Свойства ортофосфорной кислоты и применение от ржавчины

Физические и химические свойства

Ортофосфорная (или просто фосфорная) кислота — неорганическая трёхосновная кислота с химической формулой H3PO4. Имеет среднюю силу и при стандартных условиях существует в виде бесцветной жидкости, не имеющей запаха, или прозрачных кристаллов, которые активно поглощают водяные пары из воздуха, расплываются и требуют хранения в плотно закрытых сосудах. В расплавленном состоянии склонна к переохлаждению, загустевает до маслянистости при +15 °C, становится стеклообразной при температуре -121 °C, плавится при +42,35 °C, кипит при +158 °C, а при нагревании выше +213 °C переходит в пирофосфорную кислоту H4P2O7.

Растворяется в большинстве растворителей, главные из которых — вода и этиловый спирт. Её 85% водный раствор без цвета и запаха, по консистенции похожий на сироп, и называют ортофосфорной кислотой. Свойства кислоты или основания она проявляет в зависимости от условий, реагируя с основаниями, солями слабых кислот, основными оксидами и аммиаком. Образует взрывоопасный водород при взаимодействии с металлами, стоящими до него в ряду активности, а в результате качественной реакции с нитратом серебра выпадают жёлтые нерастворимые кристаллы.

Соли фосфаты занимают важное место в биохимических процессах животных и растений, синтезируют биологически активные вещества. Фосфорные эфиры аденозина АТФ, АМФ и АДФ являются основными компонентами энергетического обмена, а фосфатная группа — составной частью молекул ДНК и РНК.

Формула

Кислота ортофосфорная – неорганическое соединение, которое описывается формулой H3PO4. Его молярная масса равна 98 г/моль. Микрочастица вещества построена в пространстве так, что соединяет между собой атомы водорода и кислорода. Формула показывает – химическое вещество обладает таким составом:

Процесс производства

В лабораторных условиях её получают:

• Растворением оксида фосфора (V) в воде при нагревании.
• Гидролизом пятихлористого фосфора в горячей воде.
• При реакции концентрированной азотной кислоты с белым фосфором.

В промышленности используют термический и экстракционный (сернокислотный) методы. Термический способ, позволяющий достичь наибольшей чистоты продукта, включает такие стадии:

• Окисление элементного фосфора при сжигании в избытке воздуха с получением декаоксида тетрафосфора (фосфорного ангидрида).
• Гидратация и абсорбция его паров в специальных башнях.
• Конденсация полученной кислоты с улавливанием тумана из газовой фазы.

При экстракционном способе используют реакцию сернокислотного разложения природных солей с выходом до 95%. Этапы технологического процесса:

• Смесь из серной кислоты и природного фосфата, т. н. пульпа, из бункера подаётся в экстрактор — стальной футерованный чан с мешалкой.
• За 4 часа нагретая до 90 °C пульпа последовательно проходит несколько таких реакторов. В результате образуется фосфорная кислота и кристаллизуется сульфат кальция.
• Для разделения пульпа поступает на перфорированную ленту с фильтрующим полотном, и через её отверстия в вакуум-камеры собирается готовый продукт.

Как работает

Процесс простой. Покупается преобразователь, обычно он идет в баллончиках с распрыскивателем. Далее распыляется на место очага, затем нам желательно оставить это место примерно на полчаса – час.

Средство не убирает ржавчину совсем, если можно грубо выразиться, оно ее замораживает и не дает ей расползаться дальше. На пораженной поверхности образуется железо-фосфатная пленка, которая и является защитным элементом. Срок работы примерно от года до двух, затем процедуру желательно повторить.

Хочется отметить из личного опыта, мой дядька водитель маршрутного такси, обрабатывает свою маршрутку практически каждый сезон перед зимой. И знаете, действительно меньше гниет, если сравнивать с необработанными соседними автомобилями по маршруту.

Но нам интересно, а можно ли произвести своими руками, какой примерный состав. Скажу сразу, есть два состава, тот который применяется на производствах, и тот который делается в домашних условиях.

