Ортофосфорна кислота

Ортофосфорна кислота (фосфорна кислота) — неорганічна кислота середньої сили з хімічною формулою H3PO4, яка за стандартних умов є безбарвними гігроскопічними кристалами. Зазвичай ортофосфорною (або просто фосфорною) кислотою називають 85% водний розчин (безбарвна сиропоподібна рідина без запаху). Розчинна в етанолі та інших розчинниках.

У чистому вигляді фосфорна кислота є безбарвною кристалічною речовиною з температурою плавлення 42,35 °С. Кристалізується у моноклінній сингонії.

Для концентрування фосфорної кислоти, одержаної дигідратним процесом, використовують вакуумне випаровування, хоча на старих заводах досі застосовують занурювальне горіння. Іноді послідовно використовують кілька випарників, так що пари з одного випарника використовуються для нагрівання розчину в наступному випарнику. Крім того, при випаровуванні води з фосфорної кислоти також видаляється фтор як суміші SiF4 і HF. Так, у разі підвищення концентрації фосфорної кислоти з 30 до 50 % P2O5 з неї видаляється 50—60 % фтору. Оскільки викиди фтору регулюються законами, ці речовини направляють виробництво кремнефтористоводневої кислоти H2SiF6.

Різноманітні неорганічні домішки видаляють осадженням та екстракцією. Облягати необхідно домішки миш’яку (у вигляді сульфіду миш’яку), кадмію (у вигляді комплексу з ефірами дитіофосфорної кислоти), а також домішки катіонних металів (обробкою гідроксидом натрію). Екстракція заснована на переведенні фосфорної кислоти в органічну фазу та промивках водою, розведеною фосфорною кислотою та розчинами фосфатів. У цьому видаляються як катіонні, і аніонні домішки. Сама фосфорна кислота відокремлюється від розчинника перегонкою. Як розчинники використовують бутанол-1, аміловий спирт, метилізобутилкетон, трибутилфосфат, діізопропіловий ефір та ін.

Використовується при паянні як флюс (по окисленій міді, по чорному металу, по нержавіючій сталі), для досліджень у галузі молекулярної біології. Застосовується також видалення іржі з металевих поверхонь. Утворює на обробленій поверхні захисну плівку, запобігаючи подальшій корозії. Також застосовується у складі фреонів, у промислових морозильних установках як сполучна речовина.
В авіаційній промисловості ортофосфорна кислота використовується у складі гідрорідини НГЖ-5У та її іноземних аналогів.
Ортофосфорна кислота зареєстрована як харчова добавка E338. Застосовується як регулятор кислотності у газованих напоях, наприклад, у Кока-Колі. За смаком підсолоджені слабкі водні розчини ортофосфорної кислоти нагадують аґрус.
У звірівництві (зокрема, при вирощуванні норок) використовують випоювання розчином ортофосфорної кислоти для профілактики підвищеного рН шлунка та сечокам’яної хвороби.
Також її застосовують у гідропонних системах для регулювання рівня pH живильного розчину.
Ортофосфорна кислота застосовується для протруювання (зняття змащеного шару) емалі та дентину перед пломбуванням зубів. При застосуванні адгезивних матеріалів 2-го та 3-го поколінь потрібне протруювання емалі зуба кислотою з подальшим промиванням та просушуванням. Крім додаткових тимчасових витрат на проведення, ці етапи несуть у собі небезпеку виникнення різних помилок та ускладнень.

При нанесенні ортофосфорної кислоти складно проконтролювати ступінь та глибину демінералізації дентину та емалі. Це призводить до того, що нанесений адгезив в повному обсязі (не по всій глибині) заповнює відкриті дентинні канальці, а це в свою чергу не забезпечує утворення повноцінного гібридного шару.

Крім того, не завжди вдається повністю видалити ортофосфорну кислоту після нанесення на дентин. Це залежить від того, яким способом згущена фосфорна кислота. Залишки ортофосфорної кислоти погіршують міцність зв’язування, а також призводять до утворення так званої “кислотної міни”.

З появою адгезивних матеріалів 4-го та 5-го поколінь почали використовувати техніку тотального протруювання (дентин – емаль). В адгезивних системах 6-го і 7-го поколінь окремий етап протруювання кислотою відсутній, оскільки адгезиви є самопротравлюються. Однак деякі виробники все ж рекомендують для посилення адгезії короткочасно протруювати емаль навіть при використанні адгезивів, що самопротруюють.

Фосфорна кислота не має специфічної токсичної дії. Системна токсичність низька. Її розчини подразнюють очі, дихальні шляхи та слизові оболонки. При концентрації > 10% вона має подразнюючу дію, а вище 25% – також корозійну. При ковтанні великої кількості виникає нудота, блювання, діарея, криваве блювання та гіповолемічний шок. Концентровані розчини викликають опіки слизової оболонки рота, стравоходу та шлунка. При попаданні рекомендується промити шкіру або промити очі теплою водою чи фізіологічним розчином. При ковтанні фосфорної кислоти як перша допомога необхідно підтримувати дихання і внутрішньовенно заповнювати рідину.
У добровольців, які отримували фосфорну кислоту перорально у кількості 2-4 г/кг на день протягом 10 днів або 3,9 г/кг на день протягом 14 днів, не виявлено негативних для метаболізму наслідків. Допускається використовувати 0,5-1 г/л фосфорної кислоти у напоях.