Senyawa H3PO4 memiliki total 32 elektron valensi. Karena Fosfor adalah yang paling elektronegatif, ia ditempatkan di tengah. Atom hidrogen melekat pada bagian luar atom Oksigen untuk membentuk gugus OH.

Dalam struktur ini, setiap atom memiliki kulit terluar yang penuh: atom Fosfor dan Oksigen memiliki delapan elektron valensi, dan atom Hidrogen memiliki dua elektron valensi di sekelilingnya.

Fosfor dapat memiliki oktet yang diperluas (lebih dari delapan elektron valensi), sehingga memperoleh muatan formal +1 sedangkan Oksigen (yang tidak terikat pada atom Hidrogen) memperoleh muatan formal -1.

Dengan membentuk ikatan rangkap, Fosfor dan Oksigen kehilangan muatannya. Masih ada 32 elektron valensi dalam struktur, dan setiap atom memiliki muatan formal nol.

Jadi, ini adalah struktur Lewis yang paling mungkin atau masuk akal untuk H3PO4. Senyawa tersebut mengandung 3 ikatan tunggal O-H, 3 ikatan tunggal P-O, dan 1 ikatan rangkap P=O. Setiap ikatan tunggal adalah ikatan sigma, sedangkan ikatan rangkap terdiri dari ikatan sigma dan pi.

Geometri molekul PO(OH)₃ adalah tetrahedral, dan struktur kristalnya monoklinik. Dan karena ada distribusi muatan asimetris pada atom pusat, molekul dikatakan polar. Kemajuan terbaru dalam nanoteknologi, termasuk penyerapan sinar-X di dekat struktur tepi dan teknik hamburan sinar-X sudut besar, telah memungkinkan para ilmuwan untuk secara tepat menentukan struktur asam fosfat. Jarak ikatan P=O dalam struktur mendekati 152 pikometer, dan jarak P=O-O telah disempurnakan menjadi 309 pikometer, dengan sudut ikatan mendekati tetrahedral.

Produksi Asam Fosfat

Asam fosfat dapat disintesis melalui proses basah atau proses termal. Dalam proses termal, udara, air, dan unsur Fosfor digunakan sebagai bahan baku. Ini melibatkan tiga langkah penting: pembakaran, hidrasi, dan penghilangan bau. Caranya: Pertama, unsur Fosfor cair dibakar dalam ruang bakar pada suhu tinggi berkisar antara 1650 dan 2760 °C. Reaksi oksidasi ini berlangsung di udara sekitar dan menghasilkan fosfor pentoksida.

4P  +  5O₂  ->  2 P₂O₅

Ca₅(PO₄)₃OH  +  5 H₂SO₄  ->  3 H₃PO₄  +  5 CaSO₄  +  H₂O

Mineral dikeringkan, dihancurkan, dan kemudian dimasukkan ke dalam reaktor bersama dengan asam sulfat. Reaksi menggabungkan sulfat dengan kalsium (dari mineral), menghasilkan kalsium sulfat (gipsum).

Air olahan kemudian ditambahkan, dan gipsum, bersama dengan kotoran tidak larut lainnya, dihilangkan melalui filter. Asam fosfat yang dihasilkan dalam proses basah ini mengandung 25-30% fosfor pentoksida. Biasanya, asam dipekatkan lebih lanjut untuk memenuhi persyaratan produksi pupuk. Dalam kebanyakan kasus, asam fosfat terkonsentrasi pada 40-55% fosfor pentoksida melalui dua/tiga evaporator vakum.

Sifat Asam Fosfat

Asam fosfat murni di laboratorium terlihat seperti padatan kristal tebal, tidak berwarna, tidak teratur, yang meleleh pada 42,35 °C. Sifat fisiknya tergantung pada kemurnian, konsentrasi asam, serta suhu di mana kita melihatnya.

Asam fosfat kurang korosif dan kurang berbahaya dibandingkan dengan asam nitrat dan sulfat. Ini adalah zat yang tidak mudah terbakar dalam bentuk cair dan padat.

Ketika asam terkena panas merah dan kemudian didinginkan hingga suhu kamar, ia membentuk kaca transparan dan rapuh. Komposisi asam tetap sama setelah terpapar panas ini.

Umumnya, asam fosfat tersedia sebagai sirup tak berwarna dengan konsentrasi 85 persen dalam air, dengan kerapatan 1,885 gram per mililiter.

Dalam larutan berair, asam fosfat bertindak seperti asam triprotik, memiliki tiga atom hidrogen yang dapat terionisasi. Senyawa dapat kehilangan atom-atom ini sebagai proton (ion H⁺).

Ketika satu proton dilepaskan, hasilnya adalah ion dihidrogen fosfat H₂PO₄⁻. Ketika dua proton dilepaskan, hasilnya adalah ion hidrogen fosfat HPO₄²⁻ Penghapusan ketiga proton menghasilkan ion ortofosfat PO₄³⁻.

Asam larut dalam air dan etanol. Namun, sebagian besar garamnya tidak larut dalam air kecuali ada asam mineral kuat.

Penggunaan

Asam fosfat memiliki beberapa aplikasi penting. Garamnya, seperti amonium fosfat dan kalsium fosfat, banyak digunakan sebagai pupuk. Selain itu asam digunakan untuk memproduksi elektrolit, zat penghilang karat, pengubah pH, zat etsa, zat pembersih rumah tangga, dan zat sanitasi.

Karena zat ini tidak beracun dan bersifat agak asam, zat ini juga digunakan dalam minuman, penyedap makanan, kosmetik, dan produk perawatan gigi dan kulit.

Dalam bentuk yang kurang terkonsentrasi, digunakan untuk memproduksi berbagai jenis pupuk fosfat yang lebih aman untuk membantu tanaman tumbuh. Pada kenyataanya hampir 90% asam fosfat yang disintesis digunakan untuk pupuk.

Banyak minuman ringan, termasuk Coca-Cola, mengandung asam fosfat. Ini memberi minuman rasa sedikit asam. Meski konsentrasinya cukup rendah, konsumsi minuman tersebut secara berlebihan bisa menyebabkan erosi gigi bahkan berujung pada pembentukan batu ginjal.

Asam fosfat memiliki karakteristik yang menguntungkan sebagai elektrolit, seperti konduktivitas ionik yang baik, volatilitas yang rendah, stabilitas pada suhu yang relatif tinggi, dan toleransi karbon dioksida dan karbon monoksida.

Karena asam fosfat murni memiliki konduktivitas proton yang tinggi dan stabilitas termal yang sangat baik, polibenzimidazole (PBI) yang didoping dengan asam fosfat adalah yang paling menjanjikan di antara membran berbasis PBI, yang dapat memberikan kinerja sel bahan bakar yang baik bahkan pada tingkat pelembapan rendah dan 200 °C.

Penggunaan spesifik asam fosfat:

Natrium trifosfat digunakan dalam sabun dan deterjen.

Dikalsium fosfat digunakan dalam pasta gigi sebagai bahan pemoles.

Lapisan fosfat diterapkan pada bagian baja untuk ketahanan korosi dan pelumasan.

Senyawa ini digunakan untuk mengontrol pH produk kosmetik dan perawatan pribadi.

Dalam industri konstruksi, digunakan untuk menghilangkan endapan mineral dan membersihkan noda air keras,

Baca Juga sebelumnya Metil Merah: Sifat dan Kegunaan