磷酸

{{chembox
| Watchedfields = changed
| verifiedrevid = 470622096
| ImageFile = Phosphoric-acid-2D-dimensions.png
| ImageSize = 180px
| ImageName = 正磷酸的化學結構式
| ImageFile1 = Phosphoric-acid-3D-balls.png
| ImageSize1 = 150px
| ImageName1 = 正磷酸的化學結構球棍模型
| ImageFile2 = Phosphoric-acid-3D-vdW.png
| ImageSize2 = 150px
| ImageName2 = 正磷酸的化學結構填充模型
| IUPACName = trihydroxidooxidophosphorus
phosphoric acid
| OtherNames = 正磷酸、原磷酸
| Section1 =
| Section2 =
| Section4 = {{Chembox Thermochemistry
| DeltaHf = -1288 kJ·mol−1
| Entropy = 158 J·mol−1·K−1偏磷酸是一種具脫水性的物質，因此常被用作乾燥劑。要進一步將偏磷酸脫水相當困難，需使用極強的脫水劑搭配加熱（單純加熱無效），才可將偏磷酸脫水形成磷酸酐（五氧化二磷，phosphorus pentoxide，化學式：P2O5 ，分子式：P4O10），磷酸酐具有極強的脫水性，可用作酸性物質的乾燥劑。

若在超強酸（superacids，比H2SO4還強的酸）中作用，磷酸會形成理論上具腐蝕性的酸性物質，四羟基合鏻離子（tetrahydroxylphosphoniumion）。以氟銻酸（fluoroantimonic acid，HSbF6 ）作超強酸為例：

:H3PO4 + HSbF6 → [P(OH)4+][SbF6]−

水溶液
磷酸濃度的計算方法（[A]為莫耳濃度）[A] = [H3PO4] + [H2PO4−] + [HPO42−] + [PO43−]

下表是磷酸在不同濃度下的pH、及磷酸的各共軛鹼濃度。

鉴别
可以使用硝酸银和蛋白质对正、偏、焦磷酸进行鉴别。硝酸银可以与正磷酸生成黄色的磷酸银沉淀，而与焦磷酸、偏磷酸生成白色沉淀，但偏磷酸能使蛋白沉淀。

製備
磷酸有三種製備方法，加熱法（thermal process）、潮溼製造法（wet process）及乾窯法（dry kiln process）

加熱法
燃燒磷单质產生五氧化二磷並且溶於水產生磷酸。此方法可生產較純的磷酸，因為在煉製磷的過程中已經去除許多雜質，然而仍需去除藏在裡面的砷。
純磷的現代製法大部分是將磷酸鈣與砂（主要成分為二氧化矽）及焦炭一起放在電爐中加熱。化學式如下：
*Ca3(PO4)2 + 3SiO2 -> 3CaSiO3 + P2O5

• P2O5 + 5C->2P + 5CO

潮溼製造法
潮溼製造法是在磷酸鈣中加入硫酸，磷酸鈣的來源通常是磷灰石。

反應：（X為鹵素）
:Ca5(PO4)3 X + 5H2SO4 + 10H2O -> 3H3PO4 + 5CaSO4*2H2O + HX

硫酸鈣溶解度較小，因此可以被過濾掉。

以此方法最初製造出來的磷酸濃度大約含有23%至33%的P2O5 ，再進行蒸餾或稀釋調整成想要的濃度。商品級的磷酸約54%，而超磷酸的濃度約70%.

潮溼製造法的產品還須經過純化移除掉內含的氟化物及砷化物。

用途
性質
濃磷酸約75–85%左右，為澄清、無色、無味、非揮發性的濃稠液體。磷酸雖然無毒性，但85%的濃磷酸具有腐蝕性。

在如此高的濃度下，濃磷酸中的磷酸分子會聚合起來形成聚磷酸。

與鹵化物的反應
磷酸與鹵化物會產生氫鹵化物氣體，在實驗室可以此法製備鹵化氫。
:

