اسید فسفریک (Phosphoric Acid)

معرفی اجمالی اسید فسفریک (Phosphoric Acid)

اسید فسفریک، اسیدی معدنی است که فرمول مولکولی آن H₃PO₄ می­‌باشد. این ماده که با نام ارتو اسید فسفریک (Orto Phosphoric Acid) نیز شناخته می­‌شود، به دو صورت مایع و جامد یافت می‌­شود. حالت مایع این ماده به صورت شفاف، بی‌­بو و بی‌­رنگ و حالت جامد آن به شکل کریستال و بی­‌رنگ می­‌باشد. حالت مایع ارتو اسید فسفریک در بازارهای جهانی، معمولاً با غلظت 85 درصد به فروش می­‌رسد. این ماده دارای دو گرید (رتبه بندی) خوراکی و صنعتی است. Cas number یا کد شناسایی این ماده نیز 2-38-7664 می­‌باشد. اسید فسفریک در آب و محلول­‌های قطبی انحلال پذیر است. ارتو اسید فسفریک به عنوان ماده اولیه در صنایعی مانند کشاورزی، غذایی، داروسازی، پاک­ کننده، شوینده‌­ها، پزشکی، دندانپزشکی و… کاربرد دارد. ارتو اسید فسفرسیک در بدن انسان نیز دارای کاربردهای کلیدی می‌­باشد. این ماده در استخوان­‌ها و دندان­‌ها وجود دارد.

این اسید با اینکه در دسته بندی اسیدهای قوی قرار نمی‌­گیرد، ولی در صورت برخورد با پوست، آن را به شدت تحریک می‌­کند. محلول 85 درصد آن می­‌تواند باعث سوختگی سطح پوست شود. این اسید در طبقه بندی مواد قابل احتراق قرار نمی‌­گیرد.

معرفی تخصصی ارتو اسید فسفریک

اسید فسفریک در مقالات جهانی و سایت­‌های معتبر شیمی با نام‌­های دیگری نیز شناخته می­‌شود. O-اسید فسفریک، اسید فسفریکوم، سوناک، فسفرور، اسید فسفروکو و اسید سوپر فسفریک چند نمونه از این نام­‌ها می­‌باشند.

وجود نیروی گشتاور دو قطبی در این مولکول، سبب شده است که این ماده در آب و حلال­‌های قطبی حلالیت زیادی داشته باشد. این ماده از آب چگال‌تر است. اسید ارتو فسفریک در صورت مجاورت با آب، واکنش می‌­دهد و هیدرولیز می­‌شود. این واکنش گرمای زیاد و بخار تولید می­‌کند. با توجه به خاصیت خورندگی این ماده، با اکثر فلزات واکنش برقرار می­‌کند و سبب اکسایش آن‌­ها می‌­شود. واکنش با فلزات نیز گرمای زیاد تولید می­‌کند و در شرایطی موجب آتش­‌سوزی می­‌گردد. ارتو اسید فسفریک جزو دسته موادی قرار می­‌گیرد که فراریت بسیار کمی دارند. مولکول­‌های این مایع دارای نیروی ربایش بالایی با یکدیگر هستند که به همین علت تبخیر نمی‌­شوند.

کاربرد اصلی اسید فسفریک در تولید کود می­‌باشد. به طوری که 90 درصد تولید این ماده صرف ساخت کود می‌­شود. فسفر یکی از نیاز­های ضروری برای رشد گیاه است. اسید فسفریک به صورت عمده در ساخت کودهای آمونیوم فسفات به کار می‌رود. این کود باعث افزایش مقاومت گیاه می‌شود. همچنین سرعت و کیفیت رشد گیاه و میوه را افزایش می‌دهد.