Правила транспортировки и хранения

Ортофосфорную кислоту упаковывают и наносят маркировку по ГОСТ 3885–73 «Реактивы и особо чистые вещества. Правила приёмки, отбор проб, фасовка, упаковка, маркировка, транспортирование и хранение». На таре должен присутствовать символ по ГОСТ 19433–88 «Грузы опасные. Классификация и маркировка». Вещество можно перевозить всеми видами транспорта, руководствуясь их действующими правилами.

Для этого подходят плотно закрывающиеся гуммированные и стальные железнодорожные цистерны, специализированные автоцистерны, пластиковые кубы, бочки и канистры, бутыли из полиэтилена и стекла. Для хранения в упаковке изготовителя используют крытые отапливаемые складские помещения. Чтобы, не изменяя физико-химических свойств, перевести закристаллизованную кислоту в жидкое состояние, используют медленный подогрев до 60 °C.

Советы специалистов

Очищать участки ржавчины нужно очень аккуратно, чтобы не появилось дыр, и метал не слишком истончился. Не рекомендуется во время работ использовать диски с очень крупными абразивными частицами, так как вместо того, чтобы удалять ржавчину, они могут нанести больше вреда, чем пользы.

Перед началом всех ремонтных работ по удалению ржавчины необходимо помнить о том, что это средство очень мощное и сильное. Ведь оно может удалить не только саму ржавчину, но и декоративное покрытие: хром, цинк. Поэтому обрабатывать детали автомобиля необходимо очень внимательно и аккуратно, чтобы не пришлось в дальнейшем тратиться на новые запчасти.

Если все работы по удалению ржавчины с помощью ортофосфорной кислоты были проведены по всем нормативам, то полученная поверхность будет отличаться прочностью и надежностью. И хотя применение преобразователей считается самым востребованным методом при кузовных работах, не стоит забывать и о других известных мастерам вариантах.

На очищенную от толстого слоя ржавчины поверхность наносят немного преобразователя и оставляют на пару минут или часов, в зависимости от концентрации раствора, а затем приступают к дальнейшим ремонтным работам.

Техника безопасности

Как негорючая и взрывобезопасная жидкость по воздействию на человеческий организм является веществом второго класса опасности. При превышении его предельно допустимой концентрации в воздухе помещения развиваются атрофические изменения в слизистых горла и носа, крошение зубов, кашель, при попадании в глаза и на кожу — ожоги и воспаления. При всех действиях с препаратом необходимо надевать резиновые перчатки, респиратор и защитные очки, соблюдать личную гигиену, включать приточно-вытяжную вентиляцию или работать в вытяжном шкафу.

Если случился разлив кислоты с попаданием на тело, нужно сначала избавиться от мокрых частей одежды. Поражённую область кожи обильно орошают проточной водой, при этом необходимо именно воздействовать жидкостью, а не тереть влажными салфетками или полотенцем. Разовое промывание составляет до 20 минут, если жжение повторяется, процедуру возобновляют. На поражённый участок накладывают свободную марлевую повязку и вызывают врача, при выраженных болевых ощущениях принимают анальгетик. Разлитую кислоту нейтрализуют щёлочью.

Как бы ни завлекала реклама, чрезмерное употребление продуктов и газированных напитков, содержащих ортофосфорную кислоту, вред здоровью нанесёт обязательно. Проникая в кровь, фосфаты ухудшают показатели гемоглобина и плотности, вымывают из организма кальций, и, как следствие, приводят к остеопорозу, разрушают эмаль зубов, способствуют увеличению закислённости организма и возникновению заболеваний желудка и кишечника.

Правила работы с кислотой

Работа с ортофосфорной кислотой должна происходить в помещении с хорошей вентиляцией. Следует обязательно надеть респиратор для предотвращения попадания едких паров в дыхательные пути и очки для защиты глаз. Если нет под рукой этих защитных средств, то следует воспользоваться маской. Обязательно следует надевать перчатки и защищать открытую поверхность кожи от попадания на нее вещества, т. к. это может привести к ожогам. При попадании ее на кожные покровы следует тщательно промыть их под проточной водой, после чего обратиться за медицинской помощью.

