« Acide phosphorique » : différence entre les versions

	Acide phosphorique
	Structure de l'acide phosphorique.
Identification
Nom UICPA	acide orthophosphorique
Synonymes	acide phosphorique; phosphate d'hydrogène
No CAS	7664-38-2
No ECHA	100.028.758
No CE	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	H3PO4
Masse molaire	97,995 2 ± 0,001 4 g/mol ; H 3,09 %, O 65,31 %, P 31,61 %,
pKa	(25 °C) pKa1 = 2,148 ; 7,198 ; 12,319
Propriétés physiques
T° fusion	42,35 °C
T° ébullition	Se décompose au-dessous du point d'ébullition à 213 °C
Solubilité	Sol. dans l'alcool,; sol. dans 8 vol. d'un mélange éther:alcool à 3:1,; très sol. dans l'eau chaude,; 548 g sol. dans 100 cm3 d'eau froide
Masse volumique	1,834 g cm−3 à 18 °C
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 4 Pa
Viscosité dynamique	3,86 mPa s (solution à 40 %, 20 °C)
Précautions
SGH
	; DangerH314
SIMDUT
	; E,
NFPA 704
	0 3 0
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	Acide hypophosphoreux, Acide phosphoreux, Acide pyrophosphorique
	Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
	modifier

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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^[a]. 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 »^[8].

Chimie

Il s'agit d'un triacide minéral capable de céder trois protons en formant successivement trois bases conjuguées : l'ion dihydrogénophosphate H₂PO₄^-, l'ion hydrogénophosphate HPO₄^2- et l'ion phosphate PO₄^3-, avec les constantes d'équilibres suivantes (à 25 °C) :

H₃PO_{4 (s)} + H₂O_(l) $\rightleftharpoons$ H₂PO₄⁻_(aq) + H₃O⁺_(aq),	K_a1= 7,13 × 10⁻³,	pK_a1= 2,15.
H₂PO₄⁻_(aq) + H₂O_(l) $\rightleftharpoons$ HPO₄²⁻_(aq) + H₃O⁺_(aq),	K_a2= 6,38 × 10⁻⁸,	pK_a2= 7,20.
HPO₄²⁻_(aq) + H₂O_(l) $\rightleftharpoons$ PO₄³⁻_(aq) + H₃O⁺_(aq),	K_a3= 3,79 × 10⁻¹³,	pK_a3= 12,42.

Biologie

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

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 remplace 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 (CaSO₄,1/2H₂O) 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

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)^[9].

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.

L'acide phosphorique est aussi utilisé comme un électrolyte dans les piles à combustible PAFC.

Risques

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^[10].

Commerce

La France, en 2014, est nette importatrice d'acide phosphorique, d'après les douanes françaises. Le prix moyen au kilogramme à l'import était de 0,9 €^[11].

Notes et références

Notes

↑ ^{a et b} Ce point de fusion est celui de l'acide phosphorique pur. Cependant, lorsque l'acide phosphorique est chauffé à une température proche de cette valeur, il se décompose partiellement suivant la réaction : 2 H₃PO₄ ⇌ H₂O + H₄P₂O₇. Le point d'ébullition du mélange diminue progressivement avec l'avancée de cette décomposition jusqu'à 34,6 °C à l'équilibre^[2].

