axit photphoric - h3p04

I,CẤU TẠO.
-Axit photphoric gồm 1 nhóm tứ diện PO
4
liên kết với nhau bằng lk hydro tạo thành 1 tứ diện lệch.
Danh pháp IUPAC -trihidroxidooxidophotpho
-axit photphoric
Tên khác Axitorthophotphoric
Thuộc tính
Công thức phân tử H
3
PO
4
Phân tử gam 98 (g/mol)
Nhận dạng Chất lỏng màu trắng hoặc không màu,chất
lỏng đặc(>42
o
c)
Tỉ trọng 1.885 g/mL (lỏng)
1.685 g/mL (85 % đậmđặc)
2.030 g/mL (tinh thể ở 25 °C)
Nhiệt độ nóng chảy 42.35
o
c
Nhiệt độ sôi 158
o
c
Độ axit 2.148 7.198 12.375
(các số liệu được lấy ở ĐKTC)
II, Tính chất vật lí.
-Là chất rắn tinh thể không màu. Hình ảnh cấu tạo axit photphoric
-Khối lượng riêng : 1.87 g/cm

3
,phân hủy ở 213
0
C
-Tan trong etanol và nước(với bất kì tỉ lệ nào).
-Dung dịch sánh giống đường và nhớt.
III, Tính chất hóa học.
- Trong phân tử axit photphoric P ở mức oxi hóa +5 bền nên axit photphoric khó bị khử, không có tính oxi hóa như
axit nitric.
- Khi đun nóng dần đến 260
o
C, axit orthophotphoric mất bớt nước, biến thành axit điphotphoric (H
4
P
2
O
7
); ở 300
0
C,
biến thành axit metaphotphoric (HPO
3
) .
-Axit photphoric là axit điện li 3 nấc.3 phân tử hydro của nó có thể kế tiếp nhau mất đi như là ion H
+
(hay H
3
O
+

trong nước để sinh ra H
2
PO
4
-
sau đó là HPO
4
-2
và cuối cùng là PO
4
-3
(phốt phát).
-Axit photphoric có độ mạnh trung bình.
-Axit photphoric có đầy đủ tính chất của 1 axit.
+Đổi màu quỳ tím thành đỏ.
+Tác dụng với oxit bazơ.
+Bazơ.
(tác dụng với oxit bazo hoặc bazo, tùy theo lượng chất tác dụng mà sản phẩm là muối trung hòa, muối axit
hoặc hỗn hợp muối.)
+Muối.
+Kimloại.
IV.Điều chế.
1,Trong phòng thí nghiệm
axit photphoric được điều chế bằng cách dùng HNO
3
đặc oxi hóa photpho :
P + 5 HNO
3
(đặc) (nhiệt)→H
3

PO
4
+ 5 NO
2
+ H
2
O.
2, Trong công nghiệp,
điều chế H
3
PO
4
bằng phương pháp trích li (phân huỷ quặng photphat bằng axit sunfuric) hay bằng phương pháp
nhiệt (khử quặng bằng photphat đến P, oxi hoá P thành P
2
O
5
, hấp thụ bằng nước).
a. Phương pháp nhiệt luyện:
Ðiều chế H3PO4 bằng cách Oxi hóa Photpho trong không khí :
4P + 5O
2
= 2P
2
O
5
2P
2
O
5

+ H
2
O = 2HPO
3
Acid metaPhotphoric
HPO
3
+ H
2
O = H
3
PO
4
Acid octoPhotphoric
Photpho rắn đưa vào thùng (1) để nấu chảy bằng hơi nước Photpho đưa lên thùng cung ứng (2)
rồi đưa qua thùng hoãn xung (3) để vào vòi phun (4) của buồng đốt (5) làm bằng gạch chịu acid ,Photpho
cháy trong không khí tạo thành P2O5 và HPO3 qua ống dẫn khí (6) vào tháp hydrat hóa (7).Nước hoặc acid
loãng được phun trong ống (8) vào tháp .Trong tháp (7) P2O5 chuyển hóa hoàn toàn thành HPO
3
.
Tùy theo điều kiện nhiệt độ hơi nước , chúng được hydrat hoá thành H3PO4 hoặc các acid
polyPhotphoric (H4P2O7 hoặc H5P3O10 , H6P4O13 ) H3PO4 lấy ra khỏi tháp với nồng độ 45 ( 60%.
Một phần tồn tại dưới dạng mùn theo đường ống (9)vào tháp lọc điện (10) có điện cực ngưng tụ (11) bằng
than và điện cực phóng điện (12) bằng bạc làm việc ở nhiệt độ 150oC và ngưng tụ tới 90 ( 99% acid có trong
thùng.
Sơ đồ lưu trình công nghệ sản xuất acid Photphoric nhiệt luyện.
1: Thùng nấu chảy Photpho ; 2: Thùng cung ứng ;3: Thùng hoãn xung ; 4: Vòi phun ;
5: Buồng đốt : 6,9: Ống dẫn khí ;
7: Tháp hydrat hóa ; 8: Ống phun nước ; 10: Tháp lọc điện; 11: Ðiện cực ngưng tụ ; Ðiện cực phóng điện.
b. Phương pháp trích ly:

