Kwas Fosforanowy

Kwas fosforowy (kwas ortofosforowy (V)) to związek chemiczny o wzorze H3PO4 .

Czysty, 100% kwas fosforowy to białe, krystaliczne ciało stałe, temp. topnienia 42.3 °C, dobrze rozpuszczalne w wodzie (670g / 100g wody w temp. 25 °C). W zastosowaniach laboratoryjnych i przemysłowych stosuje się jednak zwyykle 85-90% roztwór tego kwasu w wodzie, o konsystencji gęstego syropu. W temp. pokojowej jest substancją trwałą, nie ma własności utleniających.

Jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy (stała dysocjacji elektrolitycznej w wodzie: K1=1.1*10-2, K2=1.2*10-7, K3=1.8*10-12).

W przemyśle otrzymuje się go w wyniku działania kwasu siarkowego na fosforan wapnia, którego źródłem są minerały apatyt i fosforyt a czasami także zmielone kości zwierząt:
Ca3(PO4)2 + 3 H2SO4 -> 3 CaSO4 + 2 H3PO4

Wydzielający się w tej reakcji siarczan wapnia można łatwo oddzielić od kwasu fosforowego przez filtrowanie, gdyż nie rozpuszcza się on w wodzie.

Bezwodnikiem kwasu fosforowego jest tlenek fosforu(V), który w kontakcie z dużym nadmiarem wody przechodzi w kwas:
P4O10 + 6 H2O -> 4 H3PO4

Przy mniejszej ilości wody zamiast kwasu fosforowego(V) powstają tlenku fosforu polimeryczne kwasy fosforowe o ogólnym wzorze Hx(POy), gdzie x = 1-3 a y = 1-4. Kwasy te można też otrzymać w wyniku odparowywania wody z kwasu fosforowego. W praktyce laboratoryjnej często zdarza się, że długo przechowywany kwas fosforowy w niedomkniętej butelce ulega tego rodzaju polimeryzacji. Można go jednak zawsze "odtworzyć" dodając do niego odpowiednią ilość wody i lekko podgrzewając, choć proces ten bywa dość czasochłonny.

Kwas fosforowy można też teoretycznie otrzymywać działając na fosfor czerwony kwasem azotowym:
3 P + 5 HNO3 + 2 H2O -> 3 H3PO4 + 5 NO.

ale ze względu na znacznie wyższą cenę fosforu od kwasu fosforowego, oraz niebezpieczny, wybuchowy przebieg tej reakcji, nie ma to żadnego praktycznego sensu.

Kwas fosorowy tworzy trzy szeregi soli. Ich rozpuszczalność w wodzie spada wraz z rzędowością. Prawie wszystkie sole pierwszorzędowe (XH2PO4) są dobrze rozpuszczalne, z drugorzędowych (X2HPO4) rozpuszczalne są tylko sole sodu i potasu, sole trzeciorzędowe (X3PO4) są słabo albo w ogóle nierozpuszczalne.

Kwas fosforowy stosowany głównie do wyrobu nawozów sztucznych (np. superfosfatu podwójnego). W przemyśle spożywczym jest stosowany jako dodatek do napojów gazowanych [antyutleniacz] - symbol E 338). Stosowany jest też do wytwarzania fosforanowych powłok ochronnych na metalach, do wytwarzania wielu środków farmaceutycznych, oczyszczania soków w cukrownictwie, jako płyn do lutowania, w stomatologii, do wyrobu kitów porcelanowych, w lecznictwie i laboratoriach analitycznych.