Для чего нужна ортофосфорная кислота

Самый опасный враг металла – коррозия, которая возникает в результате взаимодействия кислорода и углекислого газа с водой. Один из способов борьбы против ржавчины – обработка металлической поверхности ортофосфорной (фосфорной) кислотой.

Что такое ортофосфорная кислота

Ортофосфорная кислота представляет собой продукт неорганического водорастворимого типа. Производится в виде 85% водного раствора. Вещество внешне напоминает сироп и не имеет цвета.

Фосфорная кислота не только удаляет рыхлые окислы, но и образует сероватую защитную пленку маслянистой консистенции. Механизм защиты состоит в образовании фосфатированной поверхности после того, как кислота разъест оксид железа.

Фосфорная кислота имеет самое разнообразное применение. Однако если говорить о защите поверхностей от коррозийных процессов, сфера применения кислоты также широка: от обработки технологического оборудования до защиты деталей автомобилей. Ортофосфорная кислота входит в состав грунтовок по металлу, а также преобразователей ржавчины. Причем в последнем случае кислота выступает в качестве базового элемента.

Достоинства ортофосфорной кислоты:

1. Удаляет налет ржавчины на поверхности металла, а также на эмалевых и фаянсовых изделиях.
2. Удаление ржавчины происходит деликатно, без повреждения поверхности (к примеру, кислота не повреждает эмаль).
3. На поверхности металла возникает защитная пленка, предотвращающая развитие коррозийных процессов и механических повреждений.
4. Помимо защитных функций, известны очищающие качества фосфорной кислоты – она применяется для удаления налета и грязи со всевозможной сантехники.

к содержанию ↑

Техника безопасности при работе с кислотой

Фосфорная кислота причисляется к классу опасных химических веществ. В результате соприкосновения данного вещества с кожей возможны болезненные ожоги. Также вещество выделяет вредные пары, которые опасны для дыхательных путей.

Исходя из сказанного выше, транспортировка, хранение и работа с данным материалом требует соблюдения определенных норм безопасности. Работать с фосфорной кислотой можно лишь в защитной одежде, перчатках и респираторе.

В случае нежелательного контакта вещества с кожей необходимо выполнить следующие действия:

1. Прежде всего, нужно снять одежду, на которую попала вредная жидкость.
2. Далее следует промыть пораженную область кожи значительным количеством воды. Лучше всего, если это будет проточная вода. Примерная продолжительность промывания – 15-20 минут.
3. Ни в коем случае нельзя растирать жидкость по коже. Вещество нужно не вытирать салфетками или полотенцем, а именно смывать.
4. Иногда разовое промывание не помогает. В таком случае нужно продлить процедуру еще на 15-20 минут. То же самое рекомендуется делать в случае, когда жжение спустя какое-то время повторяется.
5. До приезда врача рекомендуется наложить на пораженный участок свободную (не стягивающую) повязку из марли.
6. Если болевой синдром слишком беспокоит, можно выпить обезболивающий препарат (например, анальгин).

Итак, все работы с ортофосфорной кислотой необходимо осуществлять с предельной аккуратностью и внимательностью. Если же инцидент все же произошел, то после оказания первичной помощи пострадавшему нужно безотлагательно обратиться к врачу.

Удаление ржавчины

Исходя из степени коррозийного процесса и размера очищаемого изделия, выбирается метод удаления ржавчины:

• травление с погружением в раствор;
• однократная или многократная обработка детали фосфорной кислотой (валиком или из распылителя);
• обработка металла с предварительной очисткой механическим способом.

к содержанию ↑

Травление изделий с погружением

Для травления понадобится много кислоты и соответствующая размерам детали емкость. Лучше всего осуществлять травление методом полного погружения.

Порядок выполнения работ:

• обезжириваем деталь с помощью любого средства бытовой химии;
• тщательно промываем изделие в проточной воде;
• заполняем тару раствором в следующей пропорции: 100-150 граммов кислоты на литр воды;
• погружаем изделие в емкость и оставляем его на час, не забывая периодически помешивать раствор;
• достаем и промываем деталь;
• подготавливаем раствор-нейтрализатор с таким соотношением компонентов: 50% воды, 48% спирта, 2% нашатыря;
• промываем изделие спиртовым раствором, а затем проточной водой;
• сушим деталь любым способом (например, конвекционным).

Важно соблюдать последовательность операций, т.к. они связаны между собой. К примеру, без обезжиривания травление получится неравномерным. Если после обработки хорошо не просушить деталь, на ней появится гидроксид, что крайне нежелательно.

