Table of Contents
Axit photphoric với công thức hóa học H3PO4 được coi là một hóa chất độc hại nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay. Vậy axit photphoric là gì? Đặc điểm nổi bật và ứng dụng quan trọng của hóa chất này là gì? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về hóa chất Axit Phosphoric trong nội dung sau đây.
1. Giới thiệu Axit photphoric là gì?
Giới thiệu Axit photphoric là gì?
Axit photphoric còn được biết đến với những tên gọi khác như: Trihydroxidophosphorus, axit orthophosphoric, axit photphoric. Công thức của axit photphoric là H3PO4. Cấu trúc phân tử của axit photphoric gồm 3 bước phân ly, 3 phân tử hydro kết hợp với gốc PO4.
Điểm đặc biệt của cấu trúc tinh thể axit photphoric là nó có bốn tứ diện PO4 liên kết với nhau bằng hydro.
Có thể nói loại axit này có nhiều ứng dụng quan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp cũng như đời sống con người hiện đại.
2. Đặc điểm, tính chất của H3PO4
Ở phần trên chúng ta đã tìm hiểu chi tiết axit photphoric là gì. Tiếp theo, chúng ta sẽ tiếp tục nghiên cứu các tính chất vật lý, hóa học cụ thể của hóa chất H3PO4 này.
Tính chất vật lý
Sau đây là một số tính chất vật lý điển hình của axit photphoric mà chúng ta không thể bỏ qua:
Loại axit này thường tồn tại ở hai dạng: chất rắn không màu và chất lỏng trong suốt không màu, có vị chua đặc trưng.
Mật độ của axit là 1,87 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy là 42,35 độ C (trường hợp axit ở dạng H3PO4.H2O thì nhiệt độ nóng chảy sẽ là 29,32 độ C).
Đặc biệt, nhiệt độ phân hủy của axit photphoric là 213 độ C, hòa tan vô hạn trong nước và etanol.
Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của axit photphoric
Tính chất hóa học của axit photphoric có nhiều phản ứng thú vị. Có thể liệt kê một số phản ứng hóa học điển hình như sau:
H3PO4 ↔ H+ + H2PO4-
H2PO4- ↔ H+ + HPO42-
HPO42- ↔ H+ + PO43-
2H3PO4 + 3Na2O → 2Na3PO4 + 3H2O
Ví dụ:
KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O
2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O
3KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3H2O
2H3PO4 + 3Mg → Mg3(PO4)2 + 3H2
Phản ứng với muối tạo ra muối và axit mới
H3PO4 + 3AgNO3 → 3HNO3 + Ag3PO4
Axit H3PO4 với P có trạng thái oxy hóa +5. Đây là mức oxy hóa cao nhất, tuy nhiên bản thân H3PO4 không có khả năng oxy hóa mạnh như HNO3. Sở dĩ xảy ra tình trạng này là do nguyên tử P có bán kính lớn hơn bán kính N nên mật độ điện tích dương trên P nhỏ hơn, từ đó dẫn đến khả năng nhận electron thấp hơn.
Khi ở môi trường nhiệt độ từ 200 đến 250 độ C, Axit photphoric sẽ nhiệt phân theo phản ứng hóa học sau:
2H3PO4 → H4P2O7 + H2O
Trong môi trường có nhiệt độ từ 400 đến 500 độ C, dung dịch axit photphoric sẽ nhiệt phân dựa trên phản ứng hóa học:
H4P2O7 → 2HPO3 + H2O
3. 2 cách điều chế axit photphoric
Cách điều chế axit photphoric
Ngày nay, quá trình điều chế axit photphoric thường tuân theo hai cách sau:
Điều chế H3PO4 trong phòng thí nghiệm
Cách điều chế axit photphoric trong phòng thí nghiệm sẽ dựa trên phản ứng oxy hóa P ở nhiệt độ cao. Phản ứng hóa học của quá trình này diễn ra như sau:
P + 5HNO3 -> H3PO4 + 5NO2 + H2O
Điều chế axit photphoric trong công nghiệp
Để điều chế axit photphoric trong công nghiệp, chúng ta sẽ dựa vào hai phương pháp chính: xử lý nhiệt hoặc xử lý ướt.
