Acide phosphorique

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Acide phosphorique
Phosphoric-acid-2D-dimensions.pngPhosphoric-acid-3D-vdW.png
Structure de l'acide phosphorique.
Identification
Nom IUPAC Acide orthophosphorique
Synonymes

acide phosphorique
phosphate d'hydrogène

No CAS 7664-38-2
No EINECS 231-633-2
PubChem 1004
No E E338
FEMA 2900
SMILES
InChI
Apparence Solide blanc ou liquide visqueux incolore (T>42 °C)
Propriétés chimiques
Formule brute H3O4PH3PO4
Masse molaire[1] 97,9952 ± 0,0014 g/mol
H 3,09 %, O 65,31 %, P 31,61 %,
pKa (25°C) 2,15 ; 7,20 ; 12,42
Propriétés physiques
fusion 42,35 °C[2]
ébullition Se décompose au-dessous du point d'ébullition à 213 °C[3]
Solubilité Sol dans l'alcool;

sol dans 8 vol d'un mélange d'éther:alcool à 3:1;
très sol dans l'eau chaude;

548 g sol dans 100 cm3 d'eau froide[2]
Masse volumique 1,834 g·cm-3 à 18 °C [2]
Pression de vapeur saturante à 20 °C : 4 Pa[3]
Viscosité dynamique 3,86 mPa·s (solution à 40 %, 20 °C)[2]
Précautions
Directive 67/548/EEC[4]
Corrosif
C



NFPA 704

Symbole NFPA 704

SIMDUT[5]
E : Matière corrosive
E,
SGH[6]
SGH05 : Corrosif
Danger
H314,
Inhalation Sensation de brûlure. Toux. Essoufflement. Mal de gorge.
Peau Rougeur. Douleur. Brûlures cutanées. Ampoules.
Yeux Douleur. Rougeur. Brûlures profondes graves.
Ingestion Douleurs abdominales. Sensation de brûlure. Choc ou collapsus.
Composés apparentés
Autres composés
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L’acide phosphorique est un composé chimique de formule H3PO4. C'est un oxoacide trifonctionnel (triacide) important en chimie inorganique et fondamental en biochimie. Il s'agit d'un acide minéral obtenu par traitement de roches phosphatées ou par combustion du phosphore.

À température ambiante, l'acide phosphorique est un solide cristallin de densité 1,83, qui fond à 42,35 °C. Il constitue la matière première de base pour la production de phosphates (ou sels phosphatés).

Via les crassiers de phosphogypse, la production de l'acide phosphorique est source d'une importante accumulation de déchets faiblement radioactifs et "Radioactivité naturelle technologiquement renforcée"[7].

Chimie[modifier | modifier le code]

Il s'agit d'un triacide minéral capable de céder trois protons en formant successivement trois bases conjuguées : dihydrogénophosphate H2PO4-, hydrogénophosphate HPO42-, et orthophosphate PO43-, avec les constantes d'équilibres suivantes (à 25°C) :

H3PO4 (s) + H2O(l) \begin{smallmatrix}\rightleftharpoons\end{smallmatrix} H2PO4(aq) + H3O+(aq),   Ka1= 7,13×10−3,   pKa1= 2,15.
H2PO4(aq) + H2O(l) \begin{smallmatrix}\rightleftharpoons\end{smallmatrix} HPO42−(aq) + H3O+(aq),   Ka2= 6,38×10−8,   pKa2= 7,20.
HPO42−(aq) + H2O(l) \begin{smallmatrix}\rightleftharpoons\end{smallmatrix} PO43−(aq) + H3O+(aq),   Ka3= 3,79×10−13,   pKa3= 12,42.

Biologie[modifier | modifier le code]

Les dimères et trimères de l'acide phosphorique interviennent dans de nombreux domaines en biologie comme les transporteurs d'énergie ADP/ATP, l'ADN et dans les os.