鐵銹轉化劑
磷酸可作為鐵銹轉化劑的成分，磷酸可將紅棕色的Fe2O3轉為黑色的FePO4，予以剝除後可露出新的金屬面，也可暫不進行剝除，讓他作為金屬面的保護層，防止其進一步的氧化。

鐵銹轉化劑有時被配置成液體供金屬浸泡。有時被配置成凝膠狀，暱稱「海軍果醬（）」，可塗抹在垂直或陡峭的斜面上。

食品添加劑
食品級的磷酸可用來酸化飲品或食物，如可樂等。 

藥用
磷酸也被應用於牙科及美容上。牙科方面，磷酸可用於清潔牙面及牙齒美白。

磷酸也被添加於防暈藥。

其他應用
除了以上的應用外，磷酸還有下列用途：
*含有磷-31的磷酸可作為核磁共振的外標物
*高性能液相色譜法
*溫氏法（Wentworth Process）：作為活性碳的氧化劑。
*磷酸燃料電池中的電解液。
*作為烯烃和水加成的催化劑以製造醇類。
*作為銅電鍍拋光的電解液。
*作為助焊劑
*在半導體製程當中，磷酸可做為蝕刻的溶劑，例如：磷酸與過氧化氫的混合物可將InGaAs轉為InP，達到蝕刻的目的。
*蝕刻氮化矽，磷酸可將Si3N4轉化為SiO2。

• 做為緩衝溶液。
• 作為皮革處理及洗滌劑的分散媒。
• 作為保養品中pH值的調節劑。
• 建築業上用磷酸以移除礦物沉積物、水泥圖片及水漬。
• 水耕法中用作pH值的調節劑，也可作為植物磷養分的直接來源。
• 水族箱中，使用磷酸作為消除綠斑藻的工具，以及有利於水草生長

生物学影響
飲料添加物
磷酸用在食品添加劑，素來有骨質疏鬆症的疑慮。以往的調查是藉由問卷選填飲用可樂及其他碳酸飲料的頻率，發現飲用碳酸飲料的受試者較易有骨質疏鬆症的問題。研究指出，飲用碳酸飲料者沒有比其他人攝取更多的磷，但身體的鈣磷比卻顯著的降低。《美國臨床營養學雜誌》（American Journal of Clinical Nutrition）中的有項研究在1996年至2001年使用雙倍能量的X光去探測1672位女性及1148位男性的骨密度，發現磷酸確實會降低骨密度，此研究提供了比以往使用問卷調查更有利的證據。

另一項臨床研究指出，磷的攝取會降低骨密度。但此實驗以磷的總攝取量為主，並未明確證明使骨密度降低的主因是磷酸。

但在Heaney及Rafferty使用鈣平衡的方法對於20至40歲的女人一日習慣飲用三杯以上（680 ml）碳酸飲料進行的臨床研究，卻發現含磷酸的碳酸飲料與钙流失無關。研究比較了水、牛奶以及各種非酒精飲料（兩種含咖啡因，兩種不含咖啡因，兩種含磷酸，兩種含檸檬酸）。他們發現，相較於水，只有牛奶以及另外兩項含有咖啡因的飲品會增加尿液中的鈣含量，而添加有磷酸的咖啡因飲料和含咖啡因的飲料鈣量流失速度差不多，並沒有擴大咖啡因造成流失鈣質的影響。由於研究顯示咖啡因所造成的鈣質流失會逐漸補回來，而磷酸在實驗中又沒有對鈣質流失造成影響。Heaney及Rafferty認為前面實驗受試者骨質疏鬆的原因是受試者飲用碳酸飲料，造成牛奶攝取量的漸少，造成鈣攝取量不足。

參見

• 磷酸盐
• 磷酸銨
• 磷脂

參考文獻
外部連結

• [http://www.inchem.org/documents/icsc/icsc/eics1008.htm International chemical safety card 1008]
• [http://www.npi.gov.au/substances/phosphoric-acid/index.html National pollutant inventory – Phosphoric acid fact sheet]
• [http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0506.html NIOSH Pocket guide to chemical hazards]
• [http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot_.html Excel spreadsheet containing phosphoric acid titration curve, distribution diagram and buffer pH calculation]