磷酸（正磷酸）全面解析
磷酸（Phosphoric acid，orthophosphoric acid），化学式H₃PO₄，分子量97.995（约 98.00），CAS 号7664-38-2，是一种重要的三元无机酸，广泛应用于农业、化工、食品、医药等多个领域。
一、基本物理化学性质
| 项目 | 详细参数 |
|---|---|
| 外观 | 纯品为无色透明斜方晶系柱状结晶，85% 水溶液为无色黏稠液体 |
| 熔点 | 42.35°C（纯品） |
| 沸点 | 260°C（分解，失水生成焦磷酸） |
| 密度 | 1.87g/cm³（纯品，25°C），85% 溶液约 1.685g/cm³ |
| 溶解性 | 易溶于水和乙醇，空气中易潮解 |
| 酸性 | 中强酸，三元弱酸，pKa₁=2.12，pKa₂=7.21，pKa₃=12.67 |
| 挥发性 | 不易挥发，几乎无氧化性，具有酸的通性 |
化学特性：
可逐步释放三个质子，形成 H₂PO₄⁻（磷酸二氢根）、HPO₄²⁻（磷酸氢根）和 PO₄³⁻（磷酸根）三种阴离子
加热失水可生成焦磷酸（H₄P₂O₇）、三聚磷酸等多聚磷酸，进一步失水生成偏磷酸（HPO₃）
能与碱反应生成三种不同的磷酸盐（正盐、酸式盐）
可与金属氧化物、氢氧化物反应生成磷酸盐，与活泼金属反应放出氢气（反应较慢）
二、制备方法
磷酸主要有两种工业制备方法，以及多种纯化工艺：
热法磷酸（高纯度）
工艺：黄磷在空气中燃烧生成 P₂O₅，再经水合吸收制得
反应式：P₄ + 5O₂ → P₄O₁₀；P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄
特点：纯度高（可达 98% 以上），杂质少，成本较高，主要用于食品级、电子级磷酸生产
湿法磷酸（低成本，主流）
工艺：用硫酸分解磷矿（主要成分为 Ca₃(PO₄)₂）制得
反应式：Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄↓
特点：成本低，产量大，但杂质较多（含氟、硫、金属离子等），需进一步纯化
纯化工艺
溶剂萃取法：用于生产工业级、食品级磷酸
离子交换法、结晶法：用于生产高纯、电子级磷酸
膜分离技术：新兴高效纯化方法，能耗低、污染小
三、等级分类与应用领域
磷酸按纯度和用途分为多个等级，不同等级价格差异显著：
| 等级 | 纯度要求 | 主要用途 | 参考价格 (2026 年) |
|---|---|---|---|
| 工业级 | ≥85%，杂质含量较高 | 磷肥生产、金属表面处理、除锈剂、耐火材料结合剂、化学品合成 | 约 8500 元 / 吨 |
| 食品级 | 极高纯度，重金属 (As、Pb 等) 严格控制 | 食品添加剂（酸味剂、酸化剂）、可乐等饮料风味剂、酵母营养剂、罐头和调味料生产 | 9600-14000 元 / 吨 |
| 电子级 | 超纯，金属离子 ppb 级 | 半导体芯片制造、电子元件清洗、锂电池材料（磷酸铁锂）生产 | 18000 元 / 吨以上 |
| 试剂级 | 分析纯 (AR)、优级纯 (GR) | 实验室分析、化学研究、制药原料 | 按包装规格而定 |
核心应用场景：
农业领域：生产磷肥（如过磷酸钙、磷酸二铵），全球约 70% 磷酸用于此领域
食品工业：作为酸味剂、pH 调节剂、抗氧化剂增效剂，常见于碳酸饮料、果汁、罐头、乳制品中
金属处理：配制磷化液（金属表面形成磷酸盐保护膜防腐蚀）、铝材化学抛光剂、除锈剂
化工合成：生产磷酸盐（如三聚磷酸钠、磷酸氢二钠）、阻燃剂、水处理剂、表面活性剂
医药行业：制造药物（如磷酸二酯酶抑制剂）、牙科材料、营养补充剂（磷元素）
新能源领域：生产磷酸铁锂（LiFePO₄），用于锂离子电池正极材料
四、安全性与防护措施
磷酸属于第 8.1 类酸性腐蚀品，UN 编号：1805（溶液），3453（固体）。
危险性：
腐蚀性：对皮肤、眼睛、呼吸道有强烈刺激和腐蚀作用，接触会造成灼伤
健康危害：吸入蒸气可引起呼吸道刺激，误食会导致口腔、咽喉、食道和胃严重灼伤，可能出现恶心、呕吐、腹痛等症状
环境危害：对水体、土壤有污染，影响水生生物和植物生长
安全防护措施：
个人防护：穿戴耐酸防护服、防护手套（丁腈或氯丁橡胶材质）、防护眼镜 / 面罩、防毒口罩
操作规范：在通风良好的环境中操作，避免与皮肤、眼睛直接接触；稀释时必须将磷酸缓慢倒入水中，严禁将水倒入磷酸中（防止剧烈放热溅出）
应急处理：
皮肤接触：立即用大量流动清水冲洗至少 15 分钟，就医
眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少 15 分钟，就医
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅，如呼吸困难给输氧，就医
食入：立即漱口，饮牛奶或蛋清，就医（切勿催吐）
五、储存与运输
储存条件：
储存于阴凉、通风的库房，远离火种、热源，库温不超过 30°C，相对湿度不超过 80%
包装密封，与碱类、活性金属粉末、易燃物、可燃物分开存放，切忌混储
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料
运输要求：
铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装
运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备
夏季最好早晚运输，运输时所用的槽（罐）车应有接地链，槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电
严禁与碱类、活性金属粉末、食用化学品等混装混运，运输途中应防曝晒、雨淋，防高温
六、总结
磷酸作为一种基础化工原料，其多元性、中强酸性和相对稳定性使其在众多行业中不可或缺。从农业用磷肥到食品添加剂，再到新能源材料，磷酸的应用领域持续扩展。在使用过程中，必须严格遵守安全操作规程，重视其腐蚀性危害，做好个人防护和环境保护措施，确保安全生产和使用。
