O Ácido Fosfórico - (H3PO4)

O Ácido fosfórico esta presente na fórmula química de refrigerantes

• Ácido fosfórico ou ácido ortofosfórico é um composto químico fórmula molecular H3PO4. O ácido de fósforo é o mais importante dentre os ácidos minerais, podendo ser considerado um ácido mais fraco. 

A partir do ácido fosfórico derivam-se o ácido difosfórico ou pirofosfórico, o ácido metafosfórico e o ácido polifosfórico.

Características:

• O ácido H3PO4 é monovalente, isto é, os três hidrogênios ácidos podem ser convertidos por substituição gradual a fosfatos primários, secundários e terciários. Os valores respectivos de pKa são 2,15 / 7,1 e 12,4. O ácido fosfórico é, portanto, um ácido que varia de fraco a medianamente forte. Seus sais são chamados de fosfatos.

É muito solúvel em água e solúvel em etanol. O ácido fosfórico é muito deliquescente e é geralmente fornecido como uma solução aquosa concentrada a 85%. É o derivado do fósforo mais importante comercialmente, respondendo por mais de 90% da rocha fosfática que é extraída.

• O ácido fosfórico origina três séries de sais contendo os íons fosfato (V) cujos ânions são: [(HO)2PO2]-, [(HO)PO3]2- e PO43-. Estes sais apresentam um carácter respectivamente ácido, neutro e alcalino e são muitas vezes utilizados para se obter soluções tampão.

Molécula do Ácido fosfórico

Outros nomes:

• Ácido ortofosfórico

Outros catiões/cátions: 

• Fosfato de amônia
• Fosfato trisódico

Compostos relacionados:

• Ácido nítrico
• Ácido arsênico
• Ácido sulfúrico
• Pentóxido de fósforo
• Cloreto de fosforila

Fabricação:

Na indústria, o ácido fosfórico pode ser feito por dois métodos:

• A via úmida é responsável pela maior parte da produção industrial de ácido fosfórico. Nesse processo, rochas sedimentares ou magmáticas portadoras do mineral apatita (Ca5(PO4)3(X)), sendo X = F, OH ou Cl, reagem com ácido sulfúrico. Os subprodutos do processo são o CaSO4 (gesso, anidrita ou gipsita) e o H2SiF6.

A via seca ou térmica consiste na queima de fósforo branco ao ar, com a formação de P4O10 e sua hidrólise subsequente. O ácido fosfórico produzido dessa forma é de grau farmacêutico.

Propriedades:

• Densidade: 1,684 típica.
• Massa molecular: 97,97 g/mol
• pH: < 1.
• Ponto de congelamento: 21 °C.
• Ponto de ebulição: 158 °C.
• Pressão de vapor: (mmHg, 25 °C) 2,24 (água).
• Solubilidade em água: Incompleta, 93%.
• Concentração: 55%.

Principais usos:

Indústria de fertilizantes, industria de produção de sal mineral para alimentação animal, formulação de detergentes, decapante, refrigerantes.

Acido fosfórico é um dos principais compostos utilizados na fabricação de detergentes

Definição e função dos detergentes:

• Um detergente em qualquer substância que, sozinha ou em mistura reduz o trabalho necessário para um processo de limpeza. O trabalho geralmente é feito mecanicamente, ou através de energia físico-química. 

A limpeza com detergente é talvez, a operação mais importante da higienização, exigindo um conhecimento aprimorado das características dos agentes e das condições de emprego. De uma forma geral podemos afirmar que no processo de limpeza os detergentes:

• Desempenham papel básico nos processos de limpeza nas indústrias de alimentos. 
• Devem estar condicionados à natureza da sujidade a ser removida. 
• Devem separar as partículas residuais, sem produzir a corrosão dos materiais empregados. 

Mecanismos de ação dos detergentes:

Devido à impossibilidade de se ter um detergente ideal, os detergentes devem ser combinados (formulados) de tal forma que os resíduos aderentes possam ser removidos das superfícies por um dos seguintes mecanismos individuais ou combinados:

• Abrandamento – Possibilitam a intervenção ou anulação da dureza da água. 
• Dispersão – Produzem a dispersão de aglutinados em flóculos reduzindo-os a partículas primitivas. Atuam de maneira que as películas de minerais não se depositem novamente. 
• Dissolução – Transformam os resíduos insolúveis em substâncias solúveis em água. 
• Emulsificação – Reduzem as substâncias graxas a inúmeras partículas, possibilitando a formação de emulsão de água e glóbulos graxos. 
• Enxaguamento – Remove da superfície dos equipamentos qualquer tipo de suspensão ou de solução. Estas serão removidas sem dificuldade pela água. 
• Molhagem – Atuam por contato sobre as sujidades em toda a 
• superfície do equipamento. 
• Penetração – O liquido se introduz através de substâncias porosas, de orifícios, de fissuras ou de pequenas aberturas. 
• Peptização – Atuam sobre as proteínas, dispersando-as e produzindo coloides em partes solúveis. 
• Saponificação – Por ação química entre o detergente e as gorduras, estas são saponificadas, formando sabões que em seguida são retirados do meio.
• Sequestração – Formação de quelantes que impedem a deposição de sais minerais e com isso a sua remoção das superfícies. 
• Suspensão – Mantêm as partículas insolúveis, impedindo a sua deposição sobre as superfícies de contato.

