H3PO4 फॉस्फोरिक एसिड। उद्योग और प्रयोगशालाओं में, फॉस्फोरिक एसिड अक्सर 85% जलीय घोल के रूप में मौजूद होता है, जो एक बेरंग, गंधहीन, गैर-वाष्पशील चिपचिपा तरल और एक महत्वपूर्ण रासायनिक अभिकर्मक है। एक मध्यम शक्ति टर्नरी एसिड, फॉस्फोरिक एसिड धीरे -धीरे तीन प्रोटॉन जारी कर सकता है, जिससे तीन अलग -अलग प्रोटॉन रूप होते हैं: H ₄⁻ Po ₄⁻, HPO ₄ ⁻ ⁻, और Po ₄ ⁻। यह विशेषता इसे रासायनिक प्रतिक्रियाओं में महत्वपूर्ण विविधता देती है।
फॉस्फोरिक एसिड में उद्योग में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है और यह उर्वरकों, डिटर्जेंट और खाद्य योजक के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण कच्चा माल है। इसके अलावा, फॉस्फेट प्रकृति और जीवों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से सेलुलर ऊर्जा रूपांतरण (जैसे एटीपी उत्पादन और उपयोग) और हड्डी के गठन में। इसके अलावा, फॉस्फेट के बफरिंग गुण इसे प्रयोगशाला अनुसंधान और दवा की तैयारी में एक अपरिहार्य पदार्थ बनाते हैं, व्यापक रूप से समाधान की पीएच स्थिरता को बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है। यह विशेषता वैज्ञानिक अनुसंधान और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण समर्थन प्रदान करती है।
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सीएफ़ |
H3O4P |
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ईएम |
97.98 |
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मेगावाट |
97.99 |
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m/z |
97.98 (100.0%) |
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मूल विश्लेषण |
H, 3.09; O, 65.31; P, 31.61 |
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रूपात्मक |
ठोस या चिपचिपा तरल |
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रंग |
स्पष्ट |
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फॉस्फोरिक एसिड एक टर्नरी मीडियम स्ट्रॉन्ग एसिड है, जो तीन चरणों में आयनित होता है। इसे अस्थिर करना और विघटित करना आसान नहीं है, और इसमें कुछ ऑक्सीडिज़ेबिलिटी है। इसमें एसिड की व्यापकता है।
(1) केंद्रित फॉस्फोरिक एसिड को हाइड्रोजन क्लोराइड गैस (पोटेशियम आयोडाइड, सोडियम ब्रोमाइड, आदि के साथ समान प्रतिक्रिया के साथ) उत्पन्न करने के लिए सोडियम क्लोराइड के साथ गर्म किया जा सकता है, जो उच्च उबलते एसिड से कम उबलते एसिड की तैयारी से संबंधित है। सिद्धांत: कठिन वाष्पशील एसिड से वाष्पशील एसिड की तैयारी
(2) फॉस्फेट आयनों में मजबूत समन्वय क्षमता होती है और कई धातु आयनों के साथ घुलनशील परिसरों का निर्माण कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, Fe 3+ और PO43- रंगहीन घुलनशील परिसरों [Fe (PO4) 2] 3- और [Fe (HPO4) 2]- का निर्माण कर सकते हैं। इस संपत्ति का उपयोग करते हुए, PO43- आमतौर पर विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाता है, जो Fe 3+ आयनों को मास्क करने के लिए होता है। केंद्रित फॉस्फोरिक एसिड टंगस्टन, जिरकोनियम, सिलिकॉन, आयरन सिलाइड, आदि को भंग कर सकता है, और उनके साथ परिसरों का निर्माण कर सकता है।