Đặc biệt, quá trình nhiệt còn được gọi là phương pháp khô. Bằng cách này, H3PO3 sẽ được tạo ra bằng cách đốt nguyên tố P, từ đó tạo ra hợp chất Phốt pho pentaoxit. Hợp chất thu được được hòa tan với axit photphoric ở nồng độ loãng. Tiếp theo, phản ứng đốt cháy Phốt pho sẽ được tạo ra bên trong lò điện giúp loại bỏ toàn bộ tạp chất tạo ra H3PO4 tinh khiết.
Các phản ứng hóa học sẽ diễn ra theo trình tự sau:
P → P2O5 → H3PO4
4P + 5O2 → 2P2O5
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Phương pháp thứ hai được gọi là phương pháp ướt hay còn gọi là phương pháp chiết. Phương pháp này sử dụng axit sulfuric để phân hủy khoáng chất Canxi Phosphate. Loại khoáng vật này thường xuất hiện trong tự nhiên ở một số quặng apatit.
Công thức hóa học được thể hiện như sau:
Ca3(PO4)2 đậm đặc + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4 (t0)
4. Ứng dụng axit photphoric trong sản xuất và đời sống
Ứng dụng của axit photphoric trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay là rất lớn, đặc biệt là trong công nghiệp và nông nghiệp.
Ứng dụng H3PO4 trong công nghiệp
Một số ứng dụng của H3PO4 trong công nghiệp hiện đại có thể kể đến như sau:
Hoạt động như một chất phụ gia để sản xuất một số đồ uống, thạch, mứt và phô mai. Ngoài ra, H3PO4 còn có tác dụng tạo mùi thơm, hương vị cho một số loại thực phẩm. Để làm được điều này, người ta kết hợp H3PO4 với Hfcs đã qua xử lý enzyme để tạo thêm vị ngọt cho thực phẩm.
Nó là nguyên liệu thô quan trọng trong sản xuất xi mạ, gạch thủy tinh và gốm sứ, chất tẩy rửa, chất xử lý nước, chất chống ăn mòn kim loại và tẩm gỗ chống cháy,…
Có tác dụng làm chậm sự phát triển của một số loại nấm mốc, vi khuẩn trong đường. Đó cũng chính là lý do người ta sử dụng axit photphoric làm chất bảo quản thực phẩm.
Là nguyên liệu thô để sản xuất các sản phẩm sữa. Một công dụng của muối từ axit photphoric có thể là thay đổi protein và độ pH, cải thiện hiệu quả chất lượng sữa.
Ứng dụng axit photphoric trong nông nghiệp
Đối với sản xuất nông nghiệp, H3PO4 đậm đặc có hàm lượng P2O5 từ 70 đến 75%. Đây là nguyên liệu quan trọng và không thể thiếu cho quá trình sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, phân lân,…
5. Lưu ý khi sử dụng axit H3PO4
Nhiều người thắc mắc: Axit Phosphoric có độc không? Đáp án đúng là H3PO4 là một loại axit độc hại có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng cho sức khỏe nếu tiếp xúc. Vì vậy, trong quá trình sử dụng axit H3PO4 chúng ta cần lưu ý những điểm sau:
H3PO4 thường được sử dụng làm nguyên liệu làm nước giải khát. Tuy nhiên, bản chất của loại axit này có thể làm giảm mật độ xương của con người. Đó là lý do các chuyên gia thường khuyên chúng ta hạn chế uống quá nhiều nước ngọt mỗi ngày.
P trong H3PO4 có thể khiến con người mắc một số bệnh như: đường tiết niệu, sỏi thận… Vì vậy, khi sử dụng thực phẩm có chứa axit này, bạn cần hết sức thận trọng. và tránh sử dụng quá nhiều.
Có thể nói, qua quá trình tìm hiểu axit photphoric là gì chúng ta đã thấy được bản chất, đặc điểm của loại hóa chất này, từ đó khám phá ra những ứng dụng quan trọng của axit H3PO4 đối với một số ngành công nghiệp. Hiện nay.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
