В неорганической химии фосфорсодержащих кислот довольно много. Фосфорная кислота (V), также называемая ортофосфорной кислотой и выраженная химической формулой H3PO4, является характерным соединением с очень широким промышленным применением. Является ли ее использование безопасным?
Откуда берется фосфорная кислота?
Существует два основных метода получения фосфорной кислоты. Для первого, называемого влажным способом, используется фосфат кальция, который, естественно, содержится в породах в виде минералов, таких как апатиты или фосфориты. После обработки серной кислотой он превращается в легко отфильтровываемый сульфат кальция и фосфорную кислоту (V) промышленного качества.
В качестве альтернативы кислота пищевого и химического назначения также производится путем выделения чистого фосфора в электрической дуговой печи, а затем его превращения в декаоксид тетрафосфора. Затем соединение подвергается воздействию горячей воды, в результате чего получается чистая, высококачественная фосфорная кислота (V).
Свойства фосфорной кислоты (V)
Чистая фосфорная кислота представляет собой кристаллическое твердое вещество без цвета и запаха. Оно прекрасно растворяется в воде, образует прозрачный раствор, который в высокой концентрации имеет сильное коррозионное действие. Растворы с более высокими концентрациями характеризуются очень низким значением рН, поэтому они отлично подходят для подкисления.
Соединение обладает коррозионными свойствами и реагирует с активными металлами типа алюминия или железа, выделяя при этом водород. Кроме того, оно гигроскопично по своей природе, поэтому эффективно поглощает воду из окружающей среды.
При температуре 42,35°С кристаллы фосфорной кислоты расплавляются. Температура кипения при нормальном атмосферном давлении составляет 212°C.
Искусственные удобрения – основное применение фосфорной кислоты
Фосфорная кислота (V) в основном используется для производства минеральных удобрений. Эти вещества, используемые в большом количестве в сельском хозяйстве, предназначены для обеспечения сельскохозяйственных культур идеальными пропорциями микроэлементов, необходимыми для роста, особенно азота, фосфора и калия. Основными фосфорными удобрениями являются, прежде всего, суперфосфаты, отличающиеся высоким уровнем усвояемости.
К сожалению, следствием высокого использования фосфорных удобрений является попадание большого количества фосфора в природную среду. В результате происходит эвтрофикация водоемов, что в дальнейшем приводит к серьезному биологическому дисбалансу.
Другие примеры использования фосфорной кислоты
До 90% мирового производства фосфорной кислоты находят применение при производстве удобрений. Остальная часть используется в основном в пищевой промышленности. В качестве пищевой добавки E338 фосфорная кислота (V) выполняет функцию регулятора кислотности и присутствует во многих популярных газированных напитках. Например, она отвечает за характерный вкус Кока-Колы.
Е338 также является ингибитором роста бактерий и плесени, что повышает безопасность пищевых продуктов (например, джемов) и продлевает срок их хранения. Соли фосфорной кислоты не только регулируют кислотность, но и модифицируют молочные белки, поэтому они используются для производства молочных продуктов.
Другие применения фосфорной кислоты включают:
- химическую и фармацевтическую промышленность;
- производство защитных фосфатных покрытий, обеспечивающих антикоррозионные свойства металлов;
- стоматологию и ортодонтию (соединение используется для травления поверхности зубов);
- производство топливных элементов;
- санитарную обработку молочных и пивоваренных заводов;
- процессы удаления ржавчины с металлических элементов.
Кроме того, соли фосфорной кислоты также используются в лабораториях, при производстве мыла и моющих средств, а также в процессе очистки воды.
Широкий ассортимент продуктов на основе фосфорорганических соединений, также полученных из фосфорной кислоты (V), доступен в ассортименте Группы PCC. Доступные продукты из серии фосфонатов или фосфатов можно найти в каталоге на портале продуктов.
Опасна ли фосфорная кислота?
В организме человека присутствует ограниченное количество фосфорной кислоты и ее солей. Они отвечают за правильный рН-баланс жидкостей организма, а также участвуют в создании нуклеиновых кислот и молекулярных носителей энергии – АТФ и АДФ. Соединение также присутствует в зубах и костях.
С другой стороны, чрезмерное количество фосфорной кислоты (V) может нанести вред здоровью. Основная опасность, конечно же, заключается в контакте с раствором H3PO4 высокой концентрации. Это высококоррозионное соединение при контакте с кожей и слизистыми оболочками вызывает химические ожоги. Его употребление приводит к серьезным раздражениям пищеварительной системы, рвоте, кровавой диарее, затрудненному дыханию и даже судорогам и смерти.
К сожалению, E338 в качестве пищевой добавки в высоких дозах также вызывает негативные последствия для здоровья. По мнению ученых, избыток фосфора может привести к развитию камней в почках и остеопорозу. Он также нарушает усвоение многих ценных минералов и вызывает эрозию зубной эмали.