Нанесение кислоты на поверхность

Если изделие крупногабаритное, под него отсутствует подходящая емкость или запас порошка не слишком большой, можно обработать поверхность с помощью пульверизатора, валика или кисточки. Перед обработкой детали нужно провести подготовительные работы: снять ржавчину, очистить и обезжирить деталь.

Нужно принимать во внимание степень коррозийного процесса. Если ржавчины слишком много, возможно, придется применить болгарку с насадкой в виде металлической щетки или лепесткового круга. Однако убирать ржавчину следует осторожно, чтобы не образовалось дыр, если металл чересчур истончен. Необходимо избегать абразивов со слишком крупными зернами.

Ортофосфорная кислота относится к мощным средствам, поэтому, если не соблюдать осторожность, можно повредить и декоративный слой.

Прежде чем наносить состав, необходимо очистить поверхность щеткой, а затем обезжирить материал моющим составом. После обезжиривания поверхность промывается водой и хорошо высушивается. Далее можно наносить кислоту.

Спустя пару часов после обработки поверхности кислота смывается при помощи спиртового раствора-нейтрализатора, рецепт которого указан выше. Затем поверхность обмывают водой и просушивают.

Совет! В кислотный состав можно добавить замедляющее вещество (ингибитор) под названием «Катапин». Этот препарат уменьшает скорость реакции с неокислившимся металлом. На литр воды добавляется 1-2 грамма «Катапина».

Удаление ржавчины с сантехнических приборов

Применяется фосфорная кислота и в качестве средства бытовой химии. С помощью данного вещества легко удаляются следы ржавчины в местах регулярного стока воды в унитазах и эмалированных ваннах.

Обратите внимание! Ортофосфорная кислота неприменима по отношению к акриловым ваннам.

Инструкция по удалению ржавчины с фаянсовых и эмалированных изделий:

• обезжириваем поверхность с помощью любого моющего средства;
• очищаем поверхность щеткой с натуральным ворсом;
• смешиваем 100 граммов 85% состава с 500 миллилитрами воды;
• наносим раствор на поверхность;
• спустя определенное время (от 2 до 12 часов в зависимости от количества окислов) смываем состав при помощи содового раствора (литр воды на столовую ложку соды).

Особенность данного способа очистки – нет необходимости в трущих движениях, которые могли бы привести к повреждению эмалированной поверхности.

Интересная информация! Некоторые хозяйки для удаления налета ржавчины применяют «Кока-Колу». Секрет очищающего эффекта напитка состоит в том, что в нем содержится незначительное количество ортофосфорной кислоты. Однако действенность такого способа все же недостаточна, поэтому правильнее использовать состав с 85% концентрацией.

Преобразователь ржавчины

Модификатор ржавчины – это такой же раствор фосфорной кислоты, но с особыми добавками. Существует несколько типов преобразователей:

В качестве примера грунтовок можно привести состав «ЭВА-0112», который включает в себя основу и 85% ортофосфорную кислоту. Состав используется для грунтования стальных поверхностей под окрашивание.

Преобразователь под торговой маркой «Цинкарь» содержит кислоту, а также цинковые и марганцевые соли. В результате преобразования ржавчины металлу передается эффект легирования и на его поверхности образуется защитный слой.

Обратите внимание! Использовать преобразователь рекомендуется только после ознакомления с инструкцией.

Правила транспортировки ортофосфорной кислоты

Фосфорная кислота относится к агрессивным веществам, поэтому порошок необходимо размещать в изолированной таре. Важно не допускать попадания в кислоту посторонних веществ. Емкости под хранение и перевозку вещества должны быть сухими и чистыми. Только при соблюдении указанных требований можно получить раствор надлежащего качества. Если же состав получится некачественным, велика вероятность выделения вредных паров. Кроме того, с помощью низкокачественного раствора не выйдет защитить металл.

Хранить тару с порошком нужно в теплом и сухом месте. Необходимо избегать сырых мест, где возможно образование конденсата. Не рекомендуется пересыпать порошок в другую тару, желательно хранить его в изначальной упаковке. Поскольку груз относится к опасным веществам, для перемещения его на значительные расстояния понадобится сопроводительная документация.

Советы по выбору средства от ржавчины

При выборе средства для удаления следов коррозии нужно исходить из ситуации. Если планируется очистка поверхностей методом погружения, понадобится много кислоты. В данном случае рекомендуется приобрести 85% фосфорную кислоту. Если же есть потребность не только в удалении ржавчины, но и в создании защитной пленки под краску, то своими руками изготовить раствор не получится. В данной ситуации правильнее приобрести преобразователь фабричного изготовления, в котором содержатся все нужные добавки.

