Acide phosphorique - Phosphoric acid

Formule développée de l'acide phosphorique, montrant les dimensions
Modèle boule et bâton
Modèle de remplissage d'espace
Noms
Nom IUPAC
Acide phosphorique
Autres noms
Acide orthophosphorique
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Carte d'information de l'ECHA 100.028.758 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
numéro E E338 (antioxydants, ...)
KEGG
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
Numéro ONU 1805
  • InChI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4) ChèqueOui
    Clé : NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N ChèqueOui
  • InChI=1/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)
    Clé : NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYAI
  • OP(=O)(O)O
Propriétés
H
3
Bon de commande
4
Masse molaire 97,994  g·mol -1
Apparence solide blanc
Odeur Inodore
Densité 1,6845  g⋅cm -3 (25 °C, 85 %), 1,834  g⋅cm -3 (solide)
Point de fusion 40 à 42,4 °C (104,0 à 108,3 °F ; 313,1 à 315,5 K)
Point d'ébullition  
Solubilité Soluble dans l' éthanol
log P -2,15
La pression de vapeur 0,03  mmHg (20  °C)
Base conjuguée Phosphate dihydrogène
−43,8·10 −6  cm 3 /mol
Viscosité 2,4–9,4 cP (85 % soln. aq. ) 147 cP (100 %)  
 
Structure
Monoclinique
tétraédrique
Thermochimie
145,0 J/mol⋅K
150,8 J/mol⋅K
Std enthalpie de
formation
f H 298 )
−1271,7 kJ/mol
-1123,6 kJ/mol
Dangers
Fiche de données de sécurité ICSC 1008
Pictogrammes SGH GHS05 : Corrosif
Mention d'avertissement SGH Danger
H290 , H314
P280 , P305+351+338 , P310
NFPA 704 (diamant de feu)
3
0
0
point de rupture Ininflammable
Dose ou concentration létale (LD, LC) :
DL 50 ( dose médiane )
1530  mg/kg (rat, orale)
NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) :
PEL (Autorisé)
TWA 1  mg/m 3
REL (recommandé)
TWA 1  mg/m 3 ST 3  mg/m 3
IDLH (Danger immédiat)
1000  mg/ m3
Composés apparentés
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
??N vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox

L'acide phosphorique , également connu sous le nom d' acide orthophosphorique ou acide phosphorique (V) , est un acide faible de formule chimique H
3
P O
4
. Le composé pur est un solide incolore .

Les trois hydrogènes sont acides à des degrés divers et peuvent être perdus de la molécule sous forme d' ions H + ( protons ). Lorsque les trois ions H + sont éliminés, le résultat est un ion orthophosphate PO 4 3- , communément appelé « phosphate ». L'élimination d'un ou deux protons donne l' ion phosphate dihydrogène H
2
Bon de commande
4
, et l' ion hydrogénophosphate HPO2−
4
, respectivement. L'acide orthophosphorique forme également des esters , appelés organophosphates .

L'acide phosphorique est couramment rencontré dans les laboratoires chimiques sous forme de solution aqueuse à 85 % , qui est un liquide sirupeux incolore, inodore et non volatil . Bien que l'acide phosphorique ne réponde pas à la définition stricte d'un acide fort , la solution à 85 % peut tout de même irriter gravement la peau et endommager les yeux.

Le nom « acide orthophosphorique » peut être utilisé pour distinguer cet acide spécifique d'autres « acides phosphoriques », tels que l'acide pyrophosphorique . Néanmoins, le terme « acide phosphorique » désigne souvent ce composé spécifique ; et c'est la nomenclature actuelle de l' IUPAC .

Fabrication

L'acide phosphorique est produit industriellement par deux voies générales. Dans le procédé humide, un minéral contenant du phosphate tel que l' hydroxyapatite de calcium est traité avec de l'acide sulfurique .