Références

↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
↑ (en) N. N. Greenwood, Chemistry of the elements, Oxford Boston, Butterworth-Heinemann, 1997 (ISBN 0-7506-3365-4, OCLC 37499934), p. 518.
↑ ^{a b c et d} « Phosphoric Acid », sur Hazardous Substances Data Bank (consulté le 27 novembre 2009).
↑ ^{a et b} ACIDE PHOSPHORIQUE, Fiches internationales de sécurité chimique
↑ Numéro index 015-011-00-6 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
↑ « 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
↑ « acide orthophosphorique », sur ESIS, consulté le 3 mars 2010
↑ Association Robin des bois (2005)Radioactivité naturelle technologiquement renforcée), décembre 2005.
↑ Isabelle Eustache, « Pas de coca, c'est mieux pour les reins ! », sur e-sante.fr, 23 juillet 2007 (consulté le 15 mai 2008).
↑ Saldana T.M., Basso O., Darden R., Sandler D.P., « Carbonated beverages and chronic kidney disease. », sur ncbi.nlm.nih.gov, 18 juillet 2007 (consulté le 16 avril 2009).
↑ « Indicateur des échanges import/export », sur Direction générale des douanes. Indiquer NC8=28092000 (consulté le 7 août 2015)

Annexes

Articles connexes

Liens externes

« Acide phosphorique - Fiche toxicologique n^o 37 », INRS, novembre 2020
(en) « Phosphoric acid » NIOSH, 30 octobre 2019

[ngb-3] {a et b} Ce point de fusion est celui de l'acide phosphorique pur. Cependant, lorsque l'acide phosphorique est chauffé à une température proche de cette valeur, il se décompose partiellement suivant la réaction : 2 H₃PO₄ ⇌ H₂O + H₄P₂O₇. Le point d'ébullition du mélange diminue progressivement avec l'avancée de cette décomposition jusqu'à 34,6 °C à l'équilibre^[2].

[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[gb-2] (en) N. N. Greenwood, Chemistry of the elements, Oxford Boston, Butterworth-Heinemann, 1997 (ISBN 0-7506-3365-4, OCLC 37499934), p. 518.

[hsdb-4] {a b c et d} « Phosphoric Acid », sur Hazardous Substances Data Bank (consulté le 27 novembre 2009).

[ICSC-5] {a et b} ACIDE PHOSPHORIQUE, Fiches internationales de sécurité chimique

[SGH-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] « 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

[ESIS-8] « acide orthophosphorique », sur ESIS, consulté le 3 mars 2010

[9] Association Robin des bois (2005)Radioactivité naturelle technologiquement renforcée), décembre 2005.

[10] Isabelle Eustache, « Pas de coca, c'est mieux pour les reins ! », sur e-sante.fr, 23 juillet 2007 (consulté le 15 mai 2008).

[11] Saldana T.M., Basso O., Darden R., Sandler D.P., « Carbonated beverages and chronic kidney disease. », sur ncbi.nlm.nih.gov, 18 juillet 2007 (consulté le 16 avril 2009).

[12] « Indicateur des échanges import/export », sur Direction générale des douanes. Indiquer NC8=28092000 (consulté le 7 août 2015)