(3) जब फॉस्फोरिक एसिड को मजबूत गर्मी के तहत निर्जलित किया जाता है, तो पॉलीफॉस्फेट, पायरोफॉस्फोरिक एसिड, ट्राइफॉस्फेट और पॉलीमेटफॉस्फोरिक एसिड बदले में उत्पादित होते हैं। ट्राइफॉस्फेट एक श्रृंखला संरचना है, और पॉलीफॉस्फेट एक रिंग संरचना है।
(4) H3PO4 फॉस्फोरिक एसिडध्यान दिया जाना चाहिए कि केंद्रित गर्म फॉस्फोरिक एसिड सिलिकॉन डाइऑक्साइड को खारिज कर सकता है और हेटेरोपॉली एसिड उत्पन्न कर सकता है। केंद्रित गर्म फॉस्फोरिक एसिड भी अधिकांश खनिजों को विघटित कर सकता है, जैसे कि क्रोमाइट, रूटाइल, इल्मेनाइट, आदि।
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फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4), एक महत्वपूर्ण अकार्बनिक एसिड के रूप में, उद्योग, कृषि, भोजन, चिकित्सा और नई ऊर्जा जैसे दस से अधिक क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो इसकी अम्लता, बफरिंग, चेल्टिंग गुणों और फॉस्फोरस स्रोत विशेषताओं के कारण है। मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रों से शुरू, निम्नलिखित व्यवस्थित रूप से उनके विविध उपयोगों और तकनीकी सिद्धांतों को रेखांकित करता है।
फॉस्फोरिक एसिड फॉस्फेट उर्वरक उद्योग का मुख्य कच्चा माल है, और दुनिया के फॉस्फोरिक एसिड का लगभग 80% कृषि उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। यह फसल की वृद्धि को बढ़ावा देता है और पौधों को आवश्यक फास्फोरस तत्वों (नाइट्रोजन, फास्फोरस और पोटेशियम के तीन प्रमुख पोषक तत्वों में से एक) प्रदान करके उपज को बढ़ाता है।
1। फॉस्फेट उर्वरक उत्पादन
कैल्शियम सुपरफॉस्फेट: फॉस्फेट रॉक (मुख्य रूप से कैल्शियम फॉस्फेट से बना) के साथ फॉस्फोरिक एसिड को प्रतिक्रिया करके उत्पादित, जिसमें 16% -20% उपलब्ध फॉस्फोरस (P2O5) होता है, व्यापक रूप से आधार उर्वरक और टॉपड्रेसिंग के रूप में उपयोग किया जाता है।
डायमोनियम फॉस्फेट (डीएपी): 46%की फास्फोरस सामग्री के साथ, यह नाइट्रोजन और फास्फोरस का दोहरी पोषण प्रदान करता है, और मकई और गेहूं जैसी फसलों के लिए उपयुक्त है। यह जड़ विकास और तनाव प्रतिरोध में सुधार कर सकता है।
पोटेशियम डायहाइड्रोजन फॉस्फेट: एक उच्च एकाग्रता फॉस्फेट पोटेशियम यौगिक उर्वरक जो जल्दी से पायदान पर पायदान छिद्र के साथ पोषक तत्वों के साथ फिर से भर सकता है, फसल सूखा और ठंड प्रतिरोध को बढ़ाता है।
2। पोषक तत्वों को खिलाएं
कैल्शियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट: एक फ़ीड एडिटिव के रूप में,H3PO4 फॉस्फोरिक एसिडपशुधन और पोल्ट्री के लिए फास्फोरस और कैल्शियम प्रदान करता है, हड्डी के विकास और अंडे के गठन को बढ़ावा देता है। उदाहरण के लिए, कैल्शियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट को बिछाने के फ़ीड में जोड़ने से अंडे का उत्पादन 5% -8% तक बढ़ सकता है।