Production industrielle[modifier | modifier le code]

L'acide phosphorique est généralement obtenu par l'attaque dans un réacteur de l'apatite (principal minerai de phosphate) par de l'acide sulfurique H2SO4 . L'apatite est souvent un mélange de:

  • Chlorapatite Ca5(PO4)3Cl
  • Fluorapatite Ca5(PO4)3F
  • Hydroxyapatite Ca5(PO4)3(OH)

et aussi les carbonate-apatites où un groupe CO3OH ou CO3F remplacent un tétraèdre PO4.

Les réactions sont donc:

Ca5(PO4)3Cl + 5 H2SO4 + 10 H2O → 3 H3PO4 + 5 (CaSO4,2H2O) + HCl. Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 + 10 H2O → 3 H3PO4 + 5 (CaSO4,2H2O) + HF. Ca5(PO4)3OH + 5 H2SO4 + 9 H2O → 3 H3PO4 + 5 (CaSO4,2H2O).

Les carbonates donnent du dioxyde de carbone et de l'eau au lieu d'une partie de l'acide phosphorique.

Après un certain temps de séjour dans le réacteur (variable selon le type de réacteur utilisé et le minerai traité) il est procédé à une opération de filtration de la bouillie résultante (le liquide et le solide) afin de séparer l'acide phosphorique ainsi fabriqué des cristaux de sulfate de calcium dihydraté (CaSO4,2H2O) ou semi-hydraté (CaSO4,1/2 H2O ) appelé phosphogypse.

On peut également le préparer par calcination à haute température de l'apatite avec de la silice et du carbone (sable et charbon). La vapeur de phosphore produite est oxydée en pentoxyde de phosphore qui réagit avec de la vapeur d'eau.

Utilisations[modifier | modifier le code]

L'acide phosphorique est très utilisé en laboratoire, car il résiste à l'oxydation, à la réduction et à l'évaporation.

L'acide phosphorique est employé dans les boissons non alcoolisées comme régulateur de pH (E338) : principalement dans les sodas au cola (Coca-Cola, Pepsi Cola, Dr Pepper)[8].

L'acide phosphorique est employé comme composant des engrais, des détergents, ciments dentaires comme catalyseur ou dans les métaux inoxydables, et dans la production des phosphates — utilisés dans les adoucisseurs d'eau.

L'acide phosphorique est souvent utilisé en solution dans des produits utilisés en mécanique pour dérouiller les pièces métalliques. Il sert aussi à la phosphatation de pièces métalliques pour les protéger de l'oxydation à l'air libre.

Risques[modifier | modifier le code]

L'ingestion d'une quantité importante d'acide phosphorique peut entraver le fonctionnement des reins et favoriser les calculs rénaux. Des chercheurs américains ont interrogé 465 personnes pour lesquelles une insuffisance rénale avait été récemment diagnostiquée et ils ont constaté à partir de la description de leur régime alimentaire qu'à partir de deux verres de Coca-Cola journalier, le risque d'insuffisance rénale est multiplié par deux. Il en est de même avec le Coca Cola "Light" alors qu'aucune association n'a été trouvée avec les autres sodas[9].


Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a, b, c et d « PHOSPHORIC ACID », sur Hazardous Substances Data Bank (consulté le 27 novembre 2009)
  3. a et b ACIDE PHOSPHORIQUE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  4. « acide orthophosphorique » sur ESIS, consulté le 3 mars 2010
  5. « Acide phosphorique » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 23 avril 2009
  6. Numéro index 015-011-00-6 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  7. Association Robin des bois (2005)Radioactivité naturelle technologiquement renforcée), Décembre 2005.
  8. Isabelle Eustache, « Pas de coca, c'est mieux pour les reins ! », sur www.e-sante.fr,‎ juillet 2007 (consulté le 15 mai 2008).
  9. Saldana TM, Basso O, Darden R, Sandler DP., « Carbonated beverages and chronic kidney disease. », sur http://www.ncbi.nlm.nih.gov,‎ juillet 2007 (consulté le 16 avril 2009).

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]