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 |-
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 == Production industrielle ==
-L'acide phosphorique est généralement obtenu par l'attaque dans un réacteur de l'[[apatite]] (principal minerai de phosphate) par de l'[[acide sulfurique]] {{formule chimique|H|2|SO|4}} . L'apatite est souvent un mélange de :
+L'acide phosphorique est généralement obtenu par l'attaque dans un réacteur de l'[[apatite]] (principal minerai de phosphate) par de l'[[acide sulfurique]] {{formule chimique|H|2|SO|4}}. L'apatite est souvent un mélange de :
-* '''[[chlorapatite]]''' Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>Cl
+* '''[[chlorapatite]]''' Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>Cl ;
-* '''[[fluorapatite]]''' Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>F
+* '''[[fluorapatite]]''' Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>F ;
-* '''[[hydroxyapatite]]''' Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>(OH)
+* '''[[hydroxyapatite]]''' Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>(OH).
-et aussi les carbonate-apatites où un groupe CO<sub>3</sub>OH ou CO<sub>3</sub>F remplacent un tétraèdre PO<sub>4</sub>.
+et aussi les carbonate-apatites où un groupe CO<sub>3</sub>OH ou CO<sub>3</sub>F remplace un tétraèdre PO<sub>4</sub>.
 Les réactions sont donc :
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+{{formule chimique|Ca|5|(PO|4|)|3|Cl + 5 H|2|SO|4| + 10 H|2|O → 3 H|3|PO|4| + 5 (CaSO|4|,2H|2|O) + HCl}}.
 {{formule chimique|Ca|5|(PO|4|)|3|F  + 5 H|2|SO|4| + 10 H|2|O → 3 H|3|PO|4| + 5 (CaSO|4|,2H|2|O) + HF}}.
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 L'acide phosphorique est employé dans les boissons non alcoolisées comme [[régulateur alimentaire de pH|régulateur de pH]] ({{NrE|E338}}) : principalement dans les [[soda]]s au [[cola]] ([[Coca-Cola]], [[Pepsi Cola]], [[Dr Pepper]])<ref>{{Lien web
-   |url=http://www.e-sante.fr/alimentation-coca-reins-NN_12223-81-3.htm
+ |url=http://www.e-sante.fr/alimentation-coca-reins-NN_12223-81-3.htm
-   |titre=Pas de coca, c'est mieux pour les reins !
+ |titre=Pas de coca, c'est mieux pour les reins !
-   |auteur=Isabelle Eustache
+ |auteur=Isabelle Eustache
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+ |consulté le=15 mai 2008}}.</ref>.
 L'acide phosphorique est employé comme composant des [[engrais]], des [[détergent]]s, ciments dentaires comme [[catalyseur]] ou dans les métaux inoxydables, et dans la production des [[phosphate]]s — utilisés dans les adoucisseurs d'eau.
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 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.
-L'acide phosphorique est aussi utilisé comme un électrolyte dans les piles à combustibles PAFC.
+L'acide phosphorique est aussi utilisé comme un [[électrolyte]] dans les [[Pile à combustible à acide phosphorique|piles à combustible PAFC]].
 == Risques ==
-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<ref>{{Lien web
+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 {{nb|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<ref>{{Lien web
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-   |site=https://www.ncbi.nlm.nih.gov
+ |site=ncbi.nlm.nih.gov
-   |consulté le=16 avril 2009}}.</ref>.
+ |consulté le=16 avril 2009}}.</ref>.
 == Commerce ==
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 === Liens externes ===
-* [http://www.inrs.fr/fichetox/ft37.html Fiche toxicologique - Acide phosphorique (FT 37)(indisponible)] par l'[[Institut national de recherche et de sécurité]] (INRS)
+* [https://www.inrs.fr/publications/bdd/fichetox/fiche.html?refINRS=FICHETOX_37 « Acide phosphorique - Fiche toxicologique {{n°|37}} »], [[Institut national de recherche et de sécurité|INRS]], novembre 2020
+* {{en}} [https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0506.html « Phosphoric acid »] [[National Institute for Occupational Safety and Health|NIOSH]], 30 octobre 2019
-* [https://www.cdc.gov/niosh/ipcsnfrn/nfrn1008.html Fiches Internationales de Sécurité Chimique ACIDE PHOSPHORIQUE ICSC: 1008][http://www.inrs.fr/fichetox/ft37.html (indisponible)] [[NIOSH]]
 {{Palette|Acides du phosphore|Références en spectroscopie RMN|Composés de l'hydrogène}}

v · m Références en spectroscopie RMN
RMN en solution	¹H, ¹³C et ²⁹Si : TMS ³¹P : H₃PO₄ 85% (ext) ¹⁹F : CFCl₃ ⁶Li et ⁷Li : LiCl/H2O 1M (ext) ¹⁵N : MeNO₂ ¹¹B : BF₃ Et₂O (ext)
RMN du solide	¹H : TMS ¹⁹F : CFCl₃ ²³Na : NaNO₃ ²⁷Al : Al(NO₃)₃ ⁶⁷Zn : Zn(NO₃)₂ ⁷¹Ga : Ga(NO₃)₃ ¹¹⁵In : In(NO₃)₃ ²⁰⁷Pb : Pb(CH₃)₄