Кроме того, нужно знать, планируется ли грунтование поверхности. Преобразователи-модификаторы улучшают ингибиторные и гидрофобные качества грунтующего состава, но все же не относятся к грунтовкам. В таких случаях помогут грунтующие преобразователи, после обработки, которыми на поверхность можно наносить лакокрасочный состав.

Воронение при помощи ортофосфорной кислоты

Воронение, т.е. получение на стальной поверхности окислов железа, может быть осуществлено при помощи способа Паркера.

• Берем 60-85% раствор кислоты и кладем в него стальные опилки на 2 недели. Емкость должна быть тщательно закупорена.
• Очищаем и обезжириваем предметы, подлежащие оксидированию.
• Кладем изделие в выдержанный раствор и кипятим жидкость в течение 30-45 минут. В зависимости от марки металла поверхность приобретет серый или черный матовый оттенок.

Обратите внимание! Не следует держать изделие в кипящей воде слишком долго, иначе возможно разъедание оксидируемой поверхности.

В завершение статьи хотелось бы напомнить, что фосфорная кислота – это промежуточное решение. Если оставить покрытие непокрашенным, рано или поздно металл подвергнется коррозии.

В процессе пайки для устранения всевозможных проблем, например, ржавчины или прочих загрязнений, используются специальные вещества – флюсы, среди которых особым спросом пользуется ортофосфорная кислота. С ее помощью можно не только очистить поверхность металлических элементов, но и обеспечить защиту от коррозионного поражения и иных отрицательных факторов.

Ортофосфорная кислота является неорганическим веществом, представленным при обычных условиях лишенными цвета гигроскопичными кристаллами и выражающимся в химической формуле Н3РО4. При нагревании до температуры, превышающей 213-градусный порог, формула вещества меняется на Н4Р2О7, и кислота преобразуется в пирофосфорную.

При паянии ортофосфорная кислота в большинстве случаев служит для скрепления деталей, изготовленных из стали низколегированного или углеродистого типа, а также из меди. Действие данного флюса направлено на растворение образующейся на поверхности металла и припоя оксидной пленки. Под влиянием кислоты происходит разрыхление этой пленки, которая затем поднимается на поверхность флюса. Далее на расчищенном месте формируется новая, защитная пленка, предотвращающая окисление металлов. В завершение достаточно просто смыть остатки вещества водой.

Данная кислота отличается потрясающей универсальностью, поскольку ее, помимо стали и меди, также можно задействовать при пайке нержавейки, черных металлов и никеля со сплавами. Преимущество данного вещества перед канифолью, кроме широкого спектра действия, заключается еще и более простом процессе пайки. Однако есть и негативный момент: кислоту нельзя применять при паянии контактов, так как высока вероятность, что она просто разъест материал.

Классификация ортофосфорной кислоты

Данное вещество подразделяется на две основных группы в соответствии с областью применения:

• для пищевой промышленности. Активно используется при изготовлении самых разнообразных продуктов питания. В частности, задействуется в качестве регулятора кислотности в газированных напитках, подкислителя для традиционных и плавленых сыров, одной из составляющих разрыхлителя при выпекании хлебобулочной продукции, а также при производстве сахара, колбасы и других продуктов. На упаковках указывается как антиоксидант Е338;
• для технической промышленности. В данном случае имеется в виду широкая сфера применения, начиная от ремонтных мастерских, где она выступает в качестве кислоты для пайки, и заканчивая сельским хозяйством.

Составные элементы и физико-химические свойства

Ортофосфорная кислота имеет вид светло-желтого раствора либо обесцвеченной массы. Основным компонентом в составе выступает хлористый цинк, доля которого составляет не менее 50 процентов. Согласно принятым нормативам, доля нерастворимого осадка не должна быть выше 0,001 процента от всей массы вещества. Допускается содержание аммиака в пределах 0,5 процента.

Как показывает формула Н3РО4, ортофосфорная кислота является трехосновной и имеет среднюю силу. При взаимодействии с более сильными кислотами она проявляет признаки амфотерности, а результатом реакции становится образование фосфорита. Контакт с водой приводит к тому, что возникает процесс электролитической диссоциации.

Кислота относится к категории веществ с довольно высокой степенью опасности, поэтому при работе следует позаботиться о предотвращении ее попадания в глаза и на кожу за счет применения средств индивидуальной защиты. Следует также учитывать, что из-за агрессивности среды существует риск отрицательного воздействия на тонкие детали и элементы. Свои лучшие качества ортофосфорная кислота демонстрирует при спаивании металлов, имеющих высокую температуру плавления.