Перевозка реагента должна осуществляться в специальном транспорте, оборудованном железными цистернами, не поддающимися ее разрушительному влиянию. Ее можно перевозить и при помощи других транспортных средств, как сухопутных, так и водных. Но при этом должны быть соблюдены все правила техники безопасности.

Сферы использования

Фосфорная кислота и её производные нашли широкое применение в самых разнообразных областях жизни человека. Среди основных направлений можно отметить:

• Производство простых фосфорных (суперфосфат и фосфоритная мука), комплексных и сложно-смешанных удобрений.
• Использование кормовых фосфатов в качестве одной из важных добавок в сельском хозяйстве позволяет увеличить среднесуточный прирост в весе у свиней и бычков, повысить продуктивность по молоку и яйценоскости.
• Эфиры и соли широко применяются в изготовлении добавок для умягчения воды и синтетических моющих средств, входят в состав ПАВ при изготовлении цемента. Они связывают ионы кальция и магния, которые отвечают за жёсткость и ухудшают качество стирки.
• В литейном производстве и металлообработке нашлось применение ортофосфорной кислоты от ржавчины — для фосфатирования, в качестве флюса при пайке по нержавеющей стали, чёрным металлам и окисленной меди, для полировки и очистки поверхностей.
• В текстильной промышленности — для огнезащитной пропитки и крашения шерсти и кожи, натуральных и синтетических волокон.
• В химическом производстве она служит катализатором органического синтеза и сырьём для реактивов.
• В авиакосмической области её эфиры являются компонентами гидравлической жидкости двигателей самолётов и антиобледенителей топлива ракет.
• В горнодобывающей и нефтяной промышленности фосфаты натрия применяют для обогащения руд и приготовления буровых суспензий.
• В морозильных агрегатах она входит в состав фреона. А ещё применяется для изготовления различных марок специальных стёкол, в т. ч. оптических, керамики и фарфора, светочувствительных эмульсий для фотобумаги и киноплёнки.
• В производстве огнеупоров фосфаты служат наполнителями огнеупорных бетонов, сырьём для фосфодревесных плит и негорючего пенопласта, огнезащитных ЛКМ (лаков, красок, эмалей, грунтовок и пропиток).
• В медицине её растворами проводят профилактику мочекаменной болезни и проблем желудка. В стоматологии используют для изготовления цементов, составов для протравливания эмали зубов и обработки внутренних поверхностей коронок.
• В деревообрабатывающей промышленности нашёл применение тот факт, что пропитывание фосфорной кислотой делает материал негорючим — придаёт огнестойкость. Например, при изготовлении спичек её 1,5% раствором пропитывают осиновые палочки во избежание тления.
• В пищевой промышленности добавка E338 регулирует кислотность, увеличивает сроки годности, сохраняет вкусовые характеристики и усиливает действие антиоксидантов. Её широко используют пекарские порошки, плавленые сыры, газированные напитки, детские смеси, мармелад и торты, колбасное производство и сахароварение.

Применение от ржавчины

Преобразователь ржавчины на основе ортофосфорной кислоты создает на поверхности защитный слой, оберегающий от коррозии при дальнейшем использовании. Особенность применения соединения – безопасность для металла при нанесении. Существует несколько способов выполнить удаление ржавчины ортофосфорной кислотой, зависящих от размера повреждения:

• травление с погружением в ванну, иную емкость;
• многократное нанесение на металл состава пульверизатором, валиком;
• покрытие поверхности предварительно обработанной механической очисткой.

Ортофосфорное соединение производит преобразование ржавчины в фосфаты железа. Состав можно использовать для промывки и очистки:

• изделий металлопроката;
• скважин;
• поверхностей трубопроводов;
• парогенераторов;
• систем водоснабжения, отопления;
• змеевиков;
• бойлеров;
• водонагревателей;
• теплообменников;
• котлов;
• деталей машин и механизмов.