درباره نحوه­ تولید و فرمولاسیون این حلال صنعتی

اسید فسفریک که در طبقه ­بندی و گروه واکنشی اسید­ها قرار می­‌گیرد، دارای فرمول شیمیایی H₃O₄P می­‌باشد. همان گونه که در تصویر مشاهده می­‌کنید در ساختار مولکولی ارتو اسید فسفریک، یک اتم فسفر در مرکز مولکول قرار دارد. سه گروه هیدروکسیل (OH) از سه طرف به مرکز این مولکول متصل هستند. وجود این تعداد گروه عاملی هیدروکسیل سبب شده که گشتاور دو قطبی این ماده بسیار بالا باشد. به همین خاطر اسید ارتو فسفریک در حلال­‌های قطبی به هر نسبتی محلول است. یک گروه عاملی کتون (O) نیز به فسفر متصل است.

اسید فسفریک در مقیاس صنعتی به دو روش تولید می‌­شود. فرایند اول مرطوب (Wet process) و فرایند دوم حرارتی (Thermal process) نام دارد.

در روش مرطوب، اسید فسفریک از واکنش سولفوریک اسید با سنگ معدن فسفات کلسیم به دست می­‌آید. طی این فرایند، کانی­‌های فسفات را با اسید سولفوریک واکنش می­‌دهند. نتیجه این واکنش تولید اسید فسفریک و تعدادی از فسفات­‌ها می­‌باشد. البته در این واکنش مواد دیگری نیز تولید می‌­شوند. ارتو اسید فسفریک به دست آمده در روش مرطوب، درصد خلوص پایینی دارد. با استفاده از فرایند خالص‌­سازی، می‌­توان درصد این اسید را بالا برد.

در روش حرارتی به وسیله فسفر مایع و هوا، سولفوریک اسید ساخته می­‌شود. ابتدا فسفر در هوای اضافی سوزانده می­‌شود. ترکیب فسفر و اکسیژن هوا منجر به تولید پنتوکسید فسفر می­‌شود. پنتوکسید فسفر هیدراته می­‌شود و غبار اسید فسفریک به وجود می­‌آید. این روش از روش مرطوب خالص‌­تر است.

کاربرد اسید فسفریک در صنایع مختلف

همان­طور که قبل‌­تر اشاره کردیم، کاربرد اصلی این اسید در ساخت کودها است. کودهای آمونیوم فسفات بر روی سرعت رشد گیاهان درون آب نیز مؤثر است. البته در صورتی که غلظت این کود بیش‌تر از حد نیاز باشد، باعث مرگ گیاه می‌­شود.

این ماده در صنعت نوشیدنی­‌ها دارای کاربردهای گسترده‌ای است. از آنجا که این ماده ارزان است، در اکثر نوشیدنی­‌های گازدار مانند نوشابه استفاده می­‌گردد. این ماده خاصیت اسیدی نوشیدنی­‌ها را بالا برده و به آن­‌ها مزه ترش می­‌دهد. درون یک قوطی نوشابه، حدود ده قاشق چای­خوری شکر وجود دارد. اما با این حجم از شکر، نوشابه آن­طور که باید شیرین نیست. زیرا ارتو اسید فسفریک، شیرینی نوشابه را تا حد بسیار زیادی خنثی می­‌کند. همچنین وجود این ماده در نوشیدنی­‌ها، باعث می­‌شود که سیستم گوارشی، حالت تهوع پیدا نکند. همچنین مصرف بی­رویه اسید ارتو فسفریک موجب سنگ کلیه و پوکی استخوان می‌­شود.

البته ابن اسید دارای کاربرد­های مهم دیگری نیز می‌باشد. یکی از صنایع مهمی که این ماده در آن کاربردی کلیدی دارد، صنعت پاک­‌کننده‌­ها می‌­باشد. با توجه به خاصیت خورندگی این ماده، در صورت مجاورت با سطوح آلوده، آلودگی را در خود حل می‌­کند. اگر این ماده در مدت طولانی بر روی کاشی و سرامیک قرار بگیرد، می‌­تواند تمام آلودگی­‌های سطح کاشی را از بین ببرد. البته باید بدانید که بعضی از سنگ­های طبیعی با این ماده واکنش برقرار کرده و در این اسید حل می­‌شوند.