Технические характеристики

Как правильно выбрать кислоту

Ортофосфорная кислота считается одним из наилучших средств, когда речь идет о паянии деталей из низкоуглеродистой стали или других материалов, которые тяжело поддаются спаиванию. Как правило, в структуре флюса на долю ортофосфорной кислоты приходится примерно ¾ от общей массы. Значимую роль играют различного рода добавки, поскольку во многом благодаря им удается преодолеть главные сложности, возникающие при спаивании.

Существуют специальные нормативы ГОСТа, которых должны придерживаться производители, однако на практике так бывает не всегда, и качество кислоты может отличаться у разных поставщиков. При выборе следует особое внимание обращать на наличие и объем осадка, так как он негативно сказывается на качестве самой кислоты и, как следствие, на результате пайки.

Также большое значение имеет цвет вещества: более темные оттенки свидетельствуют о большем количестве примесей. Однако данный момент не всегда является негативным, поскольку ряд добавок, наоборот, обеспечивают улучшение свойств спаивания. Тем не менее, нормальным цветом для данной кислоты считается светло-желтый, и излишне темных жидкостей лучше избегать.

Совет! Всегда перед покупкой проверяйте срок годности кислоты. Этот параметр чрезвычайно важен, так как срок хранения кислоты обычно составляет шесть месяцев.

Нюансы использования и пайки с помощью ортофосфорной кислоты

В связи с тем, что ортофосфорная кислота относится к категории вредных для человека веществ, при ее использовании на первый план выходит соблюдение правил безопасности и мер предосторожности. Хранить ее необходимо исключительно в плотно закрывающейся емкости, а непосредственно применять для пайки – только в помещении, где можно обеспечить надлежащее проветривание.

Обязательно следует позаботиться о наличии средств индивидуальной защиты. Если же все-таки произошло попадание кислоты на кожный покров, то необходимо это место тщательно промыть под проточной водой с мылом.

Процесс пайки в целом аналогичен тому, который имеет место при задействовании иных видов флюса: предварительно металлическая поверхность зачищается механическим путем, а уже после этого обрабатывается кислотой. Благодаря этому устраняются остатки ржавчины и прочих загрязнений, вследствие чего значительно улучшается качество и надежность полученных в результате пайки соединений.

Регулятор кислотности и антиоксидант ортофосфорная кислота (она же известна под кодом Е338) – пищевая добавка, без которой невозможно представить себе популярные напитки вроде “Coca-cola” или “Pepsi”. Кроме напитков, она встречается в колбасных изделиях, плавленых сырках и смесях для выпечки. Свойства добавки нашли применение и в других отраслях промышленности, не связанных с производством питания для населения. По поводу её безопасности для человека точатся дискуссии, проводятся опыты, приводятся факты, но пока производители продолжают использовать добавку, и только в последние несколько десятков лет мировое сообщество посчитало нужным урегулировать норму применения вещества в продуктах питания.

Способы получения добавки Е338 и химические свойства

Ортофосфорная кислота представляет собой неорганическое соединение и относится к слабым кислотам. Она имеет вид бесцветного порошка, состоящего из мелких гранул, обладает свойствами гигроскопичности.

Температура плавления – от 42 градусов Цельсия, при этом кристаллы превращаются в бесцветную, однородную и вязкую жидкость. Вещество имеет характерный кислый вкус, а запах у него отсутствует. В воде и органических растворителях обладает хорошей растворимостью. Распространённый способ использования в промышленности – в виде 85-процентного водного раствора. В процессе реакции с сильными кислотами образует соли, а с нитратом серебра выделяет жёлтый осадок.

Существует несколько способов получения добавки Е338, поэтому различают непосредственно кислоту ортофосфатную и кислоту ортофосфорную термическую. В первом случае вещество добывают путём обработки фосфатов серной, азотной или соляной кислотой.

Полученное вещество подвергается очистке. Этот метод является более экономически выгодным, так как подразумевает меньшие затраты труда, времени и электроэнергии. Получение термической разновидности добавки подразумевает более чистое вещество на выходе. Этот процесс включает в себя 4 этапа. Сначала элементный фосфор подвергают сжиганию, пока он не перейдёт в фосфорный ангидрид.

Результат термической реакции абсорбируют с участием кислоты, конденсируют и охлаждают. Ещё одна технология получения – гидролиз пентахлорида фосфора.

Добавка, в основном, используется как антиоксидант, замедляющий окисление элементов. В пищевой промышленности ценится как компонент, способный продлить срок хранения пищи, и призванный добавить кислинку вкусу продукта.

