फॉस्फोरिक एसिड

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This article is about ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड. For अन्य एसिड जिन्हें आमतौर पर "फॉस्फोरिक एसिड" कहा जाता है, see फॉस्फोरिक एसिड और फॉस्फेट.
Not to be confused with फास्फोरस अम्ल.

फॉस्फोरिक एसिड
Structural formula of phosphoric acid, showing dimensions
Ball-and-stick model
Space-filling model
Names
IUPAC name
Phosphoric acid
Other names
Orthophosphoric acid
Identifiers
3D model (JSmol)
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
EC Number
  • 231-633-2
KEGG
RTECS number
  • TB6300000
UNII
UN number 1805
Properties
H3PO4
Molar mass 97.994 g·mol−1
Appearance Colorless solid
Odor Odorless
Density 1.6845 g/cm3 (25 °C, 85%),[1] 1.834 g/cm3 (solid)[2]
Melting point 42.35 °C (108.23 °F; 315.50 K) anhydrous[12]
29.32 °C (84.78 °F; 302.47 K) hemihydrate[13]
Boiling point
  • 212 °C (414 °F)[3](only water evaporates)[4]
  • 392.2 g/(100 g) (−16.3 °C)
  • 369.4 g/(100 mL) (0.5 °C)
  • 446 g/(100 mL) (15 °C)[5]
  • 548 g/(100 mL) (20 °C)[6]
Solubility Soluble in ethanol
log P −2.15[7]
Vapor pressure 0.03 mmHg (20 °C)[8]
Conjugate base Dihydrogen phosphate
−43.8·10−6 cm3/mol[10]
  • 1.3420 (8.8% w/w aq. soln.)[11]
  • 1.4320 (85% aq. soln) 25 °C
Viscosity 2.4–9.4 cP (85% aq. soln.)
147 cP (100%)
Structure
Monoclinic
Tetrahedral
Thermochemistry[14]
145.0 J/(mol⋅K)
150.8 J/(mol⋅K)
−1271.7 kJ/mol
−1123.6 kJ/mol
Hazards
GHS labelling:
GHS05: Corrosive[15]
Danger
H290, H314[15]
P280, P305+P351+P338, P310[15]
NFPA 704 (fire diamond)
3
0
0
Flash point Non-flammable
Lethal dose or concentration (LD, LC):
1530 mg/kg (rat, oral)[16]
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)
 TWA 1 mg/m3[8]
REL (Recommended)
 TWA 1 mg/m3 ST 3 mg/m3[8]
IDLH (Immediate danger)
 1000 mg/m3[8]
Safety data sheet (SDS) ICSC 1008
Related compounds
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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फॉस्फोरिक एसिड (ऑर्थोफॉस्फोरिक एसिड, मोनोफोस्फोरिक एसिड या फॉस्फोरिक (वी) एसिड) रासायनिक सूत्र के साथ एक रंगहीन, गंधहीन फास्फोरस युक्त ठोस और अकार्बनिक यौगिक है। H3PO4. यह सामान्यतः 85% जलीय घोल के रूप में सामने आता है, जो एक रंगहीन, गंधहीन और गैर-वाष्पशील (रसायन विज्ञान) सिरप तरल है। यह एक प्रमुख औद्योगिक रसायन है, जो कई उर्वरकों का एक घटक है।

यौगिक एक अम्ल है। तीनों को हटाना H+ आयन फास्फेट आयन देते हैं PO3−4. एक या दो प्रोटॉन को हटाने से फॉस्फेट आयन प्राप्त होता है H2PO−4, और फॉस्फेट आयन HPO2−4, क्रमश। फॉस्फोरिक एसिड एस्टर बनाता है, जिसे ऑर्गनोफॉस्फेट कहा जाता है।[17] इस विशिष्ट एसिड को अन्य फॉस्फोरिक एसिड और फॉस्फेट, जैसे पायरोफॉस्फोरिक एसिड से अलग करने के लिए ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड नाम का उपयोग किया जा सकता है। फिर भी, फॉस्फोरिक एसिड शब्द का अर्थ अधिकांशतः इस विशिष्ट यौगिक से होता है; और वह वर्तमान आईयूपीएसी नामकरण है।

उत्पादन

फॉस्फोरिक एसिड औद्योगिक रूप से दो मार्गों में से एक, गीली प्रक्रियाओं और शुष्क द्वारा उत्पादित किया जाता है।[18][19][20]


गीली प्रक्रिया

गीली प्रक्रिया में, फॉस्फेट युक्त खनिज जैसे कैल्शियम हाइड्रॉक्सियापटाइट और फ्लोरोपाटाइट्स को सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचारित किया जाता है।[21]