Phương pháp này thực hiện bằng cách xừ lý Photphat thiên nhiên (thường là
Apatit) bằng H2SO4 .
Ca
5
(PO
4
)
3
F + 5H
2
SO
4
+ 10H
2
O = 3H
3
PO
4
+ 5(CaSO
4
.2H
2
O) +
HF
Trong quặng còn ít quặng Cacbonat cũng phản ứng với H2SO4
CaCO
3
+ H
2
SO

4
+ H
2
O = CaSO
4
.2H
2
O + CO
2
CaCO
3
.MgCO
3
+ H
2
SO
4
= CaSO
4
.2H
2
O + MgSO
4
+ CO
2
HF tạo thành sẽ tác dụng với SiO2 :
6HF + SiO
2
= H
2

SiF
6
+ 2H
2
O
Quá trình phải được thực hiện ở nhiệt độ 70 ( 80oC. Tỷ lệ : lỏng /
rắn = 2 - 3 / 1.
Dung dịch phải có lượng H
2
SO
4
- dư nhỏ.
c. Cô đặc acid Photphoric:
Acid Photphoric Ðiều chế bằng phương pháp trích ly có nồng độ khoảng 18
(23% nên thường được cô đặc đến nồng độ 38 ( 40% H3PO4 .
Trong công nghiệp ,người ta dùng 2loại thiết bị cô đặc H3PO4:
- Sục bọt .
- Hút chân không .
Nguyên lý cô đặc kiểu suc bọt là cho khí cho khí lò sục qua lớp acid, thiết bị cô đặc kiểu sục bọt gồm có :1
buồng bằng thép , bên trong có gạch chịu acid. Phương pháp cô đặc kiểu sục bọt có ưu điểm là nhanh , nhưng
có nhược điểm là tạo nhiều mùn acid.
Quá trình cô đặc chân không được thực hiện trong thiết bị bay hơi chân không kiểu ống chùm ngang .Hơi đi
trong ống , còn acid đi trong không gian ngoài ống ,thiết bị được hút chân không bằng hệ thống phun tia - ngưng
tụ .
V.Ứng dụng.
Acid phosphoric có sẵn về mặt thương mại như là dung dịch nước ở nồng độ khác nhau, phổ biến nhất là 75, 80
và 85%. Trong thực tế, nơi làm việc, nó được tìm thấy ở dạng dung dịch nước.
Ngoài ra còn có các axit superphosphoric bao gồm dung dịch axít phosphoric mà pentôxít phốt pho (P2O5) đã được
bổ sung. Tùy thuộc vào nồng độ, hỗn hợp có chứa hàm lượng khác nhau của acid phosphoric, acid pyrophosphoric
và acid phosphoric tử của sản phẩm. Sau đây là 1 số ứng dụng cơ bản của axit photphoric :

• Phân bón supe lân sản xuất (nguyên liệu thô sau đó có thể được hình thành acid superphosphoric) .
• Tổng hợp các chất tẩy rửa và các hình thức khác nhau của phốt phát .
• Tước và các bề mặt kim loại rustproofing .
• Làm sạch bề mặt kim loại và bề mặt cứng khác như gạch lát và sứ .
• Làm sạch các thiết bị sản xuất cho ngành công nghiệp thực phẩm .
• Chất kết dính cho các vật liệu chịu lửa, gốm sứ .
• Làm sạch các sản phẩm như nhà vệ sinh và tẩy nơi để tiểu và đánh bóng kim loại .
• Ngành công nghiệp thực phẩm như axit hóa đại lý, đặc biệt là trong cola các .
• Việc xử lý nước thải .
• Tổng hợp các chất chống cháy cho hàng dệt may.
• Đông máu mủ cao su.
• Các xúc tác acid trong hóa dầu.
• tổng hợp các dược phẩm