Требования к упаковке и правила обращения с веществом

На таре, в которую расфасовывается кислота, обязательно должно быть обозначение “Опасно”, “Едкая жидкость”.

Хранить и транспортировать добавку разрешено в такой упаковке:

• полиэтиленовые канистры;
• стеклянные бутыли;
• контейнеры и автоцистерны из нержавеющей стали, которая прошла специальную обработку;
• пластиковые кубы.

Сами емкости для удобства помещают в полиэтиленовые барабаны или дощатые ящики, внутри которых должен быть мягкий наполнитель во избежание повреждения упаковки.

Попадание вещества на кожу или слизистые, в глаза или в дыхательные пути может вызывать ожоги, тошноту, рвоту, головокружение и нарушение целостности тканей. В таком случае необходимо незамедлительно обратиться за врачебной помощью.

Кислота является опасной в обращении, поэтому работать с ней можно только вдали от открытых источников огня, в хорошо вентилируемом помещении.

Обязательно наличие защитной спецодежды: перчаток, респиратора, очков, ботинок и костюма для работы с опасными веществами.

Применение кислоты в промышленности

На сегодняшний день существует как минимум семь отраслей производства, в которых используется ортофосфатная или ортофосфорная кислота.

Как антиоксидант, разрыхлитель и регулятор кислотности, кислота повсеместно применяется в приготовлении таких пищевых продуктов:

• сладких газированных напитков;
• колбас;
• плавленого сыра;
• сдобы;
• молочных продуктов;
• детского питания;
• некоторых кондитерских изделий.

Добавка придаёт пище кислинку или слегка горьковатое послевкусие.

В сфере химической промышленности вещество используется для изготовления фосфорных солей аммония, марганца и натрия, огнеупорных связующих компонентов, негорючего пенопласта.

Как элемент гидрожидкостей, кислота применяется в авиационной промышленности.

Отрасль сельского хозяйства использует добавку как составляющую минеральных удобрений.

Кроме того, Е338 – элемент производства лакокрасочных изделий, стекла и керамики, моющей продукции, активированного угля, невоспламеняющихся красок.

Медицинская сфера, особенно стоматология, ортофосфорную кислоту применяет в своих целях: для борьбы с мочекаменной болезнью, как реактив для обработки внутренней поверхностей зубных коронок перед их установкой.

Косметологическая отрасль пользуется стабилизирующим свойством кислоты: компонент упрочняет химические связи между составляющими элементами продуктов.

В домашних условиях вещество популярно как средство для удаления ржавчины с металлов.

Влияние на здоровье человека

Пищевая добавка Е338 не является полностью безопасной и безвредной. Тем не менее применение её разрешено в странах Европейского союза, в России, Украине и США. Согласно международным нормам, содержание вещества в пищевой продукции не может превышать 9 г на 1 килограмм готового продукта.

Постоянное употребление кислоты плохо сказывается на костной ткани организма: так как она способствует повышению уровня кислотности в организме, последний пытается его нейтрализовать за счёт кальция.

Макроэлемент он “забирает” из костей и зубов, поэтому может развиваться остеопороз и кариес.

Среди других негативных последствий употребления продуктов с этим компонентом в составе медики отмечают появление заболеваний органов пищеварительного тракта, в том числе, гастрита и язвы желудка и кишечника, тошноту, диарею и рвоту.

Никакой информации по поводу возможной пользы добавки у учёных на сегодняшний день нет. Также не подтверждены данные о возможной связи между употреблением кислоты в пище и появлением онкологических заболеваний, бесплодия или генных мутаций.

Ортофосфорная кислота – синтетический антиоксидант и стабилизатор, регулятор кислотности и компонент многих популярных продуктов и напитков. Несмотря на то, что продукту присвоен средний уровень опасности, он является ингредиентом газировок “Coca-cola” и “Pepsi”, которые очень любят пить и взрослые, и дети. В последнее время учёные всё чаще обращают внимание мировой общественности на тот факт, что пищевая добавка Е338 – одна из распространённых причин появления кариеса, нарушений в работе желудочно-кишечного тракта, вымывания из организма кальция. Пока единственное, чего им удалось достичь – установление максимально разрешённого количества вещества в качестве добавки к пищевым продуктам. И сегодня продолжается изучение свойств и результатов употребления добавки в пищу, а также поиск аналогичной по цене и простоте получения альтернативы. Пока она не найдена, и в составе пищи по-прежнему можно встретить ингредиент под кодом “Е338”. Потребителю остаётся только внимательно изучать этикетки и решать для себя, стоит ли покупать продукты с этим регулятором кислотности.