اسید ارتو فسفریک به عنوان عاملی برای از بین بردن زنگ فلزات نیز شناخته می‌­شود. وقتی که آهن در مجاورت رطوبت یا آب قرار می­‌گیرد، با آن واکنش داده و زنگ آهن تولید می­‌کند. ارتو اسید فسفریک با زنگ آهن واکنش داده و آن را به اکسید آهن تبدیل می‌­کند.

سایر کاربردهای صنعتی  این ماده

• صنایع پزشکی و دندان­پزشکی
• مدارهای الکترونیکی
• نگهدارنده‌­ها
• تصفیه آب
• خوراک دام
• ضدحریق­‌کننده سطوح
• و…

نحوه حمل و نقل و نگهداری اسید فسفریک

به طور کلی ارتو اسید فسفریک در مکانی خشک به دور از رطوبت هوا، سرد و با سیستم تهویه مناسب نگهداری می­‌شود. همان گونه که قبل‌تر گفتیم، این ماده غیر قابل اشتعال است و نقطه جوش آن برابر با 266 درجه فارنهایت در دما و فشار معمول می‌­باشد. این ماده باید از تماس مستقیم با شعله آتش به دور باشد. بر روی ظروف نگهداری و حمل و نقل این محصول، برچسب خورنده (Corrosive) درج شود. اسید فسفریک درون ظروفی از جنس پلاستیک و فولاد ضدزنگ نگهداری می­‌شود. به علت خاصیت خورندگی این محصول، باید از فلزات، اکسیدکننده­‌های قوی و آب دور بماند. بعد از باز و بسته کردن درب ظروف، از بسته شدن کامل درب آن اطمینان حاصل کنید. ظروف نگهداری این محصول باید از هرگونه آسیب فیزیکی دور بماند.

در خصوص حمل و نقل این ماده نیز خوب است بدانید، این اسید به وسیله کامیون­‌ها، قطارهای حمل بار و کشتی­‌ها جابه ­جا می­‌شود. کانتینر­های حمل این ماده از جنس فولاد ضدزنگ می­‌باشد. این کانتینرها باید از حرارت بالا به دور باشند. زیرا ممکن است در اثر گرم شدن و فشار بالا منفجر شوند. تحت این شرایط ارتو اسید فسفریک از خود بخارهایی را تولید می‌­کند که سمی و خورنده می­‌باشند. حین حمل و نقل باید تمامی مقررات و موارد ایمنی رعایت شوند. اکسیزان جزو شرکت­‌هایی است که می­‌تواند با مجوز از ارگان­‌های مربوطه، اسید فسفریک را به محل دلخواهتان ارسال کند.

نکات مربوط به حفظ ایمنی در برابر این اسید

طبق طبقه بندی سازمان لوزی آتش یا NFPA اسید فسفریک جزو دسته موادی است که می­‌تواند آسیب جدی و دائمی به بدن وارد کند. همان گونه که قبلتر اشاره کردیم این ماده غیر قابل اشتعال پذیر می­‌باشد. طبق طبقه بندی این سازمان، این ماده دارای پایداری بسیار بالایی است. به طوری که حتی در شرایط آتش­‌سوزی پایداری خود را حفظ می­‌کند.

از آنجا که ارتو اسید فسفریک جزو دسته مواد خورنده قرار می­‌گیرد، باعث از بین رفتن غشای سلول موجودات زنده می‌­شود. این ماده به محض برخورد با چشم، باعث تحریک جدی آن می‌گردد. همچنین تماس طولانی مدت این ماده با چشم می­‌تواند منجر به کوری شود. این اسید در صورت برخورد با پوست، موجب سوزش و تحریک جدی می‌­شود. استنشاق بخارات این ماده، سوزش شدیدی در قفسه سینه به وجود می‌­آورد. همچنین در صورت بلع این ماده، واکنش‌­های شدیدی در معده قربانی صورت می‌­گیرد.