Ca5(PO4)3OH + 5 H2SO4 → 3 H3PO4 + 5 CaSO4 + H2O
Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 → 3 H3PO4 + 5 CaSO4 + HF

कैल्शियम सल्फेट (जिप्सम, CaSO4) एक उप-उत्पाद है, जिसे फॉस्फोजिप्सम के रूप में निकाला जाता है। हाइड्रोजिन फ्लोराइड (एचएफ) गैस को गीला स्क्रबर | वेट (पानी) स्क्रबर में प्रवाहित किया जाता है जिससे हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल बनता है। दोनों ही स्थितियों में फॉस्फोरिक एसिड के घोल में सामान्यतः 23-33% P2O5 (32-46%) होता है H3PO4). यह वाणिज्यिक- या व्यापारी-ग्रेड फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए केंद्रित हो सकता है, जिसमें लगभग 54-62% फॉस्फोरस पेंटोक्साइड होता है|P2O5 (75–85% H3PO4). पानी को और हटाने से सुपरफॉस्फोरिक एसिड बनता है जिसके साथ a P2O5 70% से ऊपर एकाग्रता (लगभग 100% के अनुरूप) H3PO4). आर्सेनिक और अन्य संभावित विषाक्त अशुद्धियों के यौगिकों को हटाकर दोनों प्रक्रियाओं से फॉस्फोरिक एसिड को और शुद्ध किया जा सकता है।

शुष्क प्रक्रिया

खाद्य-ग्रेड फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए, फॉस्फेट अयस्क को पहले कोक (ईंधन) के साथ एक इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में कम किया जाता है, जिससे एलिमेंटल फॉस्फोरस दिया जा सके। सिलिका भी मिलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कैल्शियम सिलिकेट स्लैग का उत्पादन होता है। एलिमेंटल फॉस्फोरस को भट्टी से बाहर निकाला जाता है और उच्च शुद्धता वाले फास्फोरस पेंटाक्साइड का उत्पादन करने के लिए हवा के साथ जलाया जाता है, जो फॉस्फोरिक एसिड बनाने के लिए पानी में घुल जाता है।[22]


गुण

अम्लीय गुण

जलीय घोल में फॉस्फोरिक एसिड ट्राइप्रोटिक एसिड के रूप में व्यवहार करता है।

H3PO4 ⇌ H2PO−4 + H+, pKa1 = 2.14
H2PO−4 ⇌ HPO2−4 + H+, pKa2 = 7.20
HPO2−4 ⇌ PO3−4 + H+, pKa3 = 12.37

लगातार pKa के बीच का अंतर मान पर्याप्त रूप से बड़ा है जिससे या तो मोनोहाइड्रोजन फॉस्फेट के लवण, HPO2−4 या डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट, H2PO−4, पीएच को संबंधित पीके मानों के बीच मध्य-मार्ग में समायोजित करके फॉस्फोरिक एसिड के समाधान से तैयार किया जा सकता है।

यूटेक्टिक सिस्टम

के चरण आरेख H3PO4·H2O प्रणाली जटिल है। 62.5% तक समाधान H3PO4 गलनक्रांतिक हैं, -85 डिग्री सेल्सियस के रूप में हिमांक-बिंदु अवसाद का प्रदर्शन करते हैं। इस हिमांक बिंदु से परे, 21°C तक 85% तक बढ़ जाता है H3PO4 (w/w) और एक स्थानीय अधिकतम 91.6% जो हेमीहाइड्रेट 2H3PO4•H2O के अनुरूप , 29.32 डिग्री सेल्सियस पर जमा होता है।[23][24] 94.75% की सांद्रता पर एक दूसरा छोटा गलनक्रांतिक अवसाद है जो 23.5 डिग्री सेल्सियस तक नहीं जमेगा। उच्च सांद्रता पर हिमांक तेजी से बढ़ता है। क्रिस्टलीकरण होने से पहले केंद्रित फॉस्फोरिक एसिड सुपरकूलिंग की ओर जाता है, और हिमांक बिंदु से नीचे संग्रहीत होने पर भी क्रिस्टलीकरण के लिए अपेक्षाकृत प्रतिरोधी हो सकता है।[13]कई औद्योगिक उपयोगों के लिए 85% एक व्यावहारिक ऊपरी सीमा का प्रतिनिधित्व करता है, जहां उच्च सांद्रता पूरे द्रव्यमान को टैंकरों के अंदर ले जाने और पिघल जाने पर जमने का जोखिम उठाती है, चूंकि कुछ क्रिस्टलीकरण अभी भी उप-शून्य तापमान में हो सकता है।