La fluoroapatite est une matière première alternative, auquel cas le fluorure est éliminé en tant que composé insoluble Na 2 SiF 6 . La solution d'acide phosphorique contient généralement 23 à 33 % de P 2 O 5 (32 à 46 % de H 3 PO 4 ). Il peut être concentré pour produire de l'acide phosphorique de qualité commerciale ou marchande , qui contient environ 54 à 62 % de P 2 O 5 (75 à 85 % de H 3 PO 4 ). Une élimination supplémentaire de l'eau donne de l' acide superphosphorique avec une concentration en P 2 O 5 supérieure à 70 % (correspondant à près de 100 % de H 3 PO 4 ). Le sulfate de calcium (gypse) est produit comme sous-produit et est éliminé sous forme de phosphogypse .

Pour produire de l'acide phosphorique de qualité alimentaire, le minerai de phosphate est d'abord réduit avec du coke dans un four à arc électrique , pour produire du phosphore élémentaire . De la silice est également ajoutée, ce qui entraîne la production de laitier de silicate de calcium . Le phosphore élémentaire est distillé hors du four et brûlé avec de l'air pour produire du pentoxyde de phosphore de haute pureté , qui est dissous dans l'eau pour produire de l'acide phosphorique.

L'acide phosphorique des deux procédés peut être purifié davantage en éliminant les composés d'arsenic et d'autres impuretés potentiellement toxiques.

Propriétés acides

Les trois hydrogènes sont acides, avec des constantes de dissociation p K a1 = 2,14, p K a2 = 7,20 et p K a3 = 12,37. Il s'ensuit que, dans les solutions aqueuses, l'acide phosphorique est principalement dissocié en une combinaison de ses trois anions, sauf à un pH très bas . Les équations d'équilibre sont :

H 3 PO 4   + H 2 O ⇌ H 3 O + + H 2 PO 4       K a1 = 7,25×10 -3 [p K a1 = 2,14]
H 2 PO 4 + H 2 O ⇌ H 3 O + + HPO 4 2−       K a2 = 6,31×10 -8 [p K a2 = 7,20]
HPO 4 2− + H 2 O ⇌ H 3 O + + PO 4 3−        K a3 = 3,98×10 −13 [p K a3 = 12,37]

Les usages

L'utilisation dominante de l'acide phosphorique est pour les engrais , consommant environ 90 % de la production.

Application Demande (2006) en milliers de tonnes Principaux dérivés du phosphate
Savons et détergents 1836 STPP
Industrie alimentaire 309 STPP (Na 5 P 3 O 10 ), SHMP , TSP , SAPP , SAlP , MCP , DSP (Na 2 HPO 4 ), H 3 PO 4
Traitement de l'eau 164 SHMP, STPP , TSPP , MSP (NaH 2 PO 4 ), DSP
Dentifrices 68 DCP (CaHPO 4 ), IMP, SMFP
Autres applications 287 STPP (Na 3 P 3 O 9 ), TCP, APP, DAP, phosphate de zinc (Zn 3 (PO 4 ) 2 ), phosphate d'aluminium (AlPO 4 , H 3 PO 4 )

L'acide phosphorique de qualité alimentaire (additif E338 ) est utilisé pour acidifier les aliments et les boissons tels que divers colas et confitures, leur donnant un goût acidulé ou aigre. L'acide phosphorique sert également de conservateur . Les boissons gazeuses contenant de l'acide phosphorique, dont le Coca-Cola , sont parfois appelées sodas phosphatés ou phosphates. L'acide phosphorique dans les boissons gazeuses a le potentiel de provoquer une érosion dentaire. L'acide phosphorique a également le potentiel de contribuer à la formation de calculs rénaux , en particulier chez ceux qui ont déjà eu des calculs rénaux.

Les applications spécifiques de l'acide phosphorique comprennent :

Sécurité

Un lien a été démontré entre la consommation régulière de cola à long terme et l' ostéoporose à un âge plus avancé chez les femmes (mais pas chez les hommes). On pensait que cela était dû à la présence d'acide phosphorique, et le risque pour les femmes s'est avéré plus élevé pour les colas sucrés et caféinés que pour les variantes diététiques et décaféinées, avec un apport plus élevé de cola en corrélation avec une densité osseuse plus faible.

A des concentrations modérées, les solutions d'acide phosphorique sont irritantes pour la peau. Le contact avec des solutions concentrées peut provoquer de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires permanentes.

Voir également

Les références

Sources citées

Liens externes