Kwas fosforowy (V)

Skąd się bierze kwas fosforowy?

Istnieją dwie podstawowe metody pozyskiwania kwasu fosforowego. Pierwsza z nich, zwana mokrą, wykorzystuje fosforan wapnia naturalnie występujący w skałach pod postacią minerałów takich jak apatyty czy fosforyty. Poddany działaniu kwasu siarkowego przekształca się on w łatwy do odfiltrowania siarczan wapnia oraz przemysłowej jakości kwas fosforowy (V).

Alternatywnie, kwas o przeznaczeniu spożywczym i chemicznym produkuje się również poprzez izolację czystego fosforu w elektrycznym piecu łukowym, a następnie przekształcenie go w dekatlenek tetrafosforu. Związek poddaje się następnie działaniu gorącej wody, uzyskując w rezultacie czysty, wysokiej jakości kwas fosforowy (V).

Właściwości kwasu fosforowego (V)

Czysty kwas fosforowy jest krystalicznym ciałem stałym pozbawionym barwy i zapachu. Doskonale rozpuszczalny w wodzie, tworzy przeźroczysty roztwór, który w wysokim stężeniu jest silnie żrący. Roztwory o wyższych stężeniach charakteryzują się bardzo niskim pH – doskonale nadają się więc do zakwaszania.

Związek ma właściwości korozyjne i reaguje z aktywnymi metalami typu aluminium czy żelazo, uwalniając przy tym wodór. Ponadto ma charakter higroskopijny, dzięki czemu skutecznie pochłania wodę z otoczenia.

W temperaturze 42,35°C kryształy kwasu fosforowego ulegają stopieniu. Temperatura wrzenia wynosi przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym 212°C.

Nawozy sztuczne – główne zastosowanie kwasu fosforowego

Kwas fosforowy (V) wykorzystywany jest przede wszystkim do produkcji nawozów mineralnych. Substancje te stosowane w rolnictwie na szeroką skalę mają za zadanie dostarczać roślinom uprawnym idealnych proporcji niezbędnych dla wzrostu pierwiastków, zwłaszcza azotu, fosforu i potasu. Kluczowymi nawozami fosforowymi są przede wszystkim superfosfaty odznaczające się wysokim poziomem przyswajalności.

Niestety, konsekwencją wysokiego zużycia nawozów fosforowych jest przedostawanie się dużych ilości fosforu do środowiska naturalnego. W rezultacie dochodzi do eutrofizacji zbiorników wodnych, co dalej prowadzi do poważnego zaburzenia równowagi biologicznej.

Inne przykłady wykorzystania kwasu fosforowego

Nawet 90% globalnej produkcji kwasu fosforowego znajduje zastosowanie w produkcji chemicznych środków ochrony roślin. Pozostała część wykorzystywana jest przede wszystkim w przemyśle spożywczym. Jako dodatek do żywności E338, kwas fosforowy (V) pełni funkcję regulatora kwasowości i obecny jest w wielu popularnych napojach gazowanych – m.in. odpowiada za charakterystyczny smak Coca-Coli.

E338 jest również inhibitorem rozwoju bakterii i pleśni, przez co zwiększa bezpieczeństwo produktów spożywczych (np. dżemów) i przedłuża ich trwałość. Sole kwasu fosforowego nie tylko regulują kwaśność, ale także modyfikują proteiny mleczne, w związku z czym są wykorzystywane do produkcji nabiału.

Inne zastosowania kwasu fosforowego obejmują:

• przemysł chemiczny i farmaceutyczny,
• produkcję fosforanowych powłok ochronnych zapewniających metalom właściwości antykorozyjne,
• stomatologię i ortodoncję (związek służy do wytrawiania powierzchni zębów),
• produkcję ogniw paliwowych,
• sanityzację zakładów mleczarskich i browarniczych,
• procesy odrdzewiania elementów metalowych.

Ponadto sole kwasu fosforowego mają zastosowanie także w pracach laboratoryjnych, produkcji mydeł i detergentów oraz procesie oczyszczania wody.

Szeroka gama produktów bazujących na związkach fosforoorganicznych, również pochodzących od kwasu fosforowego (V), dostępna jest w ofercie Grupy PCC. Dostępne produkty min. z serii fosfonianów czy też fosforanów można znaleźć w Katalogu na Portalu Produktowym.

Czy kwas fosforowy jest niebezpieczny?

W organizmie ludzkim znajdują się ograniczone ilości kwasu fosforowego i jego soli. Odpowiadają one za prawidłowe pH płynów ustrojowych, ale także budują kwasy nukleinowe oraz molekularne nośniki energii – ATP i ADP. Związek obecny jest również w zębach i kościach.

Z drugiej strony, nadmierne ilości kwasu fosforowego (V) mogą być szkodliwe dla zdrowia. Podstawowym zagrożeniem jest oczywiście kontakt z wysoko stężonym roztworem H₃PO₄. Ten silnie żrący związek w kontakcie ze skórą i błonami śluzowymi wywołuje chemiczne oparzenia. Jego konsumpcja prowadzi do poważnych podrażnień układu pokarmowego, wymiotów, krwawych biegunek, trudności w oddychaniu, a nawet konwulsji i śmierci.

Niestety, również jako dodatek do żywności E338 w dużych dawkach powoduje negatywne skutki zdrowotne. Zdaniem naukowców nadmiar fosforu może prowadzić do rozwoju kamieni nerkowych oraz osteoporozy. Zaburza także przyswajanie wielu cennych minerałów i powoduje erozję szkliwa na zębach.