CLASES MINERALES

 

8 Clase VIII. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos

8.4.2.2. Acido fosfórico


De los distintos ácidos fosfóricos que se conocen, el ácido ortofosfórico, o simplemente ácido fosfórico, es el más utilizado.

 

           El ácido fosfórico puro es una masa de color blanco y aspecto cristalino que al ser fuertemente higroscópico y muy soluble en agua suele presentarse en forma de disolución siruposa, generalmente con un 83 a un 98% de H3PO4. Comercialmente suele servirse al 85%.

 

            El ácido fosfórico tiene un punto de fusión de 42.35°C. Recién fundido presenta una gran conductividad iónica, probablemente debido al proceso:

 

                                           2H3PO4 ↔  H4PO4+ +H2 PO4-

 

            En condiciones normales y hasta 350°C, no es un oxidante fuerte, pero a temperaturas mayores de 400°C se hace muy reactivo frente a los metales y frente al cuarzo. No es tóxico. Es un ácido medianamente fuerte de tal modo que a 25°C:

 

H3PO4   ↔   H2PO4- + H+   pK1=2.15

 

H2PO4-  ↔  HPO4-2 + H+    pK2=7.10

 

HPO4-2  ↔   PO4-3 + H+     pK3=12.4

 

            El ácido fosfórico puro está constituido por grupos tetraédricos PO4-3 unidos intermolecularmente mediante puentes de hidrógeno. Estos puentes de hidrógeno siguen existiendo en las disoluciones acuosas concentradas y son las responsables del aspecto siruposo de las mismas. La presencia de los puentes de hidrógeno en el ácido fosfórico se pone de manifiesto mediante espectroscopía vibracional (IR ó Raman) por la existencia de una banda muy ancha de absorción (mucho más ancha que en el agua) en la zona de 2000 a 3800 cm-1

 

 

            Cuando las disoluciones acuosas son más diluidas la unión entre el fosfato y el agua es más fuerte que la unión entre fosfatos. Esto podría variar en el caso de disoluciones de fosfatos diácidos, monoácidos y tribásicos.

 

            La preparación del ácido fosfórico puede seguir diferentes vías, siendo las más habituales las que se comentan a continuación:

 

a.-Combustión de P blanco en presencia de aire, con lo cual se forma pentóxido de fósforo, el cuál se trata posteriormente con vapor de agua.

 

          P4 + 5O2 -----> 2P2O5

 

         P2O5 + 3H2O -----> 2H3PO4

 

De esta forma se obtiene un ácido fosfórico muy puro y concentrado. Al tratarse de reacciones exotérmicas conviene controlar la temperatura para evitar la formación de los ácidos pirofosfórico y metafosfórico.

 

b.-Acción de los ácidos concentrados, como el ácido sulfúrico, sobre fosfatos naturales. La reacción que tiene lugar es:

 

                        Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O -----> 3CaSO4.2H2O + 2H3PO4

 

Existen numerosas patentes que se basan en esta reacción y que introducen diversas modificaciones (Dorr, Nordengren,...). En el Método de Nordengren se obtiene CaSO4.½H2O utilizando temperaturas adecuadas. Esta sustancia se separa mejor que el yeso pues los cristales tienen otra morfología.

 

La composición del ácido fosfórico obtenido por cualquiera de estos procedimientos depende de las materias primas empleadas, pero en general, se pueden encontrar las impurezas siguientes: CaO (1%), H2SO4 (1%), H2SiF4 (2%), Fe2O3 (0.7%), As (<1%). Dependiendo de las aplicaciones será preciso, o no, proceder a su purificación. Por ejemplo, el As se transforma en sulfuro mediante una corriente de H2S, el CaO se decanta dejando reposar el ácido fosfórico. El Fe no se elimina ya que resulta muy caro. Dado que el ácido fosfórico obtenido térmicamente (por calentamiento del fósforo blanco) es más puro, es el que se suele emplear en la industria alimentaria y farmacéutica.

 

El ácido fosfórico presenta numerosas aplicaciones en las distintas ramas de la industria (celulosa, textil, caucho, detergentes, lubricantes, anticongelantes, cerámicas, etc). En la metalurgia se emplea para la limpieza de metales, flotación de minerales y en diversos procesos hidrometalúrgicos. En la industria farmacéutica se usa en la preparación de ácidos nucleicos, antibioticos, etc. En la industria alimentaria se usa como aditivo para bebidas no alcohólicas y otros productos. Juega un papel fundamental en la preparación de fosfatos orgánicos e inorgánicos

 


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