید فسفریک آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا EPA
• استانداردهای بسته‌بندی و برچسب‌گذاری اسید فسفریک کمیسیون اروپا

رعایت این استانداردها در تولید، تجارت و مصرف اسید فسفریک در سطح بین‌المللی اهمیت زیادی دارد.

استانداردهای ایران اسید فسفریک

در ایران نیز استانداردها و ضوابطی برای تولید و مصرف اسید فسفریک وجود دارد که از جمله مهمترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استاندارد ملی ایران به شماره 2263 مربوط به ویژگی‌ها و روش‌های آزمون اسید فسفریک
• استاندارد ملی ایران به شماره 12916 در خصوص بسته‌بندی، نشانه‌گذاری و حمل و نقل اسید فسفریک
• آیین‌نامه ایمنی و بهداشت کار در امور شیمیایی وزارت کار ایران در مورد کار با اسید فسفریک
• ضوابط زیست‌محیطی و دفع پسماندهای شیمیایی سازمان حفاظت محیط زیست ایران
• مقررات و استانداردهای وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی در خصوص مصرف اسید فسفریک در مواد غذایی و دارویی
• استانداردهای سازمان ملی استاندارد ایران در مورد ویژگی‌های فنی اسید فسفریک مصرفی در صنایع مختلف

رعایت این مقررات و استانداردها الزامی است و نظارت‌های لازم برای اطمینان از اجرای آنها صورت می‌گیرد.

انبارش و نگهداری از اسید فسفریک

برای انبار و نگهداری ایمن اسید فسفریک باید نکات زیر را در نظر گرفت:

• اسید فسفریک باید در مخازن و محفظه‌هایی از جنس فولاد ضدزنگ، پلی‌اتیلن یا پلی‌پروپیلن نگهداری شود.
• مخازن نگهداری باید در مکان‌های خنک، خشک و تهویه مناسب قرار گیرند.
• از تماس مستقیم اسید فسفریک با فلزاتی مانند مس، آلومینیوم و آهن جلوگیری شود.
• مخازن حاوی اسید فسفریک باید به دور از مواد قابل اشتعال یا منابع گرما نگهداری شوند.
• دمای نگهداری ایده‌آل اسید فسفریک 10 تا 30 درجه سانتی‌گراد است.
• از ورود هر گونه ناخالصی و رطوبت به محلول اسید فسفریک جلوگیری شود.
• مخازن باید به طور مرتب بازرسی شوند تا از نشتی و خوردگی جلوگیری شود.
• از تجهیزات ایمنی مانند ماسک، عینک و دستکش استفاده شود.