स्व संघनन

फॉस्फोरिक एसिड व्यावसायिक रूप से विभिन्न सांद्रता के जलीय घोल के रूप में उपलब्ध है, जो सामान्यतः 85% से अधिक नहीं होता है। अगर आगे केंद्रित किया जाता है तो यह धीमी गति से आत्म-संक्षेपण से गुजरता है, पायरोफोस्फोरिक एसिड के साथ एक संतुलन बना रहा है:

2 H3PO4 ⇌ H2O + H4P2O7

90% सांद्रता पर भी पाइरोफॉस्फोरिक एसिड की मात्रा नगण्य है, किन्तु 95% से अधिक यह बढ़ना प्रारंभ हो जाता है, जो 15% तक पहुंच जाता है जो अन्यथा 100% ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड होता।[25] स्व-संक्षेपण के कारण, शुद्ध ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड केवल आंशिक ठंड/पिघलने की सावधानीपूर्वक आंशिक प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।[13][12]जैसे ही एकाग्रता में वृद्धि होती है, फॉस्फोरिक एसिड और फॉस्फेट बनते हैं, पॉलीफॉस्फोरिक एसिड के निर्माण में समापन होता है।[26] फॉस्फोरिक एसिड को फॉस्फोरस पेंटोक्साइड में पूरी तरह से निर्जलित करना संभव नहीं है, इसके अतिरिक्त पॉलीफॉस्फोरिक एसिड तेजी से बहुलक और चिपचिपा हो जाता है।

उपयोग करता है

See also: फास्फोरस § खाद्य योज्य

फॉस्फोरिक एसिड का प्रमुख उपयोग उर्वरक के लिए होता है, जो लगभग 90% उत्पादन की खपत करता है।[27]

आवेदन मांग (2006) हजारों टन में मुख्य फॉस्फेट डेरिवेटिव
साबुन और डिटर्जेंट 1836 एसटीपीपी
खाद्य उद्योग 309 एसटीपीपी (Na5P3O10), एसएचएमपी, टीएसपी, एसएपीपी, एसएएलपी, एमसीपी, डीएसपी (Na2HPO4), H3PO4
जल उपचार 164 एसएचएमपी, एसटीपीपी, टीएसपीपी, एमएसपी (NaH2PO4), डीएसपी
टूथपेस्ट 68 डीसीपी (CaHPO4), आईएमपी, एसएमएफपी
अन्य अनुप्रयोगों 287 एसटीपीपी (Na3P3O9), टीसीपी,एपीपी, डीएपी, जिंक फास्फेट (Zn3(PO4)2), एल्यूमीनियम फॉस्फेट (AlPO4), H3PO4

खाद्य-ग्रेड फॉस्फोरिक एसिड (एडिटिव ई संख्या [28]) का उपयोग विभिन्न कोला और जैम जैसे खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों को अम्लीकृत करने के लिए किया जाता है, जो एक तीखा या खट्टा स्वाद प्रदान करता है। फॉस्फोरिक एसिड परिरक्षक के रूप में भी कार्य करता है।[29] फॉस्फोरिक एसिड युक्त शीतल पेय, जिसमें कोका कोला सम्मिलित होगा, को कभी-कभी फॉस्फेट सोडा या फॉस्फेट कहा जाता है। शीतल पेय में फॉस्फोरिक एसिड में दांतों का क्षरण होने की क्षमता होती है।[30] फॉस्फोरिक एसिड में गुर्दे की पथरी की बीमारी के निर्माण में योगदान करने की भी क्षमता होती है, खासकर उन लोगों में जिन्हें पहले गुर्दे की पथरी हो चुकी है।[31]

फॉस्फोरिक एसिड के विशिष्ट अनुप्रयोगों में सम्मिलित हैं:


सुरक्षा

फॉस्फोरिक एसिड एक शक्तिशाली एसिड नहीं है। चूंकि, मध्यम सांद्रता में फॉस्फोरिक एसिड समाधान त्वचा को परेशान कर रहे हैं। केंद्रित समाधानों के संपर्क में गंभीर त्वचा की जलन और आंखों की स्थायी क्षति हो सकती है।[37]