कैल्शियम हाइड्रोजन फॉस्फेट: रुमेन पीएच को विनियमित करने और फ़ीड उपयोग दक्षता में सुधार करने के लिए जुगाली पशु आहार में उपयोग किया जाता है।
3। तकनीकी सिद्धांत
फॉस्फोरस प्लांट डीएनए, एटीपी (ऊर्जा वाहक), और सेल झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स का एक प्रमुख घटक है। फॉस्फोरिक एसिड मिट्टी में अघुलनशील फास्फोरस यौगिकों को भंग करके फास्फोरस की उपलब्धता को बढ़ाता है, जैसे कि लोहे के फॉस्फेट और एल्यूमीनियम फॉस्फेट, जबकि फास्फोरस के मिट्टी के निर्धारण को रोकते हुए और उर्वरक उपयोग दक्षता में सुधार होता है।
फॉस्फोरिक एसिड में भोजन में मसाला, संरक्षण और पोषण वृद्धि के कार्य हैं, और इसके आवेदन को जीबी 2760-2014 "खाद्य योजक के उपयोग के लिए राष्ट्रीय खाद्य सुरक्षा मानक" का पालन करना चाहिए।
1। एसिडुलेंट
कार्बोनेटेड पेय: फॉस्फोरिक एसिड कोला और अन्य पेय पदार्थों को एक ताज़ा खट्टा स्वाद देता है, और माइक्रोबियल विकास को बाधित करने के लिए पीएच को 2.5-3.5 तक समायोजित करता है। उदाहरण के लिए, कोका कोला में फॉस्फोरिक एसिड सामग्री लगभग 0.05% -0.1% है।
जाम और सीज़निंग: स्तरित खट्टा स्वाद को बढ़ाने और शेल्फ जीवन का विस्तार करने के लिए साइट्रिक एसिड के साथ मिश्रित।
2। खाद्य प्रसंस्करण एड्स
मीट वाटर रिटेंशन: फॉस्फेट (जैसे सोडियम ट्रिपोलाफॉस्फेट) धातु आयनों को काटते हैं और मांसपेशियों के प्रोटीन की पानी की होल्डिंग क्षमता में सुधार करते हैं, जिससे हैम और सॉसेज जैसे प्रसंस्कृत मांस उत्पादों की उपज 10% -15% तक बढ़ जाती है।
पनीर उत्पादन: एक कोगुलेंट के रूप में, यह मट्ठा प्रोटीन के जमावट को बढ़ावा देता है और पनीर की बनावट में सुधार करता है।
पोषक तत्वों की सुदृढीकरण
आटा सुधार: फॉस्फेट आटे की ताकत को बढ़ा सकते हैं, ब्रेड की मात्रा और कोमलता बढ़ा सकते हैं।
डेयरी उत्पाद: खमीर पोषण के स्रोत के रूप में, किण्वन को बढ़ावा देते हैं और विविध बैक्टीरिया द्वारा संदूषण को रोकते हैं।
तकनीकी लाभ
फॉस्फोरिक एसिड (2.12, 7.21, 12.67) के पीकेए मान इसे एक विस्तृत पीएच रेंज पर बफरिंग प्रभाव डालने और खाद्य प्रणालियों को स्थिर करने में सक्षम बनाते हैं। उदाहरण के लिए, बीयर सैक्रिफिकेशन की प्रक्रिया में, फॉस्फोरिक एसिड पीएच मूल्य को समायोजित करने और गंध उत्पादन से बचने के लिए लैक्टिक एसिड को बदल सकता है।
फॉस्फोरिक एसिड के मजबूत अम्लता और chelating गुण इसे धातु की सतह के उपचार, डिटर्जेंट उत्पादन और रासायनिक संश्लेषण के लिए एक प्रमुख कच्चा माल बनाते हैं।
1। धातु की सतह का उपचार
फॉस्फेटिंग उपचार:H3PO4 फॉस्फोरिक एसिडएक फॉस्फेट फिल्म बनाने के लिए जिंक और मैंगनीज लवण के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो ऑटोमोबाइल और मशीनरी की धातु सतहों को कवर करता है, जंग को रोकता है और कोटिंग आसंजन में सुधार करता है। उदाहरण के लिए, कार बॉडी पर फॉस्फेटिंग कोटिंग के नमक स्प्रे प्रतिरोध परीक्षण समय को 1000 घंटे से अधिक तक बढ़ाया जा सकता है।