رعایت نکات ایمنی حین کار با این ماده می­‌تواند خطر آلودگی شما را به صفر برساند. برای جلوگیری از برخورد بخارهای اسید فسفریک با چشم، بهتر است از عینک ایمنی مخصوص استفاده کنید. همچنین برای عدم تماس این اسید با پوست، باید لباس‌­های تمام محافظ بپوشید. با توجه به سمیت بخارهای این ماده، بهتر است از محافظ­‌های تنفسی مخصوص که این بخارها را فیلتر می‌کنند استفاده کنید. همچنین در محل کار با این ماده، مایعات ننوشید، غذا نخورید و دخانیات استعمال نکنید.

نکات ایمنی مربوط به چشم

در صورت برخورد مستقیم اسید فسفریک با چشم، فوراً چشم‌­ها را با آب فراوان شستشو دهید. حین انجام شستشو، پلک­‌های پایین و بالا را تکان دهید تا آب به تمام سطح چشم برسد و آن را شستشو دهد. حتی اگر بعد از شستشو قربانی در چشمان خود احساس سوزش نمی­‌کرد، او را به بیمارستان انتقال دهید تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود.

نکته‌های مهم ایمنی در خصوص پوست

بلافاصله پس از برخورد ارتو اسید فسفریک با پوست، قسمت آلوده را با آب فراوان بشویید. لباس‌­های آلوده قربانی را از بدن وی خارج کنید و به شستشو ادامه دهید. اگر سوختگی حاد رخ داده بود، بلافاصله قربانی را به بیمارستان منتقل کنید. اما اگر بعد از انجام کمک‌­های اولیه قربانی در پوست خود سوزش احساس نمی‌­کرد، با اورژانس تماس گرفته و توضیحات تکمیلی را دریافت کنید.

نکات ایمنی مربوط به تنفس

اگر قربانی مقادیر زیادی از این ماده را تنفس کرده است، او را به مکانی دارای هوای پاک و تازه ببرید تا نفس عمیق بکشد. در صورتی که قربانی بی­هوش شده است، به او تنفس مصنوعی بدهید تا احیا شود. بعد از تنفس مصنوعی او را در مکانی گرم بخوابانید و سرش را پایین‌تر از سطح بدن قرار دهید. سپس با اورژانس تماس گرفته و آماده حمل قربانی به بیمارستان شوید.

نکته‌های مهم ایمنی در خصوص بلع

اولین نکته بعد از بلع اسید فسفریک توسط قربانی این است که وی را وادار به استفراغ نکنید. اگر قربانی دچار حالت تهوع شده بود، بهتر است از استفراغ وی جلوگیری کنید. زیرا بازگشت اسید به مری فرد ممکن است باعث ضررهای جبران ناپذیر گردد. سپس به قربانی یک الی دو لیوان آب بدهید تا اسید در معده وی رقیق شود. بعد از انجام این اقدامات، قربانی را به اورژانس منتقل کنید.

نکات مربوط به اطفای حریق

با این که این ماده تحت هیچ شرایطی آتش نمی­‌گیرد، اما ممکن است در محل نگهداری ارتو اسید فسفریک آتش­‌سوزی رخ دهد. برای خاموش کردن آتش محیط، بهتر است از مواد شیمیایی خشک و دی اکسید کربن استفاده کنید. به علت واکنش پذیری این ماده با آب، بهتر است برای اطفای حریق از آب استفاده نکنید. اگر مقدور است، ظروف سالم این ماده را از محل آتش‌­سوزی دور نگه­دارید.

نکته‌های مهم ایمنی در خصوص دفع

بهترین روش برای دفع اسیدها از جمله اسید فسفریک، سوزاندن آن‌­ها است. به این منظور می‌توانید این ماده را درون کوره‌­های دوار مخصوص بریزید و بسوزانید تا دفع شود. بهتر است روند سوزاندن در حضور اسکرابر انجام پذیرد. چرا که اسکرابر از ورود بخارات سمی حاصل از سوزاندن این ماده به جو زمین جلوگیری می­‌کند. اگر خودتان قادر به انجام این کار نیستید نیز توصیه می‌کنیم این کار را به عهده شرکت‌های دفع زباله‌های شیمیایی بگذارید و از آن‌ها برای دفع این اسید کمک بگیرید.