Características de um detergente ideal:

• Ter veloz e completa solubilidade em água 
• Não corroer o material das superfícies de limpeza 
• Promover o abrandamento da água e remover sua dureza 
• Ter funções umectantes e de penetração 
• Ser emulsificante de gorduras e de determinadas proteínas 
• Peptizar proteínas 
• Favorecer a saponificação de gorduras 
• Dissolver sólidos de origem alimentar 
• Ter ação desfloculante, dispersante ou de suspensão 
• Ser de fácil ação enxaguante 
• Ter propriedades germicidas 
• Possuir facilidade de ajuste do pH, segundo o objetivo da operação 
• Ser econômico 
• Ser atóxico e biodegradável 
• Estável durante o armazenamento 

Fatores que influenciam na escolha do detergente:

• Na seleção do detergente adequado, vários fatores devem ser levados em conta: 
• Tipo e quantidade de resíduo a ser removido; 
• Natureza da superfície a ser limpa; 
• Qualidade da água disponível; 
• Método de aplicação dos agentes de limpeza; 
• Custo. 

A natureza da superfície limita a escolha do detergente em função de sua corrosividade frente a determinados compostos. Por exemplo, os agentes fortemente alcalinos têm efeito corrosivo sobre vidro, alumínio, estanho e zinco; neste caso a adição de polifosfatos atenua, mas não elimina a corrosão. 

A maior resistência à corrosão do aço inoxidável, justifica a sua ampla utilização em equipamentos e materiais em indústria de processamento de alimentos. A composição da água utilizada no processo de limpeza influi na escolha do detergente. 

• Águas que apresentam uma dureza acima de 100ppm em CaCO3 requerem a adição de agentes sequestrantes ou quelantes na formulação do detergente, para evitar a formação de depósitos sobre a superfície.

Classificação dos Detergentes:

a) Agentes Alcalinos
b) Agentes Ácidos
c) Agentes Tensoativos:
Aniônicos
Catiônicos
Não-iônicos
Anfóteros
d) Agentes Sequestrantes e Quelantes

Agentes Alcalinos:

• Em geral estes compostos são eficazes na remoção de materiais orgânicos, incluindo proteínas e lipídeos, porém não são adequadas para remoção de resíduos minerais (por exemplo, “pedra de leite”). Os detergentes alcalinos podem ser divididos em fortes e suaves. 

Os álcalis fortes são:

• Hidróxido de sódio (NaOH); 
• Metassilicato de sódio (Na2SiO3.5H2O) 
• Ortossilicato de sódio (2Na2O.SiO2(5,5)H2O 
• Sesquissilicato de sódio (3Na2).2Si2.11H2O 

Assim como os álcalis fortes, estes materiais são usados como fonte de oxigênio para remoção de resíduos orgânicos. Com exceção dos polifosfatos, podem reagir com cálcio e/ou magnésio, formando depósitos. Os polifosfatos apresentam boa propriedade de condicionamento de água, e são freqüentemente adicionados com este propósito. 

• Os álcalis suaves são adequados para limpeza manual por serem menos perigosos, porém não são tão efetivos quanto os compostos alcalinos fortes. 

Agentes Ácidos:

• Os detergentes ácidos são mais efetivos na remoção de depósitos minerais. Estes depósitos podem ser formados pela reação entre detergentes alcalinos e os constituintes da dureza permanente da água ou então pela precipitação, pelo calor, da dureza temporária (depósitos conhecidos como “pedra de água”). 

Na indústria de laticínios, por exemplo, depósitos minerais são formados pela precipitação do fosfato tricálcico (Ca(PO4)2) do leite pelo calor na superfície metálica (depósitos conhecidos como “pedra de leite”). Os detergentes ácidos são divididos em ácidos inorgânicos e ácidos orgânicos. 

Ácidos inorgânicos:

São corrosivos, entretanto alguns como o ácido sulfúrico, clorídrico e nítrico, são usados pra remover incrustações causadas pela dureza da água e pela precipitação de partículas que aderem aos pasteurizadores em indústrias de laticínios. 

• Ácido Sulfúrico - H2SO4
• Ácido Clorídrico- HCl 
• Ácido Sulfâmico – NH2SO3H 
• Ácido Fosfórico – H3PO4
• Ácido Nitríco – HNO3

O uso de ácidos fortes na limpeza apresenta algumas desvantagens, por seu elevado poder corrosivo e pelos riscos que oferece ao operado. 

O Ácido fosfórico