रासायनिक पॉलिशिंग: फॉस्फोरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड (अनुपात 3: 1) का मिश्रण एल्यूमीनियम उत्पादों को चमकाने के लिए उपयोग किया जाता है। धातु की सतह पर प्रोट्रूडिंग भागों को भंग करके, चिकनाई में सुधार किया जाता है, और सतह खुरदरापन आरए को 0.1 μ मीटर से कम किया जा सकता है।
2। डिटर्जेंट उत्पादन
डिटर्जेंट: संशोधित फॉस्फेट (जैसे कि लेयर्ड सोडियम डिसिलेट) पारंपरिक सोडियम ट्रिपोलीफॉस्फेट को बदलते हैं, पानी की गुणवत्ता को नरम करते हैं और जल निकायों में यूट्रोफिकेशन के जोखिम को कम करते हुए, गंदगी के पुन: डिपॉजिट को रोकते हैं।
औद्योगिक सफाई एजेंट: फॉस्फोरिक एसिड और सर्फैक्टेंट्स का एक संयोजन, जिसका उपयोग धातु के उपकरणों से तेल के दाग को हटाने के लिए किया जाता है, एक सफाई दक्षता के साथ जो कि एकल सर्फेक्टेंट की तुलना में 30% अधिक है।
3। रासायनिक कच्चे माल
फॉस्फेट संश्लेषण: जल उपचार (स्केल इनहिबिटर), फूड एडिटिव्स और फार्मास्युटिकल इंटरमीडिएट के लिए उपयोग किए जाने वाले अमोनियम फॉस्फेट, डिसोडियम हाइड्रोजन फॉस्फेट, आदि का उत्पादन करता है।
फ्लेम रिटार्डेंट: ऑर्गनोफॉस्फोरस यौगिकों (जैसे कि ट्राइफेनिल फॉस्फेट) का उपयोग प्लास्टिक और वस्त्रों में कार्बन परत के गठन को बढ़ावा देने के लिए दहन को बाधित करने के लिए किया जाता है, और ऑक्सीजन सूचकांक (एलओआई) को 30%से अधिक तक बढ़ाया जा सकता है।
4। तकनीकी चुनौती
पारंपरिक फॉस्फेटिंग प्रक्रियाओं में जिंक और मैंगनीज जैसे भारी धातुएं होती हैं, और पर्यावरणीय आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए क्रोमियम मुक्त फॉस्फेटिंग समाधानों के विकास की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, टाइटेनियम आधारित फॉस्फेटिंग समाधान टाइटेनियम आयनों के माध्यम से एक फिल्म के गठन को उत्प्रेरित करके एयरोस्पेस क्षेत्र में लागू किया गया है।
दवा क्षेत्र: दवा संश्लेषण और सूत्रीकरण excipients
फॉस्फोरिक एसिड में चिकित्सा में चिकित्सीय और सूत्रीकरण दोनों कार्य होते हैं, और इसके आवेदन को चीनी फार्माकोपिया के मानकों का पालन करना चाहिए।
1। दवा संश्लेषण
एंटीवायरल ड्रग्स: ओसेल्टामिविर फॉस्फेट न्यूरोमिनिडेस गतिविधि को रोकता है, इन्फ्लूएंजा वायरस रिलीज को ब्लॉक करता है, और 80% -90% की नैदानिक इलाज दर है।
आयरन सप्लीमेंट: सोडियम आयरन फॉस्फेट का उपयोग लोहे की कमी वाले एनीमिया के उपचार के लिए किया जाता है, और इसकी जैवउपलब्धता फेरस सल्फेट की तुलना में 20% अधिक होती है।
2। फार्मास्युटिकल एडजंक्शन
पीएच नियामक: फॉस्फेट बफर समाधान (जैसे पीबीएस) दवा स्थिरता को बनाए रखता है, उदाहरण के लिए, इंसुलिन इंजेक्शन के पीएच को गिरावट को रोकने के लिए 7.0-7.8 पर नियंत्रित किया जाना चाहिए।
