Problema 1J.58

A obtenção do ácido fosfórico pode ser descrita a partir do fósforo elementar, que é inicialmente convertido em pentóxido de fósforo e depois hidratado. Na indústria, o fósforo é obtido a partir de rochas fosfatadas, e o principal derivado do ácido fosfórico são os fertilizantes fosfatados.

As matérias-primas fundamentais são fósforo, oxigênio e água.

O fósforo não ocorre livre na natureza em quantidade apreciável. Sua principal fonte são os fosfatos minerais, especialmente a apatita e a fluorapatita, presentes em rochas fosfáticas. A partir dessas rochas, obtém-se fósforo elementar em forno elétrico com sílica e carbono.

Uma equação simplificada para essa redução é: $$\ce{2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO2(s) + 10C(s) -> P4(g) + 6CaSiO3(s) + 10CO(g)}$$ Assim, produz-se o fósforo elementar, geralmente na forma molecular $\ce{P4}$.

O fósforo é então queimado em oxigênio, formando o óxido ácido correspondente, conhecido como pentóxido de fósforo: $$\ce{P4(s) + 5O2(g) -> P4O10(s)}$$

O óxido formado é hidratado, gerando ácido fosfórico: $$\ce{P4O10(s) + 6H2O(l) -> 4H3PO4(aq)}$$ Portanto, a preparação do ácido a partir dos elementos pode ser resumida por: $$\begin{aligned} \ce{P4 + 5O2 &-> P4O10} \\ \ce{P4O10 + 6H2O &-> 4H3PO4} \end{aligned}$$

O principal uso do ácido fosfórico é na fabricação de fertilizantes fosfatados. Um dos produtos mais importantes é o superfosfato triplo, rico em fosfato monocálcico.

Uma forma simplificada de representar sua obtenção é a reação do ácido fosfórico com fosfato de cálcio: $$\ce{Ca3(PO4)2(s) + 4H3PO4(aq) -> 3Ca(H2PO4)2(s)}$$ Outro fertilizante muito importante obtido a partir do ácido fosfórico é o fosfato de amônio, pela neutralização com amônia. Por exemplo: $$\ce{H3PO4(aq) + NH3(g) -> NH4H2PO4(s)}$$ ou, com maior neutralização, $$\ce{H3PO4(aq) + 2NH3(g) -> (NH4)2HPO4(s)}$$

O ácido fosfórico pode ser preparado a partir do fósforo elementar obtido de rochas fosfatadas. Esse fósforo é oxidado a $\ce{P4O10}$ e depois hidratado: $$\begin{aligned} \ce{P4 + 5O2 &-> P4O10} \\ \ce{P4O10 + 6H2O &-> 4H3PO4} \end{aligned}$$ Seu principal destino industrial é a produção de fertilizantes fosfatados, como o fosfato monocálcico e os fosfatos de amônio.