महिलाओं (किन्तु पुरुषों में नहीं) में लंबे समय तक नियमित कोला सेवन और बाद में मध्य आयु में ऑस्टियोपोरोसिस के बीच एक लिंक दिखाया गया है।[38]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Christensen, J. H.; Reed, R. B. (1955). "Design and Analysis Data—Density of Aqueous Solutions of Phosphoric Acid Measurements at 25 °C". Ind. Eng. Chem. 47 (6): 1277–1280. doi:10.1021/ie50546a061.
  2. ↑ "CAMEO Chemicals Datasheet – Phosphoric Acid". Archived from the original on 15 August 2019. Retrieved 15 August 2019.
  3. ↑ "Phosphoric acid". www.chemspider.com. Archived from the original on 12 March 2020. Retrieved 3 March 2020.
  4. ↑ Brown, Earl H.; Whitt, Carlton D. (1952). "Vapor Pressure of Phosphoric Acids". Industrial & Engineering Chemistry. 44 (3): 615–618. doi:10.1021/ie50507a050.
  5. ↑ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Solubilities of Inorganic and Organic Compounds. Van Nostrand. Archived from the original on 11 March 2020. Retrieved 2 June 2014.
  6. ↑ Haynes, p. 4.80
  7. ↑ "phosphoric acid_msds". Archived from the original on 4 July 2017. Retrieved 2 May 2018.
  8. ↑ Jump up to: 8.0 8.1 8.2 8.3 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0506". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  9. ↑ Haynes, p. 5.92
  10. ↑ Haynes, p. 4.134
  11. ↑ Edwards, O. W.; Dunn, R. L.; Hatfield, J. D. (1964). "Refractive Index of Phosphoric Acid Solutions at 25 C.". J. Chem. Eng. Data. 9 (4): 508–509. doi:10.1021/je60023a010.
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  14. ↑ Haynes, p. 5.13
  15. ↑ Jump up to: 15.0 15.1 15.2 Sigma-Aldrich Co., Phosphoric acid.
  16. ↑ "Phosphoric acid". Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
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  18. ↑ Becker, Pierre (1988). फॉस्फेट और फॉस्फोरिक एसिड. New York: Marcel Dekker. ISBN 978-0824717124.
  19. ↑ Gilmour, Rodney (2014). Phosphoric acid: purification, uses, technology, and economics. Boca Raton: CRC Press. pp. 44–61. ISBN 9781439895108.
  20. ↑ Jupp, Andrew R.; Beijer, Steven; Narain, Ganesha C.; Schipper, Willem; Slootweg, J. Chris (2021). "Phosphorus recovery and recycling – closing the loop". Chemical Society Reviews. 50 (1): 87–101. doi:10.1039/D0CS01150A. PMID 33210686.
  21. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. pp. 520–522. ISBN 978-0-08-037941-8.
  22. ↑ Geeson, Michael B.; Cummins, Christopher C. (2020). "आइए सफेद फास्फोरस को अप्रचलित करें". ACS Central Science. 6 (6): 848–860. doi:10.1021/acscentsci.0c00332. PMC 7318074. PMID 32607432.
  23. ↑ Ross, William H.; Jones, Russell M. (August 1925). "हाइड्रेटेड और निर्जल ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड की घुलनशीलता और हिमांक-बिंदु वक्र". Journal of the American Chemical Society. 47 (8): 2165–2170. doi:10.1021/ja01685a015.
  24. ↑ "Purified Phosphoric Acid H3PO4 Technical Information Bulletin" (PDF). PotashCorp. Retrieved 11 February 2023.
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  26. ↑ Jameson, R. F. (1 January 1959). "151. The composition of the "strong" phosphoric acids". Journal of the Chemical Society (Resumed): 752–759. doi:10.1039/JR9590000752.
  27. ↑ Schrödter, Klaus; Bettermann, Gerhard; Staffel, Thomas; Wahl, Friedrich; Klein, Thomas; Hofmann, Thomas (2008). "Phosphoric Acid and Phosphates". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a19_465.pub3.
  28. ↑ "वर्तमान ईयू स्वीकृत एडिटिव्स और उनके ई नंबर". Foods Standards Agency. 14 March 2012. Archived from the original on 21 August 2013. Retrieved 22 July 2012.
  29. ↑ "Why is phosphoric acid used in some Coca‑Cola drinks?| Frequently Asked Questions | Coca-Cola GB". www.coca-cola.co.uk (in British English). Archived from the original on 2 August 2021. Retrieved 31 August 2021.
  30. ↑ Moynihan, P. J. (23 November 2002). "दंत चिकित्सा पद्धति में आहार संबंधी सलाह". British Dental Journal. 193 (10): 563–568. doi:10.1038/sj.bdj.4801628. PMID 12481178.
  31. ↑ Qaseem, A; Dallas, P; Forciea, MA; Starkey, M; et al. (4 November 2014). "Dietary and pharmacologic management to prevent recurrent nephrolithiasis in adults: A clinical practice guideline from the American College of Physicians". Annals of Internal Medicine. 161 (9): 659–67. doi:10.7326/M13-2908. PMID 25364887.
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बाहरी संबंध

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