विघटनकारी एजेंट: कैल्शियम हाइड्रोजन फॉस्फेट टैबलेट में दवा के तेजी से विघटन को बढ़ावा देता है, एक विघटन दर के साथ जो यूएसपी मानकों को पूरा करता है।
3। मौखिक देखभाल
Phosphate toothpaste: removes dental plaque through chemical adsorption, but excessive use (concentration>5%) तामचीनी को मिटा सकता है, और खुराक को नियंत्रित करने की आवश्यकता है।
नई ऊर्जा क्षेत्र: लिथियम बैटरी और अर्धचालक विनिर्माण
फॉस्फोरिक एसिड के डेरिवेटिव स्वच्छ ऊर्जा और उच्च - अंत विनिर्माण में बड़ी क्षमता दिखाते हैं।
1। लिथियम बैटरी पॉजिटिव इलेक्ट्रोड सामग्री
लिथियम आयरन फॉस्फेट (LIFEPO4): पावर बैटरी के लिए मुख्यधारा के सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में, इसकी सैद्धांतिक विशिष्ट क्षमता 170mAh/g है, और इसका चक्र जीवन 2000 से अधिक है, जिसमें टर्नरी सामग्री की तुलना में बेहतर सुरक्षा है। 2024 तक, लिथियम आयरन फॉस्फेट का वैश्विक उत्पादन 60%से अधिक होगा, जिसका उपयोग मुख्य रूप से नए ऊर्जा वाहनों और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए किया जाता है।
2। अर्धचालक सफाई
उच्च शुद्धता फॉस्फोरिक एसिड: इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड फॉस्फोरिक एसिड (99.999%से अधिक या उससे अधिक शुद्धता) का उपयोग चिप निर्माण में नक़्क़ाशी और सफाई प्रक्रियाओं में किया जाता है, जो धातु की अशुद्धियों (जैसे कि Fe, Cu) को PPB स्तर तक हटा सकता है और चिप दोष दर को कम कर सकता है।
3। तकनीकी सफलता
लिथियम मैंगनीज आयरन फॉस्फेट (LMFP): डोपिंग मैंगनीज द्वारा, वोल्टेज पठार को 3.8V तक बढ़ाया जाता है, और ऊर्जा घनत्व लिथियम आयरन फॉस्फेट की तुलना में 15% -20% अधिक है, जिससे यह अगली पीढ़ी की बिजली बैटरी के लिए एक उम्मीदवार सामग्री बन जाता है।
पर्यावरण संरक्षण और उभरते हुए क्षेत्र: अपशिष्ट जल उपचार और निर्माण सुदृढीकरण
पर्यावरण संरक्षण और निर्माण के क्षेत्रों में फॉस्फोरिक एसिड का अनुप्रयोग धीरे -धीरे विस्तार कर रहा है।
व्यर्थ पानी का उपचार
भारी धातु हटाने: फॉस्फेट सीसा और कैडमियम आयनों के साथ अघुलनशील अवक्षेपण करता है, और उपचारित अपशिष्ट जल में भारी धातुओं की एकाग्रता को जीबी 8978-1996 डिस्चार्ज मानक के अनुपालन में 0.1mg/L से कम किया जा सकता है।
फॉस्फोरस रिकवरी: धीमी गति से तैयार करने के लिए अपशिष्ट जल से फॉस्फेट को पुनर्प्राप्त करना - उर्वरकों को रिलीज़ करना, संसाधन पुनर्चक्रण प्राप्त करना।
निर्माण उद्योग
ठोस मंदक:H3PO4 फॉस्फोरिक एसिडसीमेंट हाइड्रेशन प्रतिक्रिया में देरी, निर्माण समय को लम्बा खींचती है, और उच्च तापमान वातावरण में कंक्रीट डालने के लिए उपयुक्त है।
दुर्दम्य सामग्री: एल्यूमीनियम फॉस्फेट बाइंडर 1600 डिग्री तक की सेवा तापमान के साथ दुर्दम्य ईंटों की ताकत और थर्मल शॉक प्रतिरोध